JP3918878B2 - 帯電防止剤 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は帯電防止剤に関するものである。さらに詳しくは、帯電防止性に優れると共に、刺激が少なく織物及びシートカバー等の人体と接触するような部材に用いても安全な帯電防止剤に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、合成樹脂はフィルム、シート、繊維等として種々の分野に広く利用されており、これら合成樹脂製品は優れた絶縁性を有する反面、静電気が発生して帯電し易く、フィルム、シート等にあっては汚れが付着し易い欠点があり、また繊維では静電気の発生によって紡糸が困難となったりする問題点があり、更には合成繊維の衣服等を着用していると人体に静電気が帯電して静電気による不快な衝撃を受ける等の問題や、合成樹脂製品に帯電した静電気の放電による火災、爆発等の災害を生じる等の大きな問題もある。このため従来より合成樹脂用の種々の帯電防止剤が検討されており、例えばアルキルジエタノールアミンや多価アルコール脂肪酸エステル等あるいはこれらの混合物が帯電防止剤として作用を有することが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の帯電防止剤、またなかでもアミン系帯電防止剤は帯電防止効果が優れているものの、窒素基を有し、刺激性の強い物が多く、人体と直接接触する部材に用い難い等の問題点があった。
【０００４】
本発明は、上記の点に着目し行ったもので、帯電防止性に優れると共に、刺激が少なく人体と接触するような部材に用いても安全な帯電防止剤を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は上記課題を解決するため鋭意研究を行った結果、ポリエチレンイミンに脂肪酸及び１，２−エポキシアルカンを反応した特定の化合物が、優れた帯電防止性能を有し、かつ低刺激性であることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
即ち、本発明は、平均分子量が２００〜３００，０００のポリエチレンイミン１モルに、炭素数が８〜２２の脂肪酸を１モル以上、及び総炭素数１０〜１８の１，２−エポキシアルカンを１モル以上反応した化合物であり、且つ両者の反応比の合計がポリエチレンイミンの重合度×１モル以下である化合物を用いることを特徴とする帯電防止剤である。
【０００７】
本発明の帯電防止剤はポリエチレンイミンに脂肪酸及び１，２−エポキシアルカンを反応して得られる。ポリエチレンイミンに脂肪酸と１，２−エポキシアルカンとを反応する場合は、両者を反応する順序はどちらが先であっても良い。
【０００８】
ポリエチレンと脂肪酸との反応は、例えば次のようにして行うことができる。まず、ポリエチレンイミンと脂肪酸とを用い、両者を混合もしくは一方を他方に添加し、１００〜２００℃に１〜１０時間加熱することにより、ポリ−Ｎ−アシルポリエチレンイミンが得られる。この反応において、分子量が２００〜２０，０００のポリエチレンイミンを用いる場合には、溶媒が無くても反応を行うことができるが、分子量が２０，０００〜３００，０００のポリエチレンイミンを用いる場合には、溶媒の存在下に反応を行うことが好ましい。
【０００９】
ポリエチレンイミンと１，２−エポキシアルカンとの反応は、例えば次のようにして行うことができる。まず、ポリエチレンイミンと１，２−エポキシアルカンとを用い、両者を混合もしくは一方を他方に添加し、５０〜１５０℃に１〜３０時間加熱することにより、ポリ−Ｎ−ヒドロキシアルキルポリエチレンイミンが得られる。この反応において、分子量が２００〜２０，０００のポリエチレンイミンを用いる場合には、溶媒が無くても反応を行うことができるが、分子量が２０，０００〜３００，０００のポリエチレンイミンを用いる場合には、溶媒の存在下に反応を行うことが好ましい。
【００１０】
次にポリエチレンイミンと脂肪酸との反応は、ポリエチレンイミンに脂肪酸を加え、１００〜２００℃で１〜１０時間反応して行うことができる。さらにポリエチレンイミンに脂肪酸と１，２−エポシアルカンとの反応は、ポリエチレンイミンに脂肪酸を加えて縮合反応を行った後、１，２−エポキシアルカンの付加反応を行うか、又はポリエチレンイミンに１，２−エポキシアルカンを反応させて得られるポリ−Ｎ−ヒドロキシアルキルポリエチレンイミンに脂肪酸を加え、上記と同様の条件で脂肪酸との縮合反応を行うことができ、これらの反応は必要により溶媒の存在下に行うこともできる。
【００１１】
上記のようにしてポリエチレンイミンに脂肪酸及び１，２−エポキシアルカンを反応した後、そのまま、若しくは必要により溶媒を除去したものを帯電防止剤として用いることができ、ヘキサン、ジオキサン、アセトン等により精製して用いることもできる。
【００１４】
ポリエチレンイミンに脂肪酸と１，２−エポキシアルカンの反応比は、ポリエチレンイミン１モルに対し、脂肪酸１モル以上及び１，２−エポキシアルカン１モル以上でかつ両者の合計がポリエチレンイミンの重合度×１モル以下である。この範囲にて反応して得られる帯電防止剤は、刺激が少なく安全性が高く、かつ良好な帯電防止性を発揮する。ポリエチレンイミン１モルに対する脂肪酸と１，２−エポキシアルカンの付加モル数の合計が、ポリエチレンイミンの重合度×１モルを越えて付加することはできない。
【００１５】
本発明において用いるポリエチレンイミンの分子量は、２００〜３００，０００のものが好ましく、２００〜３０，０００のものがより好ましく、これに脂肪酸及び１，２−エポキシアルカンを均一に付加して、帯電防止効果の良い帯電防止剤が得られる。ポリエチレンイミンの分子量が２００未満では刺激が強く安全性の低いものとなり、また３００，０００を越えるとプラスチックとの相溶性が低く練り込みし難いものとなると共に、適切な溶媒がなくプラスチックに均一に外部塗布し難いものとなり好ましくない。
【００１６】
本発明において用いる脂肪酸は、総炭素数８〜２２のものが好ましく、低刺激性で優れた帯電防止効果を発揮する帯電防止剤が得られる。脂肪酸の総炭素数が８未満では着色が起こると共に、臭気を発し易いものとなり、２２を越えると帯電防止効果が低下し好ましくない。脂肪酸は、上記範囲の総炭素数のものを単独、もしくは二種以上を混合して用いることができる。炭素数８〜２２の脂肪酸としては、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ウンデカン酸、ラウリン酸、トリデカン酸、ミリスチン酸、ペンタデカン酸、パルミチン酸、マーガリン酸、ステアリン酸、ノナデカン酸、アラキン酸、ベヘン酸、デセン酸、ウンデセン酸、ドデセン酸、テトラデセン酸、ヘキサデセン酸、オクタデセン酸、エイコセン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸等が挙げられ、これらの脂肪酸は炭素鎖が直鎖状、分岐鎖状のいずれであっても良く、またこれらの脂肪酸は単独でもまた２種以上併用しても良い。
【００１７】
本発明において用いる１，２−エポシアルカンは、総炭素数１０〜１８のものが好ましく、良好な帯電防止効果を発揮する帯電防止剤が得られる。１，２−エポキシアルカンの総炭素数が１０未満のものを用いると着色し易いものとなり、また１８を越えるものを用いると帯電防止効果が低下し好ましくない。１，２−エポキシアルカンは上記範囲の総炭素数のものを単独、もしくは二種以上を混合して用いることができる。
【００１８】
ポリエチレンイミンと脂肪酸及び１，２−エポキシアルカンとを反応するときに必要により用いることのできる溶媒としては、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、イソブチルアルコール、トルエン、キシレン等が挙げられ、これらは単独もしくは二種以上を混合して用いることができる。
【００１９】
本発明の帯電防止剤は上記ポリエチレンイミンに脂肪酸及び１，２−エポキシアルカンとを反応したものをそのまま、もしくはこれを主成分とし、更に必要に応じ、本発明の目的を阻害しない範囲内でブロッキング防止剤、酸化防止剤、滑剤等の各種添加剤を配合することができる。
【００２０】
本発明の帯電防止剤はポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリメタクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、あるいはこれらの共重合樹脂等の各種合成樹脂よりなるフィルム、シート、プレート、繊維等の帯電防止剤として用いることができるが、特に帯電防止効果が高く、かつ刺激性が低いので織物及びシートカバー等の帯電防止剤として最適である。また本発明の帯電防止剤は、樹脂等へ練り込んだ後、フィルム、シート、プレート、繊維等とする方法、フィルム、シート、プレート、繊維等とした後、浸漬法あるいは塗布法によりこれらの表面を処理する方法等により帯電防止処理を行うことができる。また安全性が高いので家庭用クリーナー、リンス等の人体が接触し易い商品にも用いられ、極めて広範囲の用途に使用することができる。
【００２１】
実施例１〜４、比較例１〜２
窒素気流下、溶解したラウリン酸４００ｇ（２モル）に平均分子量６００のポリエチレンイミン（日本触媒化学工業株式会社製）６００ｇ（１モル）を加え、攪拌下１３０〜１８０℃で５時間反応した。反応終了後、これに１，２−エポキシアルカン１８４ｇ（１モル）を加えて、８０〜９０℃で４時間反応して本発明の帯電防止剤Ｎｏ．１を得た。以下表１に示す原料を用いて同様にポリエチレンイミン（以下ＰＥＩと称することもある）に脂肪酸及び１，２−エポキシアルカン（以下ＡＯＥと称することもある）を反応して実施例に用いる帯電防止剤（帯電防止剤Ｎｏ．２）及び比較例に用いる帯電防止剤（帯電防止剤Ｎｏ．３）を得た。得られた帯電防止剤を用い、表２に示すアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂（以下「ＡＢＳ」と記す）又は汎用スチレン樹脂（以下「ＧＰＰＳ」と記す）に対し１重量％加え、均一に混合後、押出成形機にて帯電防止剤を配合したペレットを作製し、次いでこれを射出成形機にて２２０〜２４０℃で、厚さ２．５ｍｍのプレートに成型したものをテストピースとし、ＲＨ４０％で２４時間調湿後、表面抵抗値及び半減期を測定した。皮膚刺激性は各帯電防止剤を単独で用いタンパク質変性を測定して評価した。タンパク質変性は表１に、それ以外の結果は表２に示し、各試験方法は以下に示す。比較例には帯電防止剤Ｎｏ．３を用いて、上記と同様にタンパク質変性及び帯電防止能を測定し、タンパク質変性は表１に、帯電防止能は表２に示す。
【００２２】
・表面抵抗値・・・ＪＩＳ Ｋ ６９１１に準じて測定した。測定条件は４０％ＲＨ、２５℃で行った。
・半減期の測定・・ＪＩＳ Ｌ １０９０に準じて測定した。測定条件は４０％ＲＨ、２５℃で行った。
・皮膚刺激試験・・以下のタンパク質変性試験結果により評価した。
タンパク質変性試験方法
タンパク質変性は、ＨＰＬＣ法（宮澤等、J.Soc.Cosmet.Chem.Japan.Vol.18 .No.2 に準拠) により、帯電防止剤の有効成分濃度０．１％、塩酸にてｐＨ７．０に調整、卵白アルブミンを使用し、タンパク質変性率を測定した。
【００２３】
【表１】

表１中、ＰＥＩはポリエチレンイミンを、ＡＯＥは１，２−エポキシアルカンをまた表中の数字は部数を表す。
【００２４】
【表２】

【００２５】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明の帯電防止剤は、ポリエチレンイミンに脂肪酸及び１，２−エポキシアルカンを反応して得られるもので、従来知られている帯電防止剤と比べて、皮膚刺激性が少なく、人体に対して高い安全性を有し、しかも優れた帯電防止効果を発揮する。

Claims (1)

1. 平均分子量が２００〜３００，０００のポリエチレンイミン１モルに、炭素数が８〜２２の脂肪酸を１モル以上、及び総炭素数１０〜１８の１，２エポキシアルカンを１モル以上反応した化合物であり、且つ両者の反応比の合計がポリエチレンイミンの重合度×１モル以下である化合物を用いることを特徴とする帯電防止剤。