(57)【要約】【課題】低抵抗で十分な導電性を有し、環境に悪影響を与える心配もなく、耐候性に優れた無機導電性塗料を提供すること。【解決手段】無機導電性塗料は、厚さ略１．０μｍ、長さ略１８μｍのニッケルフレークと、酸化ナトリウムと酸化リチウムのモル比がＮａ２Ｏ／Ｌｉ２Ｏ＝略３．６で、シリカ（ＳｉＯ２）の水溶液に対する重量比が略２５％で、ホウ酸亜鉛の酸化ナトリウムに対するモル比が略７．５％である水溶性アルカリケイ酸塩バインダーとからなり、ニッケルフレークの水溶性アルカリケイ酸塩バインダーに対する比率が固形分比でニッケルフレーク／バインダー＝略４．０であるものである。この塗料をエアスプレーで１．５ｍｍ厚さのガラス基板に塗付して熱風乾燥機にて乾燥した結果、膜厚は約９５μｍ、表面抵抗値は約１．０Ω／ｓｑであった。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さ略０．５〜２．０μｍ、長さ略５〜４０μｍのニッケルフレークと、
酸化ナトリウムと酸化リチウムのモル比がＮａ２Ｏ／Ｌｉ２Ｏは略２．２〜５．０で、シリカ（ＳｉＯ２）の水溶液に対する重量比が略２０％〜３０％で、ホウ酸亜鉛の酸化ナトリウムに対するモル比が略７．０％〜１０．０％である水溶性アルカリケイ酸塩バインダーとからなり、
前記ニッケルフレークの前記水溶性アルカリケイ酸塩バインダーに対する比率が固形分比でニッケルフレーク／バインダーは略４．０〜６．０であることを特徴とする無機導電性塗料。
【請求項２】
厚さ略０．８〜１．２μｍ、長さ略１５〜２０μｍのニッケルフレークと、
酸化ナトリウムと酸化リチウムのモル比がＮａ２Ｏ／Ｌｉ２Ｏ＝略２．４〜４．９で、シリカ（ＳｉＯ２）の水溶液に対する重量比が略２０％〜３０％で、ホウ酸亜鉛の酸化ナトリウムに対するモル比が略７．５％〜１０．０％である水溶性アルカリケイ酸塩バインダーとからなり、
前記ニッケルフレークの前記水溶性アルカリケイ酸塩バインダーに対する比率が固形分比でニッケルフレーク／バインダー＝略４．０〜６．０であることを特徴とする無機導電性塗料。
【請求項３】
前記塗膜の厚さが、略５０μｍ〜１５０μｍであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無機導電性塗料。
【請求項４】
前記ニッケルフレークの前記水溶性アルカリケイ酸塩バインダーに対する比率が固形分比でニッケルフレーク／バインダーは略４．５〜６．０で、
塗膜の厚さが略６０μｍ〜１３０μｍであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無機導電性塗料。
【請求項５】
前記ニッケルフレークの前記水溶性アルカリケイ酸塩バインダーに対する比率が固形分比でニッケルフレーク／バインダーは略５．０〜６．０で、
塗膜の厚さが略７０μｍ〜１１０μｍであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無機導電性塗料。
【請求項６】
塗膜の乾燥時に１６０℃〜２００℃の加熱処理を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の無機導電性塗料。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属微粉末と無機バインダーを混合してなる無機導電性塗料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
導電性塗料は、プリント基板の印刷回路用、電子機器の電磁波シールド用・帯電防止用、デジタル時計、携帯電話等に広く利用されているが、有機バインダーを用いた有機導電性塗料が主であり、かかる有機導電性塗料は有機溶剤を用いているために環境に悪影響を与えるという問題がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これに対して、無機バインダーを用いた無機導電性塗料としては、例えば特公平６−８９２７２号公報に記載された「耐湿潤性に優れた不燃性無機系導電性塗料組成物」の発明等がある。しかし、無機導電性塗料においては、導電材としての金属として銅パウダーを用いた場合には、導電性は得られるが耐食性に劣りまたコスト高になってしまう。一方、ニッケルフレークを用いた場合には、十分な導電性が得られないという問題点があった。
【０００４】
そこで、本発明は、低抵抗で十分な導電性を有し、環境に悪影響を与える心配もなく、耐候性に優れた無機導電性塗料の提供を課題とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明にかかる無機導電性塗料は、厚さ略０．５〜２．０μｍ、長さ略５〜４０μｍのニッケルフレークと、酸化ナトリウムと酸化リチウムのモル比がＮａ２Ｏ／Ｌｉ２Ｏ＝略２．２〜５．０で、シリカ（ＳｉＯ２）の水溶液に対する重量比が略２０％〜３０％で、ホウ酸亜鉛の酸化ナトリウムに対するモル比が略７．０％〜１０．０％である水溶性アルカリケイ酸塩バインダーとからなり、前記ニッケルフレークの前記水溶性アルカリケイ酸塩バインダーに対する比率が固形分比でニッケルフレーク／バインダー＝略４．０〜６．０で、例えば、塗膜の厚さが略５０μｍ〜１５０μｍであるものである。
【０００６】
このような構成を有する無機導電性塗料をエアスプレーで基板に塗布して乾燥した塗膜の表面抵抗値は１．５Ω／ｓｑ以下であり極めて低く、十分な導電性を有する。このような良好な導電性が得られるのは、ニッケルフレークが乾燥時に凝集してニッケルフレーク同士の接触が多くなっているためである。ニッケルフレークの容器中での嵩密度は１．１ｇ／ｃｍ３であるが表面抵抗値はｋΩ以上であり、これはニッケルフレーク同士の接触が少なく導電抵抗が大きいことを示す。水溶性アルカリケイ酸塩は脱水縮合反応のために乾燥時に大きく収縮をする。これをバインダーとして用いることによって、その収縮力をニッケルフレークの凝集力として生かすことができる。
【０００７】
１．５Ω／ｓｑ以下の表面抵抗値を得るためには、ニッケルフレークと水溶性アルカリケイ酸塩バインダーの固形分比をニッケルフレーク／バインダー＝略４．０〜６．０とする必要がある。この比が４．０未満ではバインダーが多すぎてニッケルフレークの接触を妨げ、この比が６．０を超えるとバインダー比率が低くニッケルフレークを十分に凝集させることができない。
【０００８】
水溶性アルカリケイ酸塩のアルカリ金属の特性は、皮膜性ではＮａ＞Ｋ＞Ｌｉであり、耐水性ではＬｉ＞Ｋ＞Ｎａの順である。水溶性アルカリケイ酸塩をバインダーとして作製された導電皮膜は、湿度の変化によってその導電率を著しく変化させる。そのため一般にアルカリ金属のモル比でＮａ２Ｏ／Ｌｉ２Ｏ＝１．０〜２．０の範囲での混合溶液が使用される。しかし、ニッケルフレーク／バインダー＝５．０以上の皮膜の形成には、Ｎａ２Ｏ／Ｌｉ２Ｏ＝２．２以上が必要となり、特に４．０以上が望ましい。Ｎａ２Ｏ／Ｌｉ２Ｏ＝１．０〜２．０の場合は、ニッケルフレーク／バインダー＝５．０以上で作製された皮膜ではその強度が低く、ニッケルフレークの剥離が発生し易い。
【０００９】
このようにニッケルフレーク高比率皮膜のためにＮａ２Ｏ／Ｌｉ２Ｏ＝２．２以上のバインダーを使用すると耐水性が低下するが、水溶性アルカリケイ酸塩のＮａ２Ｏ・Ｌｉ２Ｏ混合溶液を予めホウ酸亜鉛で反応させておくことにより、その耐水性を改良することができる。Ｎａ２Ｏに対してホウ酸亜鉛を重量比で７．０％〜１０．０％を添加して反応させると、耐水性を低下させることなく高い皮膜強度を得ることができる。ホウ酸亜鉛はホウ酸と亜鉛を反応させたものであるが、例えば、ＺｎＯが３３〜３６％でＢ２Ｏ３が４２〜４４％の組成であり、粒子径が３μｍである。ホウ酸亜鉛はアルカリ塩の水溶液中ではホウ酸と亜鉛に緩やかに分離するので、ホウ酸とナトリウム、亜鉛とナトリウムとが均一に反応することができる。これによって、耐水性の低下のために従来使用できなかったＮａ２Ｏ／Ｌｉ２Ｏ＝２．２〜５．０の配合を用いて、ニッケルフレーク／バインダーでの低抵抗（１．５Ω／ｓｑ以下）の導電皮膜を得ることができた。この方法によると皮膜の密度は１．５ｇ／ｃｍ３以上となり、ニッケルフレークの剥離のない導電皮膜を形成することができる。
【００１０】
このようにして形成された皮膜の厚さは略５０μｍ〜１５０μｍの範囲であることが好ましい。５０μｍ未満の場合は皮膜のバインダーの凝集力が弱く、１５０μｍを超える場合にはバインダーの凝集力が高すぎて皮膜がクラックを発生する。いずれの場合も目的である表面抵抗１．５Ω／ｓｑを達成できない。
【００１１】
このようにして、皮膜の表面抵抗値が１．５Ω／ｓｑ以下の低抵抗で、皮膜が無機質１００％で塗料溶媒が水であるため環境汚染の心配もなく、導電物質がニッケルフレークであるため耐候性に優れ、不燃性である無機導電性塗料が得られる。
【００１２】
請求項２の発明にかかる無機導電性塗料は、厚さ略０．８〜１．２μｍ、長さ略１５〜２０μｍのニッケルフレークと、酸化ナトリウムと酸化リチウムのモル比がＮａ２Ｏ／Ｌｉ２Ｏ＝略２．４〜４．９で、シリカ（ＳｉＯ２）の水溶液に対する重量比が略２０％〜３０％で、ホウ酸亜鉛の酸化ナトリウムに対するモル比が略７．５％〜１０．０％である水溶性アルカリケイ酸塩バインダーとからなり、前記ニッケルフレークの前記水溶性アルカリケイ酸塩バインダーに対する比率が固形分比でニッケルフレーク／バインダー＝略４．０〜６．０である。
【００１３】
このように、この無機導電性塗料においては、ニッケルフレークの大きさ、酸化ナトリウムと酸化リチウムのモル比、ホウ酸亜鉛の酸化ナトリウムに対するモル比を、請求項１の無機導電性塗料における範囲内でさらに範囲を狭めている。これによって、これらの特性値をより好適な範囲に絞り込んで目的とする塗膜特性をより確実に得ることができる。
【００１４】
このようにして、皮膜の表面抵抗値が１．５Ω／ｓｑ以下の低抵抗で、皮膜が無機質１００％で塗料溶媒が水であるため環境汚染の心配もなく、導電物質がニッケルフレークであるため耐候性に優れ、不燃性である無機導電性塗料がより確実に得られる。
【００１５】
請求項３の発明にかかる無機導電性塗料は、請求項１または請求項２で得られた皮膜の厚さを略５０μｍ〜１５０μｍの範囲としたものである。５０μｍ未満の場合は皮膜のバインダーの凝集力が弱く、１５０μｍを超える場合にはバインダーの凝集力が高すぎて皮膜がクラックを発生する。いずれの場合も目的である表面抵抗１．５Ω／ｓｑ以下を達成できない。
【００１６】
このようにして、皮膜の表面抵抗値が１．５Ω／ｓｑ以下の低抵抗で、皮膜が無機質１００％で塗料溶媒が水であるため環境汚染の心配もなく、導電物質がニッケルフレークであるため耐候性に優れ、不燃性である無機導電性塗料が得られる。
【００１７】
請求項４の発明にかかる無機導電性塗料は、請求項１または請求項２の構成において、前記ニッケルフレークの前記水溶性アルカリケイ酸塩バインダーに対する比率が固形分比でニッケルフレーク／バインダー＝略４．５〜６．０で、塗膜の厚さが略６０μｍ〜１３０μｍであるものである。
【００１８】
このように、この無機導電性塗料はニッケルフレーク／バインダー比を請求項１、請求項２の略４．０〜６．０から略４．５〜６．０とニッケルフレークの割合が高い方に絞り込んでおり、塗膜の厚さも略５０μｍ〜１５０μｍから略６０μｍ〜１３０μｍへとより狭い範囲に絞り込んでいる。これによって、ニッケルフレークの接触がより良好になり、塗膜の表面抵抗が１．０Ω／ｓｑ以下とより低抵抗の皮膜が得られる。
【００１９】
請求項５の発明にかかる無機導電性塗料は、請求項１または請求項２の構成において、前記ニッケルフレークの前記水溶性アルカリケイ酸塩バインダーに対する比率が固形分比でニッケルフレーク／バインダー＝略５．０〜６．０で、塗膜の厚さが略７０μｍ〜１１０μｍであるものである。
【００２０】
このように、この無機導電性塗料はニッケルフレーク／バインダー比を請求項３の略４．５〜６．０から略５．０〜６．０とさらにニッケルフレークの割合が高い方に絞り込んでおり、塗膜の厚さも略６０μｍ〜１３０μｍから略７０μｍ〜１１０μｍへとより狭い範囲に絞り込んでいる。これによって、ニッケルフレークの接触がさらに良好になり、塗膜の表面抵抗が０．８Ω／ｓｑ以下とさらに低抵抗の皮膜が得られる。
【００２１】
請求項６の発明にかかる無機導電性塗料は、請求項１乃至請求項５のいずれか１つの構成において、塗膜の乾燥時に１６０℃〜２００℃の加熱処理を行うものである。
【００２２】
この加熱処理を行うことによって、表面抵抗の経時変化及び湿度変化による抵抗値の上昇を防止することができる。これは、常温においてはホウ酸亜鉛により塗膜中の全てのアルカリ金属を固定できなかったためであり、加熱処理によって塗膜中の全てのアルカリ金属を固定することができたものである。
【００２３】
さらに、この加熱処理によって高温時の表面抵抗を低く保つことができる。有機系バインダーで作製されたニッケル系の導電塗料は室温から５０℃までの加熱では安定であるが、６０℃を超えると抵抗値が２倍に増加する。室温で表面抵抗値が２．５Ω／ｓｑの有機系塗料の試験体では６０℃では５．７Ω／ｓｑとなり、１００℃では１４．３Ω／ｓｑとなる。さらに、２００℃では２３．３Ω／ｓｑとなり実用に耐えない。これに対して、加熱処理を施した無機導電性塗料では、室温で１．５Ω／ｓｑであったものが、３００℃では０．９Ω／ｓｑと抵抗値を下げ、さらに４００℃では０．７Ω／ｓｑとなる。また、かかる高温においても塗膜の脱落等の欠陥は生じない。
【００２４】
このようにして、加熱処理を施すことによって湿度及び温度が高くなっても性能が全く低下しない優れた特性の無機導電性塗料となる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００２６】
実施の形態１
まず、本発明にかかる無機導電性塗料の実施の形態１について説明する。本実施の形態１の無機導電性塗料は、厚さ略０．７μｍ、長さ略１０μｍのニッケルフレークと、酸化ナトリウムと酸化リチウムのモル比がＮａ２Ｏ／Ｌｉ２Ｏ＝略２．２で、シリカ（ＳｉＯ２）の水溶液に対する重量比が略２５％で、ホウ酸亜鉛の酸化ナトリウムに対するモル比が略７．０％である水溶性アルカリケイ酸塩バインダーとからなり、ニッケルフレークの水溶性アルカリケイ酸塩バインダーに対する比率が固形分比でニッケルフレーク／バインダー＝略４．０であるものである（請求項１に対応）。
【００２７】
塗料の作製は、まずホウ酸亜鉛の反応として水溶性アルカリケイ酸塩水溶液にホウ酸亜鉛を添加して、液温を２５℃〜３５℃の範囲に保ちながらホモミクサー５Ｌ（特殊機化工業株式会社製）で回転数１００００ｒｐｍにおいて３０分間
攪拌後、６時間回転数５００ｒｐｍで養生した。続いて、上記で作製した水溶液にニッケルフレークを添加して、回転数１５００ｒｐｍ以下で５分間攪拌した。
【００２８】
このようにして作製した塗料を、エアスプレーで１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．５ｍｍ厚さのガラス基板に塗付して、熱風乾燥機にて１２０℃で２０分間乾燥した。こうして作製した試料の特性は、以下のように測定した。塗布量は、塗布前後のガラス基板の重量を測定してその差から求めた。膜厚は、塗布前後の厚さをマイクロゲージによって測定して求めた。そして、塗膜の表面抵抗は、ヒューレットパッカード３４５６Ａ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｖｏｌｔ　Ｍｅｔｅｒによって測定した。
【００２９】
その結果、膜厚は約１００μｍ、表面抵抗値は約１．５Ω／ｓｑであった。このようにして、皮膜の表面抵抗値が１．５Ω／ｓｑ以下の低抵抗で、皮膜が無機質１００％で塗料溶媒が水であるため環境汚染の心配もなく、導電物質がニッケルフレークであるため耐候性に優れ、不燃性である無機導電性塗料が得られる。
【００３０】
次に、塗膜の加熱処理による特性の向上について試験を行った。塗膜の乾燥時に１６０℃〜２００℃の加熱処理を行うことによって、表面抵抗の経時変化及び湿度変化による抵抗値の上昇を防止することができる。本実施の形態１の塗膜に加熱処理を施した後に、試験体を湿度室で温度５０℃、湿度９５％において２時間放置した後に表面抵抗値を測定した。結果は約１．５Ω／ｓｑで、湿度試験の前後で変化はなかった。
【００３１】
さらに、この加熱処理によって高温時の表面抵抗を低く保つことができる。有機系バインダーで作製されたニッケル系の導電塗料は室温から５０℃までの加熱では安定であるが、６０℃を超えると抵抗値が２倍に増加する。室温で表面抵抗値が２．５Ω／ｓｑの有機系塗料の試験体では６０℃では５．７Ω／ｓｑとなり、１００℃では１４．３Ω／ｓｑとなる。さらに、２００℃では２３．３Ω／ｓｑとなり実用に耐えない。これに対して、加熱処理を施した本実施の形態１の無機導電性塗料では、室温で１．５Ω／ｓｑであったものが、３００℃では０．９Ω／ｓｑと抵抗値を下げ、さらに４００℃では０．７Ω／ｓｑとなった。また、かかる高温においても塗膜の脱落等の欠陥は生じなかった。
【００３２】
このようにして、加熱処理を施すことによって湿度及び温度が高くなっても性能が全く低下しない優れた特性の無機導電性塗料となる。
【００３３】
実施の形態２
次に、本発明にかかる無機導電性塗料の実施の形態２について説明する。本実施の形態２の無機導電性塗料は、厚さ略１．０μｍ、長さ略１８μｍのニッケルフレークと、酸化ナトリウムと酸化リチウムのモル比がＮａ２Ｏ／Ｌｉ２Ｏ＝略３．６で、シリカ（ＳｉＯ２）の水溶液に対する重量比が略２５％で、ホウ酸亜鉛の酸化ナトリウムに対するモル比が略７．５％である水溶性アルカリケイ酸塩バインダーとからなり、ニッケルフレークの水溶性アルカリケイ酸塩バインダーに対する比率が固形分比でニッケルフレーク／バインダー＝略４．０であるものである（請求項２に対応）。
【００３４】
即ち、実施の形態１と比較して、ニッケルフレークの厚さと長さ、酸化ナトリウムと酸化リチウムのモル比、ホウ酸亜鉛の酸化ナトリウムに対するモル比が、それぞれの許容範囲の中心側へ寄っている。塗料の作製方法、乾燥方法、塗膜の測定方法については、実施の形態１と同じである。
【００３５】
その結果、膜厚は約１００μｍ、表面抵抗値は約１．５Ω／ｓｑであった。このようにして、皮膜の表面抵抗値が１．５Ω／ｓｑ以下の低抵抗で、皮膜が無機質１００％で塗料溶媒が水であるため環境汚染の心配もなく、導電物質がニッケルフレークであるため耐候性に優れ、不燃性である無機導電性塗料が得られる。
【００３６】
実施の形態３
次に、本発明にかかる無機導電性塗料の実施の形態３について、図１を参照して説明する。図１は本発明にかかる実施の形態３の無機導電性塗料における膜厚と表面抵抗の関係を表した図である。
【００３７】
本実施の形態３の無機導電性塗料は、厚さ略１．０μｍ、長さ略１８μｍのニッケルフレークと、酸化ナトリウムと酸化リチウムのモル比がＮａ２Ｏ／Ｌｉ２Ｏ＝略３．６で、シリカ（ＳｉＯ２）の水溶液に対する重量比が略２５％で、ホウ酸亜鉛の酸化ナトリウムに対するモル比が略７．５％である水溶性アルカリケイ酸塩バインダーとからなり、ニッケルフレークの水溶性アルカリケイ酸塩バインダーに対する比率が固形分比でニッケルフレーク／バインダー＝略４．５であるものである（請求項４に対応）。
【００３８】
即ち、実施の形態２と比較して、ニッケルフレークの水溶性アルカリケイ酸塩バインダーに対する比率が固形分比でニッケルフレーク／バインダー＝略４．５と増えている。塗料の作製方法、乾燥方法、塗膜の測定方法については、実施の形態１と同じである。
【００３９】
その結果、膜厚は約９５μｍ、表面抵抗値は約１．０Ω／ｓｑであった。このようにして、皮膜の表面抵抗値が１．０Ω／ｓｑ以下のより低抵抗である無機導電性塗料が得られる。
【００４０】
ここで、塗膜の厚さを７段階に変えて表面抵抗値を測定してみた。その結果を示したのが、図１のグラフである。図１に示されるように、膜厚が最も薄い５０μｍでは表面抵抗値は約１．５Ω／ｓｑ、膜厚が２番目に薄い６０μｍでは約１．３Ω／ｓｑとかなり低くなっている。膜厚が１００μｍでは表面抵抗値は約１．０Ω／ｓｑとさらに低くなっている。膜厚がさらに厚い１２０μｍでは、表面抵抗値は再び上がって約１．１Ω／ｓｑとなり、膜厚が最も厚い１５０μｍでは約１．５Ω／ｓｑと再び高くなっている。このように、上述の如く塗膜の厚さには一定の適切な範囲がある。５０μｍ未満の場合は皮膜のバインダーの凝集力が弱く、１５０μｍを超える場合にはバインダーの凝集力が高すぎて皮膜がクラックを発生する。いずれの場合も表面抵抗値１．５Ω／ｓｑ以下を達成できない。他の実施の形態においても同様な結果が得られ、ニッケルフレーク／バインダー比の変わるごとに表面抵抗値が最低の値を示す膜厚の最適値が存在することが判明した。
【００４１】
実施の形態４
次に、本発明にかかる無機導電性塗料の実施の形態４について説明する。本実施の形態４の無機導電性塗料は、厚さ略１．０μｍ、長さ略１８μｍのニッケルフレークと、酸化ナトリウムと酸化リチウムのモル比がＮａ２Ｏ／Ｌｉ２Ｏ＝略３．６で、シリカ（ＳｉＯ２）の水溶液に対する重量比が略２５％で、ホウ酸亜鉛の酸化ナトリウムに対するモル比が略７．５％である水溶性アルカリケイ酸塩バインダーとからなり、ニッケルフレークの水溶性アルカリケイ酸塩バインダーに対する比率が固形分比でニッケルフレーク／バインダー＝略５．０であるものである（請求項５に対応）。
【００４２】
即ち、実施の形態３と比較して、ニッケルフレークの水溶性アルカリケイ酸塩バインダーに対する比率が固形分比でニッケルフレーク／バインダー＝略５．０とさらに増えている。塗料の作製方法、乾燥方法、塗膜の測定方法については、実施の形態１と同じである。
【００４３】
その結果、膜厚は約９０μｍ、表面抵抗値は約０．８Ω／ｓｑであった。このようにして、皮膜の表面抵抗値が０．８Ω／ｓｑ以下のより低抵抗である無機導電性塗料が得られる。
【００４４】
実施の形態５
次に、本発明にかかる無機導電性塗料の実施の形態５について説明する。本実施の形態５の無機導電性塗料は、厚さ略１．０μｍ、長さ略１８μｍのニッケルフレークと、酸化ナトリウムと酸化リチウムのモル比がＮａ２Ｏ／Ｌｉ２Ｏ＝略４．９で、シリカ（ＳｉＯ２）の水溶液に対する重量比が略２５％で、ホウ酸亜鉛の酸化ナトリウムに対するモル比が略７．５％である水溶性アルカリケイ酸塩バインダーとからなり、ニッケルフレークの水溶性アルカリケイ酸塩バインダーに対する比率が固形分比でニッケルフレーク／バインダー＝略６．０であるものである（請求項５に対応）。
【００４５】
即ち、実施の形態４と比較して、ニッケルフレークの水溶性アルカリケイ酸塩バインダーに対する比率が固形分比でニッケルフレーク／バインダー＝略６．０とさらに増えている。塗料の作製方法、乾燥方法、塗膜の測定方法については、実施の形態１と同じである。
【００４６】
その結果、膜厚は約９０μｍ、表面抵抗値は約０．６Ω／ｓｑであった。このようにして、皮膜の表面抵抗値が０．６Ω／ｓｑ以下のさらに低抵抗である無機導電性塗料が得られる。
【００４７】
以上の実施の形態１〜５をまとめて、さらにいくつかのデータについて図２乃至図４を参照して説明する。図２はバインダー比率と表面抵抗の関係を示した図である。図３は塗膜の表面の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真（×５００）である。図４は塗膜の表面のＳＥＭ写真（×５０００）である。
【００４８】
図２に示されるように、無機導電性塗料のバインダー比率（ニッケルフレーク／バインダー）を徐々に濃くして、塗膜の表面抵抗値を測定した。その結果、バインダー比率が１４．４〜５．５までは表面抵抗値が約２．０Ω／ｓｑから徐々に下がって約０．８Ω／ｓｑとなるが、バインダー比率がそれより濃くなると表面抵抗値が再び上がって、バインダー比率２．９においては約２．０Ω／ｓｑになる。このことからも、バインダー比率が少な過ぎると皮膜のバインダーの凝集力が弱く、多すぎる場合にはバインダーの凝集力が高すぎて皮膜がクラックを発生するものと考えられる。
【００４９】
図３及び図４に示されるのは、約０．８Ω／ｓｑの低い表面抵抗値を示した塗膜の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。これらのＳＥＭ写真に示されるように、バインダーの凝集力によって、ニッケルフレークが互いに良く接触していることが分かる。これによって、塗膜の低い表面抵抗値が実現されている。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明にかかる無機導電性塗料は、厚さ略０．５〜２．０μｍ、長さ略５〜４０μｍのニッケルフレークと、酸化ナトリウムと酸化リチウムのモル比がＮａ２Ｏ／Ｌｉ２Ｏ＝略２．２〜５．０で、シリカ（ＳｉＯ２）の水溶液に対する重量比が略２０％〜３０％で、ホウ酸亜鉛の酸化ナトリウムに対するモル比が略７．０％〜１０．０％である水溶性アルカリケイ酸塩バインダーとからなり、前記ニッケルフレークの前記水溶性アルカリケイ酸塩バインダーに対する比率が固形分比でニッケルフレーク／バインダー＝略４．０〜６．０で、例えば、塗膜の厚さが略５０μｍ〜１５０μｍであるものである。
【００５１】
このような構成を有する無機導電性塗料をエアスプレーで基板に塗布して乾燥した塗膜の表面抵抗値は１．５Ω／ｓｑ以下であり極めて低く、十分な導電性を有する。このような良好な導電性が得られるのは、ニッケルフレークが乾燥時に凝集してニッケルフレーク同士の接触が多くなっているためである。ニッケルフレークの容器中での嵩密度は１．１ｇ／ｃｍ３であるが表面抵抗値はｋΩ以上であり、これはニッケルフレーク同士の接触が少なく導電抵抗が大きいことを示す。水溶性アルカリケイ酸塩は脱水縮合反応のために乾燥時に大きく収縮をする。これをバインダーとして用いることによって、その収縮力をニッケルフレークの凝集力として生かすことができる。
【００５２】
１．５Ω／ｓｑ以下の表面抵抗値を得るためには、ニッケルフレークと水溶性アルカリケイ酸塩バインダーの固形分比をニッケルフレーク／バインダー＝略４．０〜６．０とする必要がある。この比が４．０未満ではバインダーが多すぎてニッケルフレークの接触を妨げ、この比が６．０を超えるとバインダー比率が低くニッケルフレークを十分に凝集させることができない。
【００５３】
水溶性アルカリケイ酸塩のアルカリ金属の特性は、皮膜性ではＮａ＞Ｋ＞Ｌｉであり、耐水性ではＬｉ＞Ｋ＞Ｎａの順である。水溶性アルカリケイ酸塩をバインダーとして作製された導電皮膜は、湿度の変化によってその導電率を著しく変化させる。そのため一般にアルカリ金属のモル比でＮａ２Ｏ／Ｌｉ２Ｏ＝１．０〜２．０の範囲での混合溶液が使用される。しかし、ニッケルフレーク／バインダー＝５．０以上の皮膜の形成には、Ｎａ２Ｏ／Ｌｉ２Ｏ＝２．２以上が必要となり、特に４．０以上が望ましい。Ｎａ２Ｏ／Ｌｉ２Ｏ＝１．０〜２．０の場合は、ニッケルフレーク／バインダー＝５．０以上で作製された皮膜ではその強度が低く、ニッケルフレークの剥離が発生し易い。
【００５４】
このようにニッケルフレーク高比率皮膜のためにＮａ２Ｏ／Ｌｉ２Ｏ＝２．２以上のバインダーを使用すると耐水性が低下するが、水溶性アルカリケイ酸塩のＮａ２Ｏ・Ｌｉ２Ｏ混合溶液を予めホウ酸亜鉛で反応させておくことにより、その耐水性を改良することができる。Ｎａ２Ｏに対してホウ酸亜鉛を重量比で７．０％〜１０．０％を添加して反応させると、耐水性を低下させることなく高い皮膜強度を得ることができる。ホウ酸亜鉛はホウ酸と亜鉛を反応させたものであるが、例えば、ＺｎＯが３３〜３６％でＢ２Ｏ３が４２〜４４％の組成であり、粒子径が３μｍである。ホウ酸亜鉛はアルカリ塩の水溶液中ではホウ酸と亜鉛に緩やかに分離するので、ホウ酸とナトリウム、亜鉛とナトリウムとが均一に反応することができる。これによって、耐水性の低下のために従来使用できなかったＮａ２Ｏ／Ｌｉ２Ｏ＝２．２〜５．０の配合を用いて、ニッケルフレーク／バインダーでの低抵抗（１．５Ω／ｓｑ以下）の導電皮膜を得ることができた。この方法によると皮膜の密度は１．５ｇ／ｃｍ３以上となり、ニッケルフレークの剥離のない導電皮膜を形成することができる。
【００５５】
このようにして形成された皮膜の厚さは略５０μｍ〜１５０μｍの範囲であることが好ましい。５０μｍ未満の場合は皮膜のバインダーの凝集力が弱く、１５０μｍを超える場合にはバインダーの凝集力が高すぎて皮膜がクラックを発生する。いずれの場合も目的である表面抵抗１．５Ω／ｓｑを達成できない。
【００５６】
このようにして、皮膜の表面抵抗値が１．５Ω／ｓｑ以下の低抵抗で、皮膜が無機質１００％で塗料溶媒が水であるため環境汚染の心配もなく、導電物質がニッケルフレークであるため耐候性に優れ、不燃性である無機導電性塗料が得られる。
【００５７】
請求項２の発明にかかる無機導電性塗料は、厚さ略０．８〜１．２μｍ、長さ略１５〜２０μｍのニッケルフレークと、酸化ナトリウムと酸化リチウムのモル比がＮａ２Ｏ／Ｌｉ２Ｏ＝略２．４〜４．９で、シリカ（ＳｉＯ２）の水溶液に対する重量比が略２０％〜３０％で、ホウ酸亜鉛の酸化ナトリウムに対するモル比が略７．５％〜１０．０％である水溶性アルカリケイ酸塩バインダーとからなり、前記ニッケルフレークの前記水溶性アルカリケイ酸塩バインダーに対する比率が固形分比でニッケルフレーク／バインダー＝略４．０〜６．０である。
【００５８】
このように、この無機導電性塗料においては、ニッケルフレークの大きさ、酸化ナトリウムと酸化リチウムのモル比、ホウ酸亜鉛の酸化ナトリウムに対するモル比を、請求項１の無機導電性塗料における範囲内でさらに範囲を狭めている。これによって、これらの特性値をより好適な範囲に絞り込んで目的とする塗膜特性をより確実に得ることができる。
【００５９】
このようにして、皮膜の表面抵抗値が１．５Ω／ｓｑ以下の低抵抗で、皮膜が無機質１００％で塗料溶媒が水であるため環境汚染の心配もなく、導電物質がニッケルフレークであるため耐候性に優れ、不燃性である無機導電性塗料がより確実に得られる。
【００６０】
請求項３の発明にかかる無機導電性塗料は、請求項１または請求項２で得られた皮膜の厚さを略５０μｍ〜１５０μｍの範囲としたものである。５０μｍ未満の場合は皮膜のバインダーの凝集力が弱く、１５０μｍを超える場合にはバインダーの凝集力が高すぎて皮膜がクラックを発生する。いずれの場合も目的である表面抵抗１．５Ω／ｓｑ以下を達成できない。
【００６１】
このようにして、皮膜の表面抵抗値が１．５Ω／ｓｑ以下の低抵抗で、皮膜が無機質１００％で塗料溶媒が水であるため環境汚染の心配もなく、導電物質がニッケルフレークであるため耐候性に優れ、不燃性である無機導電性塗料が得られる。
【００６２】
請求項４の発明にかかる無機導電性塗料は、請求項１または請求項２の構成において、前記ニッケルフレークの前記水溶性アルカリケイ酸塩バインダーに対する比率が固形分比でニッケルフレーク／バインダー＝略４．５〜６．０で、塗膜の厚さが略６０μｍ〜１３０μｍであるものである。
【００６３】
このように、この無機導電性塗料はニッケルフレーク／バインダー比を請求項１、請求項２の略４．０〜６．０から略４．５〜６．０とニッケルフレークの割合が高い方に絞り込んでおり、塗膜の厚さも略５０μｍ〜１５０μｍから略６０μｍ〜１３０μｍへとより狭い範囲に絞り込んでいる。これによって、ニッケルフレークの接触がより良好になり、塗膜の表面抵抗が１．０Ω／ｓｑ以下とより低抵抗の皮膜が得られる。
【００６４】
請求項５の発明にかかる無機導電性塗料は、請求項１または請求項２の構成において、前記ニッケルフレークの前記水溶性アルカリケイ酸塩バインダーに対する比率が固形分比でニッケルフレーク／バインダー＝略５．０〜６．０で、塗膜の厚さが略７０μｍ〜１１０μｍであるものである。
【００６５】
このように、この無機導電性塗料はニッケルフレーク／バインダー比を請求項３の略４．５〜６．０から略５．０〜６．０とさらにニッケルフレークの割合が高い方に絞り込んでおり、塗膜の厚さも略６０μｍ〜１３０μｍから略７０μｍ〜１１０μｍへとより狭い範囲に絞り込んでいる。これによって、ニッケルフレークの接触がさらに良好になり、塗膜の表面抵抗が０．８Ω／ｓｑ以下とさらに低抵抗の皮膜が得られる。
【００６６】
請求項６の発明にかかる無機導電性塗料は、請求項１乃至請求項５のいずれか１つの構成において、塗膜の乾燥時に１６０℃〜２００℃の加熱処理を行うものである。
【００６７】
この加熱処理を行うことによって、表面抵抗の経時変化及び湿度変化による抵抗値の上昇を防止することができる。これは、常温においてはホウ酸亜鉛により塗膜中の全てのアルカリ金属を固定できなかったためであり、加熱処理によって塗膜中の全てのアルカリ金属を固定することができたものである。
【００６８】
さらに、この加熱処理によって高温時の表面抵抗を低く保つことができる。有機系バインダーで作製されたニッケル系の導電塗料は室温から５０℃までの加熱では安定であるが、６０℃を超えると抵抗値が２倍に増加する。室温で表面抵抗値が２．５Ω／ｓｑの有機系塗料の試験体では６０℃では５．７Ω／ｓｑとなり、１００℃では１４．３Ω／ｓｑとなる。さらに、２００℃では２３．３Ω／ｓｑとなり実用に耐えない。これに対して、加熱処理を施した無機導電性塗料では、室温で１．５Ω／ｓｑであったものが、３００℃では０．９Ω／ｓｑと抵抗値を下げ、さらに４００℃では０．７Ω／ｓｑとなる。また、かかる高温においても塗膜の脱落等の欠陥は生じない。
【００６９】
このようにして、加熱処理を施すことによって湿度及び温度が高くなっても性能が全く低下しない優れた特性の無機導電性塗料となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明にかかる実施の形態３の無機導電性塗料における膜厚と表面抵抗の関係を表した図である。
【図２】図２はバインダー比率と表面抵抗の関係を示した図である。
【図３】図３は塗膜の表面の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真（×５００）である。
【図４】図４は塗膜の表面のＳＥＭ写真（×５０００）である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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