(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024049503
(43)【公開日】2024-04-10
(54)【発明の名称】導電層積層用フィルムおよびその製造方法
(51)【国際特許分類】
B32B 27/36 20060101AFI20240403BHJP
C08J 5/18 20060101ALI20240403BHJP
B29C 55/12 20060101ALI20240403BHJP
C08L 67/02 20060101ALI20240403BHJP
H05K 1/03 20060101ALN20240403BHJP
【FI】
B32B27/36
C08J5/18 CFD
B29C55/12
C08L67/02
H05K1/03 610M
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022155757
(22)【出願日】2022-09-29
(71)【出願人】
【識別番号】000004503
【氏名又は名称】ユニチカ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001298
【氏名又は名称】弁理士法人森本国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】田中 涼子
【テーマコード(参考)】
4F071
4F100
4F210
4J002
【Fターム(参考)】
4F071AA45
4F071AA46X
4F071AA87
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4F071AF20Y
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4F071BB06
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4F210QW12
4J002CF06X
4J002CF07W
4J002FD010
4J002GF00
4J002GQ00
(57)【要約】
【課題】導電層との密着性に優れ、樹脂成形部品の曲面や凹凸などの3次元形状等への成形性に優れ、パーツの薄型化や組立工程の削減が可能なポリエステルフィルムを提供する。
【解決手段】ポリブチレンテレフタレート(PBT)とポリエチレンテレフタレート(PET)とを含有するポリエステルフィルムであって、PBTとPETとの質量比(PBT/PET)が10/90~90/10であり、エステル交換指数が1~10%であることを特徴とする導電層積層用フィルム。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポリブチレンテレフタレート(PBT)とポリエチレンテレフタレート(PET)とを含有するポリエステルフィルムであって、PBTとPETとの質量比(PBT/PET)が10/90~90/10であり、エステル交換指数が1~10%であることを特徴とする導電層積層用フィルム。
【請求項2】
160℃、15分間の熱処理後において、長手方向(MD)と幅方向(TD)の熱収縮率がそれぞれ1%以上であり、MDとTDの熱収縮率の差の絶対値が5%以下であることを特徴とする請求項1記載の導電層積層用フィルム。
【請求項3】
一軸引張試験における、15%伸長時の4方向(MD、45°、TD、135°)の応力の最大値と最小値の差が40MPa以下であることを特徴とする請求項1または2記載の導電層積層用フィルム。
【請求項4】
ポリブチレンテレフタレート(PBT)由来の融点が200~230℃であり、ポリエチレンテレフタレート(PET)由来の融点が220~260℃であることを特徴とする請求項1または2記載の導電層積層用フィルム。
【請求項5】
請求項1または2記載の導電層積層用フィルムを導電層に積層してなる積層フィルム。
【請求項6】
請求項1または2記載の導電層積層用フィルムを製造するための方法であって、ポリエステルフィルムを、長手方向(MD)と幅方向(TD)とに、面倍率(MD延伸倍率×TD延伸倍率)を8~22倍とし、延伸倍率比(MD延伸倍率/TD延伸倍率)を0.4~1として、延伸することを特徴とする導電層積層用フィルムの製造方法。
【請求項7】
MD延伸倍率を2.5~4.5倍とし、TD延伸倍率を3~5倍として延伸することを特徴とする請求項6記載の導電層積層用フィルムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、導電層積層用フィルムおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、立体形状の筐体においては、直接、回路を設計して電子部品を実装できるなど、その表面部分を有効に活用できる、3次元回路形成(Molded Interconnect Device)の技術が採用されている。
2次元基板から3次元回路形成へ置き換わることで、これを組み込んだ電気・電子機器は、小型化(省スペース化)、軽量化、薄型化が可能となり、また、製造工程の簡略化、多機能化を図ることができ、例えば、コンピュータ、携帯電話、スマートフォン、自動車の電装部品等に使用されている。
【0003】
回路を構成する導電層が積層されたポリエステルフィルムにおいては、導電層との密着性に優れることが要求されている。たとえば、特許文献1においては、特定の樹脂層を積層したポリエステルフィルムが提案され、この樹脂層を下地層として導電層が積層されている。
【0004】
また、導電層が積層されたポリエステルフィルムにおいては、加熱時の加工性に優れることが要求されている。たとえば、特許文献2においては、導電性薄膜を設けた導電性フィルムに、特定の基材を貼り合わせることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2007-320144号公報
【特許文献2】特開2007-042473号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記のように、ポリエステルフィルムと導電層との密着性は、ポリエステルフィルムと導電層との間に特定の樹脂層を形成することにより達成されている。しかしながら、ポリエステルフィルムは、溶融温度が約280℃であるポリエチレンテレフタレート(PET)を原料とするものであり、耐熱性を有し、寸法安定性を有していることから、成形における追随性が劣るものであった。また、特定の樹脂層が形成されたポリエステルフィルムは、層間の追随性に差が生じ、しわやクラッキングが発生するため、導電層を積層して成形する用途には、広く利用できるものではなかった。
【0007】
本発明の課題は、上記問題を解決し、導電層との密着性に優れ、樹脂成形部品の曲面や凹凸などの3次元形状等への成形性に優れ、パーツの薄型化や組立工程の削減が可能なポリエステルフィルムを提供することである。そして、このフィルムが積層されてなる、成形樹脂/導電層/ポリエステルフィルム、または、成形樹脂/ポリエステルフィルム/導電層からなる構成の積層体を、3次元回路形成技術等に使用できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は、上記のような課題を解決するために鋭意検討した結果、ポリブチレンテレフタレートとポリエチレンテレフタレートとを特定の割合で含有し、エステル交換指数が特定の範囲であるポリエステルフィルムが、導電層との密着性に優れ、樹脂成形部品の曲面や凹凸などの3次元形状等への成形性に優れ、パーツの薄型化や組立工程の削減が可能であることを見出し、本発明に到達した。
【0009】
すなわち本発明の要旨は、以下のとおりである
(1)ポリブチレンテレフタレート(PBT)とポリエチレンテレフタレート(PET)とを含有するポリエステルフィルムであって、PBTとPETとの質量比(PBT/PET)が10/90~90/10であり、エステル交換指数が1~10%であることを特徴とする導電層積層用フィルム。
(2)160℃、15分間の熱処理後において、長手方向(MD)と幅方向(TD)の熱収縮率がそれぞれ1%以上であり、MDとTDの熱収縮率の差の絶対値が5%以下であることを特徴とする(1)記載の導電層積層用フィルム。
(3)一軸引張試験における、15%伸長時の4方向(MD、45°、TD、135°)の応力の最大値と最小値の差が40MPa以下であることを特徴とする(1)または(2)記載の導電層積層用フィルム。
(4)ポリブチレンテレフタレート(PBT)由来の融点が200~230℃であり、ポリエチレンテレフタレート(PET)由来の融点が220~260℃であることを特徴とする(1)~(3)のいずれかに記載の導電層積層用フィルム。
(5)上記(1)~(4)のいずれかに記載の導電層積層用フィルムを導電層に積層してなる積層フィルム。
(6)上記(1)~(4)のいずれかに記載の導電層積層用フィルムを製造するための方法であって、ポリエステルフィルムを、長手方向(MD)と幅方向(TD)とに、面倍率(MD延伸倍率×TD延伸倍率)を8~22倍とし、延伸倍率比(MD延伸倍率/TD延伸倍率)を0.4~1として、延伸することを特徴とする導電層積層用フィルムの製造方法。
(7)MD延伸倍率を2.5~4.5倍とし、TD延伸倍率を3~5倍として延伸することを特徴とする(6)記載の導電層積層用フィルムの製造方法。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、導電層との密着性に優れ、樹脂成形部品の曲面や凹凸などの3次元形状等への成形性に優れ、パーツの薄型化や組立工程の削減が可能であるポリエステルフィルムを提供することができる。そしてこのフィルムが積層されてなる、成形樹脂/導電層/ポリエステルフィルム、または、成形樹脂/ポリエステルフィルム/導電層からなる構成の積層体を、3次元回路形成技術等に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【
図1】本発明の導電層積層用フィルムのNMRチャートにおいて、エステル交換に起因するピーク(Sab、Sba、Saa、Sbb)の部分を拡大したものである。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の導電層積層用フィルムは、ポリブチレンテレフタレート(PBT)とポリエチレンテレフタレート(PET)とを含有するポリエステルフィルムである。
【0013】
(ポリエステルフィルム)
本発明におけるポリブチレンテレフタレート(PBT)は、テレフタル酸と1,4-ブタンジオールとを重合成分とするものであり、これに他の成分を共重合したものでもよい。
【0014】
共重合成分としては、特に限定されないが、酸成分として、イソフタル酸、フタル酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、5-ナトリウムスルホイソフタル酸、シュウ酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、ドデカン二酸、ダイマー酸、無水マレイン酸、マレイン酸、フマール酸、イタコン酸、シトラコン酸、メサコン酸、シクロヘキサンジカルボン酸等のジカルボン酸などが挙げられる。
【0015】
また、アルコール成分として、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,3-プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6-ヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、トリエチレングリコール、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、ビスフェノールAやビスフェノールSのエチレンオキシド付加体等が挙げられる。
【0016】
さらに、4-ヒドロキシ安息香酸、ε-カプロラクトンや乳酸などのヒドロキシカルボン酸が挙げられる。また、トリメリット酸、トリメシン酸、ピロメリット酸、トリメチロールプロパン、グリセリン、ペンタエリスリトール等の3官能以上の化合物等を少量用いてもよい。
これらの共重合成分は2種以上併用してもよい。
【0017】
本発明において、PBTとして共重合体を用いる場合には、共重合する成分の種類や割合は適宜選択すればよいが、全アルコール成分に対し、1,4-ブタンジオールは80モル%以上であることが好ましく、90モル%以上であることがより好ましい。1,4-ブタンジオールが80モル%未満であると、得られるフィルムは、PBT由来の融点が後述する範囲を下回る場合があり、結果として結晶性が低くなって、耐熱性が低下することがある。
【0018】
本発明におけるポリエチレンテレフタレート(PET)は、テレフタル酸とエチレングリコールとを重合成分とするものであり、これに他の成分を共重合したものでもよい。
共重合成分としては、特に限定されず、上記PBTにおいて例示した成分を挙げることができる。
得られるフィルムにおけるPET由来の融点の調整が容易であることから、共重合する酸成分は、イソフタル酸であることが好ましい。PETにおけるイソフタル酸の含有量は、全酸成分に対し、0~15mol%であることが好ましく、0~12mol%であることがより好ましい。
【0019】
本発明の導電層積層用フィルムにおいて、PBTとPETの質量比(PBT/PET)は、10/90~90/10であることが必要であり、さらに成形性を十分に得るために、30/70~70/30であることが好ましく、40/60~70/30であることがより好ましい。
ポリエステルフィルムにおけるPBTの比率が90質量%を超えると、結晶性の高いPBTの特性が顕著に発現して、ポリエステルフィルムに導電層を積層して得られる積層フィルムは、成形性や耐衝撃性が低下し、金属箔などの導電層との密着性も低下する。一方、PBTの比率が10質量%未満であると、フィルムは、引張応力が高くなり、導電層を積層して得られる積層フィルムは、成形性が低下する。
特に、ポリエステルフィルムにおけるPBTの比率が40~70質量%であると、導電層を積層して得られる積層フィルムは、成形加工における追随性が良好であり、フィルムの変形によって、ボイドが発生して白化現象が起きることがなく、またマイクロクラックも発生することがなく、導電層が破壊されずに成形することが可能となり、その結果、樹脂成形部品の曲面や凹凸などの3次元形状等に成形することが可能となる。
【0020】
本発明のフィルムは、PBTとPETのエステル交換指数が1~10%であることが必要であり、1~8%であることが好ましく、1~5%であることがより好ましい。エステル交換指数が前記範囲内にあるポリエステルフィルムは、導電層と良好な密着性を有するとともに、樹脂成形部品の曲面や凹凸などの3次元形状等への成形時におけるしわや破断が解消し、成形工程が可能となる。
エステル交換指数を上記範囲内に調整する方法は特に限定されないが、押出機中でのPBTとPETの溶融温度や、押出機内での混練度、押出機中での滞留時間を調整する等の方法が挙げられる。溶融混合方法は特に限定されず、ブレンドした原料チップを同一の押出機中で混合溶融する方法、また、各々別々の押出機で溶融させた後に混合する方法等が挙げられ、エステル交換反応の制御の面からは、後者の方法が好ましい。
またエステル交換指数は、ポリエステルの重合触媒の種類、量、その残存活性度によっても大きく影響される。したがって、触媒の選択、量の適正化、また、リン化合物などの触媒活性抑制剤を添加する等の技術を併用してもよい。
【0021】
本発明のフィルムは、160℃、15分間の処理後において、長手方向(MD)と幅方向(TD)の熱収縮率がそれぞれ1%以上であることが好ましい。また、MDとTDの熱収縮率の差の絶対値が5%以下であることが好ましく、4%以下であることがより好ましく、3%以下であることがさらに好ましい。
ポリエステルフィルムの熱収縮率が1%未満であると、得られる積層フィルムは、成形性が劣る場合がある。一方、MDとTDの熱収縮率の差の絶対値が5%を超えると、成形時にフィルムに収縮しわが生じたり、得られた積層フィルムがカールすることがある。
ポリエステルフィルムの熱収縮率は、延伸工程時の熱固定温度を変更することにより、調整することができる。熱固定温度を高く設定することで、ポリエステルフィルムは結晶化度が高められ、熱収縮率を低くすることができる。逆に、熱固定温度を低く設定することで、ポリエステルフィルムは結晶化度が低められ、熱収縮率を高くすることができる。
【0022】
本発明のフィルムは、一軸引張試験における、15%伸長時の4方向(MD、45°、TD、135°)の応力の最大値と最小値の差が40MPa以下であることが好ましく、25MPa以下であることがより好ましく、20MPa以下であることがさらに好ましい。
15%伸長時の4方向の最大値と最小値の差が40MPaを超えると、成形時にフィルムに歪みが生じる。
【0023】
本発明のフィルムにおいて、PBT由来の融点は、200~230℃であることが好ましく、200~223℃であることがより好ましく、210~223℃であることがさらに好ましい。融点が200℃未満であるPBTは結晶性が低いため、フィルムは、耐熱性が低下する。
また、上記のように、本発明のフィルムを構成する樹脂は、融点を有し、すなわち、結晶性を有するため、100~130℃程度で乾燥を行うことができる。このため、樹脂は、水分率を低く保つことができ、溶融押出機で押出してフィルムを製造する際に、加水分解が抑制され、分子量の低下を抑制することができる。
【0024】
本発明のフィルムにおいて、PET由来の融点は、220~260℃であることが好ましく、230~256℃であることがより好ましく、236~256℃であることがさらに好ましい。融点が220℃未満であるPETは結晶性が低いため、フィルムは、耐熱性が低下する。
【0025】
本発明のフィルムは、厚みが、10μmを超え、300μm以下であることが好ましく、20μm以上、200μm以下であることがより好ましい。フィルムは、厚みが上記範囲を下回ると、機械的強度が不足する傾向にあり、他方、厚みが上記範囲を超えると、成形するために大きな荷重が必要となることがある。
【0026】
(フィルムの製造方法)
本発明のフィルムの製造において、原料のPBTやPETを重合する方法は特に限定されず、例えば、エステル交換法、直接重合法等で重合することができる。エステル交換触媒としては、Mg、Mn、Zn、Ca、Li、Tiの酸化物や酢酸塩等が挙げられる。また、重縮合触媒としては、Sb、Ti、Geの酸化物や酢酸塩等が挙げられる。
【0027】
重合後のポリエステルは、モノマーやオリゴマー、副生成物のアセトアルデヒドやテトラヒドロフラン等を含有しているため、減圧もしくは不活性ガス流通下、200℃以上の温度で固相重合することが好ましい。
【0028】
PBTやPETの重合においては、必要に応じ、添加剤、例えば、酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤等を添加することができる。酸化防止剤としては、例えば、ヒンダードフェノール系化合物、ヒンダードアミン系化合物等を、熱安定剤としては、例えば、リン系化合物等を、紫外線吸収剤としては、例えば、ベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系の化合物等を挙げることができる。また、PBTとPETとの間の反応抑制剤として、従来知られているリン系化合物を重合前、重合中、重合後に添加することが好ましい。
【0029】
本発明のフィルムの製造方法として、下記の方法が挙げられる。
すなわち、PBTとPETとを、質量比(PBT/PET)が、10/90~90/10となるようにブレンドし、押出機内250~280℃の温度において、滞留時間3~15分間で溶融混合した後、Tダイを通じてシート状に押出す。このシートを、室温以下に温度調節した冷却ドラム上に密着させて冷却して未延伸フィルムを得る。
【0030】
得られた未延伸フィルムを、同時二軸延伸機に導き、50~150℃の温度で、長手方向(MD)と幅方向(TD)とに同時二軸延伸する。
【0031】
二軸延伸において、面倍率(MD延伸倍率×TD延伸倍率)は、8~22倍であることが好ましく、10.5~18.0倍であることがより好ましい。面倍率が22倍を超えると、フィルムは、面内配向が進み結晶化度が高くなるため、得られる積層フィルムは、樹脂成形部品の曲面や凹凸などの3次元形状等への成形性が得られず、クラックやデラミネーションが発生する。一方、面倍率が8倍未満であると、フィルムは強度不足となるため、得られる積層フィルムは、成形工程においてクラックが発生する。
【0032】
また、延伸倍率比率(MD延伸倍率/TD延伸倍率)は0.4~1であることが好ましく、0.55~1であることがより好ましい。延伸倍率比率がこの範囲外であると、フィルムは、面内のMDとTDに配向の強弱が生じて配向バランスに劣るため、得られる積層フィルムは、成形において、配向の弱い方向よりクラックやしわが発生しやすくなるという問題がある。
【0033】
上記面倍率や延伸倍率比率を得るための、それぞれの方向の延伸倍率として、MD延伸倍率は2.5~4.5倍であることが好ましく、3.0~4.0倍であることがより好ましく、またTD延伸倍率は3~5倍であることが好ましく、3.5~4.5倍であることがより好ましい。
【0034】
同時二軸延伸後に、TDの弛緩率を3.0~7.0%として、熱固定することが好ましい。熱固定温度は140~185℃であることが好ましく、150~175℃であることがより好ましい。
なお、未延伸フィルムは、同時二軸延伸機に導く前に、1.2倍以下程度の予備縦延伸を施しておいてもよい。
【0035】
また本発明のフィルムは、逐次二軸延伸法によって製造してもよい。
逐次二軸延伸法においては、上記と同様の方法で得られた未延伸フィルムを、ロールや赤外線等で加熱し、2個以上のロール周速差を利用し、50~150℃でMDに延伸して、縦延伸フィルムを得る。この縦延伸において、MD延伸倍率は2.5~4.5倍であることが好ましく、3.0~4.0倍であることがより好ましい。
得られた縦延伸フィルムは、続いて、連続的に、TDに延伸を施して二軸配向フィルムとする。TD延伸は、50~150℃で開始し、TD延伸倍率は3~5倍であることが好ましく、3.5~4.5倍であることがより好ましい。
逐次二軸延伸した場合であっても、上記同時二軸延伸した場合と同様の理由で、面倍率(MD延伸倍率×TD延伸倍率)は、8~20倍であることが好ましく、8.75~15.75であることがより好ましく、延伸倍率比率(MD延伸倍率/TD延伸倍率)は0.4~1であることが好ましく、0.55~1であることがより好ましく、0.75~0.85であることが特に好ましい。
逐次二軸延伸後に、TDの弛緩率を3.0~7.0%として、熱固定することが好ましい。熱固定温度は140~185℃であることが好ましく、150~175℃であることがより好ましい。
【0036】
同時二軸延伸や逐次二軸延伸後の熱固定処理は、フィルムの寸法安定性を付与するために重要な工程である。その方法としては、熱風を吹き付ける方法、赤外線を照射する方法、マイクロ波を照射する方法等の公知の方法を用いることができる。このうち、均一に精度良く加熱できることから熱風を吹き付ける方法が最適である。
【0037】
本発明のフィルムの製造時や、成形時の工程通過性をよくするため、原料ポリエステルに、シリカ、アルミナ、カオリン等の無機滑剤を少量添加して製膜し、ポリエステルフィルム表面にスリップ性を付与することが好ましい。ポリエステルフィルムにおける無機滑剤の含有量は、0.001~0.5質量%であることが好ましく、0.05~0.3質量%であることがより好ましい。
【0038】
さらに、ポリエステルフィルムは、本発明の目的を損なわない範囲で、コロナ放電処理、紫外線放射処理、オゾン処理を施してもよい。たとえばシリコーン化合物等を含有してもよい。
【0039】
本発明のフィルムは、フィルムを構成するポリエステルに非相溶である低分子量ポリエチレンを、2000~6000ppm含有することが好ましい。低分子量ポリエチレンの含有量が2000ppm未満では、滑り性改良の効果が十分でなく、一方、含有量が6000ppmを超えると、フィルム表面の滑り性については過剰品質となるばかりでなく、非相溶の樹脂が多くなるので、ポリエステルフィルムが脆くなることがある。
本発明において低分子量ポリエチレンは、数平均分子量が1000~8000であることが好ましく、2000~6000であることがより好ましい。分子量が上記範囲にある低分子量ポリエチレンを、非相溶のポリエステル中に含有させることにより、フィルム表面を荒らして滑り性を向上させることができ、得られる積層フィルムにおいても、荒れたフィルム表面を保持することができる。低分子量ポリエチレンの数平均分子量が1000未満であると、分子量が低すぎて、フィルム加工時またはフィルム積層時にフィルム表面に析出して剥落してしまい、また、成形工程で治具を汚してしまったり、逆にフィルム自身に傷をつけたりする場合がある。一方、低分子量ポリエチレンの数平均分子量が8000を超えると、得られる積層フィルムにおいて表面を荒らす効果が十分ではなく、成形時の滑り性が劣る。
低分子量ポリエチレンをPBTやPETに添加する方法は、特に限定されないが、PBTやPETまたはそれらの混合物中に、低分子量ポリエチレンを0.5~5質量%程度含有するマスターチップを事前に作成して、マスターチップで添加する方法が好ましい。
【0040】
(導電層)
本発明の導電層積層用フィルムに積層される導電層としては、公知のものが用いることができる。導電層の表面抵抗値は、25℃、相対湿度15%の環境下で、105~1011Ω/□であることが好ましい。表面抵抗値がこの範囲であれば、静電気の障害がなく、生産性及び経済性の点で有利である
本発明の導電層積層用フィルムに導電性ペーストを塗布し、熱処理することで接合と同時に電気が通るようになり、導電層が形成される。導電層は、インク状やシート状であってもよい。
導電性ペーストは、導電率の高い粒子と有機物(各種樹脂)、界面活性剤やポリマー(バインダ)の混合物である。導電率の高い粒子を有機物内に分散させ、樹脂の硬化により、接合した物体間に導電性を付与することができる。
例えば、導電性ペーストに混ぜられる粒子として、金属系としては、銀、金、銅、ニッケル、アルミ、亜鉛、ステンレス、黄銅が挙げられる。金属酸化物系としては、酸化スズ、酸化亜鉛系、ITO、酸化チタン系、チタン酸カリ系が挙げられる。カーボン系としては、カーボンブラック、グラファイト、カーボンファイバー、CNT、VGCFが挙げられる。そのほか、金属被覆系、レジスト(絶縁インク)、これらの混合物などが挙げられ、これらに限定されることはない。これらの粒子は、フレーク状、繊維状であってもよい。
一方、導電性ペーストに混ぜられる任意の材料、有機物やポリマーは用途や各メーカーにより多種多様である。例えば、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂などが挙げられる。
導電層の焼成膜の厚みは、1~50μmであることが好ましく、2~30μmであることがより好ましい。導電層の厚みが1μm未満では、導電層にピンホールが存在する確率が高く、この導電層を有するポリエステルフィルムは、3次元形状に成形すると、不良率が高くなる。一方、導電層の厚みが50μmを超えると、成形時の応力が高くなり、ポリエステルフィルムは、しわや白化が起こりやすくなり、追随性が低下しやすくなる。
さらに、導電層は、透明導電性ペーストであってもよく、導電層の厚みは、0.01μm~0.10μmが好ましく、導電性を得ることができる範囲であればよい。
【0041】
ポリエステルフィルムに導電層を積層する方法としては、スクリーン印刷、インクジェット印刷やスーパーインクジェット印刷する方法が挙げられる。
導電性ペーストは、各種印刷方法に適用可能な粘度となる様に調製することが好ましく、25℃における粘度3~30Pa・sとすることが、グラビア印刷又はグラビアオフセット印刷といった印刷方法への適用を可能とするためには好ましい。こうした粘度とすることで、画線のコーナー部分やマトリックスの交差点にピンホール欠陥を起こすことなく、より高精細な導電性パターンを形成することができ、かつ、凹版へのインキング性、凹版からブランケットへの転移性の問題も生じ難くなる。
導電性ペーストは、必要に応じて、有機溶剤、分散剤、消泡剤、可塑剤などの各種添加剤を適宜適量配合することができる。
【実施例0042】
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。ただし、本発明は、下記実施例によって何ら制限されるものではない。
ポリエステルフィルムの製造には下記の樹脂を使用した。
【0043】
PBT-1:固相重合を施したPBT、極限粘度1.08dl/g、Tm223℃、Ti触媒40ppm含有。
PBT-2:固相重合を施したPBT、極限粘度1.08dl/g、Tm223℃、Ti触媒80ppm含有。
PET-1:固相重合を施したPET、極限粘度0.75dl/g、Tm255℃、Ge触媒40ppm含有。
PET-2:固相重合を施したイソフタル酸6mol%共重合PET、極限粘度0.75dl/g、Tm233℃、Ge触媒40ppm含有。
PET-3:固相重合を施したイソフタル酸15mol%共重合PET、極限粘度0.75dl/g、Tm215℃、Ge触媒41ppm含有。リン触媒40ppm含有。
【0044】
原料樹脂、ポリエステルフィルム、導電層との密着性、成形性の特性は、以下の方法によって測定または評価した。
【0045】
A.樹脂の極限粘度
樹脂0.25gをフェノール/テトラクロロエタン=5/5(質量比)50mlに溶解し、ウベローデ粘度管を用いて25℃で測定した。
【0046】
B.樹脂、ポリエステルフィルムの融点(Tm)
Perkin Elmer社製DSCを用い、20℃/minで昇温時の融点を測定した。
ポリエステルフィルムの測定サンプルは、フィルムを溶融後、100℃/min以上の速度で急冷して非晶状態としたものを用いた。各実施例、比較例では2つの融点が観測されたが、低い方(Tm1)をポリブチレンテレフタレート(PBT)由来とし、高い方(Tm2)をポリエチレンテレフタレート(PET)由来とした。
【0047】
C.熱収縮率
フィルム長手方向(MD)の熱収縮率を測定する試験片として、ポリエステルフィルムをTD10mm×MD150mmにカットし、これに間隔が100mmとなるように2本の標線を入れた試験片を5本作成した。
同様に、フィルム幅方向(TD)の熱収縮率を測定する試験片として、ポリエステルフィルムをMD10mm×TD150mmにカットし、これに間隔が100mmとなるように2本の標線を入れた試験片を5本作成した。
得られた試験片を、160℃のオーブン中、無荷重下で15分間熱処理した後、試験片を取り出して室温に戻してから、標線間距離を測定した。熱収縮率を下式に従い求め、5本の平均値を、それぞれ、MD熱収縮率とTD熱収縮率とした。
熱収縮率(%)=(A-B)/A×100
A:熱処理前の標線間距離(mm)、B:熱処理後の標線間距離(mm)
【0048】
D.一軸引張試験における15%伸長時の応力
ポリエステルフィルムを、23℃×50%RHにおいて、測定方向に100mm、測定方向に対して垂直に15mmの短冊状に裁断し、50N測定用のロードセルとサンプルチャックとを取り付けた引張試験機(島津製作所社製AG-1S)を用い、引張速度100mm/minにて、MD、45°、TD、135°各方向について、15%伸長時の応力を測定した。なお、フィルムの進行方向をMD、MDに対して直角方向をTD、フィルムの進行方向に対して右斜め方向を45°、左斜め方向を135°とした。
【0049】
E.エステル交換指数(Ex)
Varian社製、GEMINI2000/300核磁気共鳴装置(磁場強度7.05T)にて、
13CNMRの測定を行った。測定サンプルは、フィルム60~100mgをCF
3COOD溶媒0.7mlに溶解したものを用い、エステル交換指数(Ex)は、エステル交換に起因するピーク(
図1)の積分値から、下記式により求めた。
Ex(%)=(Sab+Sba)/(Saa+Sbb+Sab+Sba)×100
【0050】
F.導電層との密着性
実施例において得られた導電層が積層されたポリエステルフィルムの導電層表面について、JIS K-5600-5-6に準拠し、クロスカット法によって、ポリエステルフィルムと導電層との密着性を評価した。詳しくは、切り込みを入れて100区画の格子パターンをつくった導電層表面に粘着テープ(ニチバン社製TF-12)を貼り、勢いよくテープを剥離した。なお、「100/100」が、100区画に全く剥がれがなく、最も良い状態であり、「0/100」が、100区画全てが剥がれ、最も良くない状態を示す。次の基準に従って評価した。
○:100/100~95/100
△:94/100~90/100
×:89/100~0/100
【0051】
G.成形性
(1)しわ
キャビティの容積が300mm×150mm×1.5mmである金型を160℃に加熱し、導電層が積層されたポリエステルフィルムを装填して真空引きし、1分間保持した。その後、真空引きを解除して常圧にし、装填したフィルムを取り除き、取り除いたフィルムにおけるしわの有無を目視により確認した。この操作を10回繰り返し、次の基準に従って評価した。
○:しわは全く確認されなかった。
△:1回しわが確認された。
×:2回以上しわが確認された。
【0052】
(2)白化
上記しわの有無を確認したフィルムについて、成形箇所およびその周辺における、フィルム白化の状態を観察し、次の基準に従って評価した。
○:白化は全く確認されなかった。
△:一箇所に白化が確認された。
×:一箇所以上に白化が確認された。
【0053】
(3)追随性
角張った直線状のパッケージをモールドするための設定温度160℃の金型を備えたモールド成形装置による、導電層が積層されたポリエステルフィルムの加工を行い、成形されたパッケージの角・辺部の状態を観察した。この操作を10回繰り返し、次の基準に従って、ポリエステルフィルムの追随性を評価した。
○:全て金型と同形状のパッケージが得られた。
△:丸みを帯びたパッケージが1個あった。
×:丸みを帯びたパッケージが2個以上あった。
【0054】
実施例1
<導電層積層用フィルムの製造>
乾燥により水分率を30ppm以下としたポリブチレンテレフタレート(PBT-1)60質量部と、ポリエチレンテレフタレート(PET-1)40質量部とに、平均粒径2.5μmの凝集シリカを、含有量が0.08質量%となるように添加し、265℃の温度で溶融し、滞留時間5分でTダイ出口より押出し、急冷固化して未延伸フィルムを得た。
次いで、未延伸フィルムをテンター式逐次延伸機を用いて延伸した。まず、縦延伸機にて未延伸フィルムをロール加熱し、MDに3.39倍延伸し、続いて80℃で横延伸を開始し、TDに4.15倍延伸した。この延伸において、面倍率(MD延伸倍率×TD延伸倍率)は14であり、延伸倍率比率(MD延伸倍率/TD延伸倍率)は0.82であった。
熱固定温度を152℃とし、TDの弛緩率を5%として4秒間の熱処理を施した後、室温まで冷却して巻き取り、導電層積層用フィルムとして、厚み25μmの二軸延伸されたポリエステルフィルムを得た。
【0055】
<導電層の積層>
得られたポリエステルフィルムに、導電性ペースト(京都エレックス社製、DD-1630L-885)を、乾燥後の膜厚が5~8μmになるようにスクリーン印刷した後、130℃±3℃に調整したオーブン内に60分保管し、続いて室温で30分放置し、導電層が積層されたポリエステルフィルムを得た。
【0056】
実施例2~3、比較例2~3
PBTとPETの質量部を表1のように変更した以外は実施例1と同様に行って、導電層積層用フィルムを得た。
【0057】
実施例4
原料の水分率、PBTの種類を表1のように変更した以外は実施例1と同様に行って、導電層積層用フィルムを得た。
【0058】
実施例5
原料の水分率を表1のように変更した以外は実施例1と同様に行って、導電層積層用フィルムを得た。
【0059】
実施例6
原料の水分率、PETの種類を表1のように変更した以外は実施例1と同様に行って、導電層積層用フィルムを得た。
【0060】
実施例7
TD熱固定温度を表1のように変更した以外は実施例1と同様に行って、導電層積層用フィルムを得た。
【0061】
実施例8、9、14~18
MD延伸倍率、TD延伸倍率、TD熱固定温度、TDの弛緩率を表1のように変更した以外は実施例1と同様に行って、導電層積層用フィルムを得た。
【0062】
実施例10~12
MD延伸倍率、TD延伸倍率を表1のように変更した以外は実施例1と同様に行って、導電層積層用フィルムを得た。
【0063】
実施例13
PETの種類を表1のように変更した以外は実施例1と同様に行って、導電層積層用フィルムを得た。
【0064】
比較例1
原料の水分率、MD延伸倍率、TD延伸倍率を表1のように変更した以外は実施例1と同様に行って、導電層積層用フィルムを得た。
【0065】
【0066】
実施例1~18のポリエステルフィルムは、機械特性や耐熱性に優れ、導電層を積層したフィルムは、成形性が極めて優れていた。中でも、実施例1、4、10~12、14、18のポリエステルフィルムは、PET由来の融点、エステル交換指数、160℃、15分間の熱処理後におけるMD熱収縮率とTD熱収縮率、15%伸長時の応力、それぞれ特に好ましい範囲にあるため、導電層との密着性に優れ、積層フィルムは、成形性が特に優れ、成形後の外観が良好であった。
【0067】
比較例1のポリエステルフィルムは、エステル交換指数が本発明で規定する範囲を外れるため、導電層との密着性が劣り、積層フィルムは、成形性が優れるものではなかった。
比較例2、3のポリエステルフィルムは、PBTとPETとの質量比が本発明で規定する範囲を外れるため、積層フィルムは、成形性が優れるものではなかった。