説明

導電性塗料組成物及び導電性塗膜

【課題】アンチモンフリー導電性粉末、樹脂及び有機溶剤を含有する導電性塗料組成物において、アンチモンフリー導電性粉末として酸素欠陥を有する二酸化錫粉末、リンドープ二酸化錫粉末等を用いた塗料組成物が知られているが、このものを塗布して得られる導電性塗膜の熱安定性(耐熱性)に課題を有していた。
【解決手段】導電性粉末、樹脂及び有機溶剤を含有する導電性塗料組成物において、導電性粉末としてアンチモンフリー一酸化錫粉末を用い、また樹脂として熱可塑性又は熱硬化性の樹脂を用いた導電性塗料組成物とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、導電性の熱安定性に優れた導電性塗膜およびそれを製造するための導電性塗料組成物に関する。
【背景技術】
【0002】
基材の表面に導電性を付与し、帯電を防止する目的で種々の導電性塗料組成物が使用されている。導電性塗料組成物に配合される導電性粉末としてはアンチモンドープ二酸化錫粉末が主に用いられている。しかしながら、アンチモンの使用は環境問題からその使用が規制される方向にあることから、近年では種々のアンチモンフリー導電性二酸化錫粉末が提案されている。導電性を有するスズ酸化物としては、上記二酸化錫粉末の他にも一酸化錫粉末が知られており、このものは非水電解質二次電池用負極活物質としての用途(特許文献1参照)が提案されているが、このものを配合した導電性塗料組成物は知られていない。
【0003】
【特許文献1】特開平10‐294103号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
アンチモンフリー導電性二酸化錫粉末として、酸素欠陥を有する二酸化錫粉末、リンドープ二酸化錫粉末が知られているが、これら粉末は初期の導電性には優れているものの、その熱安定性(耐熱性)に劣るため、耐熱性に優れたアンチモンフリー導電性粉末を配合した導電性塗料組成物が求められている。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明者は、耐熱性に優れたアンチモンフリー導電性粉末を配合した導電性塗料組成物を見出すべく種々の研究を重ねたところ、意外にも導電性酸化物として知られている一酸化錫粉末は、耐熱性に優れたものであり、しかもこのものを配合した塗料組成物を基材に塗布、乾燥して得られる導電性塗膜もその耐熱性に優れたものであることを見出し、本発明を完成した。
【0006】
すなわち、本発明は、アンチモンフリー一酸化錫粉末、熱可塑性又は熱硬化性の樹脂及び有機溶剤を含有することを特徴とする導電性塗料組成物である。
【0007】
さらに本発明は、上記導電性塗料組成物を基板上に塗布、乾燥してなる導電性塗膜である。
【発明の効果】
【0008】
本発明の導電性塗料組成物は、このものを基材に塗布、乾燥して得られる導電性塗膜の耐熱性に優れたものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
本発明の導電性塗料組成物は、アンチモンフリー一酸化錫粉末及び、熱可塑性又は熱硬化性の樹脂を含有することを特徴とする。本発明の導電性塗料組成物に配合するアンチモンフリー一酸化錫粉末は、アンチモンを含有しない一酸化錫粉末であって、錫(II)塩溶液をアルカリで中和し、熟成することにより得ることができる。用いることのできる錫(II)塩としては、塩化第一錫(SnCl)、フッ化第一錫(SnF)等が挙げられるが、塩化第一錫が好ましい。また、用いることのできるアルカリとしては、水酸化ナトリウム、アンモニア等が挙げられるが、水酸化ナトリウムが好ましい。錫(II)塩溶液をアルカリで中和することにより溶液中に水酸化第一錫が析出し、熟成により脱水反応が進み、一酸化錫が得られる。錫(II)塩溶液の濃度、中和・加水分解の温度、pH等の条件は適宜設定することができる。さらに、乾燥は錫の価数が2価を保つよう非酸化性雰囲気で行なう方が好ましい。乾燥の温度は50〜120℃の範囲が好ましい。中和・加水分解条件等の製造条件により、種々の形状の一酸化錫粉末が得られるが、酸性側でpHを維持しながら第一錫塩をアルカリで中和し、次いで熟成する条件で得られる一酸化錫粉末は、その形状が板状で、0.05〜5μmの範囲の厚み及び、4〜50の範囲の板状比を有しており、このものを配合した塗料組成物を基板上に塗布、乾燥して得られる導電性塗膜は、基板への密着性に優れた塗膜が得られるため好ましい。また、高アルカリ側でpHを維持しながら第一錫塩をアルカリで中和し、次いで熟成する条件でも一酸化錫粉末が得られ、厚みが5〜30μm程度、4〜10程度の板状比を有している。なお、本発明において板状とは、厚みが薄く、板状比の大きい通常、薄片状と表現される形状をも包含する。中和及び熟成の温度は30〜95℃の範囲が好ましく、熟成時間は0.5〜6時間が好ましい。乾燥した後、50〜300℃の範囲の温度で、非酸化雰囲気下で加熱処理すると導電性の耐熱性が向上するため好ましい。上記の方法で得られる一酸化錫粉末は、その粉体抵抗が5〜700Ωcmで、100℃の温度で6日間経時させた後の耐熱性は、(経時後粉体抵抗-初期粉体抵抗)/初期粉体抵抗で表わして概ね−1.0〜5.0である。
【0010】
本発明の塗料組成物に配合する樹脂としては、熱可塑性又は熱硬化性の樹脂であれば特に制限なく使用することができる。例えば、熱可塑性樹脂としてはエポキシ樹脂、アルキド樹脂、アルキド−メラミン樹脂、ウレタン樹脂、熱可塑性ポリエステル樹脂、熱可塑性アクリル樹脂、アクリル−メラミン樹脂が、また熱硬化性樹脂としては熱硬化性アクリル樹脂、熱硬化性ポリエステル樹脂が挙げられる。
【0011】
本発明の塗料組成物に配合する有機溶剤としては、塗料用に用いられる一般的な溶剤であれば特に制限なく用いることができるが、例えばトルエン、ブタノール、酢酸ブチル等が挙げられる。有機溶剤を配合する場合の、一酸化錫粉末及び樹脂の合量に対する有機溶剤の配合割合(体積比)は、酸化錫粉末及び樹脂の合量を1とした時、有機溶剤の配合量は、1〜200(体積比)の範囲が好ましい。
【0012】
また、本発明においては、アンチモンフリー一酸化錫粉末、熱可塑性又は熱硬化性の樹脂及び有機溶剤の他に、分散剤を塗料組成物に配合することができる。分散剤としては、各種イオン性界面活性剤及びポリオキシエチレンアルキルエーテル、脂肪酸アルカノールアミド等の一般的に用いられる非イオン性界面活性剤などが挙げられ、その配合割合は一酸化錫粉末に対して0.05〜10重量%が好ましい。
【0013】
塗料組成物中の、アンチモンフリー一酸化錫粉末と上記樹脂との配合割合は、一酸化錫粉末と樹脂の合量に対し、一酸化錫粉末を30〜90重量%含むことが好ましい。上記範囲より一酸化錫粉末の配合量が少ないと、所望の導電性を得ることが困難であり、また、上記範囲より多く一酸化錫粉末を配合しても、一酸化錫粉末の配合量に見合った導電性を得ることができない。
【0014】
次の本発明は、上記導電性塗料組成物を基板上に塗布、乾燥してなる導電性塗膜である。樹脂として熱可塑性樹脂を用いた場合は15〜40℃の温度で乾燥する。また、樹脂として熱硬化性樹脂を用いた場合は60〜110℃の温度で乾燥する。導電性塗料組成物に配合するアンチモンフリー一酸化錫粉末として、100〜500Ωcmの粉体抵抗を有する粉末を用いると、10Ω/Sq〜1012Ω/Sqの範囲の表面抵抗を有する導電性塗膜を得ることができる。また、導電性塗膜を100℃の温度で6日間経時させた後の耐熱性は、(経時後表面抵抗-初期表面抵抗)/初期表面抵抗で表わして−1.0〜5.0であり、耐熱性に優れた導電性塗膜が得られる。
【実施例】
【0015】
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はそれら実施例に限定されるものではない。
【0016】
(アンチモンフリー一酸化錫粉末の製造例1)
塩化第一スズ2水和物(SnCl・2HO)69.79gを5規定の塩酸水溶液150mLに溶解させ、90℃に昇温した2Lの純水の中に、5規定の水酸化ナトリウム水溶液とともにpH4.0±0.5を維持しながら20分間かけて同時に添加を行い、スズ(II)の水酸化物を生成させた後、90℃の温度で2時間熟成(脱水)させ、SnOを生成させた。その後pH調整を行わず、洗浄にかけ、洗浄液(濾液)の比抵抗値が15000Ωcmになったところで、洗浄をやめ、120℃で12時間の乾燥を行った。乾燥したサンプルは遠心ミルで粉砕を行い、アンチモンフリー一酸化錫粉末(試料P)を得た。
【0017】
(アンチモンフリー二酸化錫粉末の比較製造例1)
塩化第二スズ5水和物(SnCl・5HO)232.6gを3規定の塩酸水溶液300mLに溶解させ、2Lの純水を張ったビーカーの中に、5規定の水酸化ナトリウム水溶液とともにpH7.0±0.5を維持しながら20分間かけて中和を行った。その後、pH調整を行い、洗浄にかけ、洗浄液(濾液)の比抵抗値が15000Ωcmになったところで、洗浄をやめ、120℃で12時間の乾燥を行った。乾燥したサンプルは遠心ミルで粉砕を行った。粉砕したサンプルを、15mlのアルミナルツボにいれ、窒素雰囲気中、1200℃で2時間の焼成し、比較用のアンチモンフリー二酸化錫粉末(試料Q)を得た。
【0018】
(アンチモンフリー二酸化錫粉末の比較製造例2)
3規定の塩酸水溶液の中にリン酸溶液(リン酸として85%含有)3.64gを加えたこと、及び焼成を窒素雰囲気中、900℃で2時間行なったこと以外は比較製造例1と同様にして比較用のアンチモンフリー・リンドープ二酸化錫粉末(試料R)を得た。
【0019】
(アンチモンフリー二酸化錫粉末の比較製造例3)
5規定の水酸化ナトリウム水溶液の中にケイ酸ナトリウム(SiO分=36.5%)1.74gを加えたこと、及び焼成を窒素雰囲気中、900℃で2時間の焼成を行ったこと以外は比較製造例1と同様にして比較用のアンチモンフリー二酸化錫粉末(試料S)を得た。
【0020】
製造例1及び比較製造例1〜3で得られた試料(P〜S)の粒子形状を電子顕微鏡を用いて観察した。さらに、試料P〜S及びこれら試料を100℃の温度で6日経時させた試料を夫々、銅電極に挟み込み、100kg/cmの圧力下、その粉体体積抵抗値の測定を行った。結果を比表面積とともに表1に示した。なお、耐熱性は、(経時後粉体抵抗-初期粉体抵抗)/初期粉体抵抗で表わした。
【0021】
【表1】

【0022】
実施例1
試料P20.0g、熱可塑性アクリル樹脂アクリディックA−165(大日本インキ化学工業社製、樹脂固形分45%、他の成分はトルエン及びブタノール)30.6g及びトルエン/n−ブタノール混合溶媒(配合比率=1/1)26.4gを140mlのマヨネーズ瓶にいれ、更にガラスビーズ(2mmφ)を50.0g加え、Red−Devil社製ペイントシェーカーにて20分間振盪した後、ガラスビーズを分離した。この導電性塗料組成物を各々15.0gずつ、70mlのマヨネーズ瓶に入れ、さらに上記熱可塑性アクリル樹脂アクリディックA−165を2.7g加えて、Red−Devil社製ペイントシェーカーにて再度3分間振盪し、本発明の導電性塗料組成物を得た(試料A)。試料Aの固形分(導電性粉末と樹脂の合量)中の導電性粉末(試料P)の重量割合(以後、PWCと表記する)は50重量%である。
【0023】
比較例1〜2
実施例1において、試料Pに代えて試料Q、Sを用いたこと以外は、実施例1と同様にして比較例の導電性塗料組成物を得た(試料B、C)。
【0024】
試料A〜Cをガラス板(松浪硝子工業社製)上に#60(ドライ膜厚32.3μm)のバーコーターで塗布し、常温で24時間乾燥した後、さらに100℃の温度で24時間エージングして本発明の導電性塗膜を得た。得られた塗膜の初期表面抵抗及び100℃の温度で6日間経時させたときの表面抵抗をトレック・ジャパン製表面抵抗計Model−152本体及び152P−CRプローブ又は152P−2Pプローブを用いて測定した。結果を表2に示した。
【0025】
【表2】

【0026】
実施例2
試料P12.0g、熱硬化性アクリル樹脂アクリディック47−712(大日本インキ化学工業社製、樹脂固形分50%、他の成分はトルエン及びブタノール)3.6g及びトルエン/酢酸ブチル混合溶媒(配合比率=1/1)16.8gを140mlのマヨネーズ瓶にいれ、更にガラスビーズ(2mmφ)を50.0g加え、Red−Devil社製ペイントシェーカーにて20分間振盪した。
ガラスビーズを分離した後、上記混合物を70mlのマヨネーズ瓶に20.0g入れ、さらに上記アクリル樹脂アクリディック47−712を4.3g、及びメラミン樹脂スーパーベッカミンL−117(大日本インキ化学工業社製、樹脂固形分60%、他の成分はトルエン及びブタノール)1.4g加えて、更にトルエン/酢酸ブチル混合溶媒(配合比率=1/1)6.1gを加え、Red−Devil社製ペイントシェーカーにて再度3分間振盪して本発明の導電性塗料組成物(試料D)を得た。
【0027】
比較例3、4
実施例2において、試料Pに代えて試料R、Sを夫々用いたこと以外は、実施例2と同様にして本発明及び比較例の導電性塗料組成物を得た(試料E、F)。
【0028】
試料D〜Fをガラス板(松浪硝子工業社製)上に#30(ドライ膜厚13.7μm)のバーコーターで塗布し、30分間風乾した後、80℃で1時間焼き付け、さらに100℃の温度で24時間エージングして本発明の導電性塗膜を得た。得られた塗膜の初期表面抵抗及び100℃の温度で6日間経時させたときの表面抵抗をトレック・ジャパン製表面抵抗計Model−152本体及び152P−CRプローブ又は152P−2Pプローブを用いて測定した。結果を表3に示した。
【0029】
【表3】

【0030】
実施例3
試料P12.0g、前記熱硬化性アクリル樹脂アクリディック47−712を3.6g及びトルエン/酢酸ブチル混合溶媒(配合比率=1/1)16.8gを140mlのマヨネーズ瓶にいれ、更にガラスビーズ(2mmφ)を50.0g加え、Red−Devil社製ペイントシェーカーにて20分間振盪した。
ガラスビーズを分離した後、上記混合物を70mlのマヨネーズ瓶に20.0g入れ、さらに前記アクリル樹脂アクリディック47−712を1.6g、及び前記メラミン樹脂スーパーベッカミンL−117を0.8g加えて、更にトルエン/酢酸ブチル混合溶媒(配合比率=1/1)1.9gを加え、Red−Devil社製ペイントシェーカーにて再度3分間振盪して本発明の導電性塗料組成物(試料G)を得た。
【0031】
比較例5、6
実施例3において、試料Pに代えて試料R、Sを夫々用いたこと以外は、実施例3と同様にして本発明及び比較例の導電性塗料組成物を得た(試料H、I)。
【0032】
試料G〜Iをガラス板(松浪硝子工業社製)上に#30(ドライ膜厚13.7μm)のバーコーターで塗布し、30分間風乾した後、80℃で1時間焼き付け、さらに100℃の温度で24時間エージングして本発明の導電性塗膜を得た。得られた塗膜の初期表面抵抗及び100℃の温度で6日間経時させたときの表面抵抗をトレック・ジャパン製表面抵抗計Model−152本体及び152P−CRプローブ又は152P−2Pプローブを用いて測定した。結果を表4に示した。
【0033】
【表4】

【0034】
導電性粉末としてアンチモンフリー一酸化錫粉末を含む本発明の導電性塗料組成物は、従来から用いられているアンチモンフリー二酸化錫粉末を配合した導電性塗料組成物と較べ、このものを塗布した導電性塗膜の耐熱性に優れたものであることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【0035】
本発明の導電性塗料組成物は、導電性を必要とする壁、床、柱等の種々の基材に塗布して、その導電性を長期間にわたって維持することができる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
アンチモンフリー一酸化錫粉末、熱可塑性又は熱硬化性の樹脂及び有機溶剤を含有することを特徴とする導電性塗料組成物。
【請求項2】
一酸化錫粉末の形状が0.05〜30μmの範囲の厚み及び、4〜50の範囲の板状比を有する板状であることを特徴とする請求項1に記載の導電性塗料組成物。
【請求項3】
樹脂がアクリル樹脂、アクリル−メラミン樹脂、エポキシ樹脂、アルキド樹脂、アルキド−メラミン樹脂、ポリエステル、塩酢ビ樹脂、ウレタン樹脂からなる群より選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする請求項1に記載の導電性塗料組成物。
【請求項4】
一酸化錫粉末と樹脂の合量に対し、一酸化錫粉末を30〜90重量%含むことを特徴とする請求項1に記載の導電性塗料組成物。
【請求項5】
請求項1に記載の導電性塗料組成物を基板上に塗布、乾燥してなる導電性塗膜。

【公開番号】特開2009−62399(P2009−62399A)
【公開日】平成21年3月26日(2009.3.26)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−228618(P2007−228618)
【出願日】平成19年9月4日(2007.9.4)
【出願人】(000000354)石原産業株式会社 (289)
【Fターム(参考)】