JP3918878B2 - 帯電防止剤 - Google Patents
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Description
【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)
- 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。
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