【手続補正書】
【提出日】平成17年5月26日(2005.5.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】      明細書【発明の名称】  金属ナノロッド含有組成物およびその用途【特許請求の範囲】  【請求項１】  長軸が４００nm未満であってアスペクト比（長軸長さ／短軸長さ）が１より大きいロッド状の金属微粒子（以下、金属ナノロッドと云う）を含有することを特徴とする組成物。  【請求項２】  導電性を有する請求項１の金属ナノロッド含有組成物。  【請求項３】  可視光および近赤外光に対して選択的な吸収機能を有する請求項１の金属ナノロッド含有組成物。  【請求項４】  長軸が４００nm未満の金属ナノロッドを含有し、波長４００nm〜２０００nmの可視光・近赤外光に対して選択的な吸収機能を有する請求項３の金属ナノロッド含有組成物。  【請求項５】  請求項１の金属ナノロッド含有組成物を含むコーティング組成物。  【請求項６】  請求項５のコーティング組成物によって形成された導電性コーティング膜。  【請求項７】  表面抵抗値が２.５Ω/□以下の請求項６に記載する導電性コーティング膜。  【請求項８】  電磁波遮蔽機能を有する請求項６に記載するコーティング膜。  【請求項９】  請求項５のコーティング組成物によって形成された波長４００nm〜２０００nmの可視光および近赤外光に対して選択的な吸収機能を有するコーティング膜。  【請求項１０】請求項９のコーティング膜を基材表面に有し、または基材の間に有する光学フィルター。  【請求項１１】  プラズマディスプレー用の請求項１０に記載する光学フィルター。【発明の詳細な説明】  【０００１】  【発明の属する技術分野】  本発明は可視光・近赤外光に対する選択的な吸収機能と電磁波遮蔽機能を有する金属ナノロッドを含有した組成物とその用途に関する。  【０００２】  【従来の技術】  金属の微粒子に光を照射するとプラズモン吸収と呼ばれる共鳴吸収現象が生じる。この吸収現象は金属の種類と形状によって吸収波長域が異なる。例えば、球状の金微粒子が水に分散した金コロイドは５３０nm付近に吸収域を持つが、微粒子の形状を短軸１０nmのロッド状にすると、ロッドの短軸に起因する５３０nm付近の吸収の他に、ロッドの長軸に起因する長波長側の吸収を有することが知られている（例えば、S-S.Chang et al，Langmuir,1999,15.p701-709）。  【０００３】  【発明の解決課題】  従来、金属微粒子がこのようなプラズモン吸収を示すことは知られているが、この現象を利用したコーティグ組成物、すなわち塗料組成物はこれまで知られていない。例えば、特開平１１−８０６４７号および特開平１１−３１９５３８号には、貴金属や銅のコロイド粒子と高分子顔料分散剤を含むコロイド溶液が記載されているが、これは塗料としての着色性や溶液の安定性を高めることを目的としたものであり、金属微粒子の形状を特定して近赤外光に対する吸収効果や電磁波遮蔽効果を得るようにしたものではない。また、特表平９−５０６２１０号には金属炭化物ナノ微粒子とその製造方法が記載されているが、金属微粒子の短軸と長軸の比を特定して近赤外光に対する吸収機能を高めることは認識されておらず、これを塗料に具体化することは示されていない。  【０００４】  また、金属配線パターンを形成することを目的として、固体表面に担持させたプラズモン吸収する無機質微粒子を直径１００nm未満およびアスペクト比１��上に成長させた微細ロッドにして使用することが知られている（特開２００１−６４７９４）。しかし、この方法は、微細ロッドは固体表面に担持された状態で成長するため、各種溶媒、バインダーに分散させることができないので塗料化することができない。また、金属微粒子のプラズモン吸収は合成過程における成長目的にのみ利用されており、金属ナノロッドの長軸に起因する可視光・近赤外光の特定波長の選択的な吸収に利用したものではない。  【０００５】  【課題を解決する手段】  以上の従来技術に対して、本発明は長軸の長さとアスペクト比を特定した金属ナノロッドを用いることによって、波長４００nm〜２０００nmの可視光・近赤外光に対して選択的な吸収機能を有すると共に電磁波遮蔽機能を有する組成物と、この組成物によって形成されたコーティング組成物ないしコーティング膜等の用途を提供するものである。  【０００６】  本発明によれば以下の構成からなる金属ナノロッド含有組成物およびその用途が提供される。（１）長軸が４００nm未満であってアスペクト比（長軸長さ／短軸長さ）が１より大きいロッド状の金属微粒子（金属ナノロッド）を含有することを特徴とする組成物。（２）導電性を有する上記(1)の金属ナノロッド含有組成物。（３）可視光および近赤外光に対して選択的な吸収機能を有する上記(1)の金属ナノロッド含有組成物。（４）長軸が４００nm未満の金属ナノロッドを含有し、波長４００nm〜２０００nmの可視光・近赤外光に対して選択的な吸収機能を有する上記(3)の金属ナノロッド含有組成物。（５）上記(1)の金属ナノロッド含有組成物を含むコーティング組成物。（６）上記(5)のコーティング組成物によって形成された導電性コーティング膜。（７）表面抵抗値が２.５Ω/□以下の上記(6)に記載する導電性コーティング膜。（８）電磁波遮蔽機能を有する上記(6)に記載するコーティング膜。（９）上記(5)のコーティング組成物によって形成された波長４００nm〜２０００nmの可視光および近赤外光に対して選択的な吸収機能を有するコーティング膜。（１０）上記(9)のコーティング膜を基材表面に有し、または基材の間に有する光学フィルター。（１１）プラズマディスプレー用の上記(10)に記載する光学フィルター。  【０００７】  【発明の実施の形態】  以下、本発明を実施形態に基づいて具体的に説明する。  本発明の組成物は、長軸が４００nm未満であってアスペクト比（長軸長さ／短軸長さ）が１より大きいロッド状の金属微粒子（金属ナノロッドと云う）を含有する金属ナノロッド含有組成物である。本発明の金属ナノロッド含有組成物は導電性を有し、また可視光および近赤外光に対して選択的な吸収機能を有する。  【０００８】  金属ナノロッドの金属種としては金、銀、銅、およびそれらの合金などを用いることができる。本発明において用いる金属ナノロッドはアスペクト比(長軸長さ／短軸長さ)が１より大きく、特にアスペクト比２〜１０のものが好適である。アスペクト比が１の場合には、球状の金属微粒子が溶媒に分散したコロイド状の分散液と同様になり、可視光および近赤外光の波長域において選択的な光吸収効果が得られない。  【０００９】また、本発明の金属ナノロッドは長軸が４００nm未満であるものが好ましく、２００nm以下がさらに好ましい。金属ナノロッドの長軸が４００nm以上であると、これを溶媒に分散させたときに安定なコロイド状の分散液が得られ難い。また、長軸が４００nm未満、好ましくは２００nm以下の金属ナノロッドは、これを溶媒に分散させたものは肉眼で粒子として認識し難いので、この金属ナノロッドを分散させた組成物は透明性を有することができる。また、長軸が４００nm未満、好ましくは２００nm以下の金属ナノロッドは長軸による波長吸収能によって、波長４００nm〜２０００nmの可視光・近赤外光の特定波長に対して選択的な吸収効果を有することができる。なお、例えば金ナノロッドは短軸の波長吸収能として５３０nm付近に吸収域が存在するが、短軸の長さが２nm以下であればこの影響は無視できる。  【００１０】  また、上記金属ナノロッドは導電性を有するので、本発明の金属ナノロッド含有組成物は導電性を有し、電磁波に対して遮蔽機能を有する。この金属ナノロッド含有組成物からなるコーティング組成物を用いて基材表面に導電性コーティング膜を形成することができる。  【００１１】  本発明の金属ナノロッド含有組成物をコーティング液に分散させたコーティング組成物を得ることができる。具体的には、例えば上記金属ナノロッド含有組成物を塗料成分に混合することによってコーティング組成物、すなわち塗料組成物を得ることができる。金属ナノロッドを分散させる溶媒の種類は塗料に使用されている水や各種有機溶剤であれば良い。また、金属ナノロッドの分散量やその他のバインダー（樹脂）や添加剤などは使用条件に応じて適宜定めることができる。なお、本発明の金属ナノロッド含有組成物は上記金属ナノロッドを分散した水分散液もその範囲に含む。例えば、実施例に示すように、本発明の金属ナノロッドの水分散液を樹脂エマルジョンと混合することによって塗料組成物を得ることができる。また、本発明に係るコーティング組成物の使用方法も特には制限されない。刷毛塗り、吹き付け、ロールコーティングやスピンコーティングなどの各種の方法によって使用することができる。  【００１２】  本発明のコーティング組成物によって形成されるコーティング膜は波長４００nm〜２０００nmの可視光・近赤外光に対して選択的な吸収機能を有すると共に電磁波遮蔽機能を有する。また、コーティング組成物を基材表面にコーティングした被膜は上記光吸収機能および電磁波遮蔽機能と共に導電性を有し、例えば、表面抵抗値２.５Ω/□以下の導電性コーティング層を形成することができる。  【００１３】  上記コーティング組成物によって形成されたコーティング膜を基材表面に形成し、またはコーティング膜を形成した基材表面に他の基材を積層するなどの方法によって基材の間にコーティング膜を形成することにより、上記光吸収機能および電磁波遮蔽機能を有する光学フィルターを得ることができる。さらに、基材表面に上記コーティング膜を形成したものは上記表面抵抗値以下の導電性を有する光学フィルターを得ることができる。  【００１４】  この表面抵抗値以下の導電性コーティング層はプラズマディスプレーパネル(ＰＤＰ)の光学フィルターとして必要な近赤外光に対する十分な光吸収性と電磁波遮蔽性を有するので、このコーティング層を有するフィルターはＰＤＰ用の光学フィルターとして使用することができる。  【００１５】  また、本発明の組成物によって形成されるコーティング膜は４００nm〜２０００nmの可視光・近赤外光に対して選択的な吸収機能を有するので、可視光を選択吸収するカラーフィルターや、近赤外光を選択吸収する熱線遮蔽フィルターなどに使用することができる。  【００１６】  【実施例】  本発明を実施例によって具体的に示す。なお、以下の実施例は金ナノロッドを用いた主に４００nm〜１８００nmの波長域における光吸収機能ないし電磁波遮蔽機能を示しているが、金属ナノロッドの種類や長さ、組成化の条件などを変更することによって２０００nmまでの波長域における光吸収機能および電磁波遮蔽機能を有することができる。  【００１７】  〔実施例１〕  ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロミド(CTAB)で表面を保護した金ナノロッド（短軸の平均長さ１０nm、長軸の平均長さ５０nm）の水分散液１０ｇ（金ナノロッド１ｇ含有）をアクリル樹脂エマルジョン(固形分４０質量％)０.６２５ｇと混合して塗料化した。この塗料を室温下に３ヶ月以上放置したところ、変色や沈殿を生成せず安定であった。また、この塗料を透明な基材(ＰＥＴシート)に厚さ２μmに塗布し乾燥してコーティング膜を形成した。この膜に４００nm〜１０００nmの光を照射し、分光光度計（日本分光株式会社製品：V-570）によって透過率を測定したところ、この８００nm〜１０００nmの全域にわたり透過率は１５％以下であり、近赤外光に対して十分な遮蔽効果を有することを確認した。さらに、このコーティング膜(膜厚２μm)の表面抵抗を４端針法により抵抗率計（三菱化学株式会社製品：ロレスターGP）を用いて測定したところ２.５Ω/□以下であり、ＰＤＰ用電磁波遮蔽フィルターとして使用可能な値を示した。  【００１８】  〔実施例２〕  ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロミド(CTAB)で表面を保護した金ナノロッド（短軸の平均長さ１０nm、長軸の平均長さ３０nm）の水分散液１０ｇ（金ナノロッド１ｇ含有）をアクリル樹脂エマルジョン(固形分４０質量％)０.６２５ｇと混合して塗料化した。この塗料を室温下に３ヶ月以上放置したところ、変色や沈殿を生成せず安定であった。また、この塗料を透明な基材(ＰＥＴシート)に厚さ２μmに塗布し乾燥してコーティング膜を形成した。この膜に４００nm〜１０００nmの光を照射し、分光光度計（日本分光株式会社製品：V-570）によって透過率を測定したところ、７００nmにピークを持つ吸光度が得られ、本コーティング膜は光学フィルターとして機能することを示した。  【００１９】  〔実施例３〕  実施例１と同様の金ナノロッド（短軸の平均長さ１０nm、長軸の平均長さ５０nm）の水分散液をフッ素樹脂エマルジョン(固形分４０質量％)と混合して塗料化した。この塗料について実施例１と同様の試験を行ったところ、室温下に３ヶ月以上放置しても変色や沈殿を生成せず安定であった。また、この塗料を用いたコーティング膜の８００nm〜１０００nmの波長に対する透過率は全域にわたり１５％以下であり、表面抵抗値は２.５Ω/□以下であった。  【００２０】  〔実施例４〕  実施例２と同様の金ナノロッド（短軸の平均長さ１０nm、長軸の平均長さ３０nm）の水分散液をフッ素樹脂エマルジョン(固形分４０質量％)と混合して塗料化した。この塗料について実施例１と同様の試験を行ったところ、室温下に３ヶ月以上放置しても変色や沈殿を生成せず安定であった。また、この塗料によって形成したコーティング膜は７００nmにピークを持つ光吸収特性を有し、光学フィルターとして機能することを示した。  【００２１】  〔実施例５〕  実施例１と同様の金ナノロッド（短軸の平均長さ１０nm、長軸の平均長さ５０nm）の水分散液を界面活性剤（アヒ゛シア社製品:ソルスハ゜ース24000SC）を溶解したトルエン中に混合しながらアセトンを添加し、１時間攪拌後、静置した。保護剤のＣＴＡＢはアセトンによって溶解し、金ナノロッドは界面活性剤（アヒ゛シア社製品：ソルスハ゜ース24000SC）によって表面処理された。静置した混合液は無色透明の水相と鮮やかな赤色のトルエン相に分離した。その後、有機溶媒相のみを抽出し、さらにエバポレーターを用いて余剰のトルエンを除去して、トルエンの金ナノロッド濃縮液(固形分５０質量％)を得た。この濃縮液は沈殿を生成せず、界面活性剤（アヒ゛シア社製品:ソルスハ゜ース24000SC）で表面処理された金ナノロッドが安定に分散していた。この濃縮液２ｇをアクリル樹脂のトルエン溶液(固形分４０質量％)０.６２５ｇと混合して塗料化した。この塗料は室温下に３ヶ月以上放置しても変色や沈殿を生成せず安定であった。また、この塗料を用いたコーティング膜（膜厚２μm）の８００nm〜１０００nmの波長に対する透過率は全域にわたり１５％以下であり、表面抵抗値は２.５Ω/□以下であった。  【００２２】  〔実施例６〕  実施例２と同様の金ナノロッド（短軸の平均長さ１０nm、長軸の平均長さ３０nm）の水分散液を界面活性剤（アヒ゛シア社製品:ソルスハ゜ース24000SC）を溶解したトルエン中に混合しながらアセトンを添加し、１時間攪拌後、静置した。保護剤のＣＴＡＢはアセトンによって溶解し、金ナノロッドは界面活性剤（アヒ゛シア社製品：ソルスハ゜ース24000SC）によって表面処理された。静置した混合液は無色透明の水相と着色したトルエン相に分離した。その後、有機溶媒相のみを抽出し、さらにエバポレーターを用いて余剰のトルエンを除去し、トルエンの金ナノロッド濃縮液(固形分５０質量％)を得た。この濃縮液は沈殿を生成せず、界面活性剤（アヒ゛シア社製品：ソルスハ゜ース24000SC）で表面処理された金ナノロッドが安定に分散していた。この濃縮液２ｇをアクリル樹脂のトルエン溶液（固形分４０質量％）０.６２５ｇと混合して塗料化した。この塗料は室温下に３ヶ月以上放置しても変色や沈殿を生成せず安定であった。また、この塗料によって形成したコーティング膜は７００nmにピークを持つ光吸収特性を有し、光学フィルターとして機能することを示した。  【００２３】  〔実施例７〕  実施例１と同様の金ナノロッド（短軸の平均長さ１０nm、長軸の平均長さ５０nm）を実施例５と同様の方法で処理して得た金ナノロッド濃縮液２ｇをウレタン樹脂のトルエン溶液(固形分４０質量％)０.６２５ｇと混合して塗料化した。この塗料は室温下に３ヶ月以上放置しても変色や沈殿を生成せず安定であった。さらに、この塗料を用いたコーティング膜(膜厚２μm)の８００nm〜１０００nmの波長に対する透過率は全域にわたり１５％以下であり、表面抵抗値は２.５Ω/□以下であった。  【���０２４】  〔実施例８〕  実施例２と同様の金ナノロッド（短軸の平均長さ１０nm、長軸の平均長さ３０nm）を実施例６と同様の方法で処理して得た金ナノロッド濃縮液２ｇをウレタン樹脂のトルエン溶液(固形分４０質量％)０.６２５ｇと混合して塗料化した。この塗料は暗所の室温下に３ヶ月以上放置しても変色や沈殿を生成せず安定であった。また、この塗料によって形成したコーティング膜は７００nmにピークを持つ光吸収特性を有し、光学フィルターとして機能することを示した。  【００２５】  〔実施例９〕  実施例１と同様の金ナノロッド（短軸の平均長さ１０nm、長軸の平均長さ５０nm）を実施例５と同様の方法で処理して得た金ナノロッド濃縮液２ｇをラジカル重合性オリゴマーのトルエン溶液(固形分４０質量％)０.６２５ｇと混合して塗料化した。この塗料は暗所の室温下に３ヶ月以上放置しても変色や沈殿を生成せず安定であった。さらに、この塗料を用いたコーティング膜(膜厚２μm)の８００nm〜１０００nmの波長に対する透過率は全域にわたり１５％以下であり、表面抵抗値は２.５Ω/□以下であった。  【００２６】  〔実施例１０〕  実施例２と同様の金ナノロッド（短軸の平均長さ１０nm、長軸の平均長さ３０nm）を実施例６と同様の方法で処理して得た金ナノロッド濃縮液２ｇをラジカル重合性オリゴマーのトルエン溶液(固形分４０質量％)０.６２５ｇと混合して塗料化した。この塗料は暗所の室温下に３ヶ月以上放置しても変色や沈殿を生成せず安定であった。また、この塗料によって形成したコーティング膜は７００nmにピークを持つ光吸収特性を有し、光学フィルターとして機能することを示した。  【００２７】  〔実施例１１〕  ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロミド(CTAB)で表面を保護した金ナノロッド（短軸の平均長さ１０nm、長軸の平均長さ１００nm）の水分散液１０ｇ（金ナノロツド１ｇ含有）をアクリル樹脂エマルジョン（固形分４０質量％）０.６２５ｇと混合して塗料化した。この塗料を室温下に３ケ月以上放置したところ、変色や沈毅を生成せず安定であった。また、この塗料を透明な基材（PETシート）に厚さ２μmに塗布し乾燥してコーティング膜を形成した。この膜に４００nm〜２０００nmの光を照射し、分光光度計（日本分光株式会社製品：V-570）によって透過率を測定したところ、この１２００nm〜１６００nmの全域にわたり透過率は１５％以下であり、近赤外光に対して十分な遮蔽効果を有することを確認した。さらに、このコーティング膜（膜厚２μm）の表面抵抗を４端針法により抵抗率計（三菱化学株式会社製品：ロレスターGP）を用いて測定したところ２.５Ω/□以下であった。  【００２８】  〔実施例１２〕  実施例１１と同様の金ナノロッド（短軸の平均長さ１０nm、長軸の平均長さ１００nm）の水分散液をフッ素樹脂エマルジョン（固形分４０質量％）と混合して塗料化した。この塗料について実施例１１と同様の試験を行ったところ、室温下に３ヶ月以上放置しても変色や沈殿を生成せず安定であった。また、この塗料を用いたコーティング膜の１２００nm〜１６００nmの波長に対する透過率は全域にわたり１５％以下であり、表面抵抗値は２.５Ω/□以下であった。  【００２９】  〔実施例１３〕  実施例１１と同様の金ナノロッド（短軸の平均長さ１０nm、長軸��平均長さ１００nm）の水分散液を界面活性剤（アヒ゛シア社製品：ソルスハ゜ース24000SC）を溶解したトルエン中に分散しながらアセトンを添加し、１時間攪拌後、静置した。保護剤のＣＴＡＢはアセトンによって溶解し、金ナノロッドは界面活性剤（アヒ゛シア社製品：ソルスハ゜ース24000SC）によって表面処理された。静置した混合溶液は無色透明の水相と鮮やかな赤色のトルエン層に分離した。その後、有機溶媒相のみを抽出し、さらにエパボレーターを用いて余剰のトルエンを除去し、トルエンの金ナノロッド濃縮液（固形分５０質量％）を得た。この濃縮液は沈殿を生成せず、界面活性剤（アヒ゛シア社製品：ソルスハ゜ース24000SC）で表面処理された金ナノロッドが安定に分散していた。この濃縮液２ｇをアクリル樹脂のトルエン溶液（同形分４０質量％〉０.６２５ｇと混合して塗料化した。この塗料は室温下に３ヶ月以上放置しても変色や沈殿を生成せず安定であった。また、この塗料を用いたコーティング膜（膜厚２μm）の１２００nm〜１６００nmの波長に対する透過率は全域にわたり１５％以下であり、表面抵抗値は２.５Ω/□以下であった。  【００３０】  〔実施例１４〕  実施例１１と同様の金ナノロッド（短軸の平均長さ１０nm、長軸の平均長さ１００nm）を実施例１３と同様の方法で処理して得た金ナノロッド濃縮液２ｇをウレタン樹脂のトルエン溶液（固形分４０質量％）０.６２５ｇと混合して塗料化した。この塗料は室温下に３ヶ月以上放置しても変色や沈擬を生成せず安定であった。また、この塗料を用いたコーティング膜（膜厚２μm）の１２００nm〜１６００nmの波長に対する透過率は全域にわたり１５％以下であり、表面抵抗値は２.５Ω/□以下であった。  【００３１】  〔実施例１５〕  実施例１１と同様の金ナノロッド（短軸の平均長さ１０nm、長軸の平均長さ１００nm）を実施例１３と同様の方法で処理して得た金ナノロッド濃縮液２ｇをラジカル重合性オリゴマーのトルエン溶液（固形分４０質量％）０.６２５ｇと混合して塗料化した。この塗料は暗所の室温下に３ヶ月以上放置しても変色や沈殿を生成せず安定であった。さらに、この塗料を用いたコーティング膜（膜原２μm）の１２００nm〜１６００nmの波長に対する透過率は全域にわたり１５％以下であり、表面抵抗値は２.５Ω/□以下であった。  【００３２】  【発明の効果】  本発明の金属ナノロッド含有組成物によって得られるコーティング膜は、波長４００nm〜２０００nmの可視光・近赤外光に対して優れた選択的吸収機能と電磁波遮蔽機能を有する。従って、本発明のコーティング組成物を透明な基材にコーティングすることによって可視光・近赤外線に対する光吸収機能と電磁波遮蔽機能とを有する光学フィルターを得ることができる。さらに、この組成物によって表面抵抗値２.５Ω/□以下の導電性コーティング層を形成することができ、この導電性コーティング層を形成したフィルターはプラズマディスプレーパネル（ＰＤＰ）用の光学フィルターとして利用することができる。