【発明の詳細な説明】
帯電防止性ポリマー組成物
本発明は、界面活性化合物および組成物、特にアルコールアルコキシラートを
基礎とするものを、ポリマー樹脂中、特にオレフィン、殊にエチレン、およびエ
チレン性不飽和酸、殊に(メタ)アクリル酸のコポリマー中、ならびに特にイオ
ノマー中の、帯電防止用添加剤として使用することに関する。
イオノマーは、共有結合とイオン結合の両方を含む熱可塑性高分子プラスチッ
ク材料である。それらの特性は実質的にイオン結合により影響され、これにより
それらが特定の最終用途、特にフィルムおよび押出しコーティングに好適なもの
となる特性の組合わせが得られる。化学的には、それらは一般にオレフィン、た
とえばエチレンと、酸性基を含むモノマー(たとえばエチレン性不飽和酸、殊に
アクリル酸およびメタクリル酸)の酸性官能基の少なくとも若干が、適する塩基
、特にナトリウム、亜鉛またはリチウム塩基で中和されたものとのコポリマーで
ある。カルボキシレート基と塩基の金属イオンとの相互作用により、ポリマー鎖
間にイオン性“架橋”が生じる。たとえばKirk Othmer Encyclopedia of Ch
emical Technology,第4版,14巻,818および819頁に記載されるように、この
イオン性“架橋”が、ポリマーに強度、剛性および靭性を与え、一方ではなお溶
融加工を可能にする。
イオノマーは、それらの化学結合にイオン成分があるにもかかわらず、一般に
良好な絶縁材であり、静電荷が発生および残留しやすい傾向にある。実際、イオ
ノマーのある種の用途、たとえば非電気的爆発点火システムは、これらの特性に
よるものである。イオノマー用帯電防止剤を得るこれまでの試みには、米国特許
出願第5037875A号(デュポン)に提唱されるソルビタンエステル、特にソルビタ
ンモノオレエートとエトキシル化アルキルフェノールの組合わせが含まれ、簡単
な系ではこれらの物質はある程度の帯電防止性を与える。しかし、イオノマーの
フィルムもしくはコーティングの製造に際して用いられる添加剤、特に脂肪酸ア
ミドなどのスリップ剤を含有させると、または支持体上にコーティングを形成す
る際に(たとえば押出しコーティングまたは同時押出しによる)一般的な温度に
暴露すると、帯電防止性能が著しく低下する。本発明者らは、グリセリンモノ脂
肪酸エステル、たとえばグリセリルモノステアレート、およびエトキシル化アミ
ンを含めた他の慣用されるポリマー帯電防止剤(添加剤)を試みて、これらがイ
オノマー中の帯電防止用添加剤としては有効でないことを見出した。現在まで、
このような実際の最終用途において満足できる有効なイオノマー用帯電防止剤は
市販されていない。
本発明は、アルコールポリアルコキシラートおよび/またはそれらの誘導体を
用いることにより、イオノマー中、およびオレフィン、殊にエチレンと、エチレ
ン性不飽和酸、殊に(メタ)アクリル酸とのコポリマー(これらはイオノマーの
前駆物質として使用できる)中において良好な帯電防止性が得られるという知見
に基づく。
したがって本発明は、有効な帯電防止活性を付与する量のアルコールポリアル
コキシラート1種またはそれ以上を含有する、イオノマー、および/またはオレ
フィンとエチレン性不飽和酸のコポリマーを提供する。
本発明には、イオノマー、および/またはオレフィンとエチレン性不飽和酸の
コポリマー、特にフィルム(自立フィルム(self supporting film)または支持体
上のフィルムコーティングであってもよい)として加工されたイオノマー中にお
ける、帯電防止剤としてのアルコールポリアルコキシラートの使用を包含する。
便宜上、イオノマー、オレフィン/エチレン性不飽和酸コポリマー、およびこ
れらの組合わせを表すのに、“ポリマー樹脂”という用語を用いる。
本発明に用いるアルコールアルコキシラートは、一般に脂肪アルコール、特に
少なくとも約6個の炭素原子長さの脂肪族鎖をもつアルコールのアルコキシラー
トである。これより短い鎖のアルコールのアルコキシラートは、一般に帯電防止
剤として十分なほどポリマー樹脂と相溶性でないか、または樹脂から容易に除去
されすぎる。アルコール中の炭素鎖は炭素原子30個もの長さであってもよい。
しかし、アルコール中の炭素鎖は、通常は炭素原子約22個より長くない。その
ような鎖をもつアルコールは容易には得られず、またそれらの使用が何らかの格
別な利点を与えるとは思われないからである。ポリアルコキシラート鎖は一般に
、少なくとも2、一般には約50を越えないオキシアルキレン単位を含む鎖をも
つ
オキシエチレンおよび/またはオキシプロピレン単位からなる。そのように長い
鎖が何らかの格別な利点を与えるとは思われないからである。
本発明に用いるのに特に望ましいアルコールポリアルコキシラートは、式(-I
)のものである:
R1.(OA)n.OR2 (I)
式中
R1はC6〜C22アルキルまたはアルケニル基であり;
R2はヒドロキシル基であり;
OAはオキシアルキレン基を表し、それらはポリオキシアルキレン鎖に沿って
異なってもよく、望ましくはオキシエチレン(OE=−OCH2.CH2−)基
、オキシプロピレン(OP=−OC3H6−)基、またはオキシエチレン基と
オキシプロピレン基の組合わせであり;そして
nは2〜50である。
基R1は比較的疎水性の基であり、大部分がポリオレフィン性であるポリマー
との十分な相溶性を与える。式(I)に示した前記C6〜C22の範囲で、R1は望
ましくはC8〜C20アルキル基、特にC9〜C18アルキル基である。一般にそのよ
うなアルケニル基またはアルキル基を含み、本発明に用いられるアルコキシラー
トの製造用出発物質として使用される脂肪アルコールは、天然供給源または蒸留
の留分から得られ、一般の市販品は広範な鎖長をもつ化合物の混合物である。前
記の炭素鎖長は平均鎖長値である。
式(I)中のポリオキシアルキレン鎖である基OAは、望ましくはオキシエチ
レン基および/またはオキシプロピレン基である。特に、この鎖はポリオキシエ
チレン鎖、またはオキシエチレン基とオキシプロピレン基の両方を含むコポリマ
ー鎖である。本発明者らは、ホモポリマー性ポリオキシエチレン鎖を含む化合物
は、一般にオキシプロピレン基を含むコポリマー鎖をもつ対応する化合物、たと
えばオキシエチレン基とオキシプロピレン基の両方を含むものより、若干速やか
に帯電防止効果を与え、この作用はオキシプロピレン基の割合が高いほど顕著で
あることを見出した。この作用は、ポリマー樹脂中でこれらの化合物が移動する
速度に関係し、一般に移動が速いほど速やかに帯電防止効果が起きると考えられ
る。移動性の高い化合物はポリマー樹脂から揮発、洗浄または摩擦により除去さ
れる可能性があるので、速やかに帯電防止効果を達成するために移動性が比較伯
高い化合物と、ポリマー樹脂支持体の使用中に帯電防止剤が失われるのを補償し
てより長時間持続する効果を付与するために移動性が比較的低い化合物とを用い
ることにより、この作用を利用できる。
式(I)において、ポリオキシアルキレン鎖の鎖反復長さnは、望ましくは2
〜30、特に3〜25であろう。もちろんnは平均値であり、整数でない場合も
ありうる。鎖がホモポリマー性ポリオキシエチレン鎖である場合、nは望ましく
は3〜20、特に3〜15である。鎖がオキシエチレン単位とオキシプロピレン
単位を含むコポリマー鎖である場合、nは望ましくは5〜25、特に5〜20で
ある。このようなコポリマー鎖において、オキシエチレン単位とオキシプロピレ
ン単位の比率は一般に1:2〜25:1、特に1:1.5〜15:1である。
特に望ましい式(I)の化合物は、式(Ia)のものである:
R1.(OE)k.(OP)l.OR2 (Ia)
式中
R1はC10〜C20アルキル基であり;
R2はヒドロキシル基であり;
OEはオキシエチレン基を表し;
OPはオキシプロピレン基を表し;
kは3〜20であり、lは0.2〜10であり、
そしてOE単位およびOP単位のポリオキシアルキレン鎖は、ブロックまたはラ
ンダムコポリマー鎖である。数値kは一般に5〜15、特に5〜10であり、1
は一般に0.2〜8、特に0.3〜5である。
本発明に用いられるポリマー樹脂は、少なくとも1種のイオノマー、および/
または少なくとも1種の、オレフィン、殊にエチレンと、エチレン性不飽和酸、
殊に(メタ)アクリル酸とのコポリマーである。本発明に用いるのに望ましいイ
オノマーは、エチレンと、エチレン性不飽和カルボン酸、一般にα,β−不飽和
酸(少なくとも3個、通常は8個を越えない炭素原子をもつ)とのコポリマーを
基礎とする。適した例には、アクリル酸、メタクリル酸およびイタコン酸が含ま
れる。市販のイオノマーは、通常はエチレンとアクリル酸またはメタクリル酸と
のコポリマーを基礎とする。酸単位のモル割合は、コポリマー中のエチレン単位
と酸単位を合わせたものに対し、一般に1.5〜30%、より一般的には2〜2
5%、特に2〜10%である。イオノマーにおいては、コポリマー中の酸基は、
ポリマー中へ金属イオンを取り込み、これによりイオノマー構造を形成するため
に、少なくとも部分的に中和されている。中和用塩基の金属イオンは、一般にア
ルカリ金属またはアルカリ土類金属または亜鉛族金属である。最も一般的には、
金属はナトリウム、リチウムまたは亜鉛である。本発明者らは、亜鉛含有イオノ
マーを用いて特に良好な結果を得た。したがってイオノマー中に亜鉛を使用する
のは、本発明の具体的な、望ましい態様である。市販されているイオノマーの中
和度は、一般にカルボン酸基の10〜90%、より一般的には15〜30%に相
当する。本発明に用いられるイオノマーは、一般に最高30g.10min-1の
、より一般的には20g.10min-1を越えないメルトフローインデックス(
MFI)値をもつ。本発明者らは、0.1〜10g.10min-1のMFI値を
もつイオノマーで良好な結果を得た。
イオノマーの製造およびそれらのフィルムへの加工は、デュポンの米国特許第
4248990、3264272および4351931号に記載されている。本発明に用いるのに適し
たイオノマーには、デュポンが商標サーリン(Surlyn)で販売している材料、た
とえばサーリン1652E、サーリン9520およびサーリン9910が含まれ
る。
本発明に使用できる(非イオノマー)コポリマーは一般に、イオノマーの前駆
物質として用いられるものと同様な主鎖化学構造をもつ。すなわちそれらは通常
はエチレンとC3〜C8α,β−不飽和カルボン酸、たとえばアクリル酸およびメ
タクリル酸のコポリマーである。市販のコポリマーは、一般にコポリマー中のエ
チレン単位と酸単位を合わせたものに対し、1.5〜30%、より一般的には2
〜25%、特に2〜10%の酸単位のモル割合をもち、1〜30、特に2〜15
g.10min-1のMFI値をもつ。本発明に用いるのに適したコポリマーには
、
デュポンが商標ニュクレル(Nucrel)で販売している材料が含まれる。
本発明に用いられる帯電防止剤を、帯電防止性にしたいポリマー樹脂中に取り
込ませ、および/または樹脂の1もしくはそれ以上の表面にコーティングするこ
とができる。帯電防止剤は、常法により、一般に成形前の樹脂の配合に際し、成
分として帯電防止剤を含有させることにより、樹脂に取り込ませることができる
(さらに後記参照)。
樹脂の表面にコーティングすることにより使用する場合、帯電防止剤を液体と
して、または適した溶剤中の溶液として、または適した希釈剤に分散させること
により、吹き付けるか、または塗布もしくは機械コーティングによりコーティン
グすることができる。用いる溶剤/希釈剤は一般に比較的揮発性であり、したが
ってそれは使用に際し表面から蒸発して、帯電防止剤が表面にコーティングされ
た状態で残る。適した溶剤/希釈剤には、水、低分子量有機溶剤、たとえばメタ
ノール、エタノールもしくはプロパノールのようなアルコール、または親水性有
機溶剤(たとえば上記アルコール類)と水の混合物が含まれる。そのような溶液
または分散液中の帯電防止剤の濃度は、一般に溶液または分散液の重量の0.1
〜20%、より一般的には0.5〜5%であろう。コーティングされるポリマー
樹脂表面は、ポリマー樹脂の全露出面であってもよく、または帯電防止性にした
い特定の表面であってもよい。
ポリマー樹脂支持体にコーティングすることにより使用する場合、帯電防止効
果は一般にきわめて速やかに(数分以内、通常はコーティングが乾燥するのに伴
って)発現する。しかし、帯電防止用添加剤をポリマー樹脂中に取り込ませる場
合ほど長くは帯電防止効果が持続しないことがある。この比較的短い寿命には、
2つのメカニズムが関与すると考えられる。すなわち、特に洗浄により、表面か
ら帯電防止用添加剤(比較的親水性である)が比較的容易に除去されること、お
よびそのような損失を置換する帯電防止用添加剤の溜めがないことである。しか
しこのようなコーティングは、既に加工された材料のポリマー樹脂表面を帯電防
止性にするために利用できる。もちろん両方の帯電防止材料使用方法を採用する
ことができ、これは迅速効果と長期持続効果の両方を与えるという利点をもつで
あろう。
本発明によるポリマー樹脂配合物中の帯電防止剤の使用量は、帯電防止効果を
与えるのに十分な量であろう。樹脂中に取り込ませることにより使用する場合、
有効であるための最小量は配合物の約0.2重量%であるが、通常は使用量は少
なくとも0.25%であろう。最大量は、一般に配合物の約5.0重量%である
。約2.5%を越える量はそれ以上の有用性をほとんどもたず、一般には採用さ
れないであろう。本発明者らは、配合物の0.5〜2重量%の量を用いて、良好
な結果を得た。したがって、ポリマー樹脂に対し用いる帯電防止剤の一般的割合
は、以下のとおりである:
重量%
広い範囲 0.2 〜5
望ましい範囲 0.25〜2.5
最適範囲 0.5 〜2
樹脂にコーティングすることにより使用する場合、有効であるための最小量は
一般に配合物の約5mg.m-2(コーティングされるポリマー樹脂物品の面積1
平方メートル当たりのアルコールアルコキシラートのmg)であるが、使用量は
通常は少なくとも10mg.m-2であろう。最大量は、通常は約500mg.m-2
を越えない。約300mg.m-2を越える量はそれ以上の有用性をほとんどもた
ず、一般には採用されないであろう。本発明者らは、25〜200mg.m-2の
量を用いて、良好な結果を得た。コーティングされるポリマー樹脂物品の単位面
積当たり用いられる帯電防止剤の一般的量は以下のとおりである:
mg.m-2
広い範囲 5〜500
望ましい範囲 10〜300
最適範囲 25〜200
たとえば迅速および長期両方の帯電防止性を付与するために望ましい場合、ア
ルコールアルコキシラート帯電防止剤をポリマー樹脂中に取り込ませ、かつコー
ティングする際には、各処理法に用いる量は一般に上記に述べた対応する範囲内
であろう。
一般にポリマー樹脂組成物は、副成分として通常は合計で配合物の約10%未
満の他の成分、たとえばスリップ剤、粘着防止剤(anti-block agent)、酸化防
止剤、特にUV安定剤および/または他の界面活性物質を含有することができ、
通常は含有するであろう。
スリップ剤は、一般に脂肪酸、特にC8〜C24脂肪酸、たとえばパルミチン酸
、オレイン酸、ステアリン酸およびエルカ酸のアミド、たとえばエルカミド(エ
ルカ酸アミド)およびオレイルパルミトアミド[パルミチン酸(N−オレイル)
アミド]である。脂肪アルコールに関して前記に述べたように、このようなアミ
ドを形成する脂肪酸は、通常は混合物として得られ、これはそれらから製造され
たアミドの組成に反映されるであろう。スリップ剤の使用量は一般に、全組成物
の0.2〜5%、より一般的には0.5〜2%、特に約1%(重量)である。
粘着防止剤には、この種の用途に慣用されるものが含まれ、きわめて微細なシ
リカ、たとえばいわゆるヒュームドシリカが含まれる。使用量は一般に全組成物
の約1000〜約2000ppm(重量)である。
適する酸化防止剤は、特にUV安定剤、たとえば商品名シアソルブ(Cyasorb
)UV531(サイアナミッド)、チヌビン(Tinuvin)770、チヌビン32
8、およびイグラノックス(Igranox)1010(チバ−ガイギー)、ならびに
サンドボア(Sandovour)EPUおよびサンドボアP−EPQ(サンドツ)で販
売されているものであり、一般にそれぞれの製造業者が推奨する量、一般に全組
成物の0.05〜1%、特に0.1〜0.5%(重量)の量で用いられる。当技
術分野で慣用されるように、酸化防止剤/UV安定剤の組合わせを用いることが
でき、それらの添加剤の全量として、一般に全組成物の約0.5〜1重量%の量
で用いられる。
他の帯電防止用添加剤、特に界面活性剤タイプの帯電防止用添加剤を配合物に
含有させることができる。ただしそれらは本発明で用いる化合物より明らかに劣
る帯電防止用添加剤であるので、これの格別有益な技術的効果は何ら認められな
かった。
本発明のポリマー組成物は、添加剤を溶融加工適性ポリマーに含有させるため
の慣用される処理法で、特にたとえばバンバリーミキサーまたは押出機を用いる
溶融ブレンド法で調製できる。たとえば帯電防止用添加剤を押出機中でポリマー
樹脂に溶融ブレンドすることができ、その際添加剤は、たとえばポリマー樹脂グ
ラニュールを粉末状添加剤とドライブレンドすることにより、またはポリマー樹
脂のグラニュールと同様なポリマー中の添加剤マスターバッチを混合することに
より、ポリマー樹脂と予備混合して、あるいは溶融ポリマー樹脂が押出機中を前
進するのに伴って側流としてそれに供給することにより、押出機に供給される。
ブレンドした材料を、たとえばその後、自立フィルムなどの希望する形状に加工
するために、または支持体上にコーティングを形成するのに使用するために、た
とえば押出しおよび切断により造粒することができ、あるいはそのまま、自立フ
ィルムとして押出し、または支持体上に押出しコーティングすることができる。
ポリマー樹脂中の帯電防止剤のマスターバッチを、このような方法でグラニュー
ルとして製造することができる。マスターバッチのポリマー樹脂基材は、製品配
合物の主ポリマー樹脂と同一である必要はない(ただし実際にはそれと混和性で
あろう)。
帯電防止用添加剤を含有する本発明のポリマー生成物は、これらのポリマー樹
脂材料から一般に製造される多様な製品の製造に使用できる。本発明組成物は特
に、包装用自立フィルム、特にシートまたはタイルなどの支持体上のフィルムコ
ーティングとして、またキャスティングおよび成形用のポリマー樹脂配合物中に
使用できると期待される。
本発明による帯電防止剤を含有するポリマー樹脂配合物を自立フィルムの製造
に用いる場合、フィルムは一般に10〜100μm、より一般的には10〜50
μm、特に15〜30μmの厚さであろう。自立フィルムは包装用、特に静電荷
が発生および残留しやすい物品や製品を包装するために使用できる。
本発明による帯電防止剤を含有するポリマー樹脂、特にイオノマー樹脂の配合
物を、支持体上にフィルムコーティングを製造するのに用いる場合、コーティン
グフィルムの厚さは一般に1〜100μm、より一般的には2〜50μm、特に
5〜30μmの厚さであろう。コーティングフィルムは、一般に多様な支持体、
特にフィルム状またはシート状の支持体、たとえば紙、金属およびポリマーのフ
ィ
ルムならびにシート状ポリマー物品に付与できる。本発明による帯電防止剤を含
有するポリマー樹脂配合物で特に有用にコーティングできるシート状ポリマー物
品には、ポリオレフィンポリマー製のフローリング用シートおよびタイルが含ま
れる。このようなシートおよびタイルは、現在PVC基材製品が優位を占めてい
る市場を目標とする。用いられる基礎ポリオレフィンは、現在のPVC製品の技
術的性能に匹敵するほど十分な硬質摩耗面をもたないので、前記ポリマー樹脂、
特にイオノマーでコーティングするのは、より硬質の摩耗面をそれらに付与する
1方法であると思われる。満足すべき帯電防止剤を取り込んだポリマー樹脂、特
にイオノマーが現在ないため、このようなシートおよびタイル製品の開発が遅れ
ている。本発明のこの用途は、本発明の別個の副態様と考えられる。したがって
本発明は、シート状またはタイル状フローリング材料であって、有効な帯電防止
活性を付与する量のアルコールポリアルコキシラート1種またはそれ以上を含有
する、イオノマーおよび/またはオレフィンとエチレン性不飽和酸のコポリマー
のコーティングを、摩耗しやすい表面に有する、ポリオレフィンポリマー材料の
シート状またはタイル状支持体を含む材料を包含する。本発明による帯電防止用
添加剤を含有するポリマー樹脂のフィルムでコーティングした支持体を製造する
際、フィルムは単層、またはより一般的には多層コーティングであってもよい。
たとえばポリマー樹脂がイオノマーである場合、エチレン/酢酸ビニル(EVA
)コポリマーの基底層が、上部に、比較的低い濃度の帯電防止用添加剤を含むイ
オノマーの第1層、そして第1層の上に、最外層および摩耗を受ける層として意
図した、比較的高い濃度の帯電防止用添加剤を含む第2層を有する、3層構造体
を採用できる。EVAコポリマーは、イオノマーとシート状支持体の間で、接着
層として作用するために存在する。このような3層構造体は同時押出しによって
簡便に製造でき、コーティング製品は直接同時押出しコーティングにより、また
はまず自立フィルムを同時押出しし、次いでこのフィルムを支持体に熱的に接着
することにより加工できる。
成形およびキャスティングの最終用途において、帯電防止剤は一般に成形品ま
たはキャスト製品の吸塵を阻止するために用いられるであろう。特にイオノマー
は、包装材料の透明度が重要であるとみなされる高級包装用途、たとえば香水の
包装に用いられるので、吸塵の減少または回避はこのような包装のきわめて有用
な特色となりうる。
以下の実施例により本発明を説明する。部および%は、別途記載しない限り重
量による。使用材料 デュポンから入手したイオノマー
S 1652 サーリン1652E−亜鉛カチオンイオノマー;MFI 5.5、
融点100℃、SG 0.94
S 9520 サーリン9520 −亜鉛カチオンイオノマー;MFI 1、
融点96℃、SG 0.95
S 1650 サーリン1650E−亜鉛カチオンイオノマー;MFI 1.8、
融点94℃、SG 0.94帯電防止用添加剤
105/508 アトマー(Atmer)105(ソルビタンモノオレエート)およびア
トマー508(ノニルフェノールエトキシレート)の1:1ブ
レンド、共にexICIの界面活性剤(“アトマー”は登録商
標)
アルコールポリアルコキシラート:
コード R1 R2 OA単位
OE OP タイプ n
AP1 C13/15アルキル OH 6 0.5 ランダム 6.5
AP2 C13/15アルキル OH 3 3
AP3 C13/15アルキル OH 7 7
AP4 C13/15アルキル OH 11 11
AP5 C9/11アルキル OH 7 7
AP6 C13/15アルキル OH 6 3 ブロック 9
AP7 C13/15アルキル OH 3 5 ブロック 8
AP8 C13/15アルキル OH 15 4 ランダム 19
AP9 獣脂アルキル* OH 8 8
*獣脂アルキル(tallow alkyl)は主としてC18アルキルであり、若干のC16
アルキル、および通常は小割合の他の脂肪族アルキル基(天然または合成の
いずれの由来であってもよい)を含むスリップ剤
スリップ剤 エルカミド(C21H41.CONH2)スリップ剤試験法
以下の試験は、制御された温度および湿度の試験条件下(20℃、相対湿度5
0%)で少なくとも1日コンディショニングし、そして試験期間中保持したフィ
ルムにつき行われた。表面抵抗率
(SR)−1日(1D)、1週間(1W)、2週間(2W)、4週間
(4W)、2カ月(2M)および3カ月(3M)後に、ケイスリー(Keithly)
モデル6105メーターで測定した。結果をlog(ohm.square-1)で示す。電荷残留性
(Charge Retention,CR)−1D、1W、2W、4W、2Mおよび
3M後に、エルテックス(Eltex)EMF20で測定した。示した結果は、表面
電荷10kVが5kVにまで散逸するのに要した時間(秒)である。
実施例1〜8
帯電防止剤として各種物質(フィルム組成物に対する重量%としての量)を取
り込んだイオノマーS 1652またはS 9520のフィルム試料を作成し、表
面抵抗率および電荷残留性を調べた。配合物の詳細および試験結果を、それぞれ
下記の表1および2に示す。例No.IC〜6Cは比較物質であり、例1〜8は
本発明による配合物である。
実施例9〜12
帯電防止剤として各種アルコキシラート物質をフィルム組成物に対し1%取り
込んだイオノマーS 1650のフィルム試料を作成し、表面抵抗率を調べた。
用いた添加剤および抵抗率試験結果を、下記の表3に示す。例7Cは比較のため
のブランクであり、例9〜18は本発明による配合物である。
実施例18および19
イオノマーS 1650の試料に2および4重量%アルコールアルコキシラー
ト(API)水溶液を塗布して、アルコールアルコキシラートを帯電防止用添加
剤として表面に析出させた。水溶液の塗布重量は約3.75mg.m-2であり、
アルコキシラートコート重量がそれぞれ約75および約150mg.m-2となっ
た。フィルム試料を表面抵抗率につき試験した。用いたコート重量(アルコキシ
ラートの)および抵抗率の結果を下記の表4に示す。例8Cは比較のためのブラ
ンクである。これらのデータは、良好な帯電防止効果がきわめて速やかに生じう
ることを示すが、特に例18に、この効果は試験4週間後に摩耗除去され始めた
ことが若干示される(ただし、この時点でも抵抗率はなおきわめて良好である)
。
【手続補正書】特許法第184条の8第1項
【提出日】1998年4月20日(1998.4.20)
【補正内容】
本発明は、アルコールポリアルコキシラートおよび/またはそれらの誘導体を
用いることにより、イオノマー中、およびオレフィン、殊にエチレンと、エチレ
ン性不飽和酸、殊に(メタ)アクリル酸とのコポリマー(これらはイオノマーの
前駆物質として使用できる)中において良好な帯電防止性が得られるという知見
に基づく。
したがって本発明は、有効な帯電防止活性を付与する量のアルコールポリアル
コキシラート1種またはそれ以上を含有する、イオノマー、および/またはオレ
フィンとエチレン性不飽和酸のコポリマーの組成物を提供する。
本発明には、イオノマー、および/またはオレフィンとエチレン性不飽和酸の
コポリマー、特にフィルム(自立フィルムまたは支持体上のフィルムコーティン
グであってもよい)として加工されたイオノマー中における、帯電防止剤として
のアルコールポリアルコキシラートの使用を包含する。
便宜上、イオノマー、オレフィン/エチレン性不飽和酸コポリマー、およびこ
れらの組合わせを表すのに、“ポリマー樹脂”という用語を用いる。
本発明に用いるアルコールアルコキシラートは、一般に脂肪アルコール、特に
少なくとも約6個の炭素原子長さの脂肪族鎖をもつアルコールのアルコキシラー
トである。これより短い鎖のアルコールのアルコキシラートは、一般に帯電防止
剤として十分なほどポリマー樹脂と相溶性でないか、または樹脂から容易に除去
されすぎる。アルコール中の炭素鎖は炭素原子30個もの長さであってもよい。
しかし、アルコール中の炭素鎖は、通常は炭素原子約22個より長くない。その
ような鎖をもつアルコールは容易には得られず、またそれらの使用が何らかの格
別な利点を与えるとは思われないからである。ポリアルコキシラート鎖は一般に
、少なくとも2、一般には約50を越えないオキシアルキレン単位を含む鎖をも
つオキシエチレンおよび/またはオキシプロピレン単位からなる。そのように長
い鎖が何らかの格別な利点を与えるとは思われないからである。
本発明に用いるのに特に望ましいアルコールポリアルコキシラートは、式(I
)
のものである:
R1.(OA)n.R2 (I)
式中
R1はC6〜C22アルキルまたはアルケニル基であり;
R2はヒドロキシル基であり;
OAはオキシアルキレン基を表し、それらはポリオキシアルキレン鎖に沿って
異なってもよく、望ましくはオキシエチレン(OE=−OCH2.CH2−)基
、オキシプロピレン(OP=−OC3H6−)基、またはオキシエチレン基と
オキシプロピレン基の組合わせであり;そして
nは2〜50である。
基R1は比較的疎水性の基であり、大部分がポリオレフィン性であるポリマー
との十分な相溶性を与える。式(I)に示した前記C6〜C22の範囲で、R1は望
ましくはC8〜C20アルキル基、特にC9〜C18アルキル基である。一般にそのよ
うなアルケニル基またはアルキル基を含み、本発明に用いられるアルコキシラー
トの製造用出発物質として使用される脂肪アルコールは、天然供給源または蒸留
の留分から得られ、一般の市販品は広範な鎖長をもつ化合物の混合物である。前
記の炭素鎖長は平均鎖長値である。
式(I)中のポリオキシアルキレン鎖である基OAは、望ましくはオキシエチ
レン基および/またはオキシプロピレン基である。特に、この鎖はポリオキシエ
チレン鎖、またはオキシエチレン基とオキシプロピレン基の両方を含むコポリマ
ー鎖である。本発明者らは、ホモポリマー性ポリオキシエチレン鎖を含む化合物
は、一般にオキシプロピレン基を含むコポリマー鎖をもつ対応する化合物、たと
えばオキシエチレン基とオキシプロピレン基の両方を含むものより、若干速やか
に帯電防止効果を与え、この作用はオキシプロピレン基の割合が高いほど顕著で
あることを見出した。この作用は、ポリマー樹脂中でこれらの化合物が移動する
速度に関係し、一般に移動が速いほど速やかに帯電防止効果が起きると考えられ
る。移動性の高い化合物はポリマー樹脂から揮発、洗浄または摩擦により除去さ
れる可能性があるので、速やかに帯電防止効果を達成するために移動性が比較的
高い化合物と、ポリマー樹脂支持体の使用中に帯電防止剤が失われるのを補償し
てより長時間持続する効果を付与するために移動性が比較的低い化合物とを用い
ることにより、この作用を利用できる。
式(I)において、ポリオキシアルキレン鎖の鎖反復長さnは、望ましくは2
〜30、特に3〜25であろう。もちろんnは平均値であり、整数でない場合も
ありうる。鎖がホモポリマー性ポリオキシエチレン鎖である場合、nは望ましく
は3〜20、特に3〜15である。鎖がオキシエチレン単位とオキシプロピレン
単位を含むコポリマー鎖である場合、nは望ましくは5〜25、特に5〜20で
ある。このようなコポリマー鎖において、オキシエチレン単位とオキシプロピレ
ン単位の比率は一般に1:2〜25:1、特に1:1.5〜15:1である。
特に望ましい式(I)の化合物は、式(Ia)のものである:
R1.(OE)k.(OP)l.R2 (Ia)
式中
R1はC10〜C20アルキル基であり;
R2はヒドロキシル基であり;
OEはオキシエチレン基を表し;
OPはオキシプロピレン基を表し;
kは3〜20であり、lは0.2〜10であり、 請求の範囲の全文を以下のとおり差し替える。
請求の範囲
1.有効な帯電防止活性を付与する量のアルコールポリアルコキシラート1種
またはそれ以上を含有する、イオノマー、および/またはオレフィンとエチレン
性不飽和酸のコポリマーの組成物。
2.アルコールポリアルコキシラートが式(I)のもの:
R1.(OA)n.R2 (I)
[式中
R1はC6〜C22アルキルまたはアルケニルであり;
R2はヒドロキシルであり;
OAはオキシアルキレンであり;そして
nは2〜50である]
である、請求項1記載の組成物。
2.nが3〜25である、請求項1記載の組成物。
3.OA基がオキシエチレン基、オキシプロピレン基、またはオキシエチレン
基とオキシプロピレン基の組合わせである、請求項2または3記載の組成物。
5.アルコールアルコキシラートが式(Ia)のもの:
R1.(OE)k.(OP)l.R2 (Ia)
[式中
R1はC10〜C20アルキル基であり;
R2はヒドロキシル基であり;
OEはオキシエチレン基を表し;
OPはオキシプロピレン基を表し;
kは3〜20であり;
lは0.2〜10であり;そして
OE単位およびOP単位のポリオキシアルキレン鎖は、ブロックまたはランダム
コポリマー鎖である]
である、請求項2記載の組成物。
6.kが5〜15であり、lが0.2〜8である、請求項5記載の組成物。
7.オレフィンとエチレン性不飽和酸のコポリマーが、エチレンとアクリル酸
またはメタクリル酸とのコポリマーである、請求項1〜6のいずれか1項記載の
組成物。
8.コポリマー中の酸単位のモル割合が1.5〜30%である、請求項7記載
の組成物。
9.イオノマーが、エチレンとアクリル酸またはメタクリル酸とのコポリマー
を基礎とする、請求項1〜6のいずれか1項記載の組成物。
10.コポリマー中の酸単位のモル割合が1.5〜30%である、請求項9記
載の組成物。
11.イオノマー中のカルボン酸基の10〜90%が中和されている、請求項
9または10記載の組成物。
12.カルボン酸基が、アルカリ金属、アルカリ土類金属または亜鉛族金属の
カチオンで中和されている、請求項11記載の組成物。
13.中和用カチオンが亜鉛カチオンである、請求項12記載の組成物。
14.イオノマー、および/またはオレフィンとエチレン性不飽和酸のコポリ
マーが、0.1〜30g.10min-1のメルトフローインデックスを有する、
請求項1〜13のいずれか1項記載の組成物。
15.アルコールポリアルコキシラートが組成物の0.2〜5重量%の量で組
成物中に取り込まれた、請求項1〜14のいずれか1項記載の組成物。
16.アルコールポリアルコキシラートが、組成物から製造された予備成形ポ
リマー樹脂物品上に5〜500mg.m-2(コーティングされるポリマー樹脂物
品の面積1平方メートル当たりのアルコールアルコキシラートのmg)の量でコ
ーティングされることにより組成物に含有された、請求項1〜14のいずれか1
項記載の組成物。
17.さらに、1種またはそれ以上のスリップ剤、粘着防止剤、酸化防止剤、
特にUV安定剤および/または他の界面活性物質を含有する、請求項1〜16の
いずれか1項記載の組成物。
18.C8〜C24脂肪酸のアミドであるスリップ剤を含有する、請求項17記
載の組成物。
19.全組成物の0.2〜5重量%の量のスリップ剤を含有する、請求項17
または18記載の組成物。
20.自立フィルムの形の、支持体上のフィルムコーティングとしての、また
はポリマー樹脂キャスト製品もしくは成形品としての、請求項1〜19のいずれ
か1項記載の組成物。
21.10〜100μmの厚さの自立フィルムである、請求項20記載の組成
物。
22.1〜100μmの厚さのイオノマーのフィルムコーティングである、請
求項20記載の組成物。
23.フィルムコーティングがポリオレフィン製フローリング用シートまたは
タイルである、請求項22記載の組成物。
24.フィルムコーティングが多層コーティングである、請求項23記載の組
成物。
25.ポリオレフィン製フローリング用シートまたはタイル上のフィルムコー
ティングの形であり、この全面フィルムコーティングが3層構造を有し、これは
エチレン/酢酸ビニルコポリマーの基底層が、上部に、比較的低い濃度の帯電防
止用添加剤を含むイオノマーの第1層、そして第1層の上に、最外層および摩耗
を受ける層として意図した、比較的高い濃度の帯電防止用添加剤を含む第2層を
含む、1〜100μmの厚さの2層イオノマーコーティングを有するものである
、請求項20記載の組成物。
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(51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考)
C08K 5/20 C08K 5/20
C08L 71/02 C08L 71/02
C09D 171/02 C09D 171/02
E04F 15/16 E04F 15/16 K
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L
U,MC,NL,PT,SE),AU,BR,CA,J
P,MX,NO,US