JP3719403B2

JP3719403B2 - 透明樹脂成形物

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Publication number: JP3719403B2
Application number: JP2001319747A
Authority: JP
Inventors: 高志平岩
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-10-17
Filing date: 2001-10-17
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2021-10-17
Also published as: JP2003128817A; US20030072944A1; US6827991B2

Description

【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２６０〜３８５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。なお、請求項１に記載の発明では、第４級アンモニウム塩は、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であるとしている。
【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（ＭＭＡ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１０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、▲１▼平均分子量が２６４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））、▲２▼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、▲３▼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））、▲４▼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））、▲５▼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））、▲６▼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、▲７▼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▲２▼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▲１▼と平均分子量が３２０である界面活性剤▲３▼とを１：１でブレンドして調整したものであり、▲６▼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▲４▼と平均分子量が４４８である界面活性剤▲７▼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▲１▼〜▲７▼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▲２▼については、供試界面活性剤▲１▼と▲３▼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▲６▼については、供試界面活性剤▲４▼と▲７▼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▲１▼〜▲７▼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▲１▼〜▲７▼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１０００〜３０００Ｖ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▲１▼〜▲７▼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▲１▼〜▲７▼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▲１▼〜▲７▼のうち平均分子量が３７０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▲７▼（平均分子量４４８）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▲７▼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／１５０ｃｍ²）は、Ｆが０．２、Ｃｌが２．８、ＮＯ₃が１．８、Ｂｒが０．１未満、ＨＰＯ₄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▲７▼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ＳＯ_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▲１▼〜▲７▼の優劣を判定している。
【００５１】
図中の供試界面活性剤▲１▼〜▲７▼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▲５▼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▲３▼、▲４▼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▲１▼、▲２▼となる。平均分子量が３７０を超える活性剤▲６▼、▲７▼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

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り、前記第４級アンモニウム塩は、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であることを特徴とする透明樹脂成形物。