JP3474285B2 - アイオノマー組成物及びその用途 - Google Patents
アイオノマー組成物及びその用途Info
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Description
オノマー組成物及びその利用に関する。さらに詳しく
は、多水酸基含有化合物、すなわち分子内に水酸基を3
個以上有する化合物を配合した非帯電性アイオノマー組
成物及び該組成物の帯電防止剤としての利用に関する。
アルカリ金属をイオン源とし、これらのイオンを相当量
含有するエチレン・不飽和カルボン酸共重合体のアイオ
ノマーが、非帯電性に優れていることは以前から知られ
ていた。また、このような非帯電性アイオノマーのフィ
ルムに液状のポリオキシエチレングリコールを含浸させ
ることにより、一層非帯電性が高められることも知られ
ていた。しかしながら、これらの組成物の表面抵抗率は
湿度依存性が大きく、本来実用に際して非帯電性能が最
も要求される低湿度雰囲気においての帯電防止効果が不
充分であった。また、上記非帯電性アイオノマーを重合
体に配合して得られる、半永久的な非帯電性を有する重
合体組成物も、同様に低湿度雰囲気において帯電防止効
果が不足するという問題があった。そこで、より湿度依
存の少ない、優れた非帯電性能を有するアイオノマーや
重合体の開発が望まれていた。
ノマー、及びアルカリ金属アイオノマーを重合体に配合
して得られる重合体組成物が低湿度雰囲気においても良
好な非帯電性を発揮するための方法につき鋭意検討した
結果、分子内に水酸基を3個以上持つ分子量400以下
の脂肪族多価アルコールをカリウムアイオノマーに配合
することにより、この目的が達成できることを見いだす
に至った。
おいて、低湿度雰囲気においても優れた帯電防止性能を
有するアイオノマー組成物、及び重合体組成物を提供す
る事にある。
ウム金属をイオン源とし、アイオノマー中のカリウム金
属含有量が、アイオノマー1kg当たり0.4〜4モル
の範囲にあるエチレン・不飽和カルボン酸共重合体のア
イオノマー100重量部当たり、分子内に水酸基を3個
以上持つ分子量400以下の脂肪族多価アルコールが
0.1〜30重量部の割合で配合されてなるアイオノマ
ー組成物である。
物成分の帯電防止剤としての利用に関する。
は、エチレン・不飽和カルボン酸ランダム共重合体のカ
ルボキシル基の一部もしくは全部がカリウム金属で中和
された構造のものである。上記エチレン・不飽和カルボ
ン酸ランダム共重合体には、他の不飽和単量体成分、例
えば(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エ
チル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリ
ル酸n−ブチルのようなアクリル酸エステルやメタクリ
ル酸エステル、あるいは酢酸ビニルなどのような不飽和
エステルが共重合されていてもよい。
共重合体としてはエチレン成分が60〜90重量%、特
に70〜88重量%、不飽和カルボン酸成分が10〜4
0重量%、特に12〜30重量%、その他不飽和単量体
成分が0〜30重量%、特に0〜20重量%の割合で共
重合されているのが好ましい。かかる共重合体は、高温
高圧下で各重合成分をランダム共重合することによって
得る事ができる。また、総和が上記要件を満たす限り、
不飽和カルボン酸成分単位の異なるものを2種以上用い
てもよい。
しては、カリウムが用いられる。また、アイオノマーの
中の不飽和カルボン酸成分としては、アクリル酸、メタ
クリル酸、フマル酸、マレイン酸モノメチルエステル、
マレイン酸モノエチルエステル、無水マレイン酸などを
例示することができる。アイオノマー中のカリウムイオ
ン含有量は、非帯電性の観点から、アイオノマー1kg
当たり0.4〜4モルであり、好ましくは0.6〜2モ
ルの範囲にあることが望ましい。
60g荷重におけるメルトフローレートが、0.01〜
1000g/10分、とくに0.1〜100g/10分
のものを使用するのが好ましい。
以上持つ脂肪族多価アルコールは分子量が400以下、
好ましくは80〜300であって、室温で液体状であっ
ても固体状であってもよい。分子量が400を越えるも
のを用いても改良効果は小さい。
としては、グリセロール、ジグリセロール、トリメチロ
ールプロパン、1,1,1−トリス(ヒドロキシルメチ
ル)エタン、2,2−ジ(ヒドロキシメチル)−1,3
−プロパンジオール、ソルビトールなどが例示できる。
これらの中では、グリセロールまたはトリメチロールプ
ロパンを用いるのが最も好ましい。
の配合量は、アイオノマー成分100重量部当たり0.
1〜30重量部、好ましくは1〜20重量部である。脂
肪族多価アルコールの配合量が上記範囲より少ない場合
は非帯電性の改良効果が充分でない。又、脂肪族多価ア
ルコールの配合量が上記範囲より多くなると、配合物の
調製が困難となり、又、ブリードによる表面汚染が起こ
り易くなるなど好ましくない。
個以上持つ分子量400以下の脂肪族多価アルコールを
カリウム金属アイオノマーに配合することにより、低湿
度雰囲気においても優れた非帯電性を発揮する機構につ
いては、以下のように説明される。すなわち、本来アル
カリ金属アイオノマーが高湿度雰囲気において非帯電性
を示すのは、吸湿によって金属塩の一部が解離し、水和
した金属カチオンが動き易くなるために電荷の蓄積が起
こらなくなるためと考えられる。それ故、逆に、低湿度
雰囲気では、こうした水分子の金属カチオンへの配位が
起こりにくくなり、電荷の蓄積が起こり易くなる。とこ
ろが、比較的分子量が小さく、かつ分子内に多くの水酸
基を持つ化合物を配合すると、この分子が金属塩の解離
を促進し、かつ水酸基が配位した金属カチオンが電荷の
蓄積を防ぐに充分動き易いことから、湿度にあまり影響
されずに優れた非帯電性能を発揮することになると考え
られる。
に応じ任意の添加剤、例えば酸化防止剤、耐候性安定
剤、紫外線吸収剤、スリップ剤、顔料、架橋剤、発泡
剤、粘着付与剤、無機充填剤などを配合することができ
る。
意に他の重合体を配合することができる。またこのよう
なアイオノマーと脂肪族多価アルコールとからなる組合
せ成分は、他の重合体の帯電防止剤としても利用でき
る。このように他の重合体と混合使用する態様において
は、例えばアイオノマー100重量部、脂肪族多価アル
コール0.1〜30重量部及び他の重合体1〜1000
0重量部のような割合で配合することができる。とくに
他の重合体の物性への影響を最小限にしてその帯電防止
性の改善を図りたい場合には、他の重合体100重量部
当り、アイオノマー1〜30重量部、好ましくは5〜2
5重量部、脂肪族多価アルコール0.1〜9重量部、好
ましくは0.1〜2重量部配合するのがよい。
フィン系樹脂、スチレン系樹脂、ポリアミド、ポリエス
テル、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリメチル
メタクリレート、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニ
レンスルフィド、ポリスルホン、ポリ塩化ビニル、ポリ
塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリオレフィ
ンエラストマー、各種ゴムなどの1種又は2種以上の組
合せを例示することができる。より具体的には、ポリオ
レフィン系樹脂としては高圧法ポリエチレン、線状中・
低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピ
レン、ポリ−1−ブテン、ポリ−4−メチル−1−ペン
テン、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・不飽
和カルボン酸エステルなどを代表例として例示すること
ができる。
重合体あるいは共重合体であり、その代表例としてAB
S樹脂及びポリスチレンを例示できる。ここに、ABS
樹脂は、ブレンド法、グラフト法、あるいはグラフト・
ブレンド法などの種々の製造法によって合成されるゴム
強化スチレン系重合体を総称するものであり、ポリブタ
ジエン、スチレン・ブタジエンゴム、エチレン・プロピ
レン・ジエンゴム、などのゴム成分に、スチレンと、ア
クリロニトリル、メチルメタクリレート、α−メチルス
チレン、エチレンビスイミド、マレイミドなどの他のモ
ノマーをグラフト重合したものを代表例として挙げるこ
とができる。
重合法などの製造方法によって合成される一般用ポリス
チレンのほか、ブタジエンゴムのようなゴム成分にスチ
レンをグラフト重合して得られる耐衝撃性ポリスチレン
などを総称するものである。
ン66、ナイロン6・66、ナイロン11、ナイロン1
2、ナイロン6T・6Iなど、ポリエステルとしてポリ
エチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレー
ト、ポリエステルエラストマーなどをそれぞれ例示する
ことができる。
も、前述の如き任意の添加剤を配合することができる。
またアイオノマーとの相溶性を増すために相溶化剤を用
いることもできる。
置を用い、溶融混合することによって調製できる。該組
成物からの成形は、溶融混合後直ちに行ってもよく、ま
た溶融混合後いったんペレット化した後、別の溶融成形
機で成形することもできる。
れを配合した重合性組成物は、非帯電性が良好で、しか
も低湿度雰囲気における帯電防止効果の低下が少なく、
持続性にも優れ、また経時的な成形品の表面のべたつき
は全く認められないので、フィルム、シート、あるいは
各種成形品として、非帯電性が要求される分野、例えば
自動車部品、OA機器、家電製品部品、あるいはその保
管・収納ケース、文具、日用品などに広く使用すること
ができる。
る。なお、実施例、比較例組成物の配合に用いたアイオ
ノマー、脂肪族多価アルコール、及び熱可塑性樹脂の組
成と物性、ならびに得られた組成物の物性測定方法は次
の通りである。
2) トリメチロールプロパン (関東化学製試薬;分子量1
34) ポリエチレングリコール PEG600(関東化学製試
薬;平均分子量500)
で24時間エージングした後、表面抵抗率を三菱油化製
高抵抗抵抗率計(HIRESTA−IP)で測定した。
ロールもしくはトリメチロールプロパンを、90:10
(重量)の配合割合で混合した後、小型ミキサー(東洋
精機製ラボプラストミル)を用いて、200℃、10分
間溶融混練した。得られたアイオノマー組成物を真空乾
燥機を用いて100℃、10torrで一晩乾燥した
後、180℃で加圧成形し、厚さ1mmのシートとし
た。この試験片の23℃、相対湿度30%,40%,及
び50%における表面抵抗率の測定結果を表2に示す。
得られたアイオノマー組成物の表面抵抗率は、いずれも
湿度依存が小さく、かつ非帯電性を示す充分小さな値で
あった。
ーAの代わりにアイオノマーBを用い、アイオノマーB
とグリセロールの配合割合を95:5とした以外は実施
例1と同様にして溶融混練してアイオノマー組成物を得
た。得られたアイオノマー組成物から実施例1と同様の
処理により、厚さ1mmの試験片を加圧成形した。この
試験片の23℃、相対湿度30%,40%,及び50%
における表面抵抗率の測定結果を表2に示す。得られた
アイオノマー組成物の表面抵抗率は、湿度依存が小さ
く、かつ非帯電性を示すに充分小さな値であった。
ールを添加しない以外は実施例1と同様にして、アイオ
ノマーA単独の加圧成形試験片を作成し、23℃、相対
湿度30%,40%及び50%における表面抵抗率を測
定した。結果を表3に示す。低湿度(30%相対湿度)
側で表面抵抗率の値が大きくなっており、表面抵抗率の
湿度依存性が大きくなる傾向を示した。
て、グリセロールの代わりにポリエチレングリコールP
EG600を同じ配合割合で用いた以外は、それぞれ実
施例1と実施例3と同様にして、アイオノマー組成物を
調製し、加圧成形試験片の23℃、相対湿度30%,4
0%,及び50%における表面抵抗率を測定した。結果
を表3に示す。低湿度(30%相対湿度)側で表面抵抗
率の値が大きくなっており、表面抵抗率の湿度依存性が
大きくなる傾向を示した。
ー組成物A(アイオノマーA/グリセロール=90/10(w/
w))を、日本合成ゴム(株)製 ABS樹脂NP15に
表4に記載の配合割合で混合して2軸押出機(スクリュ
ー径29mm,L/D=25)に供給し、樹脂温度23
0℃、押出速度6kg/hで溶融混練し造粒した。上記
組成物から、厚さ2mmの試験片を射出成形法(樹脂温
度230℃)により作成した。この試験片の23℃、相
対湿度30%,40%,及び50%における表面抵抗率
の測定結果を表4に示す。得られたABS・アイオノマ
ー組成物の表面抵抗率は、湿度依存が小さく、かつ非帯
電性を示すに充分小さな値であった。
間加熱し、グリセロールの表面へのブリードの有無を触
感で調べたが、ブリードの兆候は全く認められなかっ
た。
ー組成物Aの代わりに実施例3で用いたアイオノマー組
成物B(アイオノマーB/グリセロール=95/5(w/w) )
を用いた以外は実施例4と同様にして、表4に記載の配
合割合のABS・アイオノマー組成物組成物を得た。ま
た、得られた重合体組成物から、実施例4と同様の処理
により、厚さ2mmの試験片を射出成形した。この試験
片の23℃、相対湿度30%,40%,及び50%にお
ける表面抵抗率の測定結果を表4に示す。実施例5で得
られた重合体組成物の表面抵抗率は、湿度依存が小さ
く、かつ上限に近いながらも非帯電性を示す値であっ
た。
学(株)製ハイポールL840)とアイオノマー組成物
B(アイオノマーB/グリセロール=95/5(w/w) ))を
表4に記載の配合割合で混合し、2軸押出機(スクリュ
ー径29mm,L/D=25)に供給し、樹脂温度18
0℃、押出速度8kg/hで溶融混練し造粒した。上記
組成物から、厚さ50μmの試験フィルムをインフレー
ションフィルム成形法(樹脂温度180℃)により作成
した。この試験フィルム23℃、相対湿度30%,40
%,及び50%における表面抵抗率の測定結果を表4に
示す。実施例6で得られた組成物フィルムの表面抵抗率
は、湿度依存が小さく、かつ非帯電性を示すに充分小さ
な値であった。また、得られたフィルムは透明であっ
た。
レンの代わりに低密度ポリエチレン(三井石油化学
(株)製 ミラソン23H)を、表4に記載の配合割合
で混合した以外は実施例6と同様にして、ポリエチレン
・アイオノマー組成物を得た。また、得られた重合体成
物から、実施例6と同様の処理により厚さ50μmのイ
ンフレーションフィルムを作成した。この試験フィルム
の23℃、相対湿度30%,40%,及び50%におけ
る表面抵抗率の測定結果を表4に示す。実施例7で得ら
れた組成物フィルムの表面抵抗率は、湿度依存が小さ
く、かつ非帯電性を示すに充分小さな値であった。ま
た、得られたフィルムは透明であった。
=90/10(w/w) アイオノマー組成物B:アイオノマーB/グリセロール
=95/ 5(w/w)
アイオノマー組成物A及びB中のグリセロールをPEG
600に代えたアイオノマー組成物C及びDを同じ配合
割合で用いた以外は、それぞれ実施例4〜7と同様にし
て、重合体・アイオノマー組成物を調製し、射出成形試
験片あるいは試験フィルムの23℃、相対湿度30%,
40%,及び50%における表面抵抗率を測定した。結
果を表5に示す。各重合体・アイオノマー組成物の表面
抵抗率は、実施例4〜7で得られたものに比較して、い
ずれも大きな値を示した。
=90/10(w/w) アイオノマー組成物D:アイオノマーB/PEG600
=95/ 5(w/w)
Claims (3)
- 【請求項1】 カリウム金属をイオン源とし、アイオノ
マー中のカリウム金属含有量が、アイオノマー1kg当
たり0.4〜4モルの範囲にあるエチレン・不飽和カル
ボン酸共重合体のアイオノマー100重量部当たり、分
子内に水酸基を3個以上持つ分子量400以下の脂肪族
多価アルコールが0.1〜30重量部の割合で配合され
てなるアイオノマー組成物。 - 【請求項2】 請求項1記載のアイオノマー組成物から
なる重合体用帯電防止剤。 - 【請求項3】 カリウム金属をイオン源とし、アイオノ
マー中のカリウム金属含有量が、アイオノマー1kg当
たり0.4〜4モルの範囲にあるエチレン・不飽和カル
ボン酸共重合体のアイオノマー100重量部、分子内に
水酸基を3個以上持つ分子量400以下の脂肪族多価ア
ルコールが0.1〜30重量部及び前記アイオノマー以
外の重合体1〜10000重量部とからなる重合体組成
物。
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