JP2020107840A - 成形用又は延伸用フィルム、成形体及び延伸フィルム - Google Patents
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Abstract
Description
1.基材層と、前記基材層上に積層された電磁波シールド層とを含み、
前記基材層は熱可塑性樹脂を含み、
前記電磁波シールド層はポリアニリンを含む、
成形用又は延伸用フィルム。
2.前記電磁波シールド層の膜厚が0.30μm以上150μm未満である、前記1に記載の成形用又は延伸用フィルム。
3.前記電磁波シールド層の表面抵抗が1200Ω/□以下である、前記1又は2に記載の成形用又は延伸用フィルム。
4.前記延伸用フィルムを1.15倍に一軸延伸した場合における前記電磁波シールド層の表面抵抗が1200Ω/□以下である、前記1〜3のいずれかに記載の成形用又は延伸用フィルム。
5.前記延伸用フィルムを1.15倍に一軸延伸した場合における前記電磁波シールド層の表面抵抗の増加量が300Ω/□以下である、前記1〜4のいずれかに記載の成形用又は延伸用フィルム。
6.前記延伸用フィルムを1.15倍に一軸延伸した場合における前記電磁波シールド層の表面抵抗の増加率が15%以下である、前記1〜5のいずれかに記載の成形用又は延伸用フィルム。
7.2GHz(吸収)でのノイズ抑制特性(Ploss/Pin)が0.8以上である、前記1〜6のいずれかに記載の成形用又は延伸用フィルム。
8.前記ポリアニリンが、該ポリアニリンとプロトン供与体とを含むポリアニリン複合体として前記電磁波シールド層に含まれる、前記1〜7のいずれかに記載の成形用又は延伸用フィルム。
9.前記プロトン供与体がスルホン酸又はスルホン酸塩である、前記8に記載の成形用又は延伸用フィルム。
10.前記スルホン酸又はスルホン酸塩が下記式(III)で示されるスルホコハク酸誘導体である、前記9に記載の成形用又は延伸用フィルム。
R13及びR14は、それぞれ独立に、炭化水素基又は−(R15O)r−R16で表わされる基である。m’が2以上のとき、複数存在するR13及びR14は、それぞれ互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。
R15は、2価の炭化水素基又は−Si(R18)2−基であり、R16は水素原子、炭化水素基又はR17 3Si−で表わされる基であり、rは1以上の整数である。rが2以上のとき、複数存在するR15は、互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。
R17は、炭化水素基である。3つ存在するR17は、互いに同一の炭化水素基であってもよいし、異なっていてもよい。
R18は、水素原子、又は炭化水素基である。2つ以上存在するR18は、互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。)
11.前記電磁波シールド層が、該電磁波シールド層に含まれる樹脂の総質量に対して50質量%以上の前記ポリアニリンを含む、前記1〜10のいずれかに記載の成形用又は延伸用フィルム。
12.前記1〜11のいずれかに記載の成形用又は延伸用フィルムを用いて製造された成形体。
13.前記1〜11のいずれかに記載の成形用又は延伸用フィルムを用いて製造された延伸フィルム。
本発明の一実施形態に係る成形用又は延伸用フィルム(以下、単に「フィルム」ともいう。)は、基材層と、前記基材層上に積層された電磁波シールド層とを含み、前記基材層は熱可塑性樹脂を含み、前記電磁波シールド層はポリアニリンを含むことを特徴とする。かかるフィルムにより、延伸や成形に伴う電磁波シールド性能の低下を防止できる。
本明細書において、「延伸用フィルム」とは、延伸して用いられるフィルムを意味し、一軸延伸又は二軸延伸のような延伸処理を施して用いられるフィルムだけでなく、延伸を伴う成形処理を施して用いられるフィルムも含む。
成形用フィルムの成形に伴う延伸、及び延伸用フィルムの延伸は、加熱下で施され得る。また、そのような延伸は、フィルム全体に均一に施されてもよいし、フィルム全体に不均一に施されてもよいし、フィルム中に未延伸部分が残るように施されてもよい。
基材層に含まれる熱可塑性樹脂は格別限定されず、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、シクロオレフィン系樹脂(例:JSR株式会社製「ARTON」、日本ゼオン株式会社製「ZEONOR」、「ZEONEX」)、ポリメチルペンテンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル系樹脂、ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロース、アセチルセルロースブチレートなどのセルロース系樹脂、ポリスチレン、シンジオタクチックポリスチレン、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂(ABS樹脂)などのスチレン系樹脂、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミドなどのイミド系樹脂、ナイロンなどのポリアミド系樹脂、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトンなどのケトン系樹脂、ポリスルホン、ポリエーテルスルホンなどのスルホン系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンなどの塩化ビニル系樹脂、ポリメタアクリル酸メチルなどのアクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンスルフィド、ポリアセタール、変性ポリフェニレンエーテル、ポリビニルアルコール、エポキシ樹脂、フッ素樹脂などを挙げることができ、前記ポリマーを複数混合したポリマーアロイ、ポリマーブレンドでもよい。また、基材層は、単層構造体であっても、互いに異なる上記樹脂を複数積層した積層構造体であってもよい。
次に、電磁波シールド層についてさらに詳しく説明する。
一実施形態に係るフィルムにおいて、電磁波シールド層に含まれるポリアニリンは格別限定されず、置換若しくは無置換のポリアニリン分子であり得る。
置換若しくは無置換のポリアニリン分子は、該置換若しくは無置換のポリアニリン分子と、ドーパントとの複合体(本明細書において、「ポリアニリン複合体」と略称することがある。)として、電磁波シールド層に含まれてもよい。
式(I)のMは、水素原子、有機遊離基又は無機遊離基である。
式(I)のmは、Mの価数/Xの価数である。
上記有機遊離基としては、例えば、ピリジニウム基、イミダゾリウム基、アニリニウム基が挙げられる。また、上記無機遊離基としては、例えば、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、セシウムイオン、アンモニウムイオン、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、及び鉄イオンが挙げられる。
式(I)のXは、アニオン基であり、例えば−SO3 −基、−PO3 2−基、−OPO3 2−基、−OPO2(OH)−基、−COO−基が挙げられ、好ましくは−SO3 −基である。
上記炭化水素基は、鎖状若しくは環状の飽和脂肪族炭化水素基、鎖状若しくは環状の不飽和脂肪族炭化水素基、又は芳香族炭化水素基である。
mが2以上のとき、複数存在するX及びAは、それぞれ互いに同一でもよいし、異なっていてもよい。
環状の飽和脂肪族炭化水素基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基等のシクロアルキル基が挙げられる。環状の飽和脂肪族炭化水素基は、複数の環状の飽和脂肪族炭化水素基が縮合していてもよい。例えば、ノルボルニル基、アダマンチル基、縮合したアダマンチル基が挙げられる。
鎖状の不飽和脂肪族炭化水素基としては、直鎖若しくは分岐状のアルケニル基が挙げられる。
環状の不飽和脂肪族炭化水素基としては、シクロヘキセニル基等が挙げられる。
式(I)のnは1以上の整数であり、nが2以上及び/又はmが2以上のとき、複数存在するRは互いに同一でも、異なっていてもよい。
R1は、置換若しくは無置換の炭化水素基、置換若しくは無置換のシリル基、置換若しくは無置換のアルキルシリル基、−(R2O)x−R3基、又は−(OSiR3 2)x−OR3(R2はアルキレン基、R3は炭化水素基であり、xは1以上の整数である。xが2以上のとき、複数存在するR2及びR3は、それぞれ互いに同一であっても、異なっていてもよい。)である。
上記エステル結合を2以上含有する化合物としては、スルホフタール酸エステル、又は下記式(II)で表される化合物がより好ましい。
R4、R5及びR6が炭化水素基である場合の炭化水素基としては、炭素数1〜24の直鎖若しくは分岐状のアルキル基、芳香環を含むアリール基、アルキルアリール基等が挙げられる。
R9の炭化水素基としては、R4、R5及びR6の場合と同様である。
R19は、水素原子、又は炭化水素基である。2つ以上存在するR19は、互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。]である。
R7及びR8が炭化水素基である場合の炭化水素基の具体例としては、例えば、直鎖若しくは分岐状のブチル基、直鎖若しくは分岐状のペンチル基、直鎖若しくは分岐状のヘキシル基、直鎖若しくは分岐状のオクチル基、及び、直鎖若しくは分岐状のデシル基が挙げられる。好ましくは、直鎖若しくは分岐状のオクチル基である。さらに好ましくは、2−エチルヘキシル基である。
R13及びR14は、それぞれ独立に、炭化水素基又は−(R15O)r−R16で表わされる基である。m’が2以上のとき、複数存在するR13及びR14は、それぞれ互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。
R15は、2価の炭化水素基又は−Si(R18)2−基であり、R16は水素原子、炭化水素基又はR17 3Si−で表わされる基であり、rは1以上の整数である。rが2以上のとき、複数存在するR15は、互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。
R17は、炭化水素基である。3つ存在するR17は、互いに同一の炭化水素基であってもよいし、異なっていてもよい。
R18は、水素原子、又は炭化水素基である。2つ以上存在するR18は、互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。)
R13及びR14において、R15が炭化水素基である場合の炭化水素基としては、上記R10と同様である。また、R13及びR14において、R16及びR17が炭化水素基である場合の炭化水素基としては、上記R4、R5及びR6と同様である。
rは、1〜10であることが好ましい。
R13及びR14の炭化水素基としては、R7及びR8と同様であり、ブチル基、ヘキシル基、2−エチルヘキシル基、デシル基が好ましい。
式(I)で示される化合物(ドーパント)としては、ジ−2−エチルヘキシルスルホコハク酸イオン、ジ−2−エチルヘキシルスルホコハク酸ナトリウムが好ましく、ジ−2−エチルヘキシルスルホコハク酸イオンがより好ましい。
尚、乳化剤は、後述する転相を防ぐ役割を担っていると考えられる。ドーパント及びリン酸を含み2つの液相を有する溶液中で、置換若しくは無置換のアニリンを化学酸化重合してポリアニリン複合体を製造すると、リン酸ではなく塩酸を用いていた場合に比べて、低分子量成分が増えてしまう。ここでリン酸を用いた際の重合中の様子から、上記2つの液相は重合中に転相を起こしていると考えられる。そして、この転相が低分子量成分を増加させる理由と考えられる。この転相という現象は、連続相であった液相が分散相へ、分散相であった他方の液相が連続相へ変化する現象である。
また、「2つの液相を有する溶液」は、片方の液相が連続相であり、他方の液相が分散相である状態も含む。例えば「高極性溶媒の相」が連続相であり「低極性溶媒の相」が分散相である状態、及び「低極性溶媒の相」が連続相であり「高極性溶媒の相」が分散相である状態が含まれる。
アニオン性乳化剤(陰イオン乳化剤)の具体例としては、脂肪酸、不均化ロジン石けん、高級アルコールエステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸、アルケニルコハク酸、ザルコシネート、及びそれらの塩が挙げられる。
カチオン性乳化剤(陽イオン乳化剤)の具体例としては、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、アルキルトリメチルアンモニウム塩が挙げられる。双性乳化剤(両イオン乳化剤)の具体例としては、アルキルベタイン型、アルキルアミドベタイン型、アミノ酸型、アミンオキサイド型が挙げられる。
非イオン乳化剤の具体例としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリプロピレングリコールポリエチレングリコールエーテル、ポリオキシエチレングリセロールボレート脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルが挙げられる。
アニオン性乳化剤としては、リン酸エステル構造を有するアニオン性乳化剤がさらに好ましい。また、非イオン乳化剤としては、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル構造を有する非イオン乳化剤がさらに好ましい。
ドーパントの使用量が当該範囲より多い場合、重合終了後に例えば「高極性溶媒の相」と「低極性溶媒の相」を分離することができないおそれがある。
乳化剤の使用量が当該範囲より多い場合、重合終了後に「高極性溶媒の相」と「低極性溶媒の相」を分離することができないおそれがある。
これら酸化剤は単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
重合温度は通常−5〜60℃で、好ましくは−5〜40℃である。また、重合温度は重合反応の途中に変えてもよい。重合温度が当該範囲であることで、副反応を回避することができる。
ドーパント及び乳化剤をトルエンに溶解した溶液を、窒素等の不活性雰囲気の気流下においたセパラブルフラスコに入れ、さらにこの溶液に、アニリンを加える。その後、塩素を含まないリン酸を溶液に添加し、溶液温度を冷却する。
溶液内温を冷却した後、撹拌を行う。過硫酸アンモニウムをリン酸に溶解した溶液を、滴下ロートを用いて滴下し、反応させる。その後、溶液温度を上昇させ、反応を継続する。反応終了後、静置することで二相に分離した水相側を分液する。有機相側にトルエンを追加し、リン酸及びイオン交換水で洗浄を行うことでポリアニリン複合体(プロトネーションされたポリアニリン)のトルエン溶液が得られる。
得られたポリアニリン複合体のトルエン溶液に含まれる若干の不溶物を除去し、ポリアニリン複合体のトルエン溶液を得る。この溶液をエバポレーターに移し、加温及び減圧することにより、揮発分を蒸発留去し、ポリアニリン複合体が得られる。
ポリアニリン複合体の原料であるポリアニリン分子は、周知の方法で製造することができる。具体例として、特開平3−28229に記載の製造方法が挙げられる。プロトン酸の存在下、溶媒中にてアニリンの温度を例えば5℃以下に保持しつつ、酸化剤の水溶液をアニリン1モル当りに、酸化剤の1モルを、酸化剤1分子を還元するのに必要な電子数で割った量として定義される当量で、例えば2当量以上、徐々に加えて、上記プロトン酸にてドーピングされたアニリンの酸化重合体を生成させ、次いで、この重合体を塩基性物質によって脱ドーピングすることによって製造することができる。
また、先に述べたポリアニリン複合体を1M水酸化ナトリウム水溶液と混合して脱ドープしたポリアニリン粉末を作り、NMP(N−メチルピロリドン)に溶解させることにより、ポリアニリン分子の溶液を製造することができる。
ポリアニリン粉末又はポリアニリン粉末を溶媒に溶解した溶液を用いて、プロトネーションされたポリアニリン複合体を製造することができる。
電磁波シールド層は、耐熱安定化剤をさらに含んでもよい。耐熱安定化剤とは、酸性物質又は酸性物質の塩であり、酸性物質は有機酸(有機化合物の酸)、無機酸(無機化合物の酸)のいずれでもよい。
耐熱安定化剤である酸性物質は、好ましくは有機酸であり、より好ましくはスルホン酸基、カルボキシ基、リン酸基、又はホスホン酸基を1以上有する有機酸であり、さらに好ましくは、スルホン酸基を1以上有する有機酸である。耐熱安定剤である酸性物質の塩としては、これら酸性物質の塩が挙げられる。
上記アルキルスルホン酸としては、例えば、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、ジ−2−エチルヘキシルスルホコハク酸が挙げられる。ここでのアルキル基は、好ましくは炭素数が1〜18の直鎖又は分岐のアルキル基である。
上記芳香族スルホン酸としては、例えば、ベンゼン環を有するスルホン酸、ナフタレン骨格を有するスルホン酸、アントラセン骨格を有するスルホン酸、置換若しくは無置換のベンゼンスルホン酸、置換若しくは無置換のナフタレンスルホン酸及び置換若しくは無置換のアントラセンスルホン酸が挙げられ、好ましくは置換若しくは無置換のナフタレンスルホン酸である。具体例としては、ナフタレンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、アントラキノンスルホン酸が挙げられる。
ここで芳香族スルホン酸の置換基は、例えば、アルキル基、アルコキシ基、ヒドロキシ基、ニトロ基、カルボキシ基、及びアシル基からなる群から選択される基であり、2以上置換していてもよい。
上記ポリスルホン酸は、高分子鎖の主鎖又は側鎖に複数のスルホン酸基が置換した高分子化合物である。例えば、ポリスチレンスルホン酸が挙げられる。
上記アルキルカルボン酸としては、例えばウンデシレン酸、シクロヘキサンカルボン酸、2−エチルヘキサン酸が挙げられる。ここでアルキル基は好ましくは炭素数が1〜18の直鎖又は分岐のアルキル基である。
上記置換若しくは無置換の芳香族カルボン酸としては、例えば、置換若しくは無置換のベンゼンカルボン酸及びナフタレンカルボン酸が挙げられる。ここで置換基は、例えば、スルホン酸基、アルキル基、アルコキシ基、ニトロ基、及びアシル基からなる群から選択される基であり、2以上置換していてもよい。具体例としては、安息香酸、ナフトエ酸、トリメシン酸が挙げられる。
上記アルキルリン酸又はアルキルホスホン酸としては、例えば、ドデシルリン酸、及びリン酸水素ビス(2−エチルヘキシル)が挙げられる。ここでアルキル基は好ましくは炭素数が1〜18の直鎖又は分岐のアルキル基である。
上記芳香族リン酸及び芳香族ホスホン酸としては、置換若しくは無置換のベンゼンスルホン酸又はホスホン酸、及びナフタレンスルホン酸又はホスホン酸等が挙げられる。ここで置換基は、例えば、アルキル基、アルコキシ基、ヒドロキシ基、ニトロ基、カルボキシ基、及びアシル基からなる群から選択される基であり、2以上置換していてもよい。例えば、フェニルホスホン酸が挙げられる。
電磁波シールド層は、樹脂や添加剤等の他の成分をさらに含んでもよい。
樹脂は、例えば、バインダー基剤、可塑剤、マトリックス基剤として添加される。
樹脂の具体例としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、塩素化ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキサイド、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステル、及びポリビニルアルコールが挙げられる。
また上記樹脂の代わりに、また上記樹脂と共に、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂、又はこれら熱硬化性樹脂を形成し得る前駆体を含んでもよい。
電磁波シールド層の膜厚は格別限定されないが、例えば、0.30μm以上、0.50μm以上、1.0μm、5.0μm以上、10μm以上、15μm以上、20μm以上、25μm以上、さらには26μm以上であることによって、良好な電磁波シールド性能の発揮に適した表面抵抗が付与される。一方、電磁波シールド層の膜厚が、150μm未満、125μm以下、さらには100μm以下であることによって、延伸処理又は延伸を伴う成形処理に際して、均一な加熱と良好な延伸が実現し、これらの処理後においても優れた電磁波シールド性能を維持できる。
また、一実施形態において、延伸処理又は延伸を伴う成形処理後の電磁波シールド層の膜厚は、安定的な電磁波シールド性能を発揮する観点で、1μm以上、5μm以上、さらには10μm以上であり得る。、延伸処理又は延伸を伴う成形処理後にそのような目標膜厚が達成されるように、延伸処理又は延伸を伴う成形処理前の電磁波シールド層の膜厚を適宜設定できる。具体的には、延伸処理又は延伸を伴う成形処理前の電磁波シールド層に、目標膜厚よりも延伸倍率分だけ厚い膜厚を付与することができる。
以上に説明した電磁波シールド層の形成方法は格別限定されず、例えば塗布法等を用いることができる。塗布法においては、例えば、上述した各成分を溶媒に溶解又は分散させた電磁波シールド層形成用組成物(塗布液)を、基材層上に塗布することによって、電磁波シールド層を形成できる。
電磁波シールド層形成用組成物に含まれる溶媒としては、有機溶媒でも水等の無機溶媒でもよく、また1種のみでも2種以上の混合溶媒でもよい。好ましくは有機溶媒である。
また、有機溶媒は、水溶性有機溶媒でもよいし、実質的に水に混和しない有機溶媒(水不混和性有機溶媒)であってもよい。
電磁波シールド層形成用組成物に含まれる溶媒には、例えばポリアニリン複合体の製造に用いた溶媒の一部又は全部が持ち込まれてもよい。
電磁波シールド層形成用組成物は、フェノール性水酸基を有する化合物をさらに含んでもよい。これにより、フィルムが未延伸であっても、電磁波シールド層におけるポリアニリンの分子配向が揃い易くなる。その結果、完全に均一な延伸が困難である場合においても、延伸に依拠することなく、良好な分子配向が達成され、電磁波シールド性能が向上する。
フェノール性水酸基を有する化合物とは、フェノール性水酸基を1つ有する化合物、フェノール性水酸基を複数有する化合物、及びフェノール性水酸基を1つ又は複数有する繰り返し単位から構成される高分子化合物である。
n1は1〜5の整数であり、好ましくは1〜3であり、より好ましくは1である。n1が2以上のとき、複数存在するR101は、互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。)
n2は0〜7の整数であり、好ましくは0〜3であり、より好ましくは1である。n2が2以上のとき、複数存在するR102は、互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。)
式(B)で表わされるフェノール性化合物の具体例としては、ヒドロキシナフタレンが挙げられる。
n3は1〜5の整数であり、好ましくは1〜3であり、より好ましくは1である。n3が2以上のとき、複数存在するR103は、互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。)
アルケニル基としては、上述したアルキル基の分子内に不飽和結合を有する基が挙げられる。
シクロアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキサニル基等が挙げられる。
アリール基としては、フェニル、ナフチル等が挙げられる。
アルキルアリール基、及びアリールアルキル基としては、上述したアルキル基とアリール基を組み合わせて得られる基等が挙げられる。
n4は0〜6の整数である。n4が2以上のとき、複数存在するR104は互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。)
また、式(D)で表されるフェノール性水酸基を有する化合物の具体例としては、1,6−ナフタレンジオール、2,6−ナフタレンジオール、2,7−ナフタレンジオールが挙げられる。
電磁波シールド層における各成分の含有量は格別限定されず、例えば、下記の範囲であり得る。
電磁波シールド層におけるポリアニリンの含有量は、例えば、20質量%以上90質量%以下、さらには30質量%以上60質量%以下とすることができる。尚、電磁波シールド層における「ポリアニリンの含有量」は、電磁波シールド層においてポリアニリン複合体を形成していないポリアニリン、及び電磁波シールド層においてポリアニリン複合体を形成しているポリアニリンの合計の含有量であり、ポリアニリン複合体を構成するドーパントはこの含有量に含まない。
電磁波シールド層は、上述したフェノール性水酸基を有する化合物を含んでもよいし含まなくてもよい。含む場合の含有量は、通常、上記ポリアニリン100質量部に対して0.01〜20質量部である。
電磁波シールド層における上述した耐熱安定化剤の含有量は、例えば、5質量%以上50質量%以下、さらには10質量%以上30質量%以下とすることができる。
電磁波シールド層における上述した他の成分の含有量は、例えば、導電性材料のグラフェンであれば10質量%以上50質量%以下、さらには10質量%以上40質量%以下とすることができる。
フィルムは、上述した基材層及び電磁波シールド層以外の他の層を含むことができる。他の層は格別限定されず、例えば、保護層等が挙げられる。保護層は、例えば、電磁波シールド層を保護する目的で、電磁波シールド層上に積層することができる。保護層の材質は格別限定されず、例えば、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、アクリル系、シリコーン系、フッ素系、ポリエチレン系、スチレンブタジエン系、ニトリルブタジエン系、エポキシ系等の樹脂を例示することができる。また、保護層の厚みは、例えば0.5〜80μmとすることができる。
一実施形態において、フィルムの電磁波シールド層の表面抵抗は、例えば、1200Ω/□以下、1000Ω/□以下、800Ω/□以下、600Ω/□以下、500Ω/□以下、400Ω/□以下、300Ω/□以下、200Ω/□以下、150Ω/□以下、さらには125Ω/□以下であることが好ましい。これにより、良好な電磁波シールド特性を発揮することができる。また、フィルムの電磁波シールド層の表面抵抗は、例えば、1Ω/□以上、5Ω/□以上、さらには10Ω/□以上であり得る。尚、ここでいう表面抵抗は、実施例に記載の測定方法によって測定される値である(以下同様)。
一実施形態において、フィルムは、1.15倍の一軸延伸に際し、フィルム加熱温度を100℃〜250℃のいずれかの温度とし、かつ引張り速度を10〜20mm/分のいずれの速度としても、上述した表面抵抗の各特徴のいずれか1以上、好ましく全てを満たす。
本発明の一実施形態に係る成形体は、本発明の一実施形態に係るフィルムを用いて製造されたことを特徴とする。かかる成形体は、フィルムを成形することによって製造することができる。かかる成形に伴って、フィルムは少なからず延伸される。そのような延伸は、加熱下で施され得る。また、そのような延伸は、フィルム全体に均一に施されてもよいし、フィルム全体に不均一に施されてもよいし、フィルム中に未延伸部分が残るように施されてもよい。フィルムを成形するための方法の具体例として、フィルムインサート成形、インモールド成形及び真空成形等のような加飾成形等が挙げられる。そのような加飾成形によって、フィルムは、少なくとも一部が、一軸延伸又は二軸延伸され得、通常は二軸延伸される。そのような加飾成形によって、成形体に電磁波シールド層を加飾することができる。そのような電磁波シールド層付き成形体は、電磁波をシールドするために好適に用いることができる。
以下、図1〜図4を参照してフィルムインサート成形の一実施形態を説明する。
以下、図5〜図7を参照してインモールド成形の一実施形態を説明する。
本発明の一実施形態に係る延伸フィルムは、本発明の一実施形態に係るフィルムを用いて製造されたことを特徴とする。かかる延伸フィルムは、フィルムを延伸することによって製造することができる。そのような延伸は、加熱下で施され得る。また、そのような延伸は、フィルム全体に均一に施されてもよいし、フィルム全体に不均一に施されてもよいし、フィルム中に未延伸部分が残るように施されてもよい。フィルムを延伸するための方法の具体例として、一軸延伸又は二軸延伸のような延伸処理等が挙げられる。延伸フィルムは、電磁波をシールドするために好適に用いることができる。
フィルムを用いて製造された成形体及び延伸フィルムは、電子機器のハウジングやガスケット、壁材、カーテン、ブラインダー、自動車部品等の種々の用途に広く用いることができる。成形体又は延伸フィルムによって構成される自動車部品は格別限定されず、例えば、ルーフ、ボンネット、フェンダー、ドア、リフトゲート、トランクリッド等が挙げられる。以上に説明した各種部品のそれぞれは、一部又は全部が成形体又は延伸フィルムによって構成され得る。
[基材層の用意]
下記の基材層を用意した。
基材層1:未延伸ポリエステル(非結晶ポリエチレンテレフタレート、略称:A−PET)シート(膜厚250μm)
基材層2:ポリエチレンナフタレート(略称:PEN)シート(帝人フィルムソリューション株式会社製「テオネックスQ51」、膜厚250μm)
基材層3:ポリカーボネート(略称:PC)シート(AGC株式会社製「カーボグラス」、膜厚180μm)
基材層4:ポリプロピレン(略称:PP)シート(出光ユニテック株式会社製「ピュアサーモ」、膜厚200μm)
(1)ポリアニリンコート剤A(塗布液A)
1,000mLセパラブルフラスコにネオコールSWC(ジ−2−エチルヘキシルスルホコハク酸ナトリウム:第一工業製薬製)32.4g、アニリン13.3g及びソルボンT−20(ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル構造を有する非イオン乳化剤:東邦化学工業株式会社製)0.9gを入れ、トルエン320.4gにて溶解させた。そこに8.4重量%リン酸水溶液450gを加え、トルエンと水の2つの液相を有する反応液を撹拌し、反応液の内温を5℃まで冷却した。反応液の内温を5℃に到達した時点で撹拌しながら、過硫酸アンモニウム(APS)39.3gを8.4重量%リン酸水溶液90.2gに溶解した溶液を、滴下漏斗を用いて1時間かけて滴下した。滴下終了後、溶液内温を5℃に保ったままさらに18時間撹拌した(合計反応時間19時間)。
撹拌停止後、分液漏斗に内容物を移し、水層とトルエン層を静置分離した。分離後、有機層を1Mリン酸水溶液180.3gで1回、イオン交換水328.0gで5回洗浄した後、No.2の濾紙にて濾過することで不溶分を除去し、さらに、ポリアニリンとドーパントとの複合体(ポリアニリン複合体)の濃度が5.5質量%になるように濃度調整(濃縮処理)して、ポリアニリンのトルエン溶液(主剤A)を得た。主剤A中のポリアニリン複合体を構成するポリアニリン分子の重量平均分子量は65000である。
一方で、4−メトキシフェノール55gを2−プロパノール45gに溶解して、添加剤Aとした。
60gの主剤Aに40gの添加剤Aを添加し、常温で15分間撹拌して、ポリアニリンコート剤Aを調製した。
上記の主剤Aを加温してポリアニリン複合体の濃度が20〜30質量%になるまで濃縮し、1−ブトキシ−2−プロパノールにてポリアニリン複合体の濃度が5.5%質量になるまで希釈する溶媒置換操作を5回繰り返し、溶媒を1−ブトキシ−2−プロパノールに置換したポリアニリン複合体の濃度が5.5質量%である溶液(主剤B)を調製した。60gの主剤Bに40gの添加剤Aを添加し、室温で15分間撹拌して、塗布液Bを調製した。
#40〜#100バー(テスター産業株式会社製)を使用して、塗布液A又はBを、各基材層1〜4に塗工した。塗工後、60℃〜120℃にて30分間乾燥した(温度は基材層の耐熱性に応じて設定した。)。塗膜の表面抵抗値が表1に示す初期表面抵抗値になるように塗工回数を調整して、電磁波シールド層を形成した。
実施例1〜4において、電磁波シールド層におけるポリアニリンの含有量はおおよそ40質量%、ドーパントの含有量はおおよそ40質量%、耐熱安定化剤の含有量はおおよそ20質量%である。
上述した主剤Aにポリウレタン樹脂(大日精化工業株式会社製「MAU−1008」)を添加して、無電解めっき用の下地コート剤を調製した。この下地コート剤をポリプロピレンシートに塗布し、80℃で30分間乾燥して、下地コートを形成した。
下地コートは、該下地コートに含まれる樹脂の総量に対して、45質量%のポリアニリン、及び55質量%のポリウレタンを含む。
下地コートの表面を界面活性剤で洗浄し、水洗した後、塩化パラジウム水溶液に浸漬して、触媒である塩化パラジウムを付与した(触媒付与工程)。触媒が付与された下地コートの表面を水洗した後、無電解銅めっき浴(奥野製薬工業株式会社製「アドカッパーIW」)を用いて無電解銅めっき処理した。無電解銅めっき処理後に、めっき被膜を水洗し、60℃で30分間乾燥して、無電解銅めっきフィルムを得た。
尚、比較例1において、主剤Aに由来する下地コート中のポリアニリン複合体は無電解めっき工程(強アルカリ下)によって導電性を失っており、下地コートは電磁波シールド性能を有しない。そのため、下地コートは電磁波シールド層ではない。比較例1においては、下地コート上に形成された無電解銅めっき被膜が電磁波シールド層として機能する。
PEDOT/PSS水分散液(シグマアルドリッチジャパン合同会社製)18gに、エチレングリコール2g、及びレベリング剤を添加して撹拌し、PEDOT/PSS塗布液を得た。#40バー(テスター産業株式会社製)を用いて、PEDOT/PSS塗布液を、上述した基材層3(AGC株式会社製「カーボグラス」、ポリカーボネート)にバーコート法で塗工して、PEDOT/PSS塗工フィルムを得た。
(1)表面抵抗の測定
電磁波シールド層(比較例1においては無電解銅めっき被膜、比較例2においてはPEDOT/PSS塗膜)の表面抵抗を、株式会社三菱ケミカルアナリテック製抵抗率計「ロレスター」を用い、四探針法にて測定した。
電磁波シールド性能として、IEC62333に準拠して、3GHzでのノイズ抑制特性(Ploss/Pin)を、吸収及び反射のそれぞれについて測定した。
上述した表面抵抗及び電磁波シールド性能は、フィルム延伸処理の前後で測定した。このフィルム延伸処理は、A−PETは二軸延伸機(株式会社井元製作所製「IMC−1AA6型」)を用い、他は手動式延伸機を用いた。これらのフィルム延伸処理は、下記延伸条件での一軸延伸処理(1.15倍)である。これらの延伸条件は一例であり、樹脂グレードや厚み、延伸装置等で適宜条件を変更することができる。
[延伸条件]
実施例1(基材:A−PET):一軸延伸、加熱温度100℃
実施例2(基材:PEN):一軸延伸、加熱温度250℃
実施例3及び比較例2(基材:PC):一軸延伸、加熱温度165℃
実施例4及び比較例1(基材:PP):一軸延伸、加熱温度145℃
いずれの実施例及び比較例も、引張り速度は、10〜20mm/分である。
熱可塑性樹脂を含む基材層と、前記基材層に積層されたポリアニリンを含む電磁波シールド層とを含む実施例1〜4のフィルムは、延伸前後において同等の表面抵抗を保持し、またノイズ抑制性能も維持できることがわかる。
これに対して、無電解銅めっきフィルム(比較例1)及びPEDOT/PSS塗工フィルム(比較例2)は、延伸により無電解銅めっき被膜及びPEDOT/PSS塗膜に亀裂が発生し、表面抵抗が大幅に低下した(比較例1については表面抵抗の測定を省略したが、亀裂によって表面抵抗が大幅に低下していることが明らかであった。)。比較例2の結果は、表面抵抗の低下に伴いノイズ抑制性能も低下することを示している。
1s:延伸フィルム
11:基材層
12:電磁波シールド層
Claims (13)
- 基材層と、前記基材層上に積層された電磁波シールド層とを含み、
前記基材層は熱可塑性樹脂を含み、
前記電磁波シールド層はポリアニリンを含む、
成形用又は延伸用フィルム。 - 前記電磁波シールド層の膜厚が0.30μm以上150μm未満である、請求項1に記載の成形用又は延伸用フィルム。
- 前記電磁波シールド層の表面抵抗が1200Ω/□以下である、請求項1又は2に記載の成形用又は延伸用フィルム。
- 前記延伸用フィルムを1.15倍に一軸延伸した場合における前記電磁波シールド層の表面抵抗が1200Ω/□以下である、請求項1〜3のいずれかに記載の成形用又は延伸用フィルム。
- 前記延伸用フィルムを1.15倍に一軸延伸した場合における前記電磁波シールド層の表面抵抗の増加量が300Ω/□以下である、請求項1〜4のいずれかに記載の成形用又は延伸用フィルム。
- 前記延伸用フィルムを1.15倍に一軸延伸した場合における前記電磁波シールド層の表面抵抗の増加率が15%以下である、請求項1〜5のいずれかに記載の成形用又は延伸用フィルム。
- 2GHz(吸収)でのノイズ抑制特性(Ploss/Pin)が0.8以上である、請求項1〜6のいずれかに記載の成形用又は延伸用フィルム。
- 前記ポリアニリンが、該ポリアニリンとプロトン供与体とを含むポリアニリン複合体として前記電磁波シールド層に含まれる、請求項1〜7のいずれかに記載の成形用又は延伸用フィルム。
- 前記プロトン供与体がスルホン酸又はスルホン酸塩である、請求項8に記載の成形用又は延伸用フィルム。
- 前記スルホン酸又はスルホン酸塩が下記式(III)で示されるスルホコハク酸誘導体である、請求項9に記載の成形用又は延伸用フィルム。
R13及びR14は、それぞれ独立に、炭化水素基又は−(R15O)r−R16で表わされる基である。m’が2以上のとき、複数存在するR13及びR14は、それぞれ互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。
R15は、2価の炭化水素基又は−Si(R18)2−基であり、R16は水素原子、炭化水素基又はR17 3Si−で表わされる基であり、rは1以上の整数である。rが2以上のとき、複数存在するR15は、互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。
R17は、炭化水素基である。3つ存在するR17は、互いに同一の炭化水素基であってもよいし、異なっていてもよい。
R18は、水素原子、又は炭化水素基である。2つ以上存在するR18は、互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。) - 前記電磁波シールド層が、該電磁波シールド層に含まれる樹脂の総質量に対して50質量%以上の前記ポリアニリンを含む、請求項1〜10のいずれかに記載の成形用又は延伸用フィルム。
- 請求項1〜11のいずれかに記載の成形用又は延伸用フィルムを用いて製造された成形体。
- 請求項1〜11のいずれかに記載の成形用又は延伸用フィルムを用いて製造された延伸フィルム。
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