JP2003128817A

JP2003128817A - 透明樹脂成形物

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Publication number: JP2003128817A
Application number: JP2001319747A
Authority: JP
Inventors: Takashi Hiraiwa; 高志平岩
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-10-17
Filing date: 2001-10-17
Publication date: 2003-05-08
Anticipated expiration: 2021-10-17
Also published as: JP3719403B2; US20030072944A1; US6827991B2

Abstract

(57)【要約】【課題】計器類の可視部等に使用される透明樹脂成形
物において、静電気の発生防止と装飾視認性の経時劣化
防止とを両立する。【解決手段】透明な樹脂よりなる透明樹脂成形物１０
において、その表面に静電気の発生を防止するための第
４級アンモニウム塩からなる界面活性剤を塗布すること
で形成された塗布膜２０が形成されており、この界面活
性剤は、平均分子量が２６０〜３８５である第４級アン
モニウム塩からなるものである。

Description

【発明の詳細な説明】【０００１】【発明の属する技術分野】本発明は、静電気を除去する
ための界面活性剤が塗布、形成された透明樹脂成形物に
関する。【０００２】【従来の技術】一般に、例えば、自動車用計器類のガラ
ス等には、その表面に帯電防止剤としての界面活性剤を
塗布することにより、静電気を除去し、異物等の吸着を
防止している。【０００３】最近の計器は、その構成部品として軽量で
安価な合成樹脂を用い、さらには、その表面上に印刷、
塗装といった表面処理が多用されていることから、静電
気による弊害が多い。また、計器の組付方法も圧入、ビ
ス締め等が多く採用されているため、発生する削り粉、
破片等が異物として計器可視部に付着する。【０００４】このため、透明樹脂成形物よりなる計器の
可視部（フロントパネルや文字盤（ダイヤル）等）の表
面には、静電気の発生を防止する手段として帯電防止剤
としての界面活性剤を塗布することが必須となる。【０００５】【発明が解決しようとする課題】しかしながら、使用す
る界面活性剤によっては、経時変化によって装飾視認性
（透明性）を損なうという重大な欠点があり、カーメー
カー等のユーザに対して多大な不満を与えることが度々
生じている。【０００６】そこで、本発明は上記問題に鑑み、計器類
の可視部等に使用される透明樹脂成形物において、静電
気の発生防止と装飾視認性の経時劣化防止とを両立する
ことを目的とする。【０００７】【課題を解決するための手段】計器類の可視部等に用い
られる透明樹脂成形物に塗布される界面活性剤として
は、装飾視認性（透明性）が必須であり、そのようなも
のとしては、通常カチオン系の界面活性剤が用いられ
る。【０００８】本発明者は、カチオン系界面活性剤として
通常用いられる第４級アンモニウム塩について検討した
ところ、その平均分子量を制御することにより静電気の
発生防止と装飾視認性の経時劣化防止とを両立できるこ
とを実験的に見出した。本発明は、この検討結果に基づ
いてなされたものである。【０００９】すなわち、請求項１に記載の発明では、表
面に静電気の発生を防止するための界面活性剤からなる
膜（２０）が形成された透明樹脂成形物（１０）におい
て、界面活性剤は、平均分子量が２６０〜３８５である
第４級アンモニウム塩からなるものであることを特徴と
する。【００１０】それによれば、平均分子量が２６０〜３８
５である第４級アンモニウム塩を界面活性剤として用い
ることにより、実用レベルにおいて静電気発生の防止と
装飾視認性の経時劣化とを両立する透明樹脂成形物を実
現することができる。【００１１】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一
例である。【００１２】【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。図１は本発明の実施形態に係る透明
樹脂成形物１０の概略断面図である。この透明樹脂成形
物１０は板状のものであり、例えば自動車用計器のフロ
ントパネルや文字盤（ダイヤル）等の可視部に適用する
ことができる。【００１３】透明樹脂成形物１０の材質は、上記フロン
トパネル等に用いられるポリメチルメタクリレート（Ｍ
ＭＡ樹脂）等のアクリル樹脂、上記文字盤等に用いられ
るポリカーボネート（ＰＣ樹脂）、さらにはポリエチレ
ンテレフタレート（ＰＥＴ樹脂）等の透明樹脂を採用す
ることができる。【００１４】透明樹脂成形物１０の上面および下面に
は、静電気の発生を防止するための（帯電防止剤として
の）界面活性剤からなる塗布膜２０が形成されている。
なお、この塗布膜２０は、用途により、透明樹脂成形物
１０の上面のみまたは下面のみに形成されていても良
い。この塗布膜２０を構成する界面活性剤は、平均分子
量が２６０〜３８５である第４級アンモニウム塩からな
る。【００１５】このような第４級アンモニウム塩としては
限定するものではないが、例えば、ジアルキルジメチル
アンモニウム塩、モノアルキルトリメチルアンモニウム
塩、ｎ−アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩とｎ
−アルキルジメチルアンモニウム塩との混合物、また
は、これらの混合物等を用いることができる。【００１６】第４級アンモニウム塩の一般化学構造式を
以下の化学式１に、モノアルキルトリメチルアンモニウ
ム塩の化学構造式を以下の化学式２に、それぞれ示して
おく。【００１７】【化１】【００１８】【化２】【００１９】なお、上記化学式１および化学式２中、Ｒ
はアルキル基、ＸはＣｌ（塩素）等のハロゲンを示す。【００２０】このような本実施形態の透明樹脂成形物１
０によれば、実用レベルにおいて静電気発生を防止でき
るとともに、自動車用計器等に用いて厳しい環境下にあ
っても塗布膜２０が透明性を維持することができる。つ
まり、実用レベルにて静電気の発生防止と装飾視認性の
経時劣化とを両立する透明樹脂成形物１０が実現され
る。【００２１】ここで、塗布膜２０を構成する界面活性剤
として、平均分子量が２６０〜３８５である第４級アン
モニウム塩を用いるのは、次に述べるような本発明者の
実験検討結果を根拠とするものである。検討結果を図２
および図３の表に示す。【００２２】［検討した界面活性剤（供試界面活性
剤）］検討用の界面活性剤として、平均分子量が２６
４であるモノアルキルトリメチルアンモニウム塩（ライ
オン・アクゾ社製、アーカード１２−３３Ｗ（商品
名））、平均分子量が２９２であるモノアルキルトリ
メチルアンモニウム塩、平均分子量が３２０であるモ
ノアルキルトリメチルアンモニウム塩（ライオン・アク
ゾ社製、アーカード１６−２９（商品名））、平均分
子量が３６２であるジアルキルジメチルアンモニウム塩
（ライオン・アクゾ社製、アーカード２１０−８０Ｅ
（商品名））、平均分子量が３７０であるｎ−アルキ
ルジメチルベンジルアンモニウム塩とｎ−アルキルジメ
チルアンモニウム塩との混合物（米国ＡＣＬ社製、スタ
チサイドＧＰ（商品名））、平均分子量が４０５であ
るジアルキルジメチルアンモニウム塩、平均分子量が
４４８であるジアルキルジメチルアンモニウム塩（ライ
オン・アクゾ社製、アーカード２Ｃ−７５（商品名））
の７種を用いた。【００２３】なお、上記の供試界面活性剤のうち平均
分子量が２９２であるモノアルキルトリメチルアンモニ
ウム塩は、平均分子量が２６４である界面活性剤と平
均分子量が３２０である界面活性剤とを１：１でブレ
ンドして調整したものであり、平均分子量が４０５で
あるジアルキルジメチルアンモニウム塩は、平均分子量
が３６２である界面活性剤と平均分子量が４４８であ
る界面活性剤とを１：１でブレンドして調整したもの
である。【００２４】［塗布条件］上記の供試界面活性剤を、イ
オン交換水により希釈し、この希釈液を塗装用のスプレ
ーガンにより被処理物としての透明樹脂成形物１０の表
面に吹き付け処理する。本例では、透明樹脂成形物１０
として透明ＭＭＡ樹脂からなるものを用いた。【００２５】希釈液における供試界面活性剤の濃度（塗
布濃度）は、あまり濃すぎると塗布後の外観（見栄えや
視認性等）が悪くなるので、塗布後の外観に悪影響を及
ぼさない濃度とする。このような塗布濃度は供試界面活
性剤により異なるが、供試界面活性剤〜についてそ
れぞれ、図２、図３に示すような濃度とした。なお、供
試界面活性剤については、供試界面活性剤との塗
布濃度を１：１にブレンドして調整し、供試界面活性剤
については、供試界面活性剤との塗布濃度を１：
１にブレンドして調整した。【００２６】上記スプレーガンによる吹き付けは、界面
活性剤が均一に塗布されるように行う。例えば、被処理
物に対し、スプレーガンの走査方向を縦、横両方に行う
ことでムラを無くす。本例では、吹き付け距離を２００
〜３００ｍｍ、吹き付け圧力を２９４〜４９０ｋＰａ
（元圧）、吐出量を１０〜２０ｍＬ／ｍｉｎとなるよう
にした。【００２７】スプレーガンによる吹き付け処理を行った
後、エアブローにより水を揮散させる。なお、放置して
水を揮散させても良い。このような吹き付け条件を採用
することにより、水が揮散した後の被処理物表面におい
て、供試界面活性剤の塗布量が平均８００ｍｇ〜１ｇ／
ｍ²程度にて均一に塗布された上記塗布膜２０を形成す
る。【００２８】［検討項目］（１）静電位：静電気の発生防止効果を調べるため静電
位を測定する。静電位の測定は、「塗布直後」、「５分
放置後」、「１０分放置後」、「塗布→摩擦後」（図
２、図３中では「摩擦後」）の４条件にて行った。【００２９】「塗布直後」については、上記した塗布条
件にて塗布し、乾燥させた直後（塗布膜形成直後）に、
静電位計（例えば、リオン製静電場測定器ＥＡ−７型）
にて帯電量を測定する。この場合、計器と測定部との間
は１０ｍｍの距離を保ち、また、測定環境は２５±５℃
で湿度は３５〜５０％ＲＨとした。この距離および測定
環境は、他の三つの静電位測定条件も同じとした。【００３０】「５分放置後」については、上記した塗布
条件にて塗布し、乾燥させた直後から５分間放置後、
「１０分放置後」については上記した塗布条件にて塗布
し、乾燥させた直後から１０分間放置後、それぞれ帯電
量を測定する。【００３１】また、「塗布→摩擦後」については、上記
に示した塗布条件にて塗布し、乾燥させた直後に、薬局
方ガーゼにより往復１０回、左右に被処理物の測定部を
擦り付け（摩擦）、その後速やかに帯電量を測定する。【００３２】（２）外観：外観については、透明性（装
飾視認性）の確認を、曇りを加速するための「加速試験
１」および「加速試験２」、「放置試験」、「化学反応
性」により行う。【００３３】「加速試験１」（図２、図３中、加速１と
示す）の試験方法を図４に示す。１０は、帯電防止処理
された被処理物、すなわち、その表面に上記供試界面活
性剤〜のいずれかからなる塗布膜２０が形成された
ＭＭＡ樹脂からなる透明樹脂成形物である。この被処理
物１０を５０％硫酸（図中、符号３５で示す）を入れた
ビーカー３０の上に少し隙間を空けて配置する。【００３４】ビーカー３０は、ホットプレート４０の上
に置き、ホットプレート４０は３５℃に設定する。この
ような図４に示す状態は、環気中雰囲気を想定したもの
であり、この状態で５時間放置した後、塗布膜２０の曇
りの有無を目視にて確認する。【００３５】「加速試験２」（図２、図３中、加速２と
示す）の試験方法を図５に示す。上記加速試験１と同じ
被処理物１０を、自動車用計器構成材（メータアッセン
ブリ構成材）の破片５０を入れたビーカー３０の上に直
接搭載する。この破片５０は、例えばスルホン酸カルシ
ウムを含むＡＢＳ樹脂成形材の破片であり、量は１ｇと
する。【００３６】そして、ビーカー３０は、ホットプレート
４０の上に置き、ホットプレート４０は９０℃に設定す
る。このような図５に示す状態は、車載用メータ（密
閉）内の雰囲気を想定したものであり、この状態で４８
時間放置した後、塗布膜２０の曇りの有無を目視にて確
認する。【００３７】「放置試験」（図２、図３中、放置と示
す）は、上記加速試験１と同じ被処理物１０を環気中に
放置（室温で３８４時間）した後、塗布膜２０の曇りの
有無を目視にて確認する。【００３８】「化学反応性」（図２、図３中、反応性と
示す）は、環境中における曇りの要因と考えられる硫酸
や硫酸アンモニウムと界面活性剤との反応生成物を調べ
る。帯電防止処理に適した濃度（図２、図３の塗布濃度
参照）に希釈した上記供試界面活性剤〜の中に、１
％硫酸、１％硫酸アンモニウムをそれぞれ滴下、撹拌し
た後に、５分間静置後に液体の状態を目視にて確認す
る。反応生成物が生成していれば白色生成物が発現す
る。【００３９】［検討結果］まず、静電位の判定基準につ
いては、ごみや埃等の吸着防止を図るには３００Ｖ以下
が好ましい。ただし、５００Ｖ以下前後であっても帯電
防止剤として使用することは問題ないレベルである。こ
れは、ＭＭＡ樹脂における帯電防止処理前は静電位が１
０００〜３０００Ｖ程度であり、これを更に摩擦した場
合には５０００Ｖ以上に場合もあり、５００Ｖ前後なら
ば、使用可能なレベルに静電気の発生を防止できてい
る。【００４０】このことから、静電位については、図２、
図３に示すように、各供試界面活性剤〜について、
「塗布直後」、「５分放置後」、「１０分放置後」、
「塗布→摩擦後」のいずれの条件においても、５５０Ｖ
以下であり、使用可能な範囲であった。【００４１】特に、供試界面活性剤〜のうち平均分
子量の大きいものほど、静電気の発生防止効果が大きく
なっており、平均分子量が小さくなるほど、静電気の発
生防止効果が小さくなっている。また、この結果から、
平均分子量が２６０より小さいものは、静電気の発生防
止効果の点については、実用レベルを満足するには好ま
しくないと考えられる。【００４２】また、外観の判定基準については、白さが
気にならなければ実用上問題ない。図２、図３に示すよ
うに、各供試界面活性剤〜のうち平均分子量が３７
０以下のものについて、「加速試験１」および「加速試
験２」、「放置試験」、「化学反応性」のいずれにおい
ても、変化が無く透明性を維持しており、実用上問題な
いレベルであった。また、平均分子量が３７０よりも大
きいものでは、白色曇りが発生したり、白色物が生成
し、実用上適用不可のレベルであった。【００４３】この白色曇りの発生について、次のような
検証を行った。上記供試界面活性剤（平均分子量４４
８）について、「加速試験２」を行った後の白色曇りが
生じた塗布膜２０の表面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）
にて観察した。１０００倍の倍率で撮影したＳＥＭ写真
に基づいて、塗布膜２０の表面を模式的に表したのが図
６である。【００４４】図６において、半球状の部分２１が白色曇
りとして視認されるものである。この部分２１は主成分
が硫酸塩と推定される。これは、上記供試界面活性剤
について加速試験２を行った後の塗布膜２０を、イオン
クロマトグラフィにて成分分析したところ、加速試験２
後の塗布膜２０中には、環境中のＳに寄因するＳＯ₄が
多量に検出されたためである。【００４５】例えば、加速試験２後の塗布膜２０中のイ
オン検出量（単位μｇ／１５０ｃｍ ²）は、Ｆが０．
２、Ｃｌが２．８、ＮＯ₃が１．８、Ｂｒが０．１未
満、ＨＰＯ ₄が０．１未満、ＳＯ₄が１２．８、Ｎａが
２．６、ＮＨ₄が２．３、Ｋが１．９、Ｍｇが０．２、
Ｃａが１．３であった。【００４６】それに対して、塗布する界面活性剤自身
におけるイオン検出量（単位μｇ／１５０ｃｍ²）は、
上記検出イオンのうち界面活性剤中のＨＣｌ成分に起因
するＣｌが０．２９と多かった以外は、すべて０．１未
満であった。このことから、最も多いＳＯ₄すなわち環
境中のＳが、曇りの原因であると推定される。【００４７】本発明者の推定した曇り発生のメカニズム
を次の化学式３に示す。【００４８】【化３】ＳＯ_X ＋Ｈ₂Ｏ → Ｈ₂ＳＯ_X Ｈ₂ＳＯ_X ＋２Ｒ₄Ｎ⁺Ｃｌ^- → （Ｒ₄Ｎ）₂ ⁺（ＳＯ
_X）^2- ＋２ＨＣｌこの化学式３に示すような化学反応によって、環境中の
ＳＯ_Xが界面活性剤に吸着されている水分子に溶解し、
これが界面活性剤と複分解反応を起こし、白色の曇り
（硫酸塩）を生ずると推定される。【００４９】つまり、図２、図３に示す結果から、透明
樹脂成形物１０における塗布膜２０を構成する界面活性
剤において、平均分子量が３７０を超える場合は、静電
気発生防止効果は極めて優れているものの、環気中のＳ
Ｏ_Xと反応することにより白色の曇りを呈し、装飾視認
性（透明性）を損なう。【００５０】一方、当該平均分子量が２６０未満である
場合には、環気中のＳＯ_Xと反応したとしても装飾視認
性は良好であるものの、静電気発生防止効果には劣る。
図２、図３は、これら静電気発生防止効果および装飾視
認性の経時劣化防止効果を考慮して、上記供試界面活性
剤〜の優劣を判定している。【００５１】図中の供試界面活性剤〜のうちでは、
最良のもの（判定マーク◎）は平均分子量３７０の活性
剤であり、続いて、良好に使用可能なもの（判定マー
ク○）として平均分子量が３２０、３６２である活性剤
、となり、次に使用可能なものとして平均分子量が
２６４、２９２である活性剤、となる。平均分子量
が３７０を超える活性剤、は使用不可（判定マーク
×）である。【００５２】このように、塗布膜２０を構成する界面活
性剤として、平均分子量のばらつきを考慮して平均分子
量が２６０〜３８５である第４級アンモニウム塩を用い
れば、例えば、自動車用計器の可視部に適用しても、要
求される静電気発生防止効果と装飾視認性（透明性）の
経時劣化防止効果を達成することができる。【００５３】具体的には、自動車用計器のフロントパネ
ルやダイヤル、見返し板等の構成材として用いられる透
明樹脂、その表面処理としての印刷膜、塗装膜あるいは
ＡＢＳ樹脂等に含有されるＳＯ_X等、帯電防止処理後の
透明樹脂成形物の透明性を損なう成分の存在下において
も、長期間透明性を維持することができるといった優れ
た効果が、本実施形態では発揮される。【００５４】なお、透明性を損なう成分としては、他に
は、リン酸イオン、炭酸イオン等の２価のアニオンも考
えられる。ただし、このような成分のうちＳＯｘが最も
環境中に飛びやすく、多く存在すると考えられる。【００５５】（他の実施形態）なお、界面活性剤を帯電
防止剤として透明樹脂成形物に塗布する場合、上記のス
プレーガンを用いた方式（スプレー方式）に限らず、浸
漬法や霧化雰囲気を通過させる方式でも良い。【００５６】また、界面活性剤を塗布するにあたって希
釈に用いる溶媒は、水以外にも、エタノール、メタノー
ル、イソプロパノール等のアルコールでも良い。また、
水とアルコールとの混合溶媒でも良い。要は、溶媒とし
て均一に溶解あるいは分散が可能であれば上記に限定す
るものではない。

【図面の簡単な説明】【図１】本発明の実施形態に係る透明樹脂成形物の概略
断面図である。【図２】平均分子量の異なる界面活性剤を用いた検討結
果を示す図表である。【図３】図２に続く平均分子量の異なる界面活性剤を用
いた検討結果を示す図表である。【図４】加速試験１の試験方法を示す説明図である。【図５】加速試験２の試験方法を示す説明図である。【図６】白色曇りが生じた塗布膜の表面を模式的に示す
図である。【符号の説明】１０…透明樹脂成形物、２０…塗布膜。

Claims

【特許請求の範囲】【請求項１】表面に静電気の発生を防止するための界
面活性剤からなる膜（２０）が形成された透明樹脂成形
物（１０）において、前記界面活性剤は、平均分子量が２６０〜３８５である
第４級アンモニウム塩からなるものであることを特徴と
する透明樹脂成形物。