本発明は、液晶表示素子、有機発光素子、無機電界発光素子、太陽電池、電磁波シールド、電子ペーパー、タッチパネル等の各種分野において好適に用いることができる透明導電膜、及び、当該透明導電膜を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子(以後、有機EL素子ともいう)並びに前記した透明導電膜の製造方法に関する。 The present invention uses a transparent conductive film that can be suitably used in various fields such as a liquid crystal display element, an organic light emitting element, an inorganic electroluminescent element, a solar cell, an electromagnetic wave shield, electronic paper, and a touch panel, and the transparent conductive film. The present invention relates to an organic electroluminescence element (hereinafter also referred to as an organic EL element) and a method for producing the transparent conductive film.
近年、薄型テレビ需要の高まりに伴い、液晶、プラズマ、有機エレクトロルミネッセンス(EL)、フィールドエミッション等、各種方式のディスプレイ技術が開発されている。これら表示方式の異なる何れのディスプレイにおいても、透明電極は必須の構成技術となっている。また、テレビ以外のタッチパネル、携帯電話、電子ペーパー、各種太陽電池、各種エレクトロルミネッセンス調光素子等においても、透明電極は欠くことのできない技術要素となっている。 In recent years, with increasing demand for flat-screen televisions, various types of display technologies such as liquid crystal, plasma, organic electroluminescence (EL), field emission, and the like have been developed. In any of these displays with different display methods, the transparent electrode is an essential constituent technology. In addition, transparent electrodes are an indispensable technical element in touch panels other than televisions, mobile phones, electronic paper, various solar cells, various electroluminescence light control devices, and the like.
従来、透明電極としては、ガラスや透明なプラスチックフィルム等の透明基板上に、インジウム−スズの複合酸化物(ITO)膜を真空蒸着法やスパッタリング法で製膜したITO透明電極が主に使用されてきた。しかし、ITOに用いられているインジウムはレアメタルであり、かつ価格の高騰により、脱インジウムが望まれている。また、ディスプレイの大画面化、生産性向上に伴い、フレキシブル基板を用いたロール to ロールの生産技術が所望されている。 Conventionally, as a transparent electrode, an ITO transparent electrode in which an indium-tin composite oxide (ITO) film is formed on a transparent substrate such as glass or a transparent plastic film by a vacuum deposition method or a sputtering method is mainly used. I came. However, indium used in ITO is a rare metal and removal of indium is desired due to the rising price. Also, roll-to-roll production technology using a flexible substrate has been desired along with an increase in display screen and productivity.
近年、このような大面積かつ低抵抗値が要求される製品にも対応できるよう、特許文献1には、導電性繊維上に導電性ポリマーと水系溶媒に均一分散可能なバインダー樹脂を用いる技術が開示されている。 In recent years, Patent Document 1 discloses a technique using a binder resin that can be uniformly dispersed in a conductive polymer and an aqueous solvent on a conductive fiber so that it can be applied to products that require such a large area and a low resistance value. It is disclosed.
しかし、特許文献1記載の技術では、吸湿性の解離性基の影響により、乾燥後の水分残留を抑えることが不十分となり、透明電極の長期間、高温、高湿度環境下の耐久性試験での透明性、導電性、及び膜強度、また透明電極を用いた素子性能にも悪影響を及ぼすことが判明した。本発明は、前記した事情に鑑みてなされたものであり、樹脂被膜の耐水性を大きく向上させ、長期間、高温、高湿度環境下にあっても透明性、導電性及び膜強度の劣化が少ない透明導電膜、並びに、当該透明導電膜を用いた、発光均一性に優れ、長期間、高温、高湿度環境下にあっても発光均一性の劣化が少なく、発光寿命に優れる有機EL素子並びに前記した透明導電膜の製造方法を提供することを課題とする。 However, in the technique described in Patent Document 1, due to the influence of the hygroscopic dissociative group, it is insufficient to suppress moisture remaining after drying, and the transparent electrode is subjected to a durability test in a long-term, high-temperature, high-humidity environment. It has been found that the transparency, conductivity, and film strength of the film and the device performance using the transparent electrode are also adversely affected. The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and greatly improves the water resistance of the resin film, and the transparency, conductivity and film strength are deteriorated even in a high temperature and high humidity environment for a long period of time. A small number of transparent conductive films, and organic EL elements having excellent light emission uniformity using the transparent conductive films, little deterioration of light emission uniformity even under long-term, high-temperature and high-humidity environments, and excellent light emission lifetime It aims at providing the manufacturing method of an above described transparent conductive film.
本発明の前記課題解決には、導電性ポリマー及びバインダー樹脂を用いること、かつ該バインダー樹脂が水系溶媒に分散可能なポリエステル樹脂から構成され、その構成成分中の全カルボン酸成分中に占めるスルホン酸塩基を有する芳香族ジカルボン酸の割合が1モル%未満であることを特徴とするポリエステル樹脂を用いることが重要であり、より詳しくは、以下の構成により課題が解決される。 To solve the problems of the present invention, a conductive polymer and a binder resin are used, and the binder resin is composed of a polyester resin dispersible in an aqueous solvent, and sulfonic acid occupies in all carboxylic acid components in the constituent components. It is important to use a polyester resin characterized in that the proportion of the aromatic dicarboxylic acid having a base is less than 1 mol%. More specifically, the problem is solved by the following constitution.
1.透明な基材上に、金属材料からなる第1導電層と、導電性ポリマー及びバインダー樹脂を含有する透明な第2導電層と、を備える透明導電膜であって、前記導電性ポリマーを構成するπ共役系導電性高分子は、ポリチオフェン類であり、前記バインダー樹脂は、水系溶媒に分散可能なポリエステル樹脂から構成され、前記ポリエステル樹脂の構成成分中の全カルボン酸成分中に占めるスルホン酸塩基を有する芳香族ジカルボン酸の割合は、0.1モル%以上1モル%未満であり、前記第1導電層及び前記第2導電層は、互いに電気的に接続されていることを特徴とする透明導電膜。1. A transparent conductive film comprising a first conductive layer made of a metal material and a transparent second conductive layer containing a conductive polymer and a binder resin on a transparent base material,which constitutes the conductive polymer The π-conjugated conductive polymer is a polythiophene, and the binder resin is composed of a polyester resin that can be dispersed in an aqueous solvent, and the sulfonate group in the total carboxylic acid component in the constituent components of the polyester resin. The ratio of the aromatic dicarboxylic acid having is0.1 mol% or more and lessthan 1 mol%, and the first conductive layer and the second conductive layer are electrically connected to each other. film.
2.前記ポリエステル樹脂のガラス転移温度は、30℃以上であることを特徴とする前記1に記載の透明導電膜。2. 2. The transparent conductive film according to 1 above, wherein the polyester resin has a glass transition temperature of 30 ° C. or higher.
3.前記ポリエステル樹脂の酸価は、2mgKOH/g以上40mgKOH/g以下であることを特徴とする前記1又は2に記載の透明導電膜。3. 3. The transparent conductive film according to 1 or 2, wherein the acid value of the polyester resin is 2 mgKOH / g or more and 40 mgKOH / g or less.
4.前記ポリエステル樹脂の数平均分子量は、10000以上であることを特徴とする前記1から3のいずれかに記載の透明導電膜。4). 4. The transparent conductive film according toany one of 1 to 3, wherein the polyester resin has a number average molecular weight of 10,000 or more.
5.前記1から4のいずれかに記載の透明導電膜を透明電極として備えることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。5. 5. An organic electroluminescence devicecomprising the transparent conductive film according toany one of 1 to 4 as a transparent electrode.
6.透明な基材上に金属材料からなる第1導電層を形成するステップと、ポリエステル樹脂を有機溶剤に溶解させることによって溶解液を作製するステップと、前記溶解液と塩基性化合物とを水性媒体に分散させることによって分散液を作製するステップと、前記分散液から前記有機溶剤及び/又は前記塩基性化合物を除去することによってポリエステル樹脂水性分散体を作製するステップと、前記ポリエステル樹脂水性分散体とπ共役系導電性高分子がポリチオフェン系である導電性ポリマーを分散することによって導電性分散物を作製するとともに、前記第1導電層が形成された前記基材上に前記導電性分散物を塗布することによって、透明な第2導電層を前記第1導電層と電気的に接続されるように形成するステップと、を含み、前記ポリエステル樹脂の構成成分中の全カルボン酸成分中に占めるスルホン酸塩基を有する芳香族ジカルボン酸の割合は、0.1モル%以上1モル%未満であることを特徴とする透明導電膜の製造方法。6). Forming a first conductive layer made of a metal material on a transparent substrate; preparing a solution by dissolving a polyester resin in an organic solvent; and using the solution and the basic compound in an aqueous medium. A step of preparing a dispersion by dispersing, a step of preparing an aqueous polyester resin dispersion by removing the organic solvent and / or the basic compound from thedispersion, and the aqueous polyester resin dispersion and π A conductive dispersion is prepared by dispersing a conductive polymer in which a conjugated conductive polymer is a polythiophene system, and the conductivedispersion is applied onto the substrate on which the first conductive layer is formed. Forming a transparent second conductive layer to be electrically connected to the first conductive layer, and The proportion of the aromatic dicarboxylic acid having a sulfonate group in the total carboxylic acid component in the components of the ester resin, method for producing a transparent conductive film that is characterized in that less than 1 mol%0.1 mol% .
本発明により、透明性、導電性及び膜強度に優れると共に、長期間、高温、高湿度環境下にあっても透明性、導電性及び膜強度の劣化が少ない透明導電膜、並びに、当該透明導電膜を用いた、発光均一性に優れ、長期間、高温、高湿度環境下にあっても発光均一性の劣化が少なく、発光寿命に優れる有機EL素子を提供することができる。 According to the present invention, a transparent conductive film having excellent transparency, conductivity and film strength, and having little deterioration in transparency, conductivity and film strength even in a high temperature and high humidity environment for a long time, and the transparent conductive film It is possible to provide an organic EL element that uses a film and has excellent light emission uniformity, little deterioration in light emission uniformity even under long-term high temperature and high humidity environments, and excellent light emission life.
以下、本発明を実施するための形態について説明する。本発明は、導電性ポリマー及びバインダー樹脂を用いること、かつ該バインダー樹脂が水系溶媒に分散可能なポリエステル樹脂から構成され、その構成成分中の全カルボン酸成分中にスルホン酸塩基を有する芳香族ジカルボン酸の割合が1モル%未満であることを特徴とするポリエステル樹脂を用いることより、乾燥後の水分残留を極力抑えつつ、透明導電膜、及び透明電極の透明性と導電性が両立でき、かつ膜強度に優れ、さらに高温、高湿度環境下における環境試験後でも高い導電性、高い透明性及び良好な膜強度を併せ持ち、安定性の優れた透明導電膜及び当該透明導電膜を透明電極として用いた高寿命の有機EL素子が得られることを見出したものである。 Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described. The present invention uses an aromatic dicarboxylic acid comprising a conductive polymer and a binder resin, and the binder resin is composed of a polyester resin dispersible in an aqueous solvent, and all carboxylic acid components in the constituent components have a sulfonate group. By using a polyester resin characterized in that the acid ratio is less than 1 mol%, it is possible to achieve both transparency and conductivity of the transparent conductive film and the transparent electrode while minimizing residual moisture after drying, and Excellent film strength, and also has high conductivity, high transparency and good film strength even after environmental test under high temperature and high humidity environment. It has been found that a long-life organic EL element can be obtained.
以下、本発明の実施形態について説明する。図1は、本発明の実施形態に係る透明導電膜の一例を示す概略図であり、(a)は上面図、(b)はX矢視断面図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. 1A and 1B are schematic views illustrating an example of a transparent conductive film according to an embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a top view and FIG.
図1に示すように、本発明の実施形態に係る透明導電膜1は、基板11と、第1導電層12と、第2導電層13と、を備えることが好ましい。第1導電層12は、パターン状に形成された金属材料からなることが好ましく、第2導電層13は、導電性ポリマー及び水系溶媒に分散可能なバインダー樹脂を含有する。本発明の特徴は、第1導電層12が、金属材料から形成される導電層、及び、第2導電層13が、導電性ポリマー及びバインダー樹脂を含有し、かつ該バインダー樹脂が水系溶媒に分散可能なポリエステル樹脂から構成され、その構成成分中の全カルボン酸成分中にスルホン酸塩基を有する芳香族ジカルボン酸の割合が1モル%未満であることを特徴とするポリエステル樹脂を用いることである。 As shown in FIG. 1, the transparent conductive film 1 according to the embodiment of the present invention preferably includes a
<水系溶媒に分散可能なバインダー樹脂>
本発明は、導電性ポリマー及びバインダー樹脂を有する透明導電膜及び当該透明導電膜を備えた有機EL素子において、当該バインダー樹脂が水系溶媒に分散可能なポリエステル樹脂から構成され、その構成成分中の全カルボン酸成分中にスルホン酸塩基を有する芳香族ジカルボン酸の割合が1モル%未満であることを特徴とするポリエステル樹脂であることを特徴とする。<Binder resin dispersible in aqueous solvent>
The present invention relates to a transparent conductive film having a conductive polymer and a binder resin, and an organic EL device provided with the transparent conductive film, wherein the binder resin is composed of a polyester resin dispersible in an aqueous solvent, The polyester resin is characterized in that the ratio of the aromatic dicarboxylic acid having a sulfonate group in the carboxylic acid component is less than 1 mol%.
本発明において、バインダー樹脂は、水系溶媒(水系溶剤ともいう)に分散可能なものであり、本発明において、「水系溶媒に分散可能」とは、水系溶媒中に凝集せずにポリエステル樹脂からなるコロイド粒子が分散している状況であることをいう。コロイド粒子の大きさは、一般的に0.001〜1μm(1〜1000nm)程度である。コロイド粒子の大きさは、好ましくは3〜500nmであり、より好ましくは5〜300nmであり、さらに好ましくは10〜100nmである。コロイド粒子が大きい場合(500nmよりも大きい場合)には、コロイド粒子を用いて造膜する際に平滑性が悪くなる。また、コロイド粒子が極端に小さい場合(3nmよりも小さい場合)には、コロイド粒子の製造に制限があり、また高コストになる。造膜する際の平滑性を高めるとともに低コストを実現するためには、コロイド粒子の大きさは、5〜300nmであることがより好ましく、10〜100nmであることがさらに好ましい。かかるコロイド粒子の大きさについては、光散乱光度計により測定することができる。 In the present invention, the binder resin is dispersible in an aqueous solvent (also referred to as an aqueous solvent). In the present invention, “dispersible in an aqueous solvent” means a polyester resin that does not aggregate in the aqueous solvent. This means that colloidal particles are dispersed. The size of the colloidal particles is generally about 0.001 to 1 μm (1 to 1000 nm). The size of the colloidal particles is preferably 3 to 500 nm, more preferably 5 to 300 nm, and still more preferably 10 to 100 nm. When the colloidal particles are large (when larger than 500 nm), the smoothness deteriorates when forming a film using the colloidal particles. Further, when the colloidal particles are extremely small (smaller than 3 nm), the production of the colloidal particles is limited and the cost is increased. In order to increase the smoothness during film formation and realize low cost, the size of the colloidal particles is more preferably 5 to 300 nm, and further preferably 10 to 100 nm. The size of the colloidal particles can be measured with a light scattering photometer.
また、本発明において、水系溶媒とは、純水(蒸留水、脱イオン水を含む)のみならず、酸、アルカリ、塩等を含む水溶液、含水の有機溶媒、又は、親水性の有機溶媒である。水系溶媒としては、純水(蒸留水、脱イオン水を含む)、メタノール、エタノール等のアルコール系溶媒、水とアルコールとの混合溶媒等が挙げられる。 In the present invention, the aqueous solvent is not only pure water (including distilled water and deionized water), but also an aqueous solution containing acid, alkali, salt, etc., a water-containing organic solvent, or a hydrophilic organic solvent. is there. Examples of the aqueous solvent include pure water (including distilled water and deionized water), alcohol solvents such as methanol and ethanol, a mixed solvent of water and alcohol, and the like.
続いて、本発明における水系溶媒に分散可能なポリマーを構成するポリエステル樹脂について説明する。本発明におけるポリエステル樹脂としては、ガラス転移温度が30℃以上、酸価が2mgKOH/g以上かつ40mgKOH/g以下、数平均分子量が10000以上であるポリエステル樹脂が好ましい。 Then, the polyester resin which comprises the polymer dispersible in the aqueous solvent in this invention is demonstrated. The polyester resin in the present invention is preferably a polyester resin having a glass transition temperature of 30 ° C. or higher, an acid value of 2 mgKOH / g or more and 40 mgKOH / g or less, and a number average molecular weight of 10,000 or more.
ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)が30℃未満である場合は、樹脂被膜の耐水性が低下し、熱水処理後の透明性が悪化することがある。また、耐ブロッキング性に劣る樹脂被膜となり、例えば、フィルムに該樹脂被膜をコートしたものを巻き取った時に、コートフィルムがブロッキングしてしまう等、操業性が悪化してしまう。樹脂被膜の耐水性、透明性及び耐ブロッキング性を向上させるためには、ポリエステル樹脂のガラス転移温度は、40℃以上であることがより好ましい。 When the glass transition temperature (Tg) of the polyester resin is less than 30 ° C., the water resistance of the resin film is lowered, and the transparency after the hot water treatment may be deteriorated. Moreover, it becomes a resin film inferior in blocking resistance, for example, when the film coated with the resin film is wound up, the operability is deteriorated such that the coat film is blocked. In order to improve the water resistance, transparency, and blocking resistance of the resin coating, the glass transition temperature of the polyester resin is more preferably 40 ° C. or higher.
ポリエステル樹脂の酸価が40mgKOH/gを超える場合は、樹脂被膜の造膜性、加工性等の特性が不足する。一方、ポリエステル樹脂の酸価が2mgKOH/g未満である場合には、ポリエステル樹脂を後記する水性媒体に分散させることが難しくなる。樹脂被膜の造膜製、加工性等の特性を向上させるとともにポリエステル樹脂の水性媒体への分散性を高めるためには、ポリエステル樹脂の酸価は、4〜30mgKOH/gであることがより好ましい。 When the acid value of the polyester resin exceeds 40 mgKOH / g, characteristics such as film forming property and workability of the resin film are insufficient. On the other hand, when the acid value of the polyester resin is less than 2 mgKOH / g, it is difficult to disperse the polyester resin in an aqueous medium described later. In order to improve the properties of the resin film, such as film formation and processability, and increase the dispersibility of the polyester resin in an aqueous medium, the acid value of the polyester resin is more preferably 4 to 30 mgKOH / g.
ポリエステル樹脂の数平均分子量が10000未満である場合には、樹脂被膜が脆いものとなるため、基材への密着性及び耐久性が不足する。樹脂被膜の基材への密着性及び耐久性をさらに高めるためには、ポリエステル樹脂の数平均分子量は、12000以上であることがより好ましい。また、ポリエステル樹脂の数平均分子量は、製造の容易性の観点から、100000以下であることが好ましく、20000以下であることがより好ましい。 When the number average molecular weight of the polyester resin is less than 10,000, the resin film becomes brittle, so that the adhesion to the substrate and the durability are insufficient. In order to further improve the adhesion and durability of the resin coating to the substrate, the number average molecular weight of the polyester resin is more preferably 12,000 or more. Moreover, the number average molecular weight of the polyester resin is preferably 100,000 or less, more preferably 20000 or less, from the viewpoint of ease of production.
また、本願発明で用いるポリエステル樹脂水性分散体は、ポリエステル樹脂の構成成分中の全カルボン酸成分中に占めるスルホン酸塩基を有する芳香族ジカルボン酸の割合が、1モル%未満であることを必要とする。 Further, the aqueous polyester resin dispersion used in the present invention requires that the proportion of aromatic dicarboxylic acid having a sulfonate group in all carboxylic acid components in the constituent components of the polyester resin is less than 1 mol%. To do.
ポリエステル樹脂の酸成分は、全酸成分のうち、少なくとも50モル%以上が芳香族ジカルボン酸成分であることが好ましい。芳香族ジカルボン酸成分が50モル%未満である場合には、樹脂被膜の耐水性が低下する場合がある。また、芳香族ジカルボン酸成分の割合が多いポリエステル樹脂では、耐水性の他に、硬度、耐溶媒性、加工性等が向上する。 It is preferable that at least 50 mol% or more of the acid component of the polyester resin is an aromatic dicarboxylic acid component among all the acid components. When the aromatic dicarboxylic acid component is less than 50 mol%, the water resistance of the resin film may be lowered. In addition, in a polyester resin having a large proportion of the aromatic dicarboxylic acid component, hardness, solvent resistance, workability and the like are improved in addition to water resistance.
芳香族ジカルボン酸成分としては、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、無水フタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、3−tert−ブチルイソフタル酸、ジフェン酸等が挙げられる。これらの芳香族ジカルボン酸成分は、単独で用いられてもよく、2種類以上で併用されてもよい。 Examples of the aromatic dicarboxylic acid component include terephthalic acid, isophthalic acid, phthalic acid, phthalic anhydride, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, 3-tert-butylisophthalic acid, diphenic acid, and the like. These aromatic dicarboxylic acid components may be used alone or in combination of two or more.
特に好適に用いられる芳香族ジカルボン酸成分としては、工業的に多量に生産されており、安価であること等から、テレフタル酸、イソフタル酸が挙げられる。 Particularly preferred aromatic dicarboxylic acid components are terephthalic acid and isophthalic acid because they are industrially produced in large quantities and are inexpensive.
本発明におけるポリエステル樹脂は、全カルボン酸成分中のスルホン酸塩基を有する芳香族ジカルボン酸成分が1モル%未満である必要がある。スルホン酸塩基を有する芳香族ジカルボン酸成分が1モル%以上である場合には、樹脂被膜の耐水性が大きく低下し、高温、高湿度環境下の耐久性試験での樹脂被膜の透明性、導電性、及び膜強度が著しく悪化する。一般的に、スルホン酸塩基を有する芳香族ジカルボン酸をポリエステル樹脂の組成に配合することで、乳化剤を使用することなく、当該ポリエステル樹脂を容易に水性媒体に分散することができるが、一方で、そのような配合では、被膜化を行った際に、当該樹脂被膜の耐水性を著しく損ねる欠点を有する。そのために、特に、水分により影響を受ける有機エレクトロルミネッセンス素子には適さないものとなる。本発明においては、特に、透明性及び導電性に優れ、さらには高温かつ高湿下での透明性、導電性及び膜強度の低下を抑制した透明導電膜、並びに、当該透明導電膜を透明電極として用いた有機EL素子に関するものであり、スルホン酸塩基を有する芳香族ジカルボン酸の含有量を極力少なくする必要がある。なお、全カルボン酸成分中のスルホン酸塩基を有する芳香族ジカルボン酸成分は、0モル%であってもよく、0モル%よりも大きく1モル%未満であってもよい。 In the polyester resin of the present invention, the aromatic dicarboxylic acid component having a sulfonate group in all carboxylic acid components needs to be less than 1 mol%. When the aromatic dicarboxylic acid component having a sulfonate group is 1 mol% or more, the water resistance of the resin coating is greatly reduced, and the transparency and conductivity of the resin coating in a durability test under a high temperature and high humidity environment. Property and film strength are significantly deteriorated. In general, by blending an aromatic dicarboxylic acid having a sulfonate group into the composition of the polyester resin, the polyester resin can be easily dispersed in an aqueous medium without using an emulsifier, Such a formulation has a drawback that the water resistance of the resin coating is remarkably impaired when the coating is formed. Therefore, in particular, it is not suitable for an organic electroluminescence element that is affected by moisture. In the present invention, in particular, a transparent conductive film which is excellent in transparency and conductivity, further suppresses a decrease in transparency, conductivity and film strength under high temperature and high humidity, and the transparent conductive film as a transparent electrode. It is necessary to reduce the content of the aromatic dicarboxylic acid having a sulfonate group as much as possible. In addition, 0 mol% may be sufficient as the aromatic dicarboxylic acid component which has a sulfonate group in all the carboxylic acid components, and it may be larger than 0 mol% and less than 1 mol%.
本発明において、スルホン酸塩基を有する芳香族ジカルボン酸成分は、1モル%未満に設定される。スルホン酸塩基を有する芳香族ジカルボン酸成分としては、5−ナトリウムスルホイソフタル酸(SIPA−Na)、5−ナトリウムスルホテレフタル酸(STPA−Na)、5−カリウムスルホイソフタル酸(SIPA−K)、5−カリウムスルホテレフタル酸(STPA−K)、5−リチウムスルホイソフタル酸(SIPA−Li)、5−リチウムスルホテレフタル酸(STPA−Li)、3,5−ジ(カルボ−β−ヒドロキシエトキシ)ベンゼンスルホン酸ナトリウム(SIPG−Na)、2,5−ジ(カルボ−β−ヒドロキシエトキシ)ベンゼンスルホン酸ナトリウム(STPG−Na)、3,5−ジ(カルボ−β−ヒドロキシエトキシ)ベンゼンスルホン酸カリウム(SIPG−K)、3,5−ジ(カルボ−β−ヒドロキシエトキシ)ベンゼンスルホン酸リチウム(SIPG−Li)、5−ナトリウムスルホイソフタル酸ジメチル(SIPM−Na)、5−ナトリウムスルホテレフタル酸ジメチル(STPM−Na)、5−カリウムスルホイソフタル酸ジメチル(SIPM−K)、5−リチウムスルホイソフタル酸ジメチル(SIPM−Li)等が挙げられる。本発明のポリエステル樹脂水性分散体においては、ポリエステル樹脂を構成する酸成分として、前記したスルホン酸塩基を有する芳香族ジカルボン酸成分のモノマーの添加量をできるだけ抑えるべきであり、また、ポリエステル樹脂を乳化分散させるための乳化剤等の各種添加剤の添加も控えるべきである。 In the present invention, the aromatic dicarboxylic acid component having a sulfonate group is set to less than 1 mol%. Examples of aromatic dicarboxylic acid components having a sulfonate group include 5-sodium sulfoisophthalic acid (SIPA-Na), 5-sodium sulfoterephthalic acid (STPA-Na), 5-potassium sulfoisophthalic acid (SIPA-K), 5 -Potassium sulfoterephthalic acid (STPA-K), 5-lithium sulfoisophthalic acid (SIPA-Li), 5-lithium sulfoterephthalic acid (STPA-Li), 3,5-di (carbo-β-hydroxyethoxy) benzenesulfone Acid sodium (SIPG-Na), sodium 2,5-di (carbo-β-hydroxyethoxy) benzenesulfonate (STPG-Na), potassium 3,5-di (carbo-β-hydroxyethoxy) benzenesulfonate (SIPG) -K), 3,5-di (carbo-β-hydroxyethoxy) Lithium benzenesulfonate (SIPG-Li), dimethyl 5-sodium sulfoisophthalate (SIMM-Na), dimethyl 5-sodium sulfoterephthalate (STPM-Na), dimethyl 5-potassium sulfoisophthalate (SIMM-K), 5 -Lithium sulfoisophthalate dimethyl (SIMM-Li) etc. are mentioned. In the aqueous polyester resin dispersion of the present invention, the addition amount of the monomer of the aromatic dicarboxylic acid component having a sulfonate group should be suppressed as much as possible as the acid component constituting the polyester resin, and the polyester resin is emulsified. Addition of various additives such as emulsifiers for dispersion should also be avoided.
本発明におけるポリエステル樹脂の構成成分としては、前記した芳香族ジカルボン酸成分の割合を満たす程度、また、前記したガラス転移温度の範囲内となるならば、飽和脂肪族ジカルボン酸成分(シュウ酸、コハク酸、無水コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、アイコサン二酸、水添ダイマー酸等)、不飽和脂肪族ジカルボン酸成分(フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸、無水イタコン酸、シトラコン酸、無水シトラコン酸、ダイマー酸等)、脂環式ジカルボン酸成分(1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸、2,5−ノルボルネンジカルボン酸又はこれらの無水物、テトラヒドロフタル酸又はその無水物等)等が用いられる。また、トリメリット酸、ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、無水ベンゾフェノンテトラカルボン酸、トリメシン酸、エチレングリコールビス(アンヒドロトリメリテート)、グリセロールトリス(アンヒドロトリメリテート)、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸等といった3官能以上のカルボン酸成分もポリエステル樹脂の構成成分として使用可能である。 As a constituent component of the polyester resin in the present invention, a saturated aliphatic dicarboxylic acid component (oxalic acid, succinic acid, succinic acid, succinic acid, succinic acid, succinic acid, succinic acid, etc.) Acid, succinic anhydride, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid, eicosandioic acid, hydrogenated dimer acid, etc.), unsaturated aliphatic dicarboxylic acid components (fumaric acid, maleic acid, maleic anhydride, itaconic acid) , Itaconic anhydride, citraconic acid, citraconic anhydride, dimer acid, etc.), alicyclic dicarboxylic acid components (1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,2-cyclohexanedicarboxylic acid, 2, 5-norbornene dicarboxylic acid or anhydride thereof, tetrahydrophthalic acid or anhydride thereof, etc.) It is used. Also, trimellitic acid, pyromellitic acid, benzophenone tetracarboxylic acid, trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, benzophenone tetracarboxylic anhydride, trimesic acid, ethylene glycol bis (anhydrotrimellitate), glycerol tris (anhydro) Trifunctional or higher carboxylic acid components such as 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid can also be used as a component of the polyester resin.
アルコール成分としては、特に限定されないが、例えば、脂肪族グリコール成分(エチレングリコール、1,2‐プロパンジオール、1,3‐プロパンジオール、1,4‐ブタンジオール、2‐メチル―1,3‐プロパンジオール、1,5‐ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6‐ヘキサンジオール、3‐メチル‐1,5‐ペンタンジオール、1,9−ノナンジオール、2‐エチル‐2‐ブチルプロパンジオール等)、脂環式グリコール成分(1,4−シクロヘキサンジメタノール等)、ビスフェノール類(ビスフェノールA)のエチレンオキシド付加体(ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、2,2−ビス[4−(ヒドロキシエトキシ)フェニル]プロパン等)、ビスフェノール類(ビスフェノールS)のエチレンオキシド付加体(ビス[4−(ヒドロキシエトキシ)フェニル]スルホン等)、エーテル結合含有グリコール成分(ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等)等が挙げられる。また、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の3官能以上のアルコール成分も使用可能である。 The alcohol component is not particularly limited, and examples thereof include aliphatic glycol components (ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 2-methyl-1,3-propane. Diol, 1,5-pentanediol, neopentyl glycol, 1,6-hexanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 1,9-nonanediol, 2-ethyl-2-butylpropanediol, etc.) Alicyclic glycol components (1,4-cyclohexanedimethanol, etc.), ethylene oxide adducts of bisphenols (bisphenol A) (diethylene glycol, triethylene glycol, dipropylene glycol, 2,2-bis [4- (hydroxyethoxy) phenyl) ] Propane, etc.), bisphenols ( Ethylene oxide adducts of the scan phenol S) (bis [4- (hydroxyethoxy) phenyl] sulfone), ether bond-containing glycol component (polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene glycol, etc.) and the like. Also, trifunctional or higher functional alcohol components such as glycerin, trimethylolethane, trimethylolpropane, pentaerythritol can be used.
特に好適に用いられるアルコール成分としては、工業的に量産されているので安価であり、しかも樹脂被膜の耐溶剤性及び耐候性が向上する等、諸性能にバランスがとれていることから、エチレングリコール、ネオペンチルグリコールが挙げられる。 As an alcohol component that is particularly suitably used, ethylene glycol is inexpensive because it is industrially mass-produced, and has various balances of performance such as improved solvent resistance and weather resistance of the resin coating. And neopentyl glycol.
また、本発明におけるポリエステル樹脂の構成成分には、モノカルボン酸成分、モノアルコール成分、ヒドロキシカルボン酸成分等が共重合されていてもよく、例として、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、安息香酸、p−tert−ブチル安息香酸、シクロヘキサン酸、4−ヒドロキシフェニルステアリン酸、ステアリルアルコール、2−フェノキシエタノール、ε−カプロラクトン、乳酸、β−ヒドロキシ酪酸、又は、p−ヒドロキシ安息香酸のエチレンオキシド付加体等が挙げられる。また、3官能以上のポリオキシカルボン酸成分が共重合されていてもよく、例として、リンゴ酸、グリセリン酸、クエン酸、酒石酸等が挙げられる。 In addition, a monocarboxylic acid component, a monoalcohol component, a hydroxycarboxylic acid component, and the like may be copolymerized in the constituent component of the polyester resin in the present invention. Examples thereof include lauric acid, myristic acid, palmitic acid, and stearic acid. Oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, benzoic acid, p-tert-butylbenzoic acid, cyclohexane acid, 4-hydroxyphenyl stearic acid, stearyl alcohol, 2-phenoxyethanol, ε-caprolactone, lactic acid, β-hydroxybutyric acid, or And ethylene oxide adducts of p-hydroxybenzoic acid. Further, a tri- or higher functional polyoxycarboxylic acid component may be copolymerized, and examples thereof include malic acid, glyceric acid, citric acid, and tartaric acid.
続いて、本発明におけるポリエステル樹脂の製造方法について説明する。ポリエステル樹脂を製造する方法としては、例えば、前記した酸成分の1種類以上とアルコール成分の1種類以上とを、公知の方法により、縮重合させることにより製造することができる。全モノマー成分、及び/又は、その低重合体を不活性雰囲気下で180〜260℃、2.5〜10時間反応させてエステル化反応を行い、続いて、縮重合触媒の存在下、130Pa以下の減圧下に220〜280℃の温度で、所望の分子量に達するまで縮重合反応を進めて、ポリエステル樹脂を得る方法等が行われる。 Then, the manufacturing method of the polyester resin in this invention is demonstrated. As a method for producing a polyester resin, for example, it can be produced by polycondensing one or more of the above-described acid components and one or more of the alcohol components by a known method. All monomer components and / or low polymers thereof are reacted in an inert atmosphere at 180 to 260 ° C. for 2.5 to 10 hours to carry out an esterification reaction, followed by 130 Pa or less in the presence of a condensation polymerization catalyst. A method of obtaining a polyester resin by proceeding the condensation polymerization reaction at a temperature of 220 to 280 ° C. under a reduced pressure until a desired molecular weight is reached.
ポリエステルの縮重合触媒としては、特に限定されることなく、酢酸亜鉛、三酸化アンチモン等の公知の化合物が用いられる。 The polycondensation catalyst for polyester is not particularly limited, and known compounds such as zinc acetate and antimony trioxide are used.
ポリエステル樹脂に所望の酸価を付与する方法として、前記した縮重合反応の後に、酸成分をさらに添加し、不活性雰囲気下、解重合反応を行う方法等が挙げられる。 Examples of a method for imparting a desired acid value to the polyester resin include a method in which an acid component is further added after the above condensation polymerization reaction and a depolymerization reaction is performed in an inert atmosphere.
また、ポリエステル樹脂に所望の酸価を付与する方法として、前記した縮重合反応の後に、無水物の酸成分をさらに添加し、不活性雰囲気下、ポリエステル樹脂のヒドロキシル基と付加反応する方法を用いることもできるが、かかる方法では、製造途中の溶融粘度が非常に高くなり、ポリエステル樹脂を払い出せなくなることがあるので、注意が必要である。 In addition, as a method for imparting a desired acid value to the polyester resin, a method in which an acid component of an anhydride is further added after the above-described polycondensation reaction and an addition reaction is performed with the hydroxyl group of the polyester resin in an inert atmosphere is used. However, in such a method, the melt viscosity during production becomes very high, and the polyester resin may not be discharged, so care must be taken.
解重合反応、及び/又は、付加反応で用いる酸成分としては、前記した3官能以上のカルボン酸が好ましい。3官能以上のカルボン酸を使用することにより、特に、解重合によるポリエステル樹脂の分子量低下を抑制しながら、所望の酸価を付与することができる。3官能以上のカルボン酸としては、芳香族のカルボン酸成分であるトリメリット酸、無水トリメリット酸、ピロメリット酸、無水ピロメリット酸が特に好ましい。 As the acid component used in the depolymerization reaction and / or the addition reaction, the above-described trifunctional or higher carboxylic acid is preferable. By using a trifunctional or higher functional carboxylic acid, a desired acid value can be imparted while suppressing a decrease in the molecular weight of the polyester resin due to depolymerization. As the trifunctional or higher functional carboxylic acid, aromatic carboxylic acid components trimellitic acid, trimellitic anhydride, pyromellitic acid, and pyromellitic anhydride are particularly preferable.
続いて、本発明における、水系溶媒に分散可能なポリエステル樹脂から構成されるポリマー(以下、ポリエステル樹脂水性分散体とも記載する)について説明する。 Subsequently, a polymer composed of a polyester resin dispersible in an aqueous solvent in the present invention (hereinafter also referred to as a polyester resin aqueous dispersion) will be described.
本発明において、ポリエステル樹脂水性分散体とは、前記したポリエステル樹脂が、水性媒体中に分散されてなる液状物である。ここで、水性媒体とは、水を含む液体からなる媒体であり、有機溶媒、塩基性化合物を含んでいてもよい。 In the present invention, the polyester resin aqueous dispersion is a liquid material in which the above-described polyester resin is dispersed in an aqueous medium. Here, the aqueous medium is a medium composed of a liquid containing water, and may contain an organic solvent and a basic compound.
本発明において、ポリエステル樹脂水性分散体におけるポリエステル樹脂の含有率は、5〜50質量%が好ましく、15〜40質量%であることがより好ましい。ポリエステル樹脂の含有率が50質量%を超えると、分散していたポリエステル樹脂が凝集しやすくなり、安定性が乏しくなる傾向にある。ポリエステル樹脂の含有率が5質量%未満では、実用的でない。ポリエステル樹脂の分散の安定性を工場させるとともにポリエステルの硬化を実用的に発揮するためには、ポリエステル樹脂水性分散体におけるポリエステル樹脂の含有率は、15〜40質量%であることがより好ましい。 In this invention, 5-50 mass% is preferable and, as for the content rate of the polyester resin in a polyester resin aqueous dispersion, it is more preferable that it is 15-40 mass%. If the content of the polyester resin exceeds 50% by mass, the dispersed polyester resin tends to aggregate and the stability tends to be poor. If the content of the polyester resin is less than 5% by mass, it is not practical. In order to make the dispersion stability of the polyester resin into a factory and practically exhibit the curing of the polyester, the polyester resin content in the aqueous polyester resin dispersion is more preferably 15 to 40% by mass.
本発明において、ポリエステル樹脂水性分散体のpHは、特に限定されないが、6以上であることが好ましく、7以上であることがより好ましく、8以上であることが特に好ましい。pHが6未満であるものは、分散していた樹脂が凝集してしまい、もはや均一な水性分散体としては得られなくなるため好ましくない。樹脂の凝集を防ぐためには、ポリエステル樹脂水性分散体のpHは、7以上であることがより好ましく、8以上であることが特に好ましい。 In the present invention, the pH of the aqueous polyester resin dispersion is not particularly limited, but is preferably 6 or more, more preferably 7 or more, and particularly preferably 8 or more. Those having a pH of less than 6 are not preferable because the dispersed resin is aggregated and can no longer be obtained as a uniform aqueous dispersion. In order to prevent resin aggregation, the pH of the aqueous polyester resin dispersion is more preferably 7 or more, and particularly preferably 8 or more.
本発明において、水性分散体中のポリエステル樹脂微粒子の粒子径は、特に限定されないが、保存安定性を良好に保つ点から、体積平均粒子径が500nm以下であることが好ましく、300nm以下であることがより好ましく、200nm以下であることが特に好ましい。 In the present invention, the particle diameter of the polyester resin fine particles in the aqueous dispersion is not particularly limited, but from the viewpoint of maintaining good storage stability, the volume average particle diameter is preferably 500 nm or less, and is 300 nm or less. Is more preferable, and it is especially preferable that it is 200 nm or less.
水については特に制限されず、蒸留水、イオン交換水、市水、工業用水等が挙げられるが、蒸留水又はイオン交換水を使用することが好ましい。 The water is not particularly limited and includes distilled water, ion exchange water, city water, industrial water, and the like, but it is preferable to use distilled water or ion exchange water.
続いて、本発明におけるポリエステル樹脂水性分散体の製造方法について説明する。本発明におけるポリエステル樹脂水性分散体は、前記ポリエステル樹脂の末端にあるカルボキシル基を、塩基性化合物を用いて、少なくとも一部、又は、全部中和することで、水性媒体に分散させる方法で製造される。詳しくは、カルボキシル基を中和することで、カルボキシルアニオンが生成され、このアニオン間の電気反発力によって、ポリエステル樹脂微粒子は凝集せず、安定に分散することができる。 Then, the manufacturing method of the polyester resin aqueous dispersion in this invention is demonstrated. The aqueous polyester resin dispersion in the present invention is produced by a method in which a carboxyl group at the end of the polyester resin is at least partially or completely neutralized with a basic compound to be dispersed in an aqueous medium. The Specifically, by neutralizing the carboxyl group, a carboxyl anion is generated, and the polyester resin fine particles can be stably dispersed without aggregating due to the electric repulsive force between the anions.
前記したポリエステル樹脂水性分散体の製造方法以外にも、例えば、ポリエステル樹脂としてスルホン酸塩基を有するものを用いたり、分散剤として界面活性剤を用いることで、塩基性化合物を用いずに、水性分散体を製造することは可能であるが、これらの水性分散体からなるポリエステル樹脂被膜は、耐水性に劣る傾向にあり、本発明においては好ましくない。 In addition to the above-described method for producing an aqueous polyester resin dispersion, for example, by using a polyester resin having a sulfonate group or using a surfactant as a dispersant, an aqueous dispersion can be achieved without using a basic compound. Although it is possible to manufacture a body, the polyester resin film which consists of these aqueous dispersions exists in the tendency to be inferior to water resistance, and is not preferable in this invention.
本発明において、ポリエステル樹脂水性分散体の製造に用いられるポリエステル樹脂は、好ましくは数平均分子量10000以上のポリエステル樹脂を用いるため、転相乳化法で製造されることが好ましい。 In the present invention, the polyester resin used for the production of the aqueous polyester resin dispersion is preferably produced by a phase inversion emulsification method because a polyester resin having a number average molecular weight of 10,000 or more is preferably used.
ポリエステル樹脂水性分散体を転相乳化法で製造する詳細な製造工程としては、はじめに、前記したポリエステル樹脂を有機溶媒に溶解させる工程(溶解工程)、次に、有機溶媒に溶解した樹脂溶液(溶解液)を塩基性化合物とともに水に分散させる工程(転相乳化工程)、さらに、得られた内容物(分散液)から、有機溶媒、及び/又は、塩基性化合物を除去する工程(脱溶媒工程)、の3工程を行うことでポリエステル樹脂水性分散体を製造することができる。必要に応じて、未分散物及び凝集物をろ過して取り除くことにより、沈殿物、相分離等の見られない、均一な状態の水性分散体が得られる。 As a detailed manufacturing process for manufacturing a polyester resin aqueous dispersion by a phase inversion emulsification method, first, a process of dissolving the above-described polyester resin in an organic solvent (dissolution process), and then a resin solution (dissolution) dissolved in the organic solvent Liquid) together with the basic compound in water (phase inversion emulsification process), and further, the step of removing the organic solvent and / or the basic compound from the obtained content (dispersion) (desolvation process). ), A polyester resin aqueous dispersion can be produced. If necessary, an undispersed material and an agglomerate are removed by filtration to obtain an aqueous dispersion in a uniform state in which no precipitate or phase separation is observed.
なお、本発明において、「転相乳化」とは、樹脂溶液に、当該樹脂溶液に含まれる有機溶媒量(質量%)を超える量の水(質量%)を添加して、有機溶媒よりも水を多く含む液相に当該樹脂を微分散させることを意味する。 In the present invention, “phase inversion emulsification” refers to adding water (mass%) exceeding the amount of organic solvent (mass%) contained in the resin solution to the resin solution, so This means that the resin is finely dispersed in a liquid phase containing a large amount of.
本発明において、ポリエステル樹脂水性分散体を製造する際に用いられる有機溶媒は、温度を40℃以下に保った状態で、前記ポリエステル樹脂を少なくとも10質量%以上溶解することができ、当該有機溶媒の沸点が150℃以下、かつ、20℃における当該有機溶媒の水への溶解性が5g/L以上であることが好ましい。 In the present invention, the organic solvent used in producing the aqueous polyester resin dispersion can dissolve at least 10% by mass of the polyester resin in a state where the temperature is kept at 40 ° C. or lower. It is preferable that the boiling point is 150 ° C. or less and the solubility of the organic solvent in water at 20 ° C. is 5 g / L or more.
前記した有機溶媒が、温度を40℃以下に保った状態で、前記ポリエステル樹脂を10質量%未満しか溶解することができない場合には、完成した水性分散体の固形分濃度を上げることが困難となり、非常に非実用的、かつ、非経済的なものとなるため好ましくない。また、有機溶媒の沸点が150℃を超える場合には、脱溶媒工程の際に、有機溶媒の完全な除去が非常に困難になり、水性分散体の安定性が乏しくなるため好ましくなく、20℃における有機溶媒の水への溶解性が5g/L未満である場合には、均一な水性分散体を得られなくなり好ましくない。 When the above-mentioned organic solvent can dissolve only less than 10% by mass of the polyester resin with the temperature kept at 40 ° C. or lower, it becomes difficult to increase the solid content concentration of the completed aqueous dispersion. This is not preferable because it becomes very impractical and uneconomical. On the other hand, when the boiling point of the organic solvent exceeds 150 ° C., it is not preferable because complete removal of the organic solvent becomes very difficult during the desolvation step, and the stability of the aqueous dispersion becomes poor. If the solubility of the organic solvent in water is less than 5 g / L, a uniform aqueous dispersion cannot be obtained.
これらの条件を満たす有機溶媒としては、例えば、メチルエチルケトン(以下、MEKと表記する)、テトラヒドロフラン(以下、THFと表記する)、1,4−ジオキサン等が挙げられ、これらは単独で使用されてもよく、2種以上を混合して使用されてもよい。なお、MEKの沸点は80℃、THFの沸点は65℃、1,4−ジオキサンの沸点は101℃である。 Examples of the organic solvent that satisfies these conditions include methyl ethyl ketone (hereinafter referred to as MEK), tetrahydrofuran (hereinafter referred to as THF), 1,4-dioxane, and the like. It is also possible to use a mixture of two or more. The boiling point of MEK is 80 ° C., the boiling point of THF is 65 ° C., and the boiling point of 1,4-dioxane is 101 ° C.
本発明において、ポリエステル樹脂水性分散体を製造する際に用いる塩基性化合物としては、カルボキシル基を中和することができるものであれば特に限定されず、例えば、金属水酸化物(水酸化リチウム(LiOH)、水酸化カリウム(KOH)、水酸化ナトリウム(NaOH)等)、有機アミン(アンモニア、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、イミノビスプロピルアミン、3−エトキシプロピルアミン、3−ジエチルアミノプロピルアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、N,N−ジエチルエタノールアミン、N,N−ジメチルエタノールアミン、アミノエタノールアミン、モルホリン、N−メチルモルホリン、N−エチルモルホリン等)等が挙げられる。 In the present invention, the basic compound used in producing the aqueous polyester resin dispersion is not particularly limited as long as it can neutralize the carboxyl group. For example, a metal hydroxide (lithium hydroxide ( LiOH), potassium hydroxide (KOH), sodium hydroxide (NaOH), etc.), organic amines (ammonia, ethylamine, diethylamine, triethylamine, propylamine, isopropylamine, iminobispropylamine, 3-ethoxypropylamine, 3-diethylamino Propylamine, diethanolamine, triethanolamine, N, N-diethylethanolamine, N, N-dimethylethanolamine, aminoethanolamine, morpholine, N-methylmorpholine, N-ethylmorpholine, etc.).
本発明において、塩基性化合物としては、樹脂被膜から乾燥する際に揮散させやすいという理由から、沸点が150℃以下の塩基性化合物を使用することが好ましく、その中でも、アンモニア、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、イソプロピルアミンを使用することがより好ましい。 In the present invention, as the basic compound, it is preferable to use a basic compound having a boiling point of 150 ° C. or less because it is easily volatilized when drying from the resin film. Among them, ammonia, ethylamine, diethylamine, triethylamine are preferable. More preferably, isopropylamine is used.
本発明において、ポリエステル樹脂水性分散体製造の溶解工程で用いられる装置については、液体を投入できる槽を備え、適度な攪拌ができるものであれば特に限定されない。そのような装置としては、固/液撹拌装置又は乳化機(例えばホモミキサー)として広く当業者に知られている装置が挙げられる。また、樹脂が溶解しにくい場合には、加熱を行う機構を装置に設けてもよい。 In the present invention, the apparatus used in the dissolving step for producing the polyester resin aqueous dispersion is not particularly limited as long as it has a tank into which a liquid can be charged and can be appropriately stirred. Such devices include devices widely known to those skilled in the art as solid / liquid stirring devices or emulsifiers (eg homomixers). In addition, when the resin is difficult to dissolve, a mechanism for heating may be provided in the apparatus.
本発明において、ポリエステル樹脂水性分散体製造の転相乳化工程については、塩基性化合物を樹脂溶液に加えておき、これに水を徐々に投入して転相乳化を行う方法が好ましい。また、水の投入速度については、1000gの(樹脂溶液+塩基性化合物)に対して、25〜100g/minで水を投入することが好ましい。水の投入速度が速い場合には、樹脂の塊が形成され、この塊は水性媒体に分散しなくなる傾向にあり、最終的に得られる水性分散体の収率が下がり好ましくない。水の投入速度が遅い場合には、生産効率が悪くなり実用的ではない。 In the present invention, the phase inversion emulsification step for producing the polyester resin aqueous dispersion is preferably a method in which a basic compound is added to the resin solution, and water is gradually added to the phase inversion emulsification. Moreover, about the injection | throwing-in speed | rate of water, it is preferable to introduce | transduce water at 25-100 g / min with respect to 1000 g (resin solution + basic compound). When the water supply speed is high, a resin lump is formed, and this lump tends not to be dispersed in the aqueous medium, and the yield of the finally obtained aqueous dispersion is lowered, which is not preferable. When the water input speed is slow, the production efficiency deteriorates and is not practical.
転相乳化を行う装置としては、液体を投入できる槽を備え、適度な攪拌ができるものであれば特に限定されない。また、転相乳化は、常圧、減圧、加圧下のいずれの条件で行われてもよい。 The apparatus for carrying out phase inversion emulsification is not particularly limited as long as it is equipped with a tank into which a liquid can be charged and can be appropriately stirred. The phase inversion emulsification may be performed under any conditions of normal pressure, reduced pressure, and increased pressure.
本発明において、ポリエステル樹脂水性分散体製造の脱溶媒工程については、常圧、減圧下のいずれの条件で行われてもよく、脱溶媒を行う装置としては、液体を投入できる槽を備え、適度な攪拌ができるものであれば特に限定されない。 In the present invention, the solvent removal step for producing the polyester resin aqueous dispersion may be carried out under conditions of normal pressure or reduced pressure. It is not particularly limited as long as it can be stirred properly.
また、脱溶媒工程後の水性分散体に、前記した塩基性化合物を添加することができる。脱溶媒工程後に塩基性化合物を再度添加することで、水性分散体のpHを6以上に容易に上げることができる。このとき、水性分散体を攪拌している状態で、徐々に塩基性化合物を添加するのが好ましい。水性分散体を攪拌しない状態で添加したり、一気に塩基性化合物を添加したりすると、添加の衝撃により、水性分散体中のポリエステル樹脂が凝集し、沈殿することがある。 Moreover, an above-described basic compound can be added to the aqueous dispersion after a solvent removal process. By adding the basic compound again after the solvent removal step, the pH of the aqueous dispersion can be easily increased to 6 or more. At this time, it is preferable to gradually add the basic compound while stirring the aqueous dispersion. If the aqueous dispersion is added without stirring or a basic compound is added all at once, the polyester resin in the aqueous dispersion may aggregate and precipitate due to the impact of the addition.
ポリエステル樹脂水性分散体には、必要に応じて硬化剤、各種添加剤、保護コロイド作用を有する化合物、水、有機溶媒、酸化チタン、亜鉛華、顔料(カーボンブラック等)、染料、水性樹脂(水性ポリエステル樹脂、水性ウレタン樹脂、水性オレフィン樹脂、水性アクリル樹脂等)を配合して使用することができる。 The polyester resin aqueous dispersion may contain a curing agent, various additives, a compound having a protective colloid action, water, an organic solvent, titanium oxide, zinc white, a pigment (carbon black, etc.), a dye, an aqueous resin (aqueous) as necessary. A polyester resin, a water-based urethane resin, a water-based olefin resin, a water-based acrylic resin, etc.) can be blended and used.
水系溶媒に分散可能なポリマーの市販品としては、ユニチカ社製エマルジョン「エリーテル」シリーズを用いることができる。水系溶媒に分散可能なポリマーは、これら市販品のポリマーを、1種含有するものであってもよく、複数種含有するものであってもよい。 As a commercial product of a polymer dispersible in an aqueous solvent, an emulsion “ELITEL” series manufactured by Unitika Ltd. can be used. The polymer that can be dispersed in an aqueous solvent may contain one or more of these commercially available polymers.
本発明において、水系溶媒に分散可能なポリマーの使用量は、好ましくは導電性高分子に対して50〜1000質量%であり、より好ましくは導電性高分子に対して100〜900質量%であり、さらに好ましくは導電性高分子に対して200〜800質量%である。ここで、水系溶媒に分散可能なポリマーの使用量が導電性高分子に対して50〜1000質量%であることがより好ましい理由は、50質量%未満の場合には、透過率の向上効果が不十分となり(導電性ポリマーは可視光領域の光を吸収するため、透過率を向上させるためには導電性を低下させない範囲で導電性ポリマーをできるだけ減らしたい)、1000質量%を超える場合には、導電性ポリマーの比率が小さくなりすぎて導電性が低下するためである。透過率の向上効果を得るとともに導電性の低下を防ぐためには、水系溶媒に分散可能なポリマーの使用量は、導電性高分子に対して100〜900質量%であることがより好ましく、導電性高分子に対して200〜800質量%であることがさらに好ましい。 In the present invention, the amount of the polymer dispersible in the aqueous solvent is preferably 50 to 1000% by mass with respect to the conductive polymer, more preferably 100 to 900% by mass with respect to the conductive polymer. More preferably, it is 200 to 800 mass% with respect to the conductive polymer. Here, the reason why the amount of the polymer dispersible in the aqueous solvent is more preferably 50 to 1000% by mass with respect to the conductive polymer is that when the amount is less than 50% by mass, the transmittance is improved. When the amount exceeds 1000% by mass (the conductive polymer absorbs light in the visible light region, so the conductive polymer should be reduced as much as possible without increasing the conductivity in order to improve the transmittance). This is because the ratio of the conductive polymer becomes too small and the conductivity is lowered. In order to obtain a transmittance improvement effect and prevent a decrease in conductivity, the amount of polymer dispersible in an aqueous solvent is more preferably 100 to 900% by mass with respect to the conductive polymer. More preferably, it is 200 to 800 mass% with respect to the polymer.
<導電性ポリマー>
本発明において、「導電性」とは、電気が流れる状態を指し、JIS K 7194の「導電電性プラスチックの4探針法による抵抗率試験方法」に準拠した方法で測定したシート抵抗が1×108Ω/□よりも低いことをいう。<Conductive polymer>
In the present invention, “conductive” refers to a state in which electricity flows, and the sheet resistance measured by a method in accordance with JIS K 7194 “Resistivity Test Method by Conductive Plastic Four-Probe Method” is 1 ×. It means lower than 108 Ω / □.
本発明において、導電性ポリマーとは、π共役系導電性高分子とポリ陰イオンとを有してなる導電性ポリマーである。こうした導電性ポリマーは、後記するπ共役系導電性高分子を形成する前駆体モノマーを、適切な酸化剤と酸化触媒と後記するポリ陰イオンとの存在下で化学酸化重合することによって、容易に製造することができる。 In the present invention, the conductive polymer is a conductive polymer having a π-conjugated conductive polymer and a polyanion. Such a conductive polymer can be easily obtained by chemical oxidative polymerization of a precursor monomer that forms a π-conjugated conductive polymer described later in the presence of an appropriate oxidizing agent, an oxidation catalyst, and a poly anion described later. Can be manufactured.
(π共役系導電性高分子)
本発明において、π共役系導電性高分子としては、特に限定されず、本発明の実施形態として、ポリチオフェン(基本のポリチオフェンを含む、以下同様)類、また本発明の参考形態として、ポリピロール類、ポリインドール類、ポリカルバゾール類、ポリアニリン類、ポリアセチレン類、ポリフラン類、ポリパラフェニレンビニレン類、ポリアズレン類、ポリパラフェニレン類、ポリパラフェニレンサルファイド類、ポリイソチアナフテン類、又は、ポリチアジル類の鎖状導電性ポリマーを利用することができる。中でも、導電性、透明性、安定性等の観点から本発明の実施形態としてポリチオフェン類又は本発明の参考形態としてポリアニリン類が好ましく、ポリエチレンジオキシチオフェンが最も好ましい。(Π-conjugated conductive polymer)
In the present invention, the π-conjugated conductive polymer is not particularly limited, and asan embodiment of thepresent invention, polythiophene (including basic polythiophene, the same shall apply hereinafter), andas a reference form of the present invention, polypyrrole, Chains of polyindoles, polycarbazoles, polyanilines, polyacetylenes, polyfurans, polyparaphenylene vinylenes, polyazulenes, polyparaphenylenes, polyparaphenylene sulfides, polyisothianaphthenes, or polythiazyls Conductive polymers can be utilized. Among them, conductive, transparent, polyanilines are preferableas the reference embodiment of polythiophenesinvention oras an embodiment of the present invention in terms of stability and the like, polyethylene dioxythiophene is most preferred.
(π共役系導電性高分子前駆体モノマー)
本発明において、π共役系導電性高分子の形成に用いられる前駆体モノマーとは、分子内にπ共役系を有し、適切な酸化剤の作用によって高分子化した際にもその主鎖にπ共役系が形成されるものである。かかる前駆体モノマーとしては、例えば、ピロール類及びその誘導体、チオフェン類及びその誘導体、アニリン類及びその誘導体等が挙げられる。(Π-conjugated conductive polymer precursor monomer)
In the present invention, a precursor monomer used for forming a π-conjugated conductive polymer has a π-conjugated system in the molecule, and even when polymerized by the action of an appropriate oxidizing agent, A π-conjugated system is formed. Examples of such precursor monomers include pyrroles and derivatives thereof, thiophenes and derivatives thereof, anilines and derivatives thereof, and the like.
前駆体モノマーの具体例としては、ピロール、3−メチルピロール、3−エチルピロール、3−n−プロピルピロール、3−ブチルピロール、3−オクチルピロール、3−デシルピロール、3−ドデシルピロール、3,4−ジメチルピロール、3,4−ジブチルピロール、3−カルボキシルピロール、3−メチル−4−カルボキシルピロール、3−メチル−4−カルボキシエチルピロール、3−メチル−4−カルボキシブチルピロール、3−ヒドロキシピロール、3−メトキシピロール、3−エトキシピロール、3−ブトキシピロール、3−ヘキシルオキシピロール、3−メチル−4−ヘキシルオキシピロール、チオフェン、3−メチルチオフェン、3−エチルチオフェン、3−プロピルチオフェン、3−ブチルチオフェン、3−ヘキシルチオフェン、3−ヘプチルチオフェン、3−オクチルチオフェン、3−デシルチオフェン、3−ドデシルチオフェン、3−オクタデシルチオフェン、3−ブロモチオフェン、3−クロロチオフェン、3−ヨードチオフェン、3−シアノチオ
フェン、3−フェニルチオフェン、3,4−ジメチルチオフェン、3,4−ジブチルチオフェン、3−ヒドロキシチオフェン、3−メトキシチオフェン、3−エトキシチオフェン、3−ブトキシチオフェン、3−ヘキシルオキシチオフェン、3−ヘプチルオキシチオフェン、3−オクチルオキシチオフェン、3−デシルオキシチオフェン、3−ドデシルオキシチオフェン、3−オクタデシルオキシチオフェン、3,4−ジヒドロキシチオフェン、3,4−ジメトキシチオフェン、3,4−ジエトキシチオフェン、3,4−ジプロポキシチオフェン、3,4−ジブトキシチオフェン、3,4−ジヘキシルオキシチオフェン、3,4−ジヘプチルオキシチオフェン、3,4−ジオクチルオキシチオフェン、3,4−ジデシルオキシチオフェン、3,4−ジドデシルオキシチオフェン、3,4−エチレンジオキシチオフェン、3,4−プロピレンジオキシチオフェン、3,4−ブテンジオキシチオフェン、3−メチル−4−メトキシチオフェン、3−メチル−4−エトキシチオフェン、
3−カルボキシチオフェン、3−メチル−4−カルボキシチオフェン、3−メチル−4−カルボキシエチルチオフェン、3−メチル−4−カルボキシブチルチオフェン、アニリン、2−メチルアニリン、3−イソブチルアニリン、2−アニリンスルホン酸、3−アニリンスルホン酸等が挙げられる。Specific examples of the precursor monomer include pyrrole, 3-methylpyrrole, 3-ethylpyrrole, 3-n-propylpyrrole, 3-butylpyrrole, 3-octylpyrrole, 3-decylpyrrole, 3-dodecylpyrrole, 3, 4-dimethylpyrrole, 3,4-dibutylpyrrole, 3-carboxylpyrrole, 3-methyl-4-carboxylpyrrole, 3-methyl-4-carboxyethylpyrrole, 3-methyl-4-carboxybutylpyrrole, 3-hydroxypyrrole 3-methoxypyrrole, 3-ethoxypyrrole, 3-butoxypyrrole, 3-hexyloxypyrrole, 3-methyl-4-hexyloxypyrrole, thiophene, 3-methylthiophene, 3-ethylthiophene, 3-propylthiophene, 3 -Butylthiophene, 3-hexylchi Phen, 3-heptylthiophene, 3-octylthiophene, 3-decylthiophene, 3-dodecylthiophene, 3-octadecylthiophene, 3-bromothiophene, 3-chlorothiophene, 3-iodothiophene, 3-cyanothiophene, 3-phenyl Thiophene, 3,4-dimethylthiophene, 3,4-dibutylthiophene, 3-hydroxythiophene, 3-methoxythiophene, 3-ethoxythiophene, 3-butoxythiophene, 3-hexyloxythiophene, 3-heptyloxythiophene, 3- Octyloxythiophene, 3-decyloxythiophene, 3-dodecyloxythiophene, 3-octadecyloxythiophene, 3,4-dihydroxythiophene, 3,4-dimethoxythiophene, 3,4-diethoxythiol 3,4-dipropoxythiophene, 3,4-dibutoxythiophene, 3,4-dihexyloxythiophene, 3,4-diheptyloxythiophene, 3,4-dioctyloxythiophene, 3,4-didecyloxy Thiophene, 3,4-didodecyloxythiophene, 3,4-ethylenedioxythiophene, 3,4-propylenedioxythiophene, 3,4-butenedioxythiophene, 3-methyl-4-methoxythiophene, 3-methyl -4-ethoxythiophene,
3-carboxythiophene, 3-methyl-4-carboxythiophene, 3-methyl-4-carboxyethylthiophene, 3-methyl-4-carboxybutylthiophene, aniline, 2-methylaniline, 3-isobutylaniline, 2-aniline sulfone Acid, 3-aniline sulfonic acid, etc. are mentioned.
(ポリ陰イオン)
本発明において、導電性ポリマーに用いられるポリ陰イオンは、置換又は未置換のポリアルキレン、置換又は未置換のポリアルケニレン、置換又は未置換のポリイミド、置換又は未置換のポリアミド、置換又は未置換のポリエステル、及び、これらの共重合体のいずれかであって、アニオン基を有する構成単位とアニオン基を有さない構成単位とからなるものである。(Poly anion)
In the present invention, the poly anion used for the conductive polymer is substituted or unsubstituted polyalkylene, substituted or unsubstituted polyalkenylene, substituted or unsubstituted polyimide, substituted or unsubstituted polyamide, substituted or unsubstituted. Polyester and any of these copolymers, which are composed of a structural unit having an anionic group and a structural unit having no anionic group.
このポリ陰イオンは、π共役系導電性高分子を溶媒に可溶化させる可溶化高分子である。また、ポリ陰イオンのアニオン基は、π共役系導電性高分子に対するドーパントとして機能して、π共役系導電性高分子の導電性及び耐熱性を向上させる。 This poly anion is a solubilized polymer that solubilizes the π-conjugated conductive polymer in a solvent. The anion group of the polyanion functions as a dopant for the π-conjugated conductive polymer, and improves the conductivity and heat resistance of the π-conjugated conductive polymer.
ポリ陰イオンのアニオン基としては、π共役系導電性高分子への化学酸化ドープが起こりうる官能基であればよい。かかるアニオン基は、製造の容易さ及び安定性の観点から、一置換硫酸エステル基、一置換リン酸エステル基、リン酸基、カルボキシ基、スルホ基等が好ましい。さらに、かかるアニオン基は、官能基のπ共役系導電性高分子へのドープ効果の観点から、スルホ基、一置換硫酸エステル基、又は、カルボキシ基がより好ましい。 The anion group of the polyanion may be a functional group that can cause chemical oxidation doping to the π-conjugated conductive polymer. Such an anion group is preferably a mono-substituted sulfate group, a mono-substituted phosphate group, a phosphate group, a carboxy group, a sulfo group, etc. from the viewpoint of ease of production and stability. Further, the anionic group is more preferably a sulfo group, a monosubstituted sulfate group, or a carboxy group from the viewpoint of the doping effect of the functional group on the π-conjugated conductive polymer.
ポリ陰イオンの具体例としては、ポリビニルスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリアリルスルホン酸、ポリアクリル酸エチルスルホン酸、ポリアクリル酸ブチルスルホン酸、ポリ−2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、ポリイソプレンスルホン酸、ポリビニルカルボン酸、ポリスチレンカルボン酸、ポリアリルカルボン酸、ポリアクリルカルボン酸、ポリメタクリルカルボン酸、ポリ−2−アクリルアミド−2−メチルプロパンカルボン酸、ポリイソプレンカルボン酸、ポリアクリル酸等が挙げられる。また、ポリ陰イオンは、これらの単独重合体であってもよいし、2種以上の共重合体であってもよい。 Specific examples of polyanions include polyvinyl sulfonic acid, polystyrene sulfonic acid, polyallyl sulfonic acid, polyacrylic acid ethyl sulfonic acid, polyacrylic acid butyl sulfonic acid, poly-2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid, poly Isoprene sulfonic acid, polyvinyl carboxylic acid, polystyrene carboxylic acid, polyallyl carboxylic acid, polyacryl carboxylic acid, polymethacryl carboxylic acid, poly-2-acrylamido-2-methylpropane carboxylic acid, polyisoprene carboxylic acid, polyacrylic acid, etc. Can be mentioned. Further, the polyanion may be a homopolymer of these, or two or more kinds of copolymers.
また、ポリ陰イオンは、化合物内にさらにF(フッ素原子)を有するものであってもよい。かかるポリ陰イオンとして、具体的には、パーフルオロスルホン酸基を含有するナフィオン(Dupont社製)、カルボン酸基を含有するパーフルオロ型ビニルエーテルからなるフレミオン(旭硝子社製)等を挙げることができる。 The polyanion may further have F (fluorine atom) in the compound. Specific examples of such a polyanion include Nafion (manufactured by Dupont) containing a perfluorosulfonic acid group, Flemion (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) made of perfluoro vinyl ether containing a carboxylic acid group, and the like. .
これらのうち、ポリ陰イオンとしてスルホン酸を有する化合物を用いた場合には、塗布及び乾燥によって導電性ポリマー含有層を形成した後に、さらに100〜120℃で5分以上の加熱乾燥処理を施してからマイクロ波を照射してもよい。かかる加熱乾燥処理は、架橋反応が促進し、塗布膜の洗浄耐性や溶媒耐性が著しく向上するという観点から好ましい。 Among these, when a compound having a sulfonic acid as a polyanion is used, after forming a conductive polymer-containing layer by coating and drying, it is further subjected to a heat drying treatment at 100 to 120 ° C. for 5 minutes or more. The microwaves may be irradiated. Such heat drying treatment is preferable from the viewpoint that the crosslinking reaction is accelerated and the washing resistance and solvent resistance of the coating film are remarkably improved.
さらに、スルホン酸を有する化合物の中でも、ポリスチレンスルホン酸、ポリイソプレンスルホン酸、ポリアクリル酸エチルスルホン酸、又は、ポリアクリル酸ブチルスルホン酸が好ましい。これらのポリ陰イオンは、ヒドロキシ基含有非導電性ポリマーとの相溶性が高く、また、得られる導電性ポリマーの導電性をより高くすることができる。 Furthermore, among the compounds having sulfonic acid, polystyrene sulfonic acid, polyisoprene sulfonic acid, polyethyl acrylate sulfonic acid, or polybutyl acrylate sulfonate is preferable. These poly anions have high compatibility with the hydroxy group-containing non-conductive polymer, and can further increase the conductivity of the obtained conductive polymer.
ポリ陰イオンの重合度は、導電性ポリマーの分散性の観点からは、モノマー単位が10〜100000個の範囲であることが好ましく、溶媒溶解性及び導電性の観点からは、モノマー単位が50〜10000個の範囲であることがより好ましい。 The degree of polymerization of the polyanion is preferably in the range of 10 to 100,000 monomer units from the viewpoint of the dispersibility of the conductive polymer, and from the viewpoint of solvent solubility and conductivity, the monomer unit is 50 to A range of 10,000 is more preferable.
ポリ陰イオンの製造方法としては、例えば、酸を用いてアニオン基を有しないポリマーにアニオン基を直接導入する方法、アニオン基を有しないポリマーをスルホ化剤によりスルホン酸化する方法、アニオン基含有重合性モノマーの重合により製造する方法等が挙げられる。 Examples of the method for producing a polyanion include a method of directly introducing an anionic group into a polymer having no anionic group using an acid, a method of sulfonating a polymer having no anionic group with a sulfonating agent, and anionic group-containing polymerization. And the like, and the like.
アニオン基含有重合性モノマーを重合により製造する方法は、溶媒中、アニオン基含有重合性モノマーを、酸化剤及び/又は重合触媒の存在下で、酸化重合又はラジカル重合によって製造する方法が挙げられる。具体的には、所定量のアニオン基含有重合性モノマーを溶媒に溶解させ、これを一定温度に保ち、それに予め溶媒に所定量の酸化剤及び/又は重合触媒を溶解した溶液を添加し、所定時間で反応させる。その反応により得られたポリマーは溶媒によって一定の濃度に調整される。なお、この製造方法において、アニオン基含有重合性モノマーにアニオン基を有さない重合性モノマーを共重合させてもよい。 Examples of the method for producing an anion group-containing polymerizable monomer by polymerization include a method for producing an anion group-containing polymerizable monomer in a solvent by oxidative polymerization or radical polymerization in the presence of an oxidizing agent and / or a polymerization catalyst. Specifically, a predetermined amount of the anionic group-containing polymerizable monomer is dissolved in a solvent, kept at a constant temperature, and a solution in which a predetermined amount of an oxidizing agent and / or a polymerization catalyst is dissolved in the solvent is added to the predetermined amount. React with time. The polymer obtained by the reaction is adjusted to a certain concentration by the solvent. In this production method, a polymerizable monomer having no anionic group may be copolymerized with the anionic group-containing polymerizable monomer.
アニオン基含有重合性モノマーの重合に際して使用する酸化剤、酸化触媒及び溶媒は、π共役系導電性高分子を形成する前駆体モノマーを重合する際に使用するものと同様である。 The oxidizing agent, oxidation catalyst, and solvent used in the polymerization of the anionic group-containing polymerizable monomer are the same as those used in the polymerization of the precursor monomer that forms the π-conjugated conductive polymer.
得られたポリマーがポリ陰イオン塩である場合には、ポリ陰イオン酸に変質させることが好ましい。ポリ陰イオン酸に変質させる方法としては、イオン交換樹脂を用いたイオン交換法、透析法、限外ろ過法等が挙げられ、これらの中でも、作業が容易な点から限外ろ過法が好ましい。 When the obtained polymer is a polyanionic salt, it is preferably transformed into a polyanionic acid. Examples of the method for transforming into polyanionic acid include ion exchange method using ion exchange resin, dialysis method, ultrafiltration method and the like. Among these, ultrafiltration method is preferable from the viewpoint of easy work.
導電性ポリマーに含まれるπ共役系導電性高分子とポリ陰イオンの比率、「π共役系導電性高分子」:「ポリ陰イオン」は、導電性及び分散性の観点から、好ましくは質量比で1:1〜20の範囲であり、より好ましくは質量比で1:2〜10の範囲である。 Ratio of π-conjugated conductive polymer and polyanion contained in conductive polymer, “π-conjugated conductive polymer”: “poly anion” is preferably a mass ratio from the viewpoint of conductivity and dispersibility Is in the range of 1: 1 to 20, and more preferably in the range of 1: 2 to 10 in terms of mass ratio.
π共役系導電性高分子を形成する前駆体モノマーをポリ陰イオンの存在下で化学酸化重合して、本発明に係る導電性ポリマーを得る際に使用される酸化剤は、例えばJ.Am.Soc.,85、454(1963)に記載されるピロールの酸化重合に適する、いずれかの酸化剤である。かかる酸化剤としては、実際的な理由のために、安価かつ取り扱い易い酸化剤、例えば鉄(III)塩(例えばFeCl3、Fe(ClO4)3、有機酸を含む無機酸の鉄(III)塩、有機残基を含む無機酸の鉄(III)塩)、過酸化水素、重クロム酸カリウム、過硫酸アルカリ(例えば過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム)、アンモニウム、過ホウ酸アルカリ、過マンガン酸カリウム、又は、銅塩(例えば四フッ化ホウ酸銅)を用いることが好ましい。加えて、酸化剤として、随時触媒量の金属イオン(例えば鉄イオン、コバルトイオン、ニッケルイオン、モリブデンイオン、バナジウムイオン)の存在下における空気又は酸素も使用することができる。これらの中でも、過硫酸塩、有機酸を含む鉄(III)塩又は有機残基を含む無機酸の鉄(III)塩の使用が腐食性でないために大きな応用上の利点を有する。 The oxidant used when the precursor monomer forming the π-conjugated conductive polymer is chemically oxidatively polymerized in the presence of the polyanion to obtain the conductive polymer according to the present invention is, for example, J. Org. Am. Soc. 85, 454 (1963), which is suitable for the oxidative polymerization of pyrrole. Such oxidants include, for practical reasons, inexpensive and easy-to-handle oxidants such as iron (III) salts (eg FeCl 3, Fe (ClO 4) 3, iron (III) salts of inorganic acids including organic acids, Iron (III) salts of inorganic acids containing organic residues), hydrogen peroxide, potassium dichromate, alkali persulfate (eg potassium persulfate, sodium persulfate), ammonium, alkali perborate, potassium permanganate, Alternatively, it is preferable to use a copper salt (for example, copper tetrafluoroborate). In addition, air or oxygen in the presence of catalytic amounts of metal ions (for example, iron ions, cobalt ions, nickel ions, molybdenum ions, vanadium ions) can be used as an oxidizing agent. Among these, the use of persulfates, iron (III) salts containing organic acids, or iron (III) salts of inorganic acids containing organic residues has great application advantages because they are not corrosive.
有機残基を含む無機酸の鉄(III)塩の例としては、炭素数1〜20のアルカノールの硫酸半エステルの鉄(III)塩(例えばラウリル硫酸)、炭素数1〜20のアルキルスルホン酸(例えばメタン、ドデカンスルホン酸)、脂肪族炭素数1〜20のカルボン酸(例えば2−エチルヘキシルカルボン酸)、脂肪族パーフルオロカルボン酸(例えばトリフルオロ酢酸、パーフルオロオクタノン酸)、脂肪族ジカルボン酸(例えばシュウ酸)、殊に芳香族の、随時炭素数1〜20のアルキル置換されたスルホン酸(例えばベンゼセンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸のFe(III)塩)が挙げられる。 Examples of the iron (III) salt of an inorganic acid containing an organic residue include iron (III) salts of sulfuric acid half esters of alkanols having 1 to 20 carbon atoms (for example, lauryl sulfate), alkyl sulfonic acids having 1 to 20 carbon atoms. (For example, methane, dodecanesulfonic acid), carboxylic acid having 1 to 20 aliphatic carbon atoms (for example, 2-ethylhexylcarboxylic acid), aliphatic perfluorocarboxylic acid (for example, trifluoroacetic acid, perfluorooctanoic acid), aliphatic dicarboxylic acid Acids (eg oxalic acid), in particular aromatic, optionally alkyl substituted sulfonic acids having 1 to 20 carbon atoms (eg Fe (III) salts of benzesenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, dodecylbenzenesulfonic acid) Is mentioned.
こうした導電性ポリマーとしては、市販の材料も好ましく利用することができる。例えば、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)とポリスチレンスルホン酸とからなる導電性ポリマー(PEDOT−PSSと略す)が、H.C.Starck社からCleviosシリーズとして、Aldrich社からPEDOT−PSSの483095、560596として、Nagase Chemtex社からDenatronシリーズとして市販されている。また、ポリアニリンが、日産化学社からORMECONシリーズとして市販されている。本発明において、こうした剤も好ましく用いることができる。 As such a conductive polymer, a commercially available material can also be preferably used. For example, a conductive polymer (abbreviated as PEDOT-PSS) made of poly (3,4-ethylenedioxythiophene) and polystyrenesulfonic acid is H.264. C. It is commercially available from Starck as the Clevios series, from Aldrich as PEDOT-PSS 483095, 560596, and from Nagase Chemtex as the Denatron series. Polyaniline is also commercially available from Nissan Chemical as the ORMECON series. In the present invention, such an agent can also be preferably used.
導電性ポリマーは、第2ドーパントとして有機化合物を含有してもよい。本発明で用いることができる有機化合物には特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、酸素含有化合物が好適に挙げられる。前記酸素含有化合物としては、酸素を含有する限り特に制限はなく、例えば、ヒドロキシ基含有化合物、カルボニル基含有化合物、エーテル基含有化合物、スルホキシド基含有化合物等が挙げられる。前記ヒドロキシ基含有化合物としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、1,4−ブタンジオール、グリセリン等が挙げられ、これらの中でも、エチレングリコール、ジエチレングリコールが好ましい。前記カルボニル基含有化合物としては、例えば、イソホロン、プロピレンカーボネート、シクロヘキサノン、γ−ブチロラクトン等が挙げられる。前記エーテル基含有化合物としては、例えば、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、等が挙げられる。前記スルホキシド基含有化合物としては、例えば、ジメチルスルホキシド等が挙げられる。これらは、1種単独で使用されてもよいし、2種以上が併用されてもよいが、ジメチルスルホキシド、エチレングリコール、ジエチレングリコールから選ばれる少なくとも1種が用いられることが好ましい。 The conductive polymer may contain an organic compound as the second dopant. There is no restriction | limiting in particular in the organic compound which can be used by this invention, It can select suitably from well-known things, For example, an oxygen containing compound is mentioned suitably. The oxygen-containing compound is not particularly limited as long as it contains oxygen, and examples thereof include a hydroxy group-containing compound, a carbonyl group-containing compound, an ether group-containing compound, and a sulfoxide group-containing compound. Examples of the hydroxy group-containing compound include ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, trimethylene glycol, 1,4-butanediol, and glycerin. Among these, ethylene glycol and diethylene glycol are preferable. Examples of the carbonyl group-containing compound include isophorone, propylene carbonate, cyclohexanone, and γ-butyrolactone. Examples of the ether group-containing compound include diethylene glycol monoethyl ether. Examples of the sulfoxide group-containing compound include dimethyl sulfoxide. These may be used alone or in combination of two or more, but at least one selected from dimethyl sulfoxide, ethylene glycol, and diethylene glycol is preferably used.
<基材>
本発明における基材11は、導電性ポリマー及びバインダー樹脂を担持しうる透明な板状体であり、基板とも呼ばれる。透明導電膜1を得るためには、JIS K 7361−1:1997(プラスチック−透明材料の全光線透過率の試験方法)に準拠した方法で測定した可視光波長領域における全光線透過率が80%以上のものが基板として好ましく用いられる。<Base material>
The
基材11としては、フレキシブル性に優れており、誘電損失係数が十分小さくて、マイクロ波の吸収が導電層12,13よりも小さい材質であるものが好ましく用いられる。 As the
基材11としては、例えば、樹脂基板、樹脂フィルム等が好適に挙げられるが、生産性の観点並びに軽量性及び柔軟性といった性能の観点から、透明樹脂フィルムを用いることが好ましい。透明樹脂フィルムとは、JIS K 7361−1:1997(プラスチック−透明材料の全光線透過率の試験方法)に準拠した方法で測定した可視光波長領域における全光線透過率が50%以上のものをいう。 As the
好ましく用いることができる透明樹脂フィルムには特に制限はなく、その材料、形状、構造、厚み等については公知のものの中から適宜選択することができる。かかる透明樹脂フィルムとしては、例えば、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、変性ポリエステル等のポリエステル系樹脂フィルム、ポリエチレン(PE)樹脂フィルム、ポリプロピレン(PP)樹脂フィルム、ポリスチレン樹脂フィルム、環状オレフィン系樹脂等のポリオレフィン類樹脂フィルム、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等のビニル系樹脂フィルム、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂フィルム、ポリサルホン(PSF)樹脂フィルム、ポリエーテルサルホン(PES)樹脂フィルム、ポリカーボネート(PC)樹脂フィルム、ポリアミド樹脂フィルム、ポリイミド樹脂フィルム、アクリル樹脂フィルム、トリアセチルセルロース(TAC)樹脂フィルム等を挙げることができる。 There is no restriction | limiting in particular in the transparent resin film which can be used preferably, About the material, a shape, a structure, thickness, etc., it can select suitably from well-known things. Examples of such transparent resin films include polyester resin films such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate, and modified polyester, polyethylene (PE) resin films, polypropylene (PP) resin films, polystyrene resin films, and cyclic olefin resins. Polyolefin resin films such as polyvinyl chloride, polyvinyl resin such as polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyether ether ketone (PEEK) resin film, polysulfone (PSF) resin film, polyether sulfone (PES) resin film, polycarbonate ( PC) resin film, polyamide resin film, polyimide resin film, acrylic resin film, triacetyl cellulose (TAC) resin film, etc. .
前記した全光線透過率が80%以上である樹脂フィルムであれば、本発明に係る基材11としてより好ましく用いられる。かかる基材11としては、中でも透明性、耐熱性、取り扱いやすさ、強度及びコストの観点から、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、二軸延伸ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリエーテルサルホンフィルム又はポリカーボネートフィルムが好ましく、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム又は二軸延伸ポリエチレンナフタレートフィルムがより好ましい。 If it is a resin film whose above-mentioned total light transmittance is 80% or more, it is used more preferably as the
本発明に係る基材11には、塗布液(ポリエステル樹脂水性分散体)の濡れ性及び接着性を確保するために、表面処理を施すことや易接着層を設けることができる。表面処理及び易接着層については、従来公知の技術を使用することができる。 In order to ensure the wettability and adhesiveness of the coating liquid (polyester resin aqueous dispersion), the
例えば、表面処理としては、コロナ放電処理、火炎処理、紫外線処理、高周波処理、グロー放電処理、活性プラズマ処理、レーザー処理等の表面活性化処理を挙げることができる。 For example, the surface treatment includes surface activation treatment such as corona discharge treatment, flame treatment, ultraviolet treatment, high frequency treatment, glow discharge treatment, active plasma treatment, and laser treatment.
また、易接着層としては、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、ビニル系共重合体、ブタジエン系共重合体、アクリル系共重合体、ビニリデン系共重合体、エポキシ系共重合体等を挙げることができる。易接着層は単層でもよいが、接着性を向上させるために2層以上の構成にしてもよい。 Examples of the easy adhesion layer include polyester, polyamide, polyurethane, vinyl copolymer, butadiene copolymer, acrylic copolymer, vinylidene copolymer, and epoxy copolymer. The easy adhesion layer may be a single layer, but may be composed of two or more layers in order to improve adhesion.
また、フィルム状の基材11の表面又は裏面には、無機物の被膜、有機物の被膜、又は、無機物及び有機物のハイブリッド被膜が形成されていてもよく、かかる被膜が形成された基材11は、JIS K 7129−1992に準拠した方法で測定した水蒸気透過度(25±0.5℃、相対湿度(90±2)%RH)が、1×10−3g/(m2・24h)以下のバリア性フィルムであることが好ましく、さらには、JIS K 7126−1987に準拠した方法で測定した酸素透過度が、1×10−3ml/m2・24h・atm以下、水蒸気透過度(25±0.5℃、相対湿度(90±2)%RH)が、1×10−3g/(m2・24h)以下の高バリア性フィルムであることが好ましい。In addition, an inorganic film, an organic film, or a hybrid film of an inorganic substance and an organic substance may be formed on the front or back surface of the film-
高バリア性フィルムとするためにフィルム状の基材11の表面又は裏面に形成されるバリア膜を形成する材料としては、水分、酸素等といった素子の劣化をもたらすものの侵入を抑制する機能を有する材料であればよく、例えば、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素等を用いることができる。さらに当該バリア膜の脆弱性を改良するためにこれら無機層と有機材料からなる層の積層構造を持たせることがより好ましい。無機層と有機層との積層順については特に制限はないが、両者を交互に複数回積層させることが好ましい。 As a material for forming a barrier film formed on the front or back surface of the film-
<金属材料からなる第1導電層>
本発明は、前記した基材11上に、導電性ポリマー及び水系溶媒に分散可能なバインダー樹脂を含有する導電層が形成された透明導電膜1に、さらに金属材料からなる導電層を設けることで透明電極を構成することを特徴とする。本発明に係る金属材料からなる導電層は、パターン状に形成された金属材料からなることが好ましい。<First conductive layer made of a metal material>
The present invention provides a conductive layer made of a metal material on the transparent conductive film 1 in which a conductive layer containing a conductive polymer and a binder resin dispersible in an aqueous solvent is formed on the
図1に示すように、本発明に係る透明導電膜1は、基材11上にパターン状に形成された金属材料からなる第1導電層12(以下、金属パターン導電層12とも記載する)を有することが好ましい。特に、パターン形成のしやすさ、経時安定性、金属パターンの緻密化に有利であることから、第1導電層12が金属粒子を用いて形成されることが好ましい。 As shown in FIG. 1, a transparent conductive film 1 according to the present invention includes a first conductive layer 12 (hereinafter also referred to as a metal pattern conductive layer 12) made of a metal material formed in a pattern on a
(金属粒子)
金属粒子の金属としては、導電性に優れていれば特に制限はなく、例えば、金、銀、銅、鉄、ニッケル、クロム等の金属の他に合金などを挙げることができる。導電性の観点から銀又は銅が好ましく、銀又は銅単独でもよいし、それぞれの組み合わせでもよく、銀と銅との合金、銀又は銅が他方の金属でめっきされていてもよい。(Metal particles)
The metal of the metal particles is not particularly limited as long as it has excellent conductivity, and examples thereof include alloys in addition to metals such as gold, silver, copper, iron, nickel, and chromium. From the viewpoint of conductivity, silver or copper is preferable, and silver or copper may be used alone or in combination, or an alloy of silver and copper, or silver or copper may be plated with the other metal.
金属粒子の平均粒径としては、原子スケールから1000nmの範囲のものが好ましく適用できる。金属粒子の平均粒径が小さいほど金属細線の緻密化(導電性向上)及び表面平滑性に有利であるが、平均粒径が極端に小さい場合には、製造上の制限があり、高コストにもなる。かかる観点から、本発明においては、特に平均粒径が3〜300nmであるものが好ましく、5〜100nmであるものがより好ましく用いられる。前記した中でも特に、平均粒径3nm〜100nmの銀ナノ粒子が好ましい。 The average particle size of the metal particles is preferably in the range of atomic scale to 1000 nm. The smaller the average particle size of the metal particles is, the more advantageous is the densification (improvement of electrical conductivity) of the fine metal wires and the surface smoothness. Also become. From this viewpoint, in the present invention, those having an average particle diameter of 3 to 300 nm are particularly preferred, and those having a mean particle diameter of 5 to 100 nm are more preferably used. Among those described above, silver nanoparticles having an average particle diameter of 3 nm to 100 nm are particularly preferable.
金属粒子のアスペクト比(長径長/短径長)は、表面平滑性向上や金属パターンの緻密化の観点から、2.0以下の球状に近い金属粒子が好ましい。本発明において、平均粒径とは、光散乱方式を用いた市販の測定装置を使用して簡便に計測することが可能である。具体的にはゼータサイザー1000(マルバーン社製)を用いて、レーザドップラー法によりS25℃、サンプル希釈液量1mlにて測定した値をいう。 The aspect ratio (major axis length / minor axis length) of the metal particles is preferably a metal particle close to a sphere of 2.0 or less from the viewpoint of improving the surface smoothness and densifying the metal pattern. In the present invention, the average particle diameter can be easily measured using a commercially available measuring apparatus using a light scattering method. Specifically, it is a value measured using a Zetasizer 1000 (manufactured by Malvern Co., Ltd.) by a laser Doppler method at S25 ° C. and a sample dilution amount of 1 ml.
(金属パターン導電層)
本発明に好ましく用いられる金属パターン導電層12は、金属を含有する層であり、透明な基材11上に開口部12aを有するようにパターン状に形成された層である。(Metal pattern conductive layer)
The metal pattern
開口部12aとは、透明な基材11のうち、金属パターン導電層12を有さない部分であり金属パターンの透光性部分である。パターンの形状には特に制限はないが、例えば、ストライプ状、格子状、ハニカム状等であることが好ましい。透明導電膜1全体の面に対して開口部12aが占める割合、すなわち、開口率は、透明性の観点から、80%以上であることが好ましい。 The
例えば、金属パターン導電層12がストライプ状であるとき、線幅100μm、線間隔1mmのストライプ状パターンの開口率は、およそ90%である。パターンの線幅は、透明性及び導電性の観点から、10〜200μmが好ましい。ストライプ状又は格子状のパターンにおいて、金属パターン導電層12の細線の間隔は、透明性及び導電性の観点から、0.5〜4mmが好ましい。また、ハニカム状のパターンにおいては、金属パターン導電層12の一辺の長さは、透明性及び導電性の観点から、0.5〜4mmが好ましい。また、金属パターン導電層12において、細線の高さは、導電性及び電流リンク防止の面から、0.1〜3.0μmが好ましい。 For example, when the metal pattern
(金属パターン導電層の製造方法)
本発明に係る金属パターン導電層12は、基材11上に、金属粒子を含有する金属パターン導電層用塗布液を印刷によってパターン形成することで得られる。金属粒子を含有する金属パターン導電層用塗布液は、後記する金属粒子を含有する金属粒子分散液である。金属粒子分散液は、水、アルコール等の溶媒中に金属粒子を含有するが、必要に応じバインダー、金属を分散させるための分散剤等を含んでもよい。金属粒子分散液を用い、グラビア印刷法、フレキソ印刷法、スクリーン印刷法、インクジェット印刷法等の印刷方式により金属パターン導電層12を基材11上に形成することができる。(Method for producing metal pattern conductive layer)
The metal pattern
各印刷方式は、一般的に電極パターン形成に使われる手法が本発明に関しても適用可能である。具体的な例として、グラビア印刷法については特開2009−295980号公報、特開2009−259826号公報、特開2009−96189号公報、特開2009−90662号公報等に記載の方法が、フレキソ印刷法については特開2004−268319号公報、特開2003−168560号公報等に記載の方法が、スクリーン印刷法については特開2010−34161号公報、特開2010−10245号公報、特開2009−302345号公報等に記載の方法が例として挙げられる。 For each printing method, a method generally used for forming an electrode pattern is applicable to the present invention. As specific examples, as for the gravure printing method, the methods described in JP 2009-295980 A, JP 2009-259826 A, JP 2009-96189 A, JP 2009-90662 A, and the like can be used. Regarding the printing method, methods described in JP-A Nos. 2004-268319 and 2003-168560 are disclosed, and regarding the screen printing method, JP-A 2010-34161, JP-A 2010-10245, and JP-A 2009. An example is the method described in Japanese Patent No. -30345.
また、金属パターン導電層12は、フィルム状の基板11にダメージを与えない範囲で加熱処理が施されることが好ましい。これにより、金属粒子の融着及び緻密化が進み、金属パターン導電層12が高導電化する。 Moreover, it is preferable that the metal pattern
(表面比抵抗の測定)
金属パターン導電層12の細線部の表面比抵抗は、100Ω/□以下であることが好ましく、10Ω/□以下であることがより好ましく、さらには大面積化の観点から、5Ω/□以下であることがより好ましい。表面比抵抗は、例えば、JIS K6911、ASTM D257、等に準拠して測定することができ、また、市販の表面抵抗率計を用いて簡便に測定することができる。(Measurement of surface resistivity)
The surface specific resistance of the thin wire portion of the metal pattern
(表面の粗さRaの測定)
本発明において、金属パターン導電層12の表面の粗さRaは、20nm以下である。Raの値は、JIS、B601(1994)に規定される表面粗さであり、本発明においては、下記のように測定した値である。(Measurement of surface roughness Ra)
In the present invention, the roughness Ra of the surface of the metal pattern
本発明のRaは、金属パターン導電層12の細線上のRaを測定したものであり、金属パターン導電層12の細線に対して平行に、長さ10μmの直線上のRaを測定したものである。 The Ra of the present invention is measured on the thin line of the metal pattern
本発明において、Raの測定には、市販の原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscopy:AFM)が用いられ、以下の方法で測定される。AFMとして、セイコーインスツル社製SPI3800Nプローブステーション及びSPA400多機能型ユニットを使用し、ピエゾスキャナー上の水平な試料台上にセットし、カンチレバーを試料表面にアプローチし、原子間力が働く領域に達したところで、XY方向にスキャンし、その際の試料の凹凸をZ方向のピエゾの変位で捉える。ピエゾスキャナーとしては、XY20150μm、Z25μmが走査可能なものを使用される。カンチレバーとしては、セイコーインスツル社製シリコンカンチレバーSI−DF20で、共振周波数120〜150kHz、バネ定数12〜30nmのものが用いられ、Raを、DFMモード(Dynamic Force Mode)で測定する。測定は、CCDカメラを用いて、金属パターンの細線と測定エリアとが平行又は垂直になるように、探針の先が細線の幅手方向の中心部にくるように調整し、細線の中心部10×10μmを走査周波数0.1Hzで行った。測定後、細線に平行に0.9μmおきに10ヵ所、長さ10μmの線を引き、その線上のRaを算出し、その平均値をRaの値とする。 In the present invention, a Ra is measured using a commercially available atomic force microscope (AFM), and is measured by the following method. As the AFM, use the Seiko Instruments SPI3800N probe station and SPA400 multifunctional unit, set it on the horizontal sample stage on the piezo scanner, approach the cantilever to the sample surface, and reach the region where atomic force works Then, scanning is performed in the XY directions, and the unevenness of the sample at that time is captured by the displacement of the piezo in the Z direction. As the piezo scanner, a scanner capable of scanning XY20150 μm and Z25 μm is used. As the cantilever, a silicon cantilever SI-DF20 manufactured by Seiko Instruments Inc. having a resonance frequency of 120 to 150 kHz and a spring constant of 12 to 30 nm is used, and Ra is measured in a DFM mode (Dynamic Force Mode). For measurement, use a CCD camera to adjust the tip of the probe to the center in the width direction of the thin line so that the fine line of the metal pattern and the measurement area are parallel or perpendicular to each other. 10 × 10 μm was performed at a scanning frequency of 0.1 Hz. After the measurement, 10 lines with a length of 10 μm are drawn at intervals of 0.9 μm parallel to the thin line, Ra on the line is calculated, and the average value is taken as the value of Ra.
<第2導電層>
本発明に好ましく用いられる第2導電層13は、金属パターン導電層12が形成された基材11上に、前記の導電性ポリマー、及び水系溶媒に分散可能なバインダー樹脂を含有する塗布液(ポリエステル樹脂水性分散体)を、基材11及び金属パターン導電層12上に塗布し、加熱、乾燥することによって形成される。ここで、第2導電層13は、金属パターン導電層12と電気的に接続されていればよく、金属パターン導電層12を完全に被覆してもよいし、金属パターン導電層12の一部を被覆してもよいし、金属パターン導電層12に接触してもよい。<Second conductive layer>
The second
導電性ポリマー、及び、水系溶媒に分散可能なバインダー樹脂からなる塗布液の塗布は、グラビア印刷法、フレキソ印刷法、スクリーン印刷法等の印刷方法に加えて、ロールコート法、バーコート法、ディップコーティング法、スピンコーティング法、キャスティング法、ダイコート法、ブレードコート法、バーコート法、グラビアコート法、カーテンコート法、スプレーコート法、ドクターコート法、インクジェット法等の塗布法のいずれかを用いることができる。 In addition to printing methods such as gravure printing method, flexographic printing method, screen printing method, etc., coating of coating liquid consisting of conductive polymer and binder resin dispersible in aqueous solvent can be performed by roll coating method, bar coating method, dip coating. Any of coating methods such as a coating method, a spin coating method, a casting method, a die coating method, a blade coating method, a bar coating method, a gravure coating method, a curtain coating method, a spray coating method, a doctor coating method, and an inkjet method may be used. it can.
また、金属パターン導電層(第1導電層)12の一部を、導電性ポリマーと水系溶媒に分散可能なバインダー樹脂とを含有する第2導電性層13が被覆又は接触している透明導電膜1を製造する方法としては、転写フィルムに第1導電層12を前記した方法で形成し、さらに導電性ポリマーと水系溶媒に分散可能なバインダー樹脂を含有する第2導電層13を前記した方法で転写フィルムに積層したしたものを、フィルム状の基材11に転写する方法、金属パターン導電層(第1導電層)12が形成された基材11の非導電部にインクジェット法等で公知の方法で、導電性ポリマーと水系溶媒に分散可能なバインダー樹脂を含有する第2導電層13を形成する方法等が挙げられる。 Further, a transparent conductive film in which a part of the metal pattern conductive layer (first conductive layer) 12 is covered or in contact with a second
本発明の透明導電膜1は、第1導電層12及び第2導電層13を有することで、金属細線又は導電性ポリマー層単独では得ることのできない高い導電性を、透明導電膜1の面内において均一に得ることができる。 By having the first
導電性ポリマーと水系溶媒に分散可能なバインダー樹脂を含有する第2導電層13において、導電性ポリマーと水系溶媒に分散可能なバインダー樹脂との比率は、導電性ポリマーを100質量部としたとき、水系溶媒に分散可能なバインダー樹脂が30〜900質量部であることが好ましく、電流リーク防止、水系溶媒に分散可能なバインダー樹脂の導電性増強効果、及び、透明性の観点から、導電性ポリマーを100質量部としたとき、水系溶媒に分散可能なバインダー樹脂が100質量部以上であることがより好ましい。 In the second
第2導電層13の乾燥膜厚は、表面平滑性及び透明性の観点から、30〜2000nmであることが好ましく、導電性の観点から、100nm以上であることがより好ましく、透明電極1の表面平滑性の点から、200nm以上であることがさらに好ましい。また、第2導電層13の乾燥膜厚は、透明性の観点から、1000nm以下であることがより好ましい。 The dry film thickness of the second
導電性ポリマーと水系溶媒に分散可能なバインダー樹脂を含有する塗布液を塗布した後、適宜乾燥処理を施すことができる。乾燥処理の条件として特に制限はないが、基材11及び導電層12,13が損傷しない範囲の温度で乾燥処理することが好ましい。例えば、80〜150℃で10秒から15分の乾燥処理をすることができる。これにより透明導電膜1の洗浄耐性及び溶媒耐性が著しく向上し、さらに素子性能が向上する。特に、当該透明導電膜1を備える有機EL素子においては、駆動電圧の低減及び寿命の向上といった効果が得られる。 After applying a coating solution containing a conductive polymer and a binder resin dispersible in an aqueous solvent, a drying treatment can be appropriately performed. Although there is no restriction | limiting in particular as conditions of a drying process, It is preferable to dry-process at the temperature of the range in which the
さらに、前記した塗布液は、塗布性等の作業性を高める観点から、溶媒(例えば、水、有機溶媒(アルコール類、グリコール類、セロソルブ類、ケトン類、エステル類、エーテル類、アミド類、炭化水素類等))を含んでいてもよい。 Furthermore, from the viewpoint of improving workability such as coating properties, the coating solution described above is a solvent (for example, water, organic solvents (alcohols, glycols, cellosolves, ketones, esters, ethers, amides, carbonized). Hydrogens, etc.).
本発明において、透明導電層である第2導電層13の表面の平滑性を表すRyの値は、導電性の向上という観点から、50nm以下であることがより好ましく、40nm以下であることがさらに好ましい。同様に、透明導電層である第2導電層13のRaの値は10nm以下であることがより好ましく、5nm以下であることがさらに好ましい。 In the present invention, the value of Ry representing the smoothness of the surface of the second
本発明において、第2導電層13の表面の平滑性を表すRyとRaは、Ry=最大高さ(表面の山頂部と谷底部との高低差)とRa=算術平均粗さを意味し、JIS B601(1994)に規定される表面粗さに準ずる値である。本発明に係る透明電極1は、透明導電層である第2導電層13の表面の平滑性がRy≦50nm、かつ、透明導電層である第2導電層13の表面の平滑性がRa≦10nmであることが好ましい。本発明において、Ry及びRaの測定には、前記記載と同様に市販の原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscopy:AFM)を用いることができる。 In the present invention, Ry and Ra representing the smoothness of the surface of the second
本発明において、透明導電膜1は、全光線透過率が60%以上であることが好ましく、70%以上であることがより好ましく、80%以上であることが特に好ましい。全光透過率は、分光光度計等を用いた公知の方法に従って測定することができる。また、本発明の透明導電膜1における透明導電層である第2導電層13の電気抵抗値としては、電流駆動型オプトエレクトロニクスデバイスに適用した際の性能向上という観点から、表面抵抗率として1000Ω/□以下であることが好ましく、100Ω/□以下であることがより好ましい。さらには、透明導電膜1を電流駆動型オプトエレクトロニクスデバイスに適用するためには、透明導電層である第2導電層13の電気抵抗値としては、電流駆動型オプトエレクトロニクスデバイスに適用した際の性能向上という観点から、表面抵抗率として50Ω/□以下であることが好ましく、10Ω/□以下であることがより好ましい。特に、103Ω/□以下であると各種オプトエレクトロニクスデバイスにおいて、透明電極として機能することができて好ましい。前記した表面抵抗率は、例えば、JIS K 7194:1994(導電性プラスチックの4探針法による抵抗率試験方法)等に準拠して測定することができ、また、市販の表面抵抗率計を用いて簡便に測定することができる。In the present invention, the transparent conductive film 1 preferably has a total light transmittance of 60% or more, more preferably 70% or more, and particularly preferably 80% or more. The total light transmittance can be measured according to a known method using a spectrophotometer or the like. In addition, the electrical resistance value of the second
本発明の透明導電膜1の厚みには特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、一般的に10μm以下であることが好ましく、厚みが薄くなるほど透明性及び柔軟性が向上するためより好ましい。 There is no restriction | limiting in particular in the thickness of the transparent conductive film 1 of this invention, Although it can select suitably according to the objective, Generally it is preferable that it is 10 micrometers or less, and transparency and a softness | flexibility improve, so that thickness becomes thin. Therefore, it is more preferable.
<有機EL素子>
本発明の実施形態に係る有機EL素子は、透明導電膜1を電極として備えることを特徴とするものであり、有機発光層を含む有機層と、透明導電膜1と、を備える。本発明の実施形態に係る有機EL素子は、透明導電膜1を陽極として備えることが好ましく、有機発光層及び陰極については、有機EL素子に一般的に使われている材料、構成等の任意のものを用いることができる。<Organic EL device>
An organic EL device according to an embodiment of the present invention includes a transparent conductive film 1 as an electrode, and includes an organic layer including an organic light emitting layer and the transparent conductive film 1. The organic EL element according to the embodiment of the present invention preferably includes the transparent conductive film 1 as an anode, and the organic light-emitting layer and the cathode are arbitrarily selected from materials, configurations, and the like generally used for the organic EL element. Things can be used.
有機EL素子の素子構成としては、陽極/有機発光層/陰極、陽極/ホール輸送層/有機発光層/電子輸送層/陰極、陽極/ホール注入層/ホール輸送層/有機発光層/電子輸送層/陰極、陽極/ホール注入層/有機発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極、陽極/ホール注入層/有機発光層/電子注入層/陰極、等の各種の構成のものを挙げることができる。 The element configuration of the organic EL element is as follows: anode / organic light emitting layer / cathode, anode / hole transport layer / organic light emitting layer / electron transport layer / cathode, anode / hole injection layer / hole transport layer / organic light emitting layer / electron transport layer / Cathode, anode / hole injection layer / organic light emitting layer / electron transport layer / electron injection layer / cathode, anode / hole injection layer / organic light emitting layer / electron injection layer / cathode, etc. it can.
また、本発明において、有機発光層に使用できる発光材料又はドーピング材料としては、アントラセン、ナフタレン、ピレン、テトラセン、コロネン、ペリレン、フタロペリレン、ナフタロペリレン、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、クマリン、オキサジアゾール、ビスベンゾキサゾリン、ビススチリル、シクロペンタジエン、キノリン金属錯体、トリス(8−ヒドロキシキノリナート)アルミニウム錯体、トリス(4−メチル−8−キノリナート)アルミニウム錯体、トリス(5−フェニル−8−キノリナート)アルミニウム錯体、アミノキノリン金属錯体、ベンゾキノリン金属錯体、トリ−(p−ターフェニル−4−イル)アミン、1−アリール−2,5−ジ(2−チエニル)ピロール誘導体、ピラン、キナクリドン、ルブレン、ジスチルベンゼン誘導体、ジスチルアリーレン誘導体、各種蛍光色素、希土類金属錯体、燐光発光材料等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、これらの化合物のうちから選択された発光材料を90〜99.5質量部、ドーピング材料を0.5〜10質量部含むようにすることも好ましい。有機発光層は、前記した材料等を用いて、蒸着、塗布、転写等の公知の方法によって製造される。この有機発光層の厚みは、発光効率の観点から、0.5〜500nmが好ましく、0.5〜200nmがより好ましい。 In the present invention, the light emitting material or doping material that can be used for the organic light emitting layer includes anthracene, naphthalene, pyrene, tetracene, coronene, perylene, phthaloperylene, naphthaloperylene, diphenylbutadiene, tetraphenylbutadiene, coumarin, oxadiazole, bis. Benzoxazoline, bisstyryl, cyclopentadiene, quinoline metal complex, tris (8-hydroxyquinolinato) aluminum complex, tris (4-methyl-8-quinolinato) aluminum complex, tris (5-phenyl-8-quinolinato) aluminum complex , Aminoquinoline metal complex, benzoquinoline metal complex, tri- (p-terphenyl-4-yl) amine, 1-aryl-2,5-di (2-thienyl) pyrrole derivative, pyran, quinacridone Rubrene, distyrylbenzene derivatives, di still arylene derivatives, various fluorescent dyes, rare earth metal complex, but phosphorescent material and the like, but is not limited thereto. It is also preferable to include 90 to 99.5 parts by mass of a light emitting material selected from these compounds and 0.5 to 10 parts by mass of a doping material. An organic light emitting layer is manufactured by well-known methods, such as vapor deposition, application | coating, transfer, using the above-mentioned material. The thickness of the organic light emitting layer is preferably 0.5 to 500 nm and more preferably 0.5 to 200 nm from the viewpoint of light emission efficiency.
本発明に係る透明導電膜1は、高い導電性と透明性とを併せ持ち、液晶表示素子、有機発光素子、無機電界発光素子、電子ペーパー、有機太陽電池、無機太陽電池等の各種オプトエレクトロニクスデバイスに加え、電磁波シールド、タッチパネル等の分野において好適に用いることができる。その中でも、透明電極表面の平滑性が厳しく求められる有機EL素子や有機薄膜太陽電池素子の電極として特に好ましく用いることができる。 The transparent conductive film 1 according to the present invention has both high conductivity and transparency, and is used in various optoelectronic devices such as liquid crystal display elements, organic light emitting elements, inorganic electroluminescent elements, electronic paper, organic solar cells, and inorganic solar cells. In addition, it can be suitably used in fields such as an electromagnetic wave shield and a touch panel. Among them, it can be particularly preferably used as an electrode of an organic EL device or an organic thin film solar cell device in which the smoothness of the transparent electrode surface is strictly required.
また、本発明に係る有機EL素子は、均一にムラなく発光させることができるため、照明用途で用いることが好ましいものであり、自発光型ディスプレイ、液晶用バックライト、照明等に用いることができる。 Moreover, since the organic EL element according to the present invention can emit light uniformly and without unevenness, it is preferably used for lighting applications, and can be used for self-luminous displays, liquid crystal backlights, lighting, and the like. .
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「部」及び「%」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」及び「質量%」を表す。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto. In addition, although the display of "part" and "%" is used in an Example, unless there is particular notice, "mass part" and "mass%" are represented.
(ポリエステル樹脂の数平均分子量の測定)
GPC分析(東ソー社製 HLC−8220、溶剤:テトラヒドロフラン、ポリスチレン換算)より求めた。(Measurement of number average molecular weight of polyester resin)
It calculated | required from GPC analysis (HLC-8220 by Tosoh Corporation, solvent: tetrahydrofuran, polystyrene conversion).
(ポリエステル樹脂の酸価)
ポリエステル樹脂0.5gを精秤し、50mlの水/ジオキサン=1/9(体積比)に溶解して、クレゾールレッドを指示薬として0.1モル/Lの水酸化カリウムメタノール溶液で滴定を行い、中和に消費されたKOHのmg数を、ポリエステル樹脂のg数で割った値を酸価として求めた。(Acid value of polyester resin)
A polyester resin 0.5 g is precisely weighed, dissolved in 50 ml of water / dioxane = 1/9 (volume ratio), titrated with 0.1 mol / L potassium hydroxide methanol solution using cresol red as an indicator, A value obtained by dividing the mg number of KOH consumed for neutralization by the g number of the polyester resin was determined as an acid value.
(ポリエステル樹脂のガラス転移温度Tgの測定)
ポリエステル樹脂10mgをサンプルとし、DSC装置(Perkin Elmer社製DSC−7型)を用いてJIS K7121(1987)に従い求めた。(Measurement of glass transition temperature Tg of polyester resin)
A polyester resin 10 mg was used as a sample, and it was obtained according to JIS K7121 (1987) using a DSC apparatus (DSC-7 type manufactured by Perkin Elmer).
<ポリエステル樹脂の製造>
(ポリエステル樹脂P−1)
酸成分として、テレフタル酸(TPA)2160g、イソフタル酸(IPA)1578g、セバシン酸(SEA)505g、アルコール成分としてエチレングリコール(EG)931g、ネオペンチルグリコール(NPG)1953gをオートクレーブ中に仕込んで、250℃で4時間加熱してエステル化反応を行った。仕込み原料比率はTPA/IPA/SEA/EG/NPG=52/38/10/60/75(モル比)であった。ついで、触媒として酢酸亜鉛二水和物を3.3g添加した後、系の温度を260℃に昇温し、系の圧力を徐々に減じて1時間後に13Paとした。この条件下でさらに5時間縮重合反応を続け、系を窒素ガスで常圧にし、系の温度を下げ、255℃になったところで無水トリメリット酸7.2gを添加し、255℃で2時間攪拌して解重合反応を行った。その後、系を窒素ガスで加圧状態にしておいて、ストランド状に樹脂を払い出し、水温が35℃のクエンチングバスを経由してペレタイザーでカッティングすることで、ペレット状のポリエステル樹脂P−1を得た。得られたポリエステル樹脂P−1の数平均分子量、酸価、ガラス転移温度(Tg)を表1に示す。<Manufacture of polyester resin>
(Polyester resin P-1)
As an acid component, 2160 g of terephthalic acid (TPA), 1578 g of isophthalic acid (IPA), 505 g of sebacic acid (SEA), 931 g of ethylene glycol (EG) and 1953 g of neopentyl glycol (NPG) as an alcohol component were charged in an autoclave, 250 The esterification reaction was performed by heating at 4 ° C. for 4 hours. The raw material ratio was TPA / IPA / SEA / EG / NPG = 52/38/10/60/75 (molar ratio). Subsequently, after adding 3.3 g of zinc acetate dihydrate as a catalyst, the temperature of the system was raised to 260 ° C., and the pressure of the system was gradually reduced to 13 Pa after 1 hour. Under this condition, the polycondensation reaction is continued for another 5 hours, the system is brought to atmospheric pressure with nitrogen gas, the temperature of the system is lowered, and when the temperature reaches 255 ° C., 7.2 g of trimellitic anhydride is added, and at 255 ° C. for 2 hours. The depolymerization reaction was carried out with stirring. Thereafter, the system is kept pressurized with nitrogen gas, the resin is discharged in a strand form, and the pellet temperature is reduced by cutting with a pelletizer via a quenching bath having a water temperature of 35 ° C. Obtained. Table 1 shows the number average molecular weight, acid value, and glass transition temperature (Tg) of the obtained polyester resin P-1.
(ポリエステル樹脂P−2)
酸成分として仕込むイソフタル酸を1574gに、また、5−スルホイソフタル酸を6.7gに、それぞれ変更すること以外は、前記のポリエステル樹脂P−1と同様の方法で樹脂を重合、及び、払い出しすることで、ペレット状のポリエステル樹脂P−2を得た。得られたポリエステル樹脂P−2の数平均分子量、酸価、ガラス転移温度を表1に示す。(Polyester resin P-2)
The resin is polymerized and dispensed in the same manner as the polyester resin P-1 except that isophthalic acid charged as an acid component is changed to 1574 g and 5-sulfoisophthalic acid is changed to 6.7 g. Thus, a pellet-shaped polyester resin P-2 was obtained. Table 1 shows the number average molecular weight, acid value, and glass transition temperature of the obtained polyester resin P-2.
(ポリエステル樹脂P−3)
酸成分として仕込むイソフタル酸を1557gに、また、5−スルホイソフタル酸を34gに、それぞれ変更すること以外は、前記のポリエステル樹脂P−1と同様の方法で樹脂を重合、及び、払い出しすることで、ペレット状のポリエステル樹脂P−3を得た。得られたポリエステル樹脂P−3の数平均分子量、酸価、ガラス転移温度を表1に示す。(Polyester resin P-3)
By polymerizing and discharging the resin in the same manner as the polyester resin P-1, except that the isophthalic acid charged as the acid component is changed to 1557 g and the 5-sulfoisophthalic acid is changed to 34 g. A pellet-shaped polyester resin P-3 was obtained. Table 1 shows the number average molecular weight, acid value, and glass transition temperature of the obtained polyester resin P-3.
(ポリエステル樹脂P−4)
酸成分として仕込むイソフタル酸を1541gに、また、5−スルホイソフタル酸を60gに、それぞれ変更すること以外は、前記のポリエステル樹脂P−1と同様の方法で樹脂を重合、及び、払い出しすることで、ペレット状のポリエステル樹脂P−4を得た。得られたポリエステル樹脂P−4の数平均分子量、酸価、ガラス転移温度を表1に示す。(Polyester resin P-4)
By polymerizing and dispensing the resin in the same manner as the polyester resin P-1, except that the isophthalic acid charged as an acid component is changed to 1541 g and the 5-sulfoisophthalic acid is changed to 60 g, respectively. A pellet-shaped polyester resin P-4 was obtained. Table 1 shows the number average molecular weight, acid value, and glass transition temperature of the obtained polyester resin P-4.
(ポリエステル樹脂P−5)
酸成分として仕込むイソフタル酸を1533gに、また、5−スルホイソフタル酸を74gに、それぞれ変更すること以外は、前記のポリエステル樹脂P−1と同様の方法で樹脂を重合、及び、払い出しすることで、ペレット状のポリエステル樹脂P−5を得た。得られたポリエステル樹脂P−5の数平均分子量、酸価、ガラス転移温度を表1に示す。(Polyester resin P-5)
By polymerizing and dispensing the resin in the same manner as the polyester resin P-1, except that the isophthalic acid charged as the acid component is changed to 1533 g and the 5-sulfoisophthalic acid is changed to 74 g, respectively. A pellet-shaped polyester resin P-5 was obtained. Table 1 shows the number average molecular weight, acid value, and glass transition temperature of the obtained polyester resin P-5.
(ポリエステル樹脂P−6)
酸成分として仕込むイソフタル酸を1516gに、また、5−スルホイソフタル酸を101gに、それぞれ変更すること以外は、前記のポリエステル樹脂P−1と同様の方法で樹脂を重合、及び、払い出しすることで、ペレット状のポリエステル樹脂P−6を得た。得られたポリエステル樹脂P−6の数平均分子量、酸価、ガラス転移温度を表1に示す。(Polyester resin P-6)
By polymerizing and discharging the resin in the same manner as the polyester resin P-1, except that the isophthalic acid charged as the acid component is changed to 1516 g and the 5-sulfoisophthalic acid is changed to 101 g. A pellet-shaped polyester resin P-6 was obtained. Table 1 shows the number average molecular weight, acid value, and glass transition temperature of the obtained polyester resin P-6.
(ポリエステル樹脂P−7)
酸成分として仕込むイソフタル酸を1454gに、また、5−スルホイソフタル酸を201gに、それぞれ変更すること以外は、前記のポリエステル樹脂P−1と同様の方法で樹脂を重合、及び、払い出しすることで、ペレット状のポリエステル樹脂P−7を得た。得られたポリエステル樹脂P−7の数平均分子量、酸価、ガラス転移温度を表1に示す。(Polyester resin P-7)
By polymerizing and dispensing the resin in the same manner as the polyester resin P-1, except that the isophthalic acid charged as the acid component is changed to 1454 g and the 5-sulfoisophthalic acid is changed to 201 g. A pellet-shaped polyester resin P-7 was obtained. Table 1 shows the number average molecular weight, acid value, and glass transition temperature of the obtained polyester resin P-7.
(ポリエステル樹脂P−8)
酸成分として、テレフタル酸(TPA)2077g、イソフタル酸(IPA)2077g、アルコール成分としてエチレングリコール(EG)931g、ネオペンチルグリコール(NPG)1172g、1,4−シクロヘキサンジメタノール(CHDM)1082gをオートクレーブ中に仕込んで、250℃で4時間加熱してエステル化反応を行った。仕込み原料比率はTPA/IPA/EG/NPG/CHDM=50/50/60/45/30(モル比)であった。ついで、触媒として酢酸亜鉛二水和物を3.3g添加した後、系の温度を265℃に昇温し、系の圧力を徐々に減じて1時間後に13Paとした。この条件下でさらに3時間縮重合反応を続け、系を窒素ガスで常圧にし、系の温度を下げ、250℃になったところで無水トリメリット酸283gを添加し、250℃で2時間攪拌して解重合反応を行った。その後、系を窒素ガスで加圧状態にしておいて、ストランド状に樹脂を払い出し、水温が35℃のクエンチングバスを経由してペレタイザーでカッティングすることで、ペレット状のポリエステル樹脂P−8を得た。得られたポリエステル樹脂P−8の数平均分子量、酸価、ガラス転移温度を表1に示す。(Polyester resin P-8)
As an acid component, 2077 g of terephthalic acid (TPA), 2077 g of isophthalic acid (IPA), 931 g of ethylene glycol (EG), 1172 g of neopentyl glycol (NPG), and 1082 g of 1,4-cyclohexanedimethanol (CHDM) in an autoclave And heated at 250 ° C. for 4 hours to carry out an esterification reaction. The raw material ratio was TPA / IPA / EG / NPG / CHDM = 50/50/60/45/30 (molar ratio). Subsequently, after adding 3.3 g of zinc acetate dihydrate as a catalyst, the temperature of the system was raised to 265 ° C., and the pressure of the system was gradually reduced to 13 Pa after 1 hour. Under this condition, the polycondensation reaction is continued for another 3 hours, the system is brought to atmospheric pressure with nitrogen gas, the temperature of the system is lowered, and when the temperature reaches 250 ° C., 283 g of trimellitic anhydride is added and stirred at 250 ° C. for 2 hours. The depolymerization reaction was performed. Thereafter, the system is kept pressurized with nitrogen gas, the resin is discharged in a strand form, and the pellet temperature is reduced by cutting with a pelletizer via a quenching bath having a water temperature of 35 ° C. Obtained. Table 1 shows the number average molecular weight, acid value, and glass transition temperature of the obtained polyester resin P-8.
(ポリエステル樹脂P−9)
解重合反応時に添加する成分を、無水トリメリット酸300gに変更すること以外は、前記のポリエステル樹脂P−8と同様の方法で樹脂を重合、及び、払い出しすることで、ペレット状のポリエステル樹脂P−9を得た。得られたポリエステル樹脂P−9の数平均分子量、酸価、ガラス転移温度を表1に示す。(Polyester resin P-9)
The pelletized polyester resin P is obtained by polymerizing and discharging the resin in the same manner as the polyester resin P-8, except that the component added during the depolymerization reaction is changed to 300 g of trimellitic anhydride. -9 was obtained. Table 1 shows the number average molecular weight, acid value, and glass transition temperature of the obtained polyester resin P-9.
(ポリエステル樹脂P−10)
酸成分として仕込むイソフタル酸を1574gに、また、5−スルホイソフタル酸を6.7gに、解重合反応時に添加する成分を、無水トリメリット酸を5.9gにそれぞれ変更すること以外は、前記のポリエステル樹脂P−1と同様の方法で樹脂を重合、及び、払い出しすることで、ペレット状のポリエステル樹脂P−10を得た。得られたポリエステル樹脂P−10の数平均分子量、酸価、ガラス転移温度を表1に示す。(Polyester resin P-10)
Except that isophthalic acid to be charged as an acid component is changed to 1574 g, 5-sulfoisophthalic acid is changed to 6.7 g, and the component added at the time of the depolymerization reaction is changed to trimellitic anhydride at 5.9 g. A polyester resin P-10 in the form of pellets was obtained by polymerizing and dispensing the resin in the same manner as the polyester resin P-1. Table 1 shows the number average molecular weight, acid value, and glass transition temperature of the obtained polyester resin P-10.
(ポリエステル樹脂P−11)
酸成分として仕込むイソフタル酸を1574gに、また、5−スルホイソフタル酸を6.7gに、解重合反応時に添加する成分を、無水トリメリット酸を131gにそれぞれ変更すること以外は、前記のポリエステル樹脂P−1と同様の方法で樹脂を重合、及び、払い出しすることで、ペレット状のポリエステル樹脂P−11を得た。得られたポリエステル樹脂P−11の数平均分子量、酸価、ガラス転移温度を表1に示す。(Polyester resin P-11)
The polyester resin described above, except that the isophthalic acid charged as the acid component is changed to 1574 g, the 5-sulfoisophthalic acid is changed to 6.7 g, and the component added during the depolymerization reaction is changed to 131 g of trimellitic anhydride. A pelletized polyester resin P-11 was obtained by polymerizing and discharging the resin in the same manner as P-1. Table 1 shows the number average molecular weight, acid value, and glass transition temperature of the obtained polyester resin P-11.
(ポリエステル樹脂P−12)
酸成分として、テレフタル酸(TPA)1490g、イソフタル酸(IPA)1452g、セバシン酸(SEA)1069g、アルコール成分としてエチレングリコール(EG)1014g、ネオペンチルグリコール(NPG)1533gをオートクレーブ中に仕込んで、250℃で4時間加熱してエステル化反応を行った。仕込み原料比率はTPA/IPA/SEA/EG/NPG=39/38/23/71/64(モル比)であった。ついで、触媒として酢酸亜鉛二水和物を3.0g添加した後、系の温度を275℃に昇温し、系の圧力を徐々に減じて1時間後に13Paとした。この条件下でさらに4時間縮重合反応を続け、系を窒素ガスで常圧にし、系の温度を下げ、250℃になったところでトリメリット酸39gを添加し、250℃で2時間攪拌して解重合反応を行った。その後、系を窒素ガスで加圧状態にしておいてシート状に樹脂を払い出した。これを室温まで冷却し、シート状の樹脂P−12を得た。得られたポリエステル樹脂P−12の数平均分子量、酸価、ガラス転移温度を表2に示す。(Polyester resin P-12)
As an acid component, 1490 g of terephthalic acid (TPA), 1452 g of isophthalic acid (IPA), 1069 g of sebacic acid (SEA), 1014 g of ethylene glycol (EG) and 1533 g of neopentyl glycol (NPG) as an alcohol component were charged in an autoclave, 250 The esterification reaction was performed by heating at 4 ° C. for 4 hours. The raw material ratio was TPA / IPA / SEA / EG / NPG = 39/38/23/71/64 (molar ratio). Subsequently, after adding 3.0 g of zinc acetate dihydrate as a catalyst, the temperature of the system was raised to 275 ° C., and the pressure of the system was gradually reduced to 13 Pa after 1 hour. Under this condition, the polycondensation reaction is continued for 4 hours, the system is brought to atmospheric pressure with nitrogen gas, the temperature of the system is lowered, and when the temperature reaches 250 ° C., 39 g of trimellitic acid is added and stirred at 250 ° C. for 2 hours. A depolymerization reaction was performed. Thereafter, the system was pressurized with nitrogen gas, and the resin was discharged in a sheet form. This was cooled to room temperature to obtain a sheet-like resin P-12. Table 2 shows the number average molecular weight, acid value, and glass transition temperature of the obtained polyester resin P-12.
(ポリエステル樹脂P−13)
酸成分として、テレフタル酸(TPA)2442g、イソフタル酸(IPA)1047g、アルコール成分としてエチレングリコール(EG)925g、ネオペンチルグリコール(NPG)1334g、ポリテトラメチレングリコール(PTMG)630gをオートクレーブ中に仕込んで、250℃で4時間加熱してエステル化反応を行った。仕込み原料比率はTPA/IPA/EG/NPG/PTMG=70/30/71/61/3(モル比)であった。ついで、触媒として酢酸亜鉛二水和物を2.8g添加した後、系の温度を275℃に昇温し、系の圧力を徐々に減じて1時間後に13Paとした。この条件下でさらに4時間縮重合反応を続け、系を窒素ガスで常圧にし、系の温度を下げ、250℃になったところで無水トリメリット酸24gを添加し、250℃で2時間攪拌して解重合反応を行った。その後、系を窒素ガスで加圧状態にしておいてシート状に樹脂を払い出した。これを室温まで冷却し、シート状の樹脂P−13を得た。得られたポリエステル樹脂P−13の数平均分子量、酸価、ガラス転移温度を表1に示す。(Polyester resin P-13)
As an acid component, 2442 g of terephthalic acid (TPA), 1047 g of isophthalic acid (IPA), ethylene glycol (EG) 925 g, neopentyl glycol (NPG) 1334 g, and polytetramethylene glycol (PTMG) 630 g were charged in an autoclave. The esterification reaction was carried out by heating at 250 ° C. for 4 hours. The raw material ratio was TPA / IPA / EG / NPG / PTMG = 70/30/71/61/3 (molar ratio). Subsequently, after adding 2.8 g of zinc acetate dihydrate as a catalyst, the temperature of the system was raised to 275 ° C., and the pressure of the system was gradually reduced to 13 Pa after 1 hour. Under this condition, the polycondensation reaction is continued for another 4 hours, the system is brought to atmospheric pressure with nitrogen gas, the temperature of the system is lowered, and when it reaches 250 ° C., 24 g of trimellitic anhydride is added and stirred at 250 ° C. for 2 hours. The depolymerization reaction was performed. Thereafter, the system was pressurized with nitrogen gas, and the resin was discharged in a sheet form. This was cooled to room temperature to obtain a sheet-like resin P-13. Table 1 shows the number average molecular weight, acid value, and glass transition temperature of the obtained polyester resin P-13.
<ポリエステル樹脂水性分散体の製造>
(ポリエステル樹脂水性分散体E−1)
ジャケット付きガラス2L容器にポリエステル樹脂P−1を400gとMEKを600g投入し、ジャケットに60℃の温水を通して加熱しながら、攪拌することにより、完全にポリエステル樹脂を溶解させ、固形分濃度40質量%のポリエステル樹脂溶液1000gを得た。つぎに、ジャケットに冷水を通して系内温度を13℃に保ち、回転速度50rpmで攪拌しながら、塩基性化合物としてトリエチルアミン23.8gを添加し、続いて100g/minの速度で13℃の蒸留水を1107g添加して転相乳化を行った。続いて、得られた水性分散体のうち、1600gを2Lのフラスコに入れ、常圧下で蒸留を行うことで有機溶剤を留去した。蒸留は留去量が630gになったところで終了し、室温まで冷却後、ポリエステル樹脂水性分散体を攪拌しながら、25質量%アンモニア水1.1gを添加した。その後、1000メッシュのステンレス製フィルターで濾過し、ポリエステル樹脂水性分散体E−1を得た。<Production of aqueous polyester resin dispersion>
(Polyester resin aqueous dispersion E-1)
400 g of polyester resin P-1 and 600 g of MEK are put into a glass 2 L container with jacket, and the polyester resin is completely dissolved by stirring while heating through warm water of 60 ° C. in the jacket, so that the solid content concentration is 40% by mass. 1000 g of a polyester resin solution was obtained. Next, cold water is passed through the jacket to keep the system temperature at 13 ° C., and while stirring at a rotational speed of 50 rpm, 23.8 g of triethylamine is added as a basic compound, followed by 13 ° C. distilled water at a rate of 100 g / min. 1107 g was added to carry out phase inversion emulsification. Subsequently, 1600 g of the obtained aqueous dispersion was placed in a 2 L flask, and the organic solvent was distilled off by distillation under normal pressure. Distillation was terminated when the amount of distillate reached 630 g, and after cooling to room temperature, 1.1 g of 25% by mass ammonia water was added while stirring the aqueous polyester resin dispersion. Then, it filtered with a 1000 mesh stainless steel filter, and obtained polyester resin aqueous dispersion E-1.
(ポリエステル樹脂水性分散体E−1)
ポリエステル樹脂をP−2〜P−13にそれぞれ変更する以外は、前記のポリエステル樹脂水性分散体E−1と同様の方法でポリエステル樹脂水性分散体E−2〜E−13をそれぞれ得た。(Polyester resin aqueous dispersion E-1)
Polyester resin aqueous dispersions E-2 to E-13 were obtained in the same manner as in the polyester resin aqueous dispersion E-1, except that the polyester resin was changed to P-2 to P-13, respectively.
<基板の作製>
厚み100μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(コスモシャインA4100、東洋紡績株式会社製)の下引き加工していない面に、JSR株式会社製UV硬化型有機/無機ハイブリッドハードコート材:OPSTAR Z7501を塗布、乾燥後の平均膜厚が4μmになるようにワイヤーバーで塗布した後、80℃、3分で乾燥後、空気雰囲気下、高圧水銀ランプ使用して硬化条件1.0J/cm2で硬化を行い、平滑層を形成した。<Production of substrate>
A UV curable organic / inorganic hybrid hard coat material: OPSTAR Z7501 manufactured by JSR Co., Ltd. was applied to a non-undercoated surface of a polyethylene terephthalate film (Cosmo Shine A4100, manufactured by Toyobo Co., Ltd.) having a thickness of 100 μm, and dried. After coating with a wire bar so that the average film thickness becomes 4 μm, after drying at 80 ° C. for 3 minutes, curing is performed under a curing condition of 1.0 J / cm 2 using a high-pressure mercury lamp in an air atmosphere, and a smooth layer is formed. Formed.
続いて、前記平滑層を設けた試料上にガスバリア層を、以下に示す条件で形成した。 Subsequently, a gas barrier layer was formed on the sample provided with the smooth layer under the following conditions.
(ガスバリア層塗布液)
パーヒドロポリシラザン(PHPS、AZエレクトロニックマテリアルズ(株)製アクアミカ NN320)の20質量%ジブチルエーテル溶液をワイヤレスバーにて、乾燥後の(平均)膜厚が、0.30μmとなるように塗布し、塗布試料を得た。(Gas barrier layer coating solution)
A 20% by weight dibutyl ether solution of perhydropolysilazane (PHPS, AZ Electronic Materials Co., Ltd. Aquamica NN320) was applied with a wireless bar so that the (average) film thickness after drying was 0.30 μm. A coated sample was obtained.
(第一工程;乾燥処理)
得られた塗布試料を温度85℃、湿度55%RHの雰囲気下で1分処理し、乾燥試料を得た。(First step; drying treatment)
The obtained coated sample was treated for 1 minute in an atmosphere having a temperature of 85 ° C. and a humidity of 55% RH to obtain a dried sample.
(第二工程;除湿処理)
乾燥試料をさらに温度25℃、湿度10%RH(露点温度−8℃)の雰囲気下に10分間保持し、除湿処理を行った。(Second step; dehumidification treatment)
The dried sample was further held for 10 minutes in an atmosphere of a temperature of 25 ° C. and a humidity of 10% RH (dew point temperature −8 ° C.) to perform dehumidification.
(改質処理A)
除湿処理を行った試料を下記の条件で改質処理を行い、ガスバリア層を形成した。改質処理時の露点温度は−8℃で実施した。
(改質処理装置)
株式会社エム・ディ・コム製エキシマ照射装置MODEL:MECL−M−1−200、波長172nm、ランプ封入ガス Xe 稼動ステージ上に固定した試料を以下の条件で改質処理を行った。(Modification A)
The sample subjected to the dehumidification treatment was modified under the following conditions to form a gas barrier layer. The dew point temperature during the reforming treatment was -8 ° C.
(Modification equipment)
Ex. Irradiator MODEL: MECL-M-1-200, wavelength 172 nm, lamp-filled gas Xe manufactured by M.D.Com Co., Ltd. The sample fixed on the operating stage was subjected to a modification treatment under the following conditions.
(改質処理条件)
エキシマ光強度 60mW/cm2(172nm)
試料と光源の距離 1mm
ステージ加熱温度 70℃
照射装置内の酸素濃度 1%
エキシマ照射時間 3秒
前記のようにしてガスバリア性を有する透明電極(透明導電膜)用のフィルム基板(基材)を作製した。(Reforming treatment conditions)
Excimer light intensity 60mW / cm2 (172nm)
1mm distance between sample and light source
Stage heating temperature 70 ℃
Oxygen concentration in irradiation device 1%
Excimer irradiation time 3 seconds A film substrate (base material) for a transparent electrode (transparent conductive film) having gas barrier properties was produced as described above.
<実施例1>
(透明電極TC−101の作製)
まず第一に、前記したように得られたガスバリア性を有する透明電極用フィルム基板上のバリアのない面に、下記塗布液Aを、押し出し法を用いて、乾燥膜厚300nmになるように押し出しヘッドのスリット間隙を調整して塗布し、110℃、5分で加熱乾燥し、導電性ポリマーとポリエステル樹脂からなる導電層(図1の第2導電層のみ)を形成し、得られた電極を8×8cmに切り出した。さらに得られた電極を、オーブンを用いて110℃、30分加熱処理することで透明電極TC−101を作製した。<Example 1>
(Preparation of transparent electrode TC-101)
First of all, the following coating solution A is extruded to a dry film thickness of 300 nm on the non-barrier surface on the transparent electrode film substrate having gas barrier properties obtained as described above. The slits of the head are adjusted and applied, and dried at 110 ° C. for 5 minutes to form a conductive layer (only the second conductive layer in FIG. 1) made of a conductive polymer and a polyester resin. Cut into 8 × 8 cm. Furthermore, transparent electrode TC-101 was produced by heat-processing the obtained electrode using an oven for 30 minutes at 110 degreeC.
(塗布液A)
導電性ポリマー分散液:PEDOT−PSS CLEVIOS PH510(固形分濃度1.89%、H.C.Starck社製) 1.59g
ポリエステル樹脂水性分散体:E−1 0.35g(固形分70mg)
ジメチルスルホキシド(DMSO、導電性ポリマー溶液質量の10分の1) 0.16g(Coating liquid A)
Conductive polymer dispersion: PEDOT-PSS CLEVIOS PH510 (solid content concentration 1.89%, manufactured by HC Starck) 1.59 g
Polyester resin aqueous dispersion: E-1 0.35 g (solid content 70 mg)
Dimethyl sulfoxide (DMSO, 1/10 of the conductive polymer solution mass) 0.16 g
(透明電極TC−102〜TC−113の作製)
透明電極TC−101の作製において、塗布液Aのポリエステル樹脂水性分散体であるE−1を表1記載のポリエステル樹脂水性分散体に変更した以外は透明電極TC−101の作製と同様にして、透明電極TC−102〜TC−113を作製した。(Preparation of transparent electrodes TC-102 to TC-113)
In the production of the transparent electrode TC-101, except that the polyester resin aqueous dispersion E-1 of the coating liquid A was changed to the polyester resin aqueous dispersion described in Table 1, Transparent electrodes TC-102 to TC-113 were produced.
(透明電極TC−114の作製)
透明電極TC−101の作製において、塗布液AのPEDOT−PSSを、ポリアニリンM(固形分濃度6.0%、ティーエーケミカル)0.5gに変更したこと以外は透明電極TC−101の作製と同様にして、透明電極TC−114を作製した。(Preparation of transparent electrode TC-114)
In preparation of transparent electrode TC-101, except that PEDOT-PSS of coating liquid A was changed to 0.5 g of polyaniline M (solid content concentration 6.0%, TA Chemical) Similarly, a transparent electrode TC-114 was produced.
<透明電極の評価>
得られた透明電極の透明性、表面抵抗(導電性)、膜強度を下記に記載のように評価した。また、透明電極の安定性を評価するため、80℃90%RHの環境下で6日間置く強制劣化試験後の透明電極試料の、透明性、表面抵抗、膜強度の評価を行った。<Evaluation of transparent electrode>
The transparency, surface resistance (conductivity) and film strength of the obtained transparent electrode were evaluated as described below. Further, in order to evaluate the stability of the transparent electrode, the transparency, surface resistance, and film strength of the transparent electrode sample after the forced deterioration test placed in an environment of 80 ° C. and 90% RH for 6 days were evaluated.
(透明性)
JIS K 7361−1:1997に準拠して、東京電色社製 HAZE METER NDH5000を用いて、全光線透過率を測定し、下記基準で評価した。
○:80%以上
△:75%以上80%未満
×:75%未満
評価基準:強制劣化試験後、○,△と評価された試料が本発明として合格(transparency)
Based on JIS K 7361-1: 1997, total light transmittance was measured using HAZE METER NDH5000 manufactured by Tokyo Denshoku Co., Ltd., and evaluated according to the following criteria.
○: 80% or more Δ: 75% or more and less than 80% ×: less than 75% Evaluation criteria: Samples evaluated as ○ or Δ after the forced deterioration test passed the present invention.
(表面抵抗)
JIS K 7194:1994に準拠して、抵抗率計(ロレスタGP(MCP−T610型):(株)ダイヤインスツルメンツ社製)を用いて表面抵抗を測定した。(Surface resistance)
The surface resistance was measured using a resistivity meter (Loresta GP (MCP-T610 type): manufactured by Dia Instruments Co., Ltd.) in accordance with JIS K 7194: 1994.
(膜強度)
導電層の膜の強度を、テープ剥離法により評価した。
導電層の上に住友スリーエム社製スコッチテープを用いて圧着/剥離を10回繰り返し、導電層の脱落を目視観察し、下記基準で評価した。
○:影響を受けている部分が5%以下
△:影響を受けている部分が5%を超えるが30%以下
×:影響を受けている部分が30%を超える
評価基準:強制劣化試験後、○,△と評価された試料が本発明として合格(Membrane strength)
The strength of the conductive layer film was evaluated by a tape peeling method.
Crimping / peeling was repeated 10 times on the conductive layer using a Scotch tape manufactured by Sumitomo 3M Co., and the dropping of the conductive layer was visually observed and evaluated according to the following criteria.
○: Affected part is 5% or less △: Affected part exceeds 5% but 30% or less ×: Affected part exceeds 30% Evaluation criteria: After forced degradation test Samples evaluated as ○ and △ passed the present invention.
評価の結果を表1に示す。表1において、備考における「本発明」は本発明の参考例に該当することを表し、「比較」は比較例であることを表す。The evaluation results are shown in Table 1. In Table 1, “present invention” in the remarks represents that it corresponds to areference example of the present invention, and “comparison” represents a comparative example.
表1から、比較例の透明電極TC−105〜TC−107と比べて、本発明の参考例の透明電極TC−101〜TC−104、TC−108〜TC−114は、高温、高湿度環境下においても導電性、光透過性及び膜強度の劣化が少なく、安定性に優れることが分かる。From Table 1, the transparent electrodes TC-101 to TC-104 and TC-108 to TC-114 of thereference example of the present invention are compared with the transparent electrodes TC-105 to TC-107 of the comparative example. It can be seen that the conductivity, light transmission, and film strength are less deteriorated and the stability is excellent.
<実施例2>
(透明電極TE−101の作製)
まず第一に、前記したように得られたガスバリア性を有する透明電極用フィルム基板上のバリアのない面に、以下に示すグラビア印刷によりパターン状に形成された金属材料からなる第1導電層を形成した。<Example 2>
(Preparation of transparent electrode TE-101)
First, a first conductive layer made of a metal material formed in a pattern by gravure printing shown below on a non-barrier surface on the transparent electrode film substrate having gas barrier properties obtained as described above. Formed.
銀ナノ粒子ペースト(M−Dot SLP:三ツ星ベルト製、平均粒径20nm、粒子50個観察した時のアスペクト比は1.5以下であった。)をRK Print Coat Instruments Ltd製グラビア印刷試験機K303MULTICOATERを用いて線幅50μm、高さ1.5μm、間隔1.0mmの細線格子を印刷した後、110℃、5分の乾燥処理を行った。 A silver nanoparticle paste (M-Dot SLP: manufactured by Mitsuboshi Belting Co., Ltd., average particle diameter 20 nm, aspect ratio when 50 particles were observed was 1.5 or less), a gravure printing tester K303MULTICOATER manufactured by RK Print Coat Instruments Ltd. After printing a thin wire grid having a line width of 50 μm, a height of 1.5 μm, and an interval of 1.0 mm, a drying process was performed at 110 ° C. for 5 minutes.
次に第1導電層を形成した透明電極上に、下記塗布液Aを、押し出し法を用いて、乾燥膜厚300nmになるように押し出しヘッドのスリット間隙を調整して塗布し、110℃、5分で加熱乾燥し、導電性ポリマーとポリエステル樹脂からなる第2導電層を形成し、得られた電極を8×8cmに切り出した。さらに得られた電極を、オーブンを用いて110℃、30分加熱処理することで透明電極TE−101を作製した。 Next, the following coating liquid A is applied onto the transparent electrode on which the first conductive layer has been formed by adjusting the slit gap of the extrusion head so as to have a dry film thickness of 300 nm using an extrusion method. The mixture was heat-dried for minutes to form a second conductive layer made of a conductive polymer and a polyester resin, and the obtained electrode was cut out to 8 × 8 cm. Furthermore, transparent electrode TE-101 was produced by heat-processing the obtained electrode using an oven at 110 degreeC for 30 minutes.
(塗布液A)
導電性ポリマー分散液:PEDOT−PSS CLEVIOS PH510(固形分濃度1.89%、H.C.Starck社製) 1.59g
ポリエステル樹脂水性分散体:E−1 0.35g(固形分70mg)
ジメチルスルホキシド(DMSO、導電性ポリマー溶液質量の10分の1) 0.16g(Coating liquid A)
Conductive polymer dispersion: PEDOT-PSS CLEVIOS PH510 (solid content concentration 1.89%, manufactured by HC Starck) 1.59 g
Polyester resin aqueous dispersion: E-1 0.35 g (solid content 70 mg)
Dimethyl sulfoxide (DMSO, 1/10 of the conductive polymer solution mass) 0.16 g
(透明電極TE−102〜TE−113の作製)
透明電極TE−101の作製において、塗布液Aのバインダー樹脂分散液であるE−1を表1記載のバインダー樹脂分散液に変更した以外は透明電極TE−101の作製と同様にして、透明電極TE−102〜TE−113を作製した。(Preparation of transparent electrodes TE-102 to TE-113)
In the production of the transparent electrode TE-101, a transparent electrode was prepared in the same manner as in the production of the transparent electrode TE-101 except that E-1 as the binder resin dispersion of the coating liquid A was changed to the binder resin dispersion shown in Table 1. TE-102 to TE-113 were produced.
(透明電極TE−114の作製)
透明電極TE−101の作製において、塗布液AのPEDOT−PSS CLEVIOS PH510(固形分1.89%、H.C.Starck社製)を、ポリアニリンM(固形分濃度6.0%、ティーエーケミカル)0.5gに変更したこと以外は透明電極TE−101の作製と同様にして、透明電極TE−114を作製した。(Preparation of transparent electrode TE-114)
In the production of the transparent electrode TE-101, PEDOT-PSS CLEVIOS PH510 (solid content: 1.89%, manufactured by HC Starck) of the coating solution A was added to polyaniline M (solid content concentration: 6.0%, TAE Chemical). ) A transparent electrode TE-114 was produced in the same manner as the production of the transparent electrode TE-101 except that it was changed to 0.5 g.
(透明電極TE−115の作製)
透明電極TE−101の作製において、銀ナノ粒子ペーストに代えて銅ナノ粒子ペースト(前記、銅ナノ粒子ペーストは平均分子量10000のポリビニルピロリドン(東京化成社製)0.28gを0.72gのエチレングリコール、グリセリン、ジエチレングリコール、2,3−ブタンジオールに溶解させ、平均粒径50nmの銅ナノ粒子(シグマアルドリッチ社製)4.0gと3本ロール及びミキサーを用いて混練しを作製した銅ナノ粒子ペーストである。粒子50個観察した時のアスペクト比は2.0以下であった。)を用いてパターン状に形成された金属材料からなる第1導電層を形成した以外は、TE−101の作製と同様にして、透明電極TE−115を作製した。(Preparation of transparent electrode TE-115)
In the production of the transparent electrode TE-101, instead of the silver nanoparticle paste, copper nanoparticle paste (the copper nanoparticle paste is polyvinylpyrrolidone (Tokyo Kasei Co., Ltd.) having an average molecular weight of 10000, 0.28 g of 0.72 g of ethylene glycol. , Glycerin, diethylene glycol, 2,3-butanediol, copper nanoparticle paste prepared by kneading using 4.0 g of copper nanoparticles (manufactured by Sigma-Aldrich), three rolls and a mixer with an average particle size of 50 nm The aspect ratio when observing 50 particles was 2.0 or less.) Except that the first conductive layer made of a metal material formed in a pattern shape was used to produce TE-101. In the same manner, a transparent electrode TE-115 was produced.
(透明電極TE−116の作製)
透明電極TE−101の作製において、銀ナノ粒子ペーストに代えて銀ナノワイヤ分散液を用いてパターン状に形成された金属材料からなる第1導電層を形成した以外は、TE−101の作製と同様にして、透明電極TE−116を作製した。
銀ナノワイヤ分散液は、Adv.Mater.,2002,14,833〜837に記載の方法を参考に、PVP K30(分子量5万;ISP社製)を利用して、平均短径75nm、平均長さ35μmの銀ナノワイヤを作製し、限外濾過膜を用いて銀ナノワイヤを濾別、洗浄処理した後、ヒドロキシプロピルメチルセルロース60SH−50(信越化学工業社製)を銀に対し25質量%加えた水溶液に再分散し、銀ナノワイヤ分散液を調製した。(Preparation of transparent electrode TE-116)
The production of the transparent electrode TE-101 was the same as the production of the TE-101 except that the first conductive layer made of a metal material formed in a pattern using a silver nanowire dispersion instead of the silver nanoparticle paste was formed. Thus, a transparent electrode TE-116 was produced.
Silver nanowire dispersions are described in Adv. Mater. , 2002, 14, 833 to 837, by using PVP K30 (molecular weight 50,000; manufactured by ISP), silver nanowires having an average minor axis of 75 nm and an average length of 35 μm were produced. Silver nanowires are filtered and washed using a filtration membrane, and then redispersed in an aqueous solution in which 25% by mass of hydroxypropylmethylcellulose 60SH-50 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) is added to silver to prepare a silver nanowire dispersion. did.
<透明電極の評価>
得られた透明電極は実施例1と同様に評価した。
評価の結果を表2に示す。表2において、備考における「本発明」のうち、TE−102〜104,110,111は本発明の実施例に該当し、TE−101,108,109,112〜116は本発明の参考例に該当し、「比較」は比較例であることを表す。<Evaluation of transparent electrode>
The obtained transparent electrode was evaluated in the same manner as in Example 1.
The evaluation results are shown in Table 2. In Table 2,among the “present invention” in the remarks, TE-102 to 104, 110, and 111 correspond to examples of the present invention, and TE-101, 108, 109, and 112 to 116 serve as reference examples of the present invention. Applicable, “Comparison” indicates a comparative example.
表2から、金属材料からなる導電層を有することで導電性が格段に向上し、かつ比較例の透明電極TE−105〜TE−107と比べて、本発明の透明電極TE−101〜TE−104、TE−108〜TE−116は、高温、高湿度環境下においても導電性、光透過性及び膜強度の劣化が少なく、安定性に優れることが分かる。 From Table 2, the conductivity is remarkably improved by having a conductive layer made of a metal material, and compared with the transparent electrodes TE-105 to TE-107 of the comparative example, the transparent electrodes TE-101 to TE- of the present invention. It can be seen that 104, TE-108 to TE-116 are excellent in stability with little deterioration in conductivity, light transmission and film strength even under high temperature and high humidity environment.
<実施例3>
(有機ELデバイスの作製)
実施例2で作製した透明電極基板を超純水で洗浄後、パターン辺長20mmの正方形タイル状透明パターン一個が中央に配置されるように30mm角に切り出し、アノード電極に用いて、以下の手順でそれぞれ有機ELデバイスを作製した。正孔輸送層以降は蒸着により形成した。透明電極TE−101〜TC−116を用い、それぞれ有機EL素子OEL−101〜OEL−116を作製した。
市販の真空蒸着装置内の蒸着用るつぼの各々に、各層の構成材料を各々素子作製に必要量を充填した。蒸着用るつぼはモリブデン製又はタングステン製の抵抗加熱用材料で作製されたものを用いた。<Example 3>
(Production of organic EL device)
After the transparent electrode substrate produced in Example 2 was washed with ultrapure water, it was cut into a 30 mm square so that one square tile-shaped transparent pattern with a pattern side length of 20 mm was placed in the center, and used for the anode electrode. The organic EL device was produced respectively. The hole transport layer and subsequent layers were formed by vapor deposition. Organic EL elements OEL-101 to OEL-116 were produced using transparent electrodes TE-101 to TC-116, respectively.
Each crucible for vapor deposition in a commercially available vacuum vapor deposition apparatus was filled with a constituent material of each layer in a necessary amount for device production. The evaporation crucible used was made of a resistance heating material made of molybdenum or tungsten.
まず、正孔輸送層、有機発光層、正孔阻止層、電子輸送層からなる有機EL層を順次形成した。 First, an organic EL layer including a hole transport layer, an organic light emitting layer, a hole blocking layer, and an electron transport layer was sequentially formed.
(正孔輸送層の形成)
真空度1×10−4Paまで減圧した後、化合物1の入った前記蒸着用るつぼに通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、厚さ30nmの正孔輸送層を設けた。(Formation of hole transport layer)
After depressurizing to a vacuum of 1 × 10−4 Pa, the deposition crucible containing compound 1 was heated by energization, and deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second to provide a 30 nm thick hole transport layer. It was.
(有機発光層の形成)
次に、以下の手順で各発光層を設けた。
形成した正孔輸送層上に、化合物2が13.0質量%、化合物3が3.7質量%、化合物5が83.3質量%になるように、化合物2、化合物3及び化合物5を蒸着速度0.1nm/秒で正孔輸送層と同じ領域に共蒸着し、発光極大波長が622nm、厚さ10nmの緑赤色燐光発光の有機発光層を形成した。
続いて、化合物4が10.0質量%、化合物5が90.0質量%になるように、化合物4及び化合物5を蒸着速度0.1nm/秒で緑赤色燐光発光の有機発光層と同じ領域に共蒸着し、発光極大波長が471nm、厚さ15nmの青色燐光発光の有機発光層を形成した。(Formation of organic light emitting layer)
Next, each light emitting layer was provided in the following procedures.
Compound 2, Compound 3 and Compound 5 are deposited on the formed hole transport layer so that Compound 2 is 13.0% by mass, Compound 3 is 3.7% by mass, and Compound 5 is 83.3% by mass. Co-evaporation was performed in the same region as the hole transport layer at a speed of 0.1 nm / second to form a green-red phosphorescent organic light emitting layer having a maximum emission wavelength of 622 nm and a thickness of 10 nm.
Subsequently, Compound 4 and Compound 5 are deposited in the same region as the organic light-emitting layer emitting green-red phosphorescence at a deposition rate of 0.1 nm / second so that Compound 4 is 10.0% by mass and Compound 5 is 90.0% by mass. To form a blue phosphorescent organic light emitting layer having an emission maximum wavelength of 471 nm and a thickness of 15 nm.
(正孔阻止層の形成)
さらに、形成した有機発光層と同じ領域に、化合物6を膜厚5nmに蒸着して正孔阻止層を形成した。(Formation of hole blocking layer)
Further, a hole blocking layer was formed by depositing compound 6 in a thickness of 5 nm on the same region as the formed organic light emitting layer.
(電子輸送層の形成)
引き続き、形成した正孔阻止層と同じ領域に、CsFを膜厚比で10%になるように化合物6と共蒸着し、厚さ45nmの電子輸送層を形成した。(Formation of electron transport layer)
Subsequently, in the same region as the formed hole blocking layer, CsF was co-evaporated with compound 6 so as to have a film thickness ratio of 10% to form an electron transport layer having a thickness of 45 nm.
(カソード電極の形成)
形成した電子輸送層の上に、透明電極を陽極として陽極外部取り出し端子及び15mm×15mmの陰極形成用材料としてAlを5×10−4Paの真空下にてマスク蒸着し、厚さ100nmの陽極を形成した。(Formation of cathode electrode)
On the formed electron transport layer, a transparent electrode is used as an anode and an anode external takeout terminal and Al as a 15 mm × 15 mm cathode forming material are mask-deposited under a vacuum of 5 × 10−4 Pa, and a 100 nm thick anode Formed.
さらに、陰極及び陽極の外部取り出し端子が形成できるように、端部を除き陽極の周囲に接着剤を塗り、ポリエチレンテレフタレートを基板としAl2O3を厚さ300nmで蒸着した可撓性封止部材を貼合した後、熱処理で接着剤を硬化させ封止膜を形成し、発光エリア15mm×15mmの有機EL素子を作製した。Further, a flexible sealing member in which an adhesive is applied around the anode except for the end portion, and polyethylene terephthalate is used as a substrate to deposit Al2 O3 with a thickness of 300 nm so that external terminals for the cathode and the anode can be formed. After bonding, the adhesive was cured by heat treatment to form a sealing film, and an organic EL device having a light emitting area of 15 mm × 15 mm was produced.
<有機EL素子の評価>
得られた有機EL素子について発光ムラ及び寿命を下記のように評価した。<Evaluation of organic EL element>
The obtained organic EL device was evaluated for light emission unevenness and lifetime as follows.
(発光均一性)
発光均一性は、KEITHLEY製ソースメジャーユニット2400型を用いて、直流電圧を有機EL素子に印加し発光させた。1000cd/m2で発光させた有機EL素子OEL−101〜OEL−116について、50倍の顕微鏡で各々の発光輝度ムラを観察した。また、有機EL素子をオーブンにて60%RH、80℃、3時間加熱したのち、再び前記23±3℃、55±3%RHの環境下で1時間以上調湿した後、同様に発光均一性を観察した。
○:完全に均一発光している
△:部分的に発光ムラが見られる
×:全面にわたって発光ムラが見られる
評価基準:強制劣化試験後、○,△と評価された試料が本発明として合格(Emission uniformity)
For light emission uniformity, a KEITHLEY source measure unit 2400 type was used to apply a DC voltage to the organic EL element to emit light. Regarding the organic EL elements OEL-101 to OEL-116 that emitted light at 1000 cd / m2 , each light emission luminance unevenness was observed with a 50 × microscope. In addition, after heating the organic EL element in an oven at 60% RH and 80 ° C. for 3 hours and then adjusting the humidity again in the environment of 23 ± 3 ° C. and 55 ± 3% RH for 1 hour or more, the light emission is uniform in the same manner. Sex was observed.
○: Completely uniform light emission Δ: Partial emission unevenness is observed ×: Light emission unevenness is observed over the entire surface Evaluation criteria: After the forced deterioration test, samples evaluated as ○ and Δ pass the present invention.
(寿命)
得られた有機EL素子の、初期の輝度を5000cd/m2で連続発光させて、電圧を固定して、輝度が半減するまでの時間を求めた。アノード電極をITOとした有機EL素子を前記した方法と同様の方法で作製し、これに対する比率を求め、以下の基準で評価した。
◎:150%以上
○:100以上150%未満
△:80以上100%未満
×:80%未満
評価基準:強制劣化試験後、◎,○,△と評価された試料が本発明として合格(lifespan)
The obtained organic EL device was continuously emitted at an initial luminance of 5000 cd / m2 , the voltage was fixed, and the time until the luminance was reduced by half was determined. An organic EL element having an anode electrode made of ITO was produced by the same method as described above, the ratio to this was determined, and evaluated according to the following criteria.
◎: 150% or more ○: 100 or more and less than 150% △: 80 or more and less than 100% ×: less than 80% Evaluation criteria: After the forced deterioration test, samples evaluated as ◎, ○, △ passed as the present invention.
評価の結果を表3に示す。表3において、備考における「本発明」のうち、OEL−102〜104,110,111は本発明の実施例に該当し、OEL−101,108,109,112〜116は本発明の参考例に該当し、「比較」は比較例であることを表す。Table 3 shows the evaluation results. In Table 3,among the “present invention” in the remarks, OEL-102 to 104, 110, and 111 correspond to examples of the present invention, and OEL-101, 108, 109, and 112 to 116 correspond to reference examples of the present invention. Applicable, “Comparison” indicates a comparative example.
表3から、比較例の有機EL素子OEL−105〜OEL−107は60%RH、80℃、3時間の加熱後、発光均一性、寿命が劣化するのに対し、本発明の有機EL素子OEL−101〜OEL−104、OEL−108〜OEL−116の発光均一性、寿命は加熱後でも安定しており耐久性に優れることが分かる。 From Table 3, the organic EL elements OEL-105 to OEL-107 of the comparative example deteriorated in light emission uniformity and life after heating at 60% RH, 80 ° C. for 3 hours, whereas the organic EL elements OEL of the present invention. It can be seen that the emission uniformity and life of −101 to OEL-104 and OEL-108 to OEL-116 are stable even after heating and have excellent durability.
1 透明導電膜
11 基材
12 第1導電層
13 第2導電層DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transparent
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