JP7552116B2 - 樹脂フィルム、樹脂フィルムの製造方法、樹脂フィルム・粘着層積層体、樹脂フィルム・粘着層積層体の製造方法、電気回路体、ヘルスケアセンサー、ウエアラブルセンサー、樹脂フィルム加工品の製造方法 - Google Patents
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Description
1)以下の条件を満たす、樹脂フィルム。
条件1.温度25℃周波数1Hz条件における貯蔵弾性率が0.5MPa以上50MPa以下。
条件2.温度25℃周波数1Hz条件における損失正接が0.5以下。
条件3.少なくとも一方の表面の表面粗さSaが、150nm以上5,000nm以下。
2)前記樹脂フィルムの少なくとも一方の表面の、表面自由エネルギーが、25mN/m以上である、1)に記載の樹脂フィルム。
3)前記樹脂フィルムが、化学式1と化学式2のセグメントを含む樹脂層を有する、1)または2)に記載の樹脂フィルム。
R2は、以下のいずれかを指す。
置換または無置換のアルキレン基。
置換または無置換のアリーレン基。
内部にエーテル基、エステル基、またはアミド基を有するアルキレン基。
内部にエーテル基、エステル基、またはアミド基を有するアリーレン基。
内部にエーテル基、エステル基、またはアミド基を有する無置換のアルキレン基。
内部にエーテル基、エステル基、またはアミド基を有する無置換のアリーレン基。
R3は、以下のいずれかを指す。
置換または無置換のアルキレン基。
置換または無置換のアリーレン基。
4)前記樹脂フィルムが、樹脂粒子を含む粒子層を有する、1)から3)のいずれかに記載の樹脂フィルム。
5)前記粒子層が含有する樹脂粒子の数平均粒子径が2μm以上20μm以下である、4)に記載の樹脂フィルム。
6)樹脂層と少なくとも一方の表面に粒子層とを有し、前記粒子層が、化学式3のセグメントを含む、4)または5)に記載の樹脂フィルム。
8)7)の樹脂フィルムと、粘着層とが接する樹脂フィルム・粘着層積層体。
9)7)の樹脂フィルムと粘着層とを積層する、樹脂フィルム・粘着層積層体の製造方法。
10)1)から7)のいずれかに記載の樹脂フィルムの製造方法であって、樹脂粒子を含む粒子層用塗料組成物を塗布して、粒子層を形成する工程を備える、樹脂フィルムの製造方法。
11)1)から7)のいずれかに記載の樹脂フィルム、または8)に記載の樹脂フィルム・粘着層積層体と、前記樹脂フィルム上に形成された導体回路を含む電気回路体。
12)1)から7)のいずれかに記載の樹脂フィルム、または8)に記載の樹脂フィルム・粘着層積層体と、前記樹脂フィルム上に形成された導体回路を含むヘルスケアセンサー。
13)1)から7)のいずれかに記載の樹脂フィルム、または8)に記載の樹脂フィルム・粘着層積層体と、前記樹脂フィルム上に形成された導体回路を含むウエアラブルセンサー。
14)1)から7)のいずれかに記載の樹脂フィルム、または8)に記載の樹脂フィルム・粘着層積層体をスクリーン印刷で加工する工程を備える、樹脂フィルム加工品の製造方法。
条件1.温度25℃周波数1Hz条件における貯蔵弾性率が0.5MPa以上50MPa以下。
条件2.温度25℃周波数1Hz条件における損失正接が0.5以下。
条件3.少なくとも一方の面の、表面粗さSaが、150nm以上5,000nm以下。
10mm幅の矩形に切り出した樹脂フィルムを試験片とする。樹脂フィルムの貯蔵弾性率、損失正接は、JIS K7244(1998)の引張振動-非共振法に基づき(これを動的粘弾性法とする)、セイコーインスツルメンツ株式会社製の動的粘弾性測定装置DMS6100を用いて求めた値である。
・測定モード:引張。
・チャック間距離:20mm。
・試験片の幅:10mm。
・周波数:1Hz。
・歪振幅:10μm。
・最小張力:20mN。
・力振幅初期値:40mN。
・測定温度:-100℃から200℃まで。
・昇温速度:5℃/分。
樹脂フィルムの表面粗さSaの測定は、株式会社菱化システム製の非接触表面形状計測システム“VertScan”(登録商標)R550H-M100を用いて、下記の条件で測定した値である。表面粗さSaは、5回測定の算術平均値を採用する。
・測定モード:WAVEモード。
・対物レンズ:50倍。
・0.5×Tubeレンズ。
・測定面積 187×139μm。
非特許文献1:J.Panzer :J.Colloid Interface Sci.,44,142 (1973).。
非特許文献2:北崎寧昭、畑 敏雄:日本接着協会紙,8,(3) 131(1972).。
静的接触角の測定は、試料を事前に25℃の環境下で、12時間放置後に実施する。協和界面科学株式会社製のDrop Master DM-501を使用し、液滴の作成は、ニードルを這い上がらない範囲で、できるだけ小さい液滴を作成できる条件を選択する。静的接触角は樹脂フィルム表面に着滴してから5秒後に撮影した画像を使用し、θ/2法を用いて、静的接触角を算出する。
また、本発明の樹脂フィルムは、化学式1と化学式2のセグメントを含む樹脂層を有することが好ましい。本態様とすることで、樹脂フィルムの力学特性について上記条件1および条件2を満たすことができる。
・置換または無置換のアルキレン基。
・置換または無置換のアリーレン基。
・内部にエーテル基、エステル基、またはアミド基を有するアルキレン基。
・内部にエーテル基、エステル基、またはアミド基を有するアリーレン基。
・内部にエーテル基、エステル基、またはアミド基を有する無置換のアルキレン基。
・内部にエーテル基、エステル基、またはアミド基を有する無置換のアリーレン基。
・置換または無置換のアルキレン基、
・置換または無置換のアリーレン基。
粒子層が含む樹脂粒子の数平均粒子径は、樹脂フィルムの断面を走査型電子顕微鏡(SEM)にて観察、測定する。数平均粒子径は、1視野あたり一次粒子の集合体としての個数が10個以上50個以下になる倍率にて観察を行い、得られた画像から一次粒子の外接円の直径を求めてこれを等価粒子径とし、観察数を増やし一次粒子100個について測定した値から数平均粒子径を求める。
さらに、前述の粒子層は、化学式3のセグメントを含むことが好ましく、化学式3のセグメントと化学式4のセグメントを含むことがより好ましい。
RY1は、(メタ)アクリル基、エポキシ基、ビニル基、フェニル基、アミノ基より選ばれる1種以上を指す。
RY2は、炭素数1から4のアルキル基より選ばれる1種以上を指す。
また、本発明の樹脂フィルムの少なくとも一方の表面のスキュースネスSskが-0.2以上1.0以下であることが好ましい。樹脂フィルムにさらに粘着層を設ける際、その伸縮特性を生かしつつも粘着層との接着性を担保することは難しかった。スキュースネスSskを上記範囲とすることで、粘着層との投錨性が向上して接着性を高くすることができる。スキュースネスSskが-0.2以上1.0以下である表面は、前記粒子層と同じであってもよいが、機能分離の観点から異なっていることが好ましい。
スキューネスSskの測定は、表面粗さ計(SURFCORDER ET4000A:(株)小坂研究所製)を用いて、下記の条件で測定した値である。スキューネスSskは、5回測定の算術平均値を採用する。
解析機器 :3次元表面粗さ解析システム(型式TDA-31)
触針:先端半径0.5μmR、径2μm、ダイヤモンド製
針圧:100μN
X測定長さ:1.0mm
X送り速さ:0.1mm/s(測定速度)
Y送りピッチ:5μm(測定間隔)
Yライン数:81本(測定本数)
Z倍率 :2000倍(縦倍率)
低域カットオフ:0.20mm(うねりカットオフ値)
高域カットオフ:なし
フィルタ方式:ガウシアン空間型
レベリング:あり(傾斜補正)
スキュースネスSskを-0.2以上1.0以下とする方法は、好ましくは、前記粒子層と同じセグメント、樹脂粒子を用い、その配合比や粒形を適宜調整することで得ることができる。具体的にはメラミン樹脂、(メタ)アクリル樹脂、ナイロン樹脂、共重合ナイロン樹脂、スチレン樹脂、ポリオレフィン樹脂、オレフィン共重合樹脂、(メタ)アクリル樹脂-スチレン樹脂共重合体、及びウレタン樹脂より選ばれる1種以上の粒子を、粒子層全体100質量%中15質量%~35質量%含有するような配合比率で、有機溶媒を用いて固形分濃度20質量%となるようし、かつ分散処理を行った粒子層用塗料組成物を塗工する方法を好ましくとることができる。ここで前記粒子の数平均粒子径が2μm以上9μm以下であることが好ましい。また、微小な金型を用いてインプリント法による形状形成方法や離型フィルムによる形状転写も好ましく用いることができる。また、上記と同様の観点からスキュースネスSskが-0.2以上1.0以下である表面における、表面粗さRaは200nm以上700nm以下であることが好ましい。
加えて、本発明の樹脂フィルム・粘着層積層体は前記樹脂フィルムと粘着層とが接することが好ましい。特に樹脂フィルムのスキュースネスSskが-0.2以上1.0以下である樹脂フィルムと粘着層とを積層することで得られる樹脂フィルム・粘着層積層体は、樹脂フィルムと粘着層との投錨性が高く伸縮した際や加工工程での剥離を抑制できる。ここで、粘着層とは、23℃における、剥離速度300mm/分、剥離角度180度での、SUS304板に対する粘着力が3N/20mm以上である層をいい、高く伸縮した際や加工工程での剥離を抑制できる観点から粘着層は、アクリル系粘着、ウレタン系粘着、ゴム系粘着、シリコーン系粘着より選ばれる少なくとも1種以上であることが好ましく、アクリル系粘着、ウレタン系粘着より選ばれる1種以上であることがより好ましい。
以下、本発明の実施の形態について具体的に述べる。
本発明の樹脂フィルムは、単体で膜状の構造を成り立たせているものであれば、その層数に特に限定はなく、1層から形成されていてもよいし、2層以上の層から形成されていてもよい。ここで層とは、厚み方向に向かって、隣接する部位と区別可能な境界面を有し、かつ有限の厚みを有する部位を指す。より具体的には、前記樹脂フィルムの断面を電子顕微鏡(透過型、走査型)または光学顕微鏡にて断面観察した際、不連続な境界面の有無により区別されるものを指す。樹脂フィルムの厚み方向に組成が変わっていても、その間に前述の境界面がない場合には、1つの層として取り扱う。
本発明の樹脂フィルムでは、表面を特定の形状にすることが重要である。その方法は、特に限定されないが、一方の面に粒子層を有することによるものが好ましい。粒子層を有する樹脂フィルムの構成は、図1に示すように、樹脂層7の一方の面に樹脂粒子3を含む粒子層2を積層している態様を一例として挙げることができる。
樹脂フィルムが樹脂層と少なくとも一方の表面に粒子層とを有し、樹脂層が温度25℃周波数1Hz条件における貯蔵弾性率が0.5MPa以上50MPa以下であり、かつ温度25℃周波数1Hz条件における損失正接が0.5以下であったり、樹脂層が化学式1と化学式2のセグメントを含んでいる場合、その伸縮特性に追従しつつ適度に凸凹を得ることは難しく、ウレタン樹脂からなる樹脂粒子を含む粒子層であることにより、樹脂層の伸縮特性によく追従でき、かつ伸縮時における樹脂層と粒子層の剥離を抑制でき、かつ伸縮時の樹脂粒子の脱離を抑制でき、さらに適度な表面凸凹を形成することができる。ウレタン樹脂からなる粒子は、上記した粒子に該当し、かつ化学式2のセグメントを有するものをいう。
本発明の樹脂フィルムの製造方法は、特に限定されないが、離型層を有する支持基材上に、化学式5または6のセグメントを含む樹脂前駆体を含む樹脂層用塗料組成物を塗布して、塗布層を形成する工程(工程1)、塗布層から溶媒を除去する工程(工程2)、活性エネルギー線を照射して、樹脂前駆体を架橋し、支持基材上に樹脂層を有する積層体にする工程(工程3)、積層体から、支持基材を剥離して、樹脂フィルムを得る工程(工程4)を、この順に行うことが好ましい。
・置換または無置換のアルキレン基。
・置換または無置換のアリーレン基。
・内部にエーテル基、エステル基、またはアミド基を有するアルキレン基。
・内部にエーテル基、エステル基、またはアミド基を有するアリーレン基。
・内部にエーテル基、エステル基、またはアミド基を有する無置換のアルキレン基。
・内部にエーテル基、エステル基、またはアミド基を有する無置換のアリーレン基。
・置換または無置換のアルキレン基。
・置換または無置換のアリーレン基。
・置換または無置換のアルキレン基。
・置換または無置換のアリーレン基。
・内部にエーテル基、エステル基、またはアミド基を有するアルキレン基。
・内部にエーテル基、エステル基、またはアミド基を有するアリーレン基。
・内部にエーテル基、エステル基、またはアミド基を有する無置換のアルキレン基。
・内部にエーテル基、エステル基、またはアミド基を有する無置換のアリーレン基。
・置換または無置換のアルキレン基。
・置換または無置換のアリーレン基。
樹脂前駆体は、架橋させることができる部位を有する化合物であれば、特に限定されないが 化学式5のセグメントを含む樹脂前駆体が好ましく、化学式6のセグメントを含む樹脂前駆体がより好ましい。
・置換または無置換のアルキレン基。
・置換または無置換のアリーレン基。
・内部にエーテル基、エステル基、またはアミド基を有するアルキレン基。
・内部にエーテル基、エステル基、またはアミド基を有するアリーレン基。
・内部にエーテル基、エステル基、またはアミド基を有する無置換のアルキレン基。
・内部にエーテル基、エステル基、またはアミド基を有する無置換のアリーレン基。
・置換または無置換のアルキレン基。
・置換または無置換のアリーレン基。
・置換または無置換のアルキレン基。
・置換または無置換のアリーレン基。
・内部にエーテル基、エステル基、またはアミド基を有するアルキレン基。
・内部にエーテル基、エステル基、またはアミド基を有するアリーレン基。
・内部にエーテル基、エステル基、またはアミド基を有する無置換のアルキレン基。
・内部にエーテル基、エステル基、またはアミド基を有する無置換のアリーレン基。
・置換または無置換のアルキレン基。
・置換または無置換のアリーレン基。
前述の樹脂フィルムの製造方法にて用いられる樹脂層用塗料組成物や、粒子層用塗料組成物は、支持基材上、または樹脂層上に面内均一に塗布でき、本発明の特性を示す樹脂フィルムを形成することができれば特に限定されないが、前述の樹脂フィルムの製造方法に適した塗料組成物であることが好ましい。具体的には、前述の樹脂前駆体や樹脂成分と、後述する溶媒やその他の成分を加えて、塗料組成物とすることが好ましい。
粒子層用塗料組成物として、無水マレイン酸変性ポリオレフィンと、溶媒と、ウレタン樹脂からなる粒子とを混合した塗料組成物を塗工する方法により化学式3のセグメントを含み、ウレタン樹脂からなる粒子を含む粒子層を形成することができる。また、粒子層用塗料組成物として、上記化合物群1に記載のアルコキシシランも添加することで、化学式4のセグメントも含む粒子層を形成することができる。
前述の樹脂フィルムの製造方法にて用いられる塗料組成物は、溶媒を含んでもよく、塗布層を面内に均一に形成するためには、溶媒を含む方が好ましい。溶媒の種類数としては1種類以上20種類以下が好ましく、より好ましくは1種類以上10種類以下、さらに好ましくは1種類以上6種類以下、特に好ましくは1種類以上4種類以下である。ここで「溶媒」とは、前述の乾燥工程にてほぼ全量を蒸発させることが可能な、常温、常圧で液体である物質を指す。
前述の樹脂フィルムの製造方法にて用いられる塗料組成物は,酸化防止剤、重合開始剤、硬化剤や触媒を含むことが好ましい。重合開始剤及び触媒は、樹脂フィルムの架橋を促進するために用いられる。重合開始剤としては、塗料組成物に含まれる成分をアニオン、カチオン、ラジカル重合反応等による重合、縮合または架橋反応を開始あるいは促進できるものが好ましい。
本発明の樹脂フィルムや樹脂フィルム・粘着層は、高い柔軟性と復元性を有し、かつ後工程で様々な加工を必要とする用途に好適に用いることができる。例えば本発明の樹脂フィルムや樹脂フィルム・粘着層を用いた電気回路体、ヘルスケアセンサーやウエアラブルセンサーである。さらに一例を挙げると、ウェアラブルデバイスや、ヘルスケアデバイス用の伸縮性センサー、伸縮性アクチュエーター用に好適に用いることができる。
本発明の電気回路体は、前述の樹脂フィルムまたは樹脂フィルム・粘着層積層体の、樹脂フィルムの少なくとも一方の面に、導体回路が形成されているものであれば、特に限定はない。電気回路体の構成の一例について、図11を用いて説明する。電気回路体27は、樹脂フィルム28の上に、電気回路29を形成している。電気回路の形成方法については、特に限定はなく、一般的なFPC(フレキシブルプリント配線板)の形成方法や、スクリーン印刷による方法を用いてもよい。
本発明のヘルスケアセンサーは、前述の樹脂フィルムまたは樹脂フィルム・粘着層積層体の、樹脂フィルムの少なくとも一方の面に、導体回路が形成されているものであれば、特に限定はない。本発明のヘルスケアセンサーは、健康維持や、医療の質の向上を目的とし、呼吸数や心拍数、体温、血圧から、心電図、脳波などの生体情報を、生体に直接取り付けることで連続的に記録するセンサー、及びそれらを用いたデバイスを指す。
本発明のウエアラブルセンサーは、前述の樹脂フィルムまたは樹脂フィルム・粘着層積層体の、樹脂フィルムの少なくとも一方の面に、導体回路が形成されているものであれば、特に限定はない。本発明のウエアラブルセンサーは、前述のヘルスケアセンサーなどの医療、健康用デバイスの他に、大気圧センサー、温度センサー、加速度センサーや、歪みセンサーなどのデバイス、フィットネスや、スポーツなどの分野における各種データを、連続的に記録するセンサー、及びそれらを用いたデバイスを指す。
本発明の樹脂フィルム加工品の製造方法の好ましい一態様は、本発明の樹脂フィルムや、本発明の樹脂フィルム・粘着層積層体の、樹脂フィルム側にスクリーン印刷で加工する工程を含むものである。本発明の樹脂フィルムはスクリーン版に貼り付きにくいため、伸縮特性に優れる樹脂フィルム加工品を効率よく得ることができる。
「樹脂前駆体の合成」
樹脂前駆体の合成において、使用する原材料は以下の通りである。
・IPDI:イソホロンジイソシアネート。
・MDI:4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート。
・MPDAA:ポリ(3-メチルペンタンジオールアジペート) 株式会社クラレ製クラレポリオールP-2010(重量平均分子量 2,000)。
・PBAA-1:ポリブチレンアジペート 東ソー株式会社製 “ニッポラン”(登録商標)3027(重量平均分子量2,500)。
・PTMG:ポリテトラメチレングリコール 三菱ケミカル株式会社製 PTMG2000(重量平均分子量2,000)。
・PEAA:ポリエチレングリコールアジペート 東ソー株式会社製 “ニッポラン”(登録商標)4040(重量平均分子量2,000)。
・HEA:ヒドロキシエチルアクリレート。
・4HBA:4-ヒドロキシブチルアクリレ-ト。
温度計、撹拌機、水冷コンデンサー、窒素ガス吹き込み口を備えた4つ口フラスコに、ジイソシアネートとしてIPDI、ポリオールとしてMPDAA、及びトルエンを入れた。このとき、ジイソシアネートとポリオールのモル比が0.43:0.29となるようにし、固形分濃度が60質量%になるようにした。90℃で反応させ、未反応時における残存イソシアネート基を100質量%としたとき、反応により残存イソシアネート基が1.4質量%となった時点で温度を70℃に下げ、ヒドロキシアクリレートとしてHEAを加えた。このとき、未反応時におけるジイソシアネートとポリオールとヒドロキシアクリレートのモル比が0.43:0.29:0.29となるようにした。未反応時における残存イソシアネート基を100質量%としたとき、反応により残存イソシアネート基が0.3質量%となった時点で加熱を止めて反応を終了し、トルエンを追加して固形分濃度を60質量%に調整して、樹脂前駆体1のトルエン溶液を得た。
前記樹脂前駆体1の合成に対し、ジイソシアネート、ポリオール、ヒドロキシアクリレートの組み合わせと未反応時における各成分のモル比を表1に記載の組み合わせとモル比に変えた以外は同様にして、樹脂前駆体2~8のトルエン溶液を合成した。
PTMG 0.22モル%、MDI 0.50モル%、BD 0.25モル%、および3-メチル-1,5-ペンタンジオール 0.03モル%の割合で、加熱下に液状状態で一括して定量ポンプによって2軸押出機(L/D=34;φ=30mm)に連続供給して、260℃で重合を行って樹脂Aを得た。
[樹脂層用塗料組成物1]
以下の材料とメチルエチルケトンを用いて、固形分濃度40質量%の樹脂層用塗料組成物1を得た。
・樹脂前駆体1 トルエン溶液(固形分濃度60質量%) : 100質量部。
・光重合開始剤 “IRGACURE”(登録商標)184 (BASFジャパン株式会社製) : 1.5質量部。
・フッ素系レベリング剤 “フタージェント”(登録商標)650AC (株式会社ネオス製) : 0.03質量部。
前記樹脂層用塗料組成物1の調合に対し、樹脂前駆体1を表2に記載の樹脂前駆体の組み合わせに変えた以外は同様にして、樹脂層用塗料組成物2~4、8、9、11、12を調合した。
以下の材料とトルエンを用いて、固形分濃度40質量%の樹脂層用塗料組成物5を得た。
・スチレン-エチレン/ブチレン-スチレンブロックポリマー “クレイトン”(登録商標)G1643 (クレイトンポリマージャパン株式会社製) : 80質量部。
・トリシクロデカンジメタノールジアクリレート A-DCP(新中村化学工業株式会社製) : 20質量部。
・光重合開始剤 “IRGACURE”(登録商標)184 (BASFジャパン株式会社製) : 1.5質量部。
・フッ素系レベリング剤 “フタージェント”(登録商標)650AC (株式会社ネオス製) : 0.03質量部。
攪拌機、温度計、コンデンサー及び窒素ガス導入管を備えた500mlのフラスコにエタノール106質量部、メチルトリメトキシシラン270質量部、γ-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン23質量部、脱イオン水100質量部、1質量%塩酸1質量部及びハイドロキノンモノメチルエーテル0.1質量部を仕込み、80℃で3時間反応させ、ポリシロキサンaを合成した。これをメチルイソブチルケトンで50質量%の固形分濃度に調整した。
・ポリジメチルシロキサン系ブロック共重合体a : 75質量部。
・ポリシロキサンa : 10質量部。
・水酸基を有するポリカプロラクトントリオール “プラクセル”(登録商標)308 (ダイセル化学工業株式会社製、重量平均分子量850) : 15質量部。
・ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート体 “タケネート”(登録商標)D-170N (武田薬品工業株式会社製) : 25質量部。
アルゴンガス置換した、冷却管及び攪拌翼を有する300mLセパラブルフラスコに、オクタメチルシクロテトラシロキサン74.7g(252mmol)、カリウムシリコネート0.1gを入れ、昇温し、120℃で30分間攪拌した。その後、155℃まで昇温し、3時間攪拌を続けた。そして、3時間後、1,3-ジビニルテトラメチルジシロキサン0.1g(0.6mmol)を添加し、さらに、155℃で4時間攪拌した。
・ビニル基含有オルガノポリシロキサンA1 : 72質量部。
・ビニル基含有オルガノポリシロキサンA2 : 18質量部。
・ヘキサメチルジシラザン SIH6110.1 (Gelest社製) : 10質量部。
・ジビニルテトラメチルジシラザンSID4612.0 (Gelest社製) : 0.5質量部。
・脱イオン水 : 5.25質量部。
・シリコーンゴムコンパウンド2 : 100質量部。
・オルガノハイドロジェンポリシロキサン 88466 (モメンティブ社製 : 0.35質量部。
・白金触媒SIP6831.2 (Gelest社製) : 0.05質量部。
・反応阻害剤(1-エチニル-1-シクロヘキサノール) : 0.1質量部。
冷却したトルエンを攪拌した状態で、ペレット状の樹脂Aを固形分濃度が20質量%になるように添加し、溶液が透明になったことを確認したうえで、温度を70℃まで昇温して完全に溶解し、塗料組成物18を得た。
粒子用塗料組成物の調合において、使用する原材料は以下の通りである。
・樹脂前駆体1
・樹脂B: 酸変性SEBS-B:“タフテック”(登録商標)M1911 (旭化成株式会社製)、無水マレイン酸変性SEBS、水素添加率100%、酸変性前の水素添加物(水素添加))のスチレン系単量体の含有量 30質量%、水素添加物(Z)のMw100,000、酸変性量 0.2質量%。
・樹脂C: 酸変性エチレン-α-オレフィン共重合体“アンプリファイ”(登録商標) GR216(ダウケミカル製)、無水マレイン酸変性エチレン-α-オレフィン共重合体、酸変性量 0.5質量%。
・光重合開始剤:“OMNIRAD”(登録商標)184 (IGM RESINS B.V.製)。
・添加剤1:フッ素系レベリング剤 “フタージェント”(登録商標)650AC (株式会社ネオス製、有効成分30質量%)。
・添加剤2:フッ素系レベリング剤 “フタージェント”(登録商標)610FM (株式会社ネオス製、有効成分50質量%)。
・添加剤3:フッ素系レベリング剤 “フタージェント”(登録商標)710FM (株式会社ネオス製、有効成分50質量%)。
・添加剤4:フッ素系レベリング剤 “フタージェント”(登録商標)212M (株式会社ネオス製、有効成分100質量%)。
・樹脂粒子1:ウレタン粒子 “アートパール”(登録商標)C-800透明 (根上工業株式会社製、有効成分100質量%)。
・樹脂粒子2:ウレタン粒子 “アートパール”(登録商標)C-1000透明 (根上工業株式会社製、有効成分100質量%)。
・樹脂粒子4:アクリル粒子 “アートパール”(登録商標)G-800透明 (根上工業株式会社製、有効成分100質量%)。
・アルコキシシラン1:3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシシランKBM-503 (信越化学工業株式会社製)。
・アルコキシシラン2:3-グリシドプロピルトリメトキシシランKBM-403 (信越化学工業株式会社製)。
・アルコキシシラン3:ビニルトリメトキシシランKBM-1003 (信越化学工業株式会社製)。
・アルコキシシラン4:フェニルトリメトキシシランKBM-103 (信越化学工業株式会社製)。
・アルコキシシラン5:3-アミノプロピルトリメトキシシランKBM-903 (信越化学工業株式会社製)。
・アルコキシシラン6:ビス(3-トリメトキシシリルプロピル)アミン“Dynasylan”(登録商標)1124 (エボニック・ジャパン株式会社製)。
・アルコキシシラン7:N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシランKBM-573 (信越化学工業株式会社製)。
以下の材料とメチルエチルケトンを用いて、固形分濃度20質量%の粒子層用塗料組成物1を得た。
・樹脂前駆体1 : 80質量部。
・樹脂粒子1 : 20質量部。
・添加剤1 : 0.03質量部。
・光重合開始剤 : 0.02質量部。
前記樹脂層用塗料組成物1の調合に対し、表3に記載の粒子及び添加剤の種類と添加量の組み合わせに変えた以外は同様にして、粒子層用塗料組成物2~6を調合した。
以下の材料を、トルエンを用いて希釈し、固形分濃度20質量%の粒子層用塗料組成物7を得た。
・樹脂A : 80質量部。
・樹脂粒子1 : 20質量部。
・添加剤1 : 0.03質量部。
以下の材料を、トルエンを用いて希釈し、固形分濃度20質量%の粒子層用塗料組成物8を得た。
・樹脂B : 80質量部。
・樹脂粒子1 : 20質量部。
・添加剤1 : 0.03質量部。
以下の材料を、トルエンを用いて希釈し、固形分濃度20質量%の粒子層用塗料組成物9を得た。
・樹脂B : 80質量部。
・樹脂粒子1 : 20質量部。
・添加剤1 : 0.03質量部。
・アルコキシシラン1 : 1質量部。
前記樹脂層用塗料組成物9の調合に対し、表3に記載の粒子、添加剤及びアルコキシシランの種類と添加量の組み合わせに変えた以外は同様にして、粒子層用塗料組成物10~20を調合した。
離型層用塗料組成物の調合において、使用する原材料は以下の通りである。
・アルキド化合物1:アクリル変性アルキド樹脂 ハリフタールKV-905 (ハリマ化成株式会社製、固形分濃度53質量%)。
・メラミン化合物1:イソブチルアルコール変性メラミン樹脂 “メラン”(登録商標)2650L (日立化成株式会社製、固形分濃度60質量%)。
・シリコーン化合物1:側鎖型変性反応型シリコーンオイル KF-6123 (信越化学工業株式会社、有効成分100質量%)。
・樹脂粒子3:アクリル粒子 “アートパール”(登録商標)J-5P (根上工業株式会社製、有効成分100質量%)。
下記材料を混合し、メチルエチルケトン/イソプロピルアルコール混合溶媒(質量混合比50/50)を用いて希釈し、固形分濃度5質量%の離型層用塗料組成物1を得た。
・アルキド化合物1 : 100質量部。
・メラミン化合物1 : 20質量部。
・パラトルエンスルホン酸 : 5質量部。
・シリコーン化合物1 : 5質量部。
下記材料を混合し、メチルエチルケトン/イソプロピルアルコール混合溶媒(質量混合比50/50)を用いて希釈し、固形分濃度5質量%の離型層用塗料組成物2を得た。
・アルキド化合物1 : 100質量部。
・メラミン化合物1 : 20質量部。
・パラトルエンスルホン酸 : 5質量部。
・シリコーン化合物1 : 5質量部。
・樹脂粒子3 : 10質量部。
下記材料を混合し、メチルエチルケトン/イソプロピルアルコール混合溶媒(質量混合比50/50)を用いて希釈し、固形分濃度5質量%の離型層用塗料組成物3を得た。
・アルキド化合物1 : 100質量部。
・メラミン化合物1 : 20質量部。
・パラトルエンスルホン酸 : 5質量部。
・シリコーン化合物1 : 5質量部。
・樹脂粒子3 : 20質量部。
樹脂フィルムの製造において使用する支持基材は以下の通りである。
・支持基材1: 東レ株式会社製 “ルミラー”(登録商標) U48 50μm。
・支持基材2: 東レ株式会社製 “ルミラー”(登録商標) X42 50μm。
・支持基材3: 東レ株式会社製 “ルミラー”(登録商標) T60 50μmに、サンドブラスト処理を実施したもの。
小径グラビアコーターを有する塗布装置を用い、表4、5に記載した支持基材と、離型層用塗料組成物の組み合わせを用い、離型層の厚みが、200nmになるよう、グラビアロールの線数、グラビアロールの周速、や離型層用塗料組成物の固形分濃度を調整して塗布し、熱風温度140℃にて30秒保持することで、乾燥と架橋を行い、離型層を形成した。
前項にて支持基材上に作製した離型層の上に、表4、5に記載した組み合わせの、前述の樹脂層用塗料組成物と後述する樹脂層の形成方法の組み合わせ用いることで、樹脂層を形成した。
工程1にて、支持基材の離型層側の面に、スロットダイコーターによる連続塗布装置を用い、前述の樹脂層用塗料組成物を、架橋後の樹脂層の厚みが指定の膜厚になるように、吐出流量を調整して塗布し、塗布層を形成した。
・送風温度 : 温度:80℃。
・風速 : 塗布面側:5m/秒、反塗布面側:5m/秒。
・風向 : 塗布面側:基材の面に対して平行、反塗布面側:基材の面に対して垂直。
・滞留時間 : 2分間。
・照射光源 : 高圧水銀灯。
・照射出力 : 400W/cm2。
・積算光量 : 120mJ/cm2。
・酸素濃度 : 0.1体積%。
工程1にて、支持基材の離型層側の面に、スロットダイコーターによる連続塗布装置を用い、前述の樹脂層用塗料組成物を、架橋後の樹脂層の厚みが指定の膜厚になるように、吐出流量を調整して塗布し、塗布層を形成した。
・送風温度 : 温度:120℃。
・風速 : 塗布面側:5m/秒、反塗布面側:5m/秒。
・風向 : 塗布面側:基材の面に対して平行、反塗布面側:基材の面に対して垂直。
・滞留時間 : 2分間。
工程1にて、支持基材の離型層側の面に、スロットダイコーターによる連続塗布装置を用い、前述の樹脂層用塗料組成物を、架橋後の樹脂層の厚みが指定の膜厚になるように、吐出流量を調整して塗布し、塗布層を形成した。
・送風温度 : 温度:80℃。
・風速 : 塗布面側:5m/秒、反塗布面側:5m/秒。
・風向 : 塗布面側:基材の面に対して平行、反塗布面側:基材の面に対して垂直。
・滞留時間 : 2分間。
・照射光源 : 高圧水銀灯。
・照射出力 : 400W/cm2。
・積算光量 : 120mJ/cm2。
・酸素濃度 : 0.1体積%。
工程1にて、支持基材の離型層側の面に、スロットダイコーターによる連続塗布装置を用い、前述の樹脂層用塗料組成物を、架橋後の樹脂層の厚みが指定の膜厚になるように、吐出流量を調整して塗布し、塗布層を形成した。
・送風温度 : 温度:140℃。
・風速 : 塗布面側:5m/秒、反塗布面側:5m/秒。
・風向 : 塗布面側:基材の面に対して平行、反塗布面側:基材の面に対して垂直。
・滞留時間 : 2分間。
前項にて作製した樹脂層の上に、表4、5に記載した組み合わせの、前述の粒子層用塗料組成物と後述する粒子層の形成方法の組み合わせ用いることで、樹脂層を形成した。
工程1にて、積層体の樹脂層側の面に、スロットダイコーターによる連続塗布装置を用い、前述の粒子層用塗料組成物を、架橋後の粒子層の厚みが指定の膜厚になるように、吐出流量を調整して塗布し、粒子層を形成した。
・送風温度 : 温度:80℃。
・風速 : 塗布面側:5m/秒、反塗布面側:5m/秒。
・風向 : 塗布面側:基材の面に対して平行、反塗布面側:基材の面に対して垂直。
・滞留時間 : 2分間。
・照射光源 : 高圧水銀灯。
・照射出力 : 400W/cm2。
・積算光量 : 120mJ/cm2。
・酸素濃度 : 0.1体積%。
工程1にて、積層体の樹脂層側の面に、スロットダイコーターによる連続塗布装置を用い、前述の粒子層用塗料組成物を、架橋後の粒子層の厚みが指定の膜厚になるように、吐出流量を調整して塗布し、粒子層を形成した。
・送風温度 : 温度:80℃。
・風速 : 塗布面側:5m/秒、反塗布面側:5m/秒。
・風向 : 塗布面側:基材の面に対して平行、反塗布面側:基材の面に対して垂直。
・滞留時間 : 2分間。
以上の方法により作製した積層体から、支持基材を剥離することで、実施例1~35、比較例1~6の樹脂フィルムを作製した。
樹脂フィルムについて、次に示す性能評価を実施し、得られた結果を表6~9に示す。特に断らない場合を除き、測定は各実施例・比較例において1つのサンプルについて場所を変えて3回測定を行い、その算術平均値を用いた。
樹脂フィルムを10mm幅×150mm長の矩形に切り出し試験片とした。樹脂フィルムの貯蔵弾性率、損失正接は、JIS K7244(1998)の引張振動-非共振法に基づき(これを動的粘弾性法とする)、セイコーインスツルメンツ株式会社製の動的粘弾性測定装置DMS6100を用いて、求めた値である。
・測定モード:引張。
・チャック間距離:20mm。
・試験片の幅:10mm。
・周波数:1Hz。
・歪振幅:10μm。
・最小張力:20mN。
・力振幅初期値:40mN。
・測定温度:-100℃から200℃まで。
・昇温速度:5℃/分。
樹脂フィルムの表面粗さSaの測定は、株式会社菱化システム製の非接触表面形状計測システム“VertScan”(登録商標)R550H-M100を用いて、下記の条件で測定した値である。表面粗さSaは、5回測定の算術平均値を採用した。なお実施例9~12については、樹脂フィルムの支持基材と接していた面(支持基材側の面)を測定し、実施例1~8、13~35、比較例1~7については、樹脂フィルムの非支持基材側の面を測定した。
・測定モード:WAVEモード。
・対物レンズ:50倍。
・0.5×Tubeレンズ。
・測定面積 187×139μm。
樹脂フィルムの表面自由エネルギーγは、樹脂フィルムの表面に対して、水、エチレングリコール、ジヨードメタンによる25℃での静的接触角を求め、各液体での静的接触角と、非特許文献1に記載の、各液体の表面自由エネルギーの分散項、極性項、水素結合項を、非特許文献2に記載の「畑、北崎の拡張ホークスの式」に導入し、連立方程式を解くことにより求めた。
樹脂フィルムを10mm幅×150mm長の矩形に切り出し試験片とした。なお、それぞれ150mm長の方向を樹脂フィルムの長手方向に合わせた。初期引張チャック間距離50mmとし、引張速度300mm/minに設定し、測定温度23℃で引張試験を行った。
ひずみ量:x=((a-50)/50)×100
応力:y=b/(k×10)。
樹脂フィルムを10mm幅×150mm長の矩形に切り出し試験片とした。なお、それぞれ150mm長の方向を樹脂フィルムの長手方向に合わせた。株式会社オリエンテック製の引張試験機“テンシロン”(登録商標)UCT-100を用いて、測定温度23℃において、復元性の優劣を見るため、変形速度と歪み量の異なる2条件で評価を行った。
弾性復元率z1=(1-(L1-50)/10)×100 (%)
条件B:初期チャック間距離20mm、引張速度300mm/minで、歪み量100%までサンプルを伸長後、サンプルへの引っ張り荷重を解放し、測定前に初期試長として印をつけていた距離を測定してL2mmとして、以下の式から、弾性復元率z2%を算出した。
弾性復元率z2=(1-(L2-20)/20)×100 (%)。
樹脂フィルムを10mm幅×150mm長の矩形に切り出し試験片とした。
測定モード:引張。
チャック間距離:20mm。
試験片の幅:10mm。
周波数:1Hz。
歪振幅:10μm。
最小張力:20mN。
力振幅初期値:40mN。
測定温度:-100℃から200℃まで。
昇温速度:5℃/分。
寸法変化率=((a150-a30)/20,000)×100(%)
さらに、上記式で得られた30℃における寸法を基準とした150℃の寸法変化率の絶対値を算出した。
樹脂フィルム、印刷版及び導電インクを用い、スクリーン印刷にて図11に示すような回路パターンの電気回路体を印刷した。詳細には、ポリエステル等の合成繊維で織ったスクリーンメッシュ#200の印刷版を用意して、導電インクをスキージで伸縮シートに押し当てることで、導電インクを伸縮シートに印刷した(印刷速度:100mm/sec、印刷角度60度)。このとき、樹脂フィルムの印刷版への貼り付き(印刷時の貼り付き)の有無や、セパレーターと樹脂フィルムの剥離(印刷時の浮き)の有無、印刷物の配線のにじみやかすれの状態を目視で観察し、以下の4段階で評価した。なお実施例9~12については、樹脂フィルムの支持基材側の面を評価し、実施例1~8、13~35、比較例1~7については、樹脂フィルムの非支持基材側の面を評価した。
ガラス板上に樹脂フィルムを固定し、その上にペースト剤(LS-453-6B 株式会社アサヒ化学研究所製)を、アプリケーターを用いて、乾燥後の塗布厚み5μmになるように塗布し、80℃にて30分間乾燥後、JIS K5600-5-6(1999)に記載の付着性(クロスカット法)に従い、付着性評価を行った。なお実施例9~12については、樹脂フィルムの支持基材側の面を評価し、実施例1~8、13~35、比較例1~7については、樹脂フィルムの非支持基材側の面を評価した。
ガラス板上に樹脂フィルムを固定し、その上にペースト剤(LS-453-6B 株式会社アサヒ化学研究所製)を、アプリケーターを用いて、乾燥後の塗布厚み5μmになるように塗布し、80℃にて30分間乾燥後、温度85℃相対湿度85%の環境下に24時間静置し、JIS K5600-5-6(1999)に記載の付着性(クロスカット法)に従い、付着性評価を行い、目視される金属ペースト層の概算残留率を求めた。なお実施例9~12については、樹脂フィルムの支持基材側の面を評価し、実施例1~8、13~35、比較例1~7については、樹脂フィルムの非支持基材側の面を評価した。
樹脂フィルムの粒子層側の面に異なる2条件の荷重となるようにハイゼガーゼNT-4(小津産業製)を垂直にあて、5cmの長さを10往復した際に目視される粒子層の概算残留率を求めた。
樹脂フィルムを10mm幅×150mm長の矩形に切り出し試験片とした。なお、それぞれ150mm長の方向を樹脂フィルムの長手方向に合わせた。株式会社オリエンテック製の引張試験機“テンシロン”(登録商標)UCT-100を用いて、初期引張チャック間距離50mmとし、クリープ速度300mm/min、荷重10MPaに設定し、測定温度23℃でクリープ試験を行った。上記の評価において、破断するまでの保持時間を記録し、最大300秒間までとした。
スキューネスSskの測定は、表面粗さ計(SURFCORDER ET4000A:(株)小坂研究所製)を用いて、下記の条件で測定した。スキューネスSskは、5回測定の算術平均値を採用した。なお実施例9~12については、樹脂フィルムの支持基材側の面を測定し、実施例1~8、13~35、比較例1~7については、樹脂フィルムの非支持基材側の面を測定した。
解析機器 :3次元表面粗さ解析システム(型式TDA-31)
触針:先端半径0.5μmR、径2μm、ダイヤモンド製
針圧:100μN
X測定長さ:1.0mm
X送り速さ:0.1mm/s(測定速度)
Y送りピッチ:5μm(測定間隔)
Yライン数:81本(測定本数)
Z倍率 :2000倍(縦倍率)
低域カットオフ:0.20mm(うねりカットオフ値)
高域カットオフ:なし
フィルタ方式:ガウシアン空間型
レベリング:あり(傾斜補正)
[粘着層との密着性]
粘着層との密着性は、株式会社オリエンテック製の引張試験機“テンシロン”(登録商標)UCT-100を用いて、粘着層を樹脂フィルムから180度剥離したときの荷重(N)で評価した。樹脂フィルムを25mm幅×120mm長の矩形に切り出し試験片とした。なお、それぞれ120mm長の方向を樹脂フィルムの長手方向に合わせた。株式会社美舘イメージング製のアクリル系粘着フィルム(品番:MCS70)の一方の支持基材を剥離し、粘着層を東レ株式会社製のPETフィルム“ルミラー”(登録商標)S10 25μmに貼合し、粘着層つきPETフィルムを作成した。次いで、樹脂フィルムの評価対象とする面に、前記の粘着層つきPETフィルムを貼合した。さらに、樹脂フィルムのもう一方の面に、日東電工株式会社製の両面テープ(品番:No.5000NS)を貼合し、両面テープの支持基材を剥離し、SUS304板に貼合し、評価構成体を作成した。最後に、前記の評価構成体をUCT-100に取り付け、粘着層/樹脂フィルム界面の一部を剥離し、ロードセルに粘着層つきPETフィルムの一端をテープで固定し、下記の条件で測定を行った。なお実施例9~12については、樹脂フィルムの支持基材側の面を評価し、実施例1~8、13~35、比較例1~7については、樹脂フィルムの非支持基材側の面を評価した。
測定距離:50mm
試験片幅:20mm
剥離速度:300mm/min(引張速度:600mm/min)
剥離角度:180度
表6~9に樹脂フィルムの化学式1及び化学式2のセグメントの含有/非含有や各評価結果などをまとめた。
実施例1の樹脂フィルムを真鍮ブラシで擦り、表面粗さSaが5,500nmとなるようにした。比較例5の樹脂フィルムの復元性を条件Aで評価したところ、破断してしまい、測定できなかった。
2:粒子層
3:樹脂粒子
4、9、11、15、17、19、22、25:積層体
5、21:離型層
6、8、14:支持基材
7:樹脂層
10:表面に凸凹形状を有する支持基材
13:表面に凹凸形状を有する離型層
18、20、23、26:保護材料
24:粘着層
27:電気回路体
29:電気回路
Claims (14)
- 以下の条件を満たす、樹脂フィルムであって、前記樹脂フィルムが、化学式1又は化学式2のセグメントを含む樹脂層を有する樹脂フィルム。
条件1.温度25℃周波数1Hz条件における貯蔵弾性率が0.5MPa以上50MPa以下。
条件2.温度25℃周波数1Hz条件における損失正接が0.5以下。
条件3.少なくとも一方の表面の表面粗さSaが、150nm以上5,000nm以下。
R 2 は、以下のいずれかを指す。
置換または無置換のアルキレン基。
置換または無置換のアリーレン基。
内部にエーテル基、エステル基、またはアミド基を有するアルキレン基。
内部にエーテル基、エステル基、またはアミド基を有するアリーレン基。
内部にエーテル基、エステル基、またはアミド基を有する無置換のアルキレン基。
内部にエーテル基、エステル基、またはアミド基を有する無置換のアリーレン基。
R 3 は、以下のいずれかを指す。
置換または無置換のアルキレン基。
置換または無置換のアリーレン基。 - 前記樹脂フィルムの少なくとも一方の表面の、表面自由エネルギーが、25mN/m以上である、請求項1に記載の樹脂フィルム。
- 前記樹脂フィルムが、化学式1と化学式2のセグメントを含む樹脂層を有する、請求項1または2に記載の樹脂フィルム。
- 前記樹脂フィルムが、樹脂粒子を含む粒子層を有する、請求項1から3のいずれかに記載の樹脂フィルム。
- 前記粒子層が含有する樹脂粒子の数平均粒子径が2μm以上20μm以下である、請求項4に記載の樹脂フィルム。
- 樹脂フィルムの少なくとも一方の表面のスキュースネスSskが-0.2以上1.0以下である、請求項1から6のいずれかに記載の樹脂フィルム。
- 請求項7の樹脂フィルムと、粘着層とが接する樹脂フィルム・粘着層積層体。
- 請求項7の樹脂フィルムと粘着層とを積層する、樹脂フィルム・粘着層積層体の製造方法。
- 請求項1から7のいずれかに記載の樹脂フィルムの製造方法であって、樹脂粒子を含む粒子層用塗料組成物を塗布して、粒子層を形成する工程を備える、樹脂フィルムの製造方法。
- 請求項1から7のいずれかに記載の樹脂フィルム、または請求項8に記載の樹脂フィルム・粘着層積層体と、前記樹脂フィルム上に形成された導体回路を含む電気回路体。
- 請求項1から7のいずれかに記載の樹脂フィルム、または請求項8に記載の樹脂フィルム・粘着層積層体と、前記樹脂フィルム上に形成された導体回路を含むヘルスケアセンサー。
- 請求項1から7のいずれかに記載の樹脂フィルム、または請求項8に記載の樹脂フィルム・粘着層積層体と、前記樹脂フィルム上に形成された導体回路を含むウエアラブルセンサー。
- 請求項1から7のいずれかに記載の樹脂フィルム、または請求項8に記載の樹脂フィルム・粘着層積層体をスクリーン印刷で加工する工程を備える、樹脂フィルム加工品の製造方法。
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2020
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