JP5526530B2 - 塗布型帯電防止剤 - Google Patents
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Description
本発明は、樹脂成形体の表面に塗布するための塗布型帯電防止剤に関し、特に、低湿度環境下においても高い帯電防止効果を発現する塗布型帯電防止剤に関する。
樹脂は、軽くて丈夫という特徴から、工業材料や食品包装材料等に幅広く使用されている。しかしながら、絶縁体であり静電気を帯びやすい性質であるため、電気機器の誤作動、人体への不快感、ほこりの吸着による商品価値の低下等種々のトラブルが引き起こされてしまう。このような静電気による障害を防ぐ手段として、界面活性剤を帯電防止剤として用いる方法が知られている。界面活性剤は、イオン性によってカチオン性、アニオン性、両性、非イオン性に一般的に分類されており、帯電防止効果はカチオン性が最も高いといわれている（非特許文献１）。しかし、界面活性剤は、空気中の水分を取り込むことにより帯電防止性を発現することから、低湿度環境下では効果が著しく低下することが問題となっている。
また、帯電防止剤は、樹脂に溶融混合する練込型と、水や有機溶剤によって希釈して樹脂の成形体表面に直接塗布する塗布型とに大別されている。練込型は、樹脂中の界面活性剤が経時的に表面に移行（配向) し、さらに空気中の水分を取り込むことで帯電防止膜が形成される作用機構により効果を発揮し、持続性に優れるという特徴がある。
一方、塗布型は、界面活性剤の表面移行を考慮する必要がなく、成形体表面に直接、帯電防止膜を形成でき、帯電防止効果を比較的即座に得ることができるので、幅広い分野にて用いられている。例えば、スルホン酸塩基を有する界面活性剤を用いる方法（特許文献１）やアルキルアミンのアルキレンオキシド付加体と有機酸を用いる方法（特許文献２）が知られている。しかしながら、これらの方法を用いても、低湿度環境下における帯電防止効果の低下は未だ防ぐことができなかった。
"2007高分子添加剤の市場"，ｐ80（シーエムシー出版，2007） 特開平４−２８７２８号公報
特開２００１−１１５１４９号公報
"2007高分子添加剤の市場"，ｐ80（シーエムシー出版，2007）
本発明が解決しようとする課題は、低湿度環境下においても高い帯電防止効果を発現する塗布型帯電防止剤を提供することである。
本発明者らは、上記問題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、特定の比率で 式１の化合物（Ａ）と式２の化合物（Ｂ）とを配合することにより、低湿度環境下においても優れた帯電防止効果が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、式１の化合物（Ａ）と式２の化合物（Ｂ）とを含有し、式１の化合物（Ａ）と式２の化合物（Ｂ）との質量比（Ａ）／（Ｂ）が１０／９０〜４０／６０である塗布型帯電防止剤である。
（式中、Ｒ1は炭素数１〜４のアルキル基または炭素数２〜４のアルケニル基、Ｒ2は水素又はメチル基、Ｒ3は炭素数１〜２２のアルキル基または炭素数２〜２２のアルケニル基、Ｘ−はハロゲンイオン又は硫酸エステルイオンを示す。）
（式中、Ｒ4は炭素数１０〜２０のアルキル基または炭素数１０〜２０のアルケニル基、Ｒ５，Ｒ6は炭素数１〜３のアルキル基、Ｒ7は炭素数１〜３のアルキル基または(Ｃ2Ｈ4Ｏ)nＨ（ｎは１〜５）、Ｙ−は過ハロゲン酸イオン又は硫酸エステルイオンを示す。）
本発明の塗布型帯電防止剤によれば、樹脂成形体の表面に塗布することにより、低湿度環境下においても高い帯電防止効果が得られる。
本発明の塗布型帯電防止剤は、式１の化合物（Ａ）と式２の化合物（Ｂ）とを含有する。まず、式１の化合物（Ａ）について説明する。
本発明に用いる式１の化合物（Ａ）は、常温付近で液体であり蒸気圧が極めて低いという特徴を持つイミダゾリウム塩である。イミダゾリウム塩は、比較的低粘性であることから反応溶媒として使用されたり、高いイオン伝導性を利用した電解質溶液などに用いられている〔大野弘幸“イオン液体II”，ｐ１〜２（シーエムシー出版，2003）を参照〕。
式中、Ｒ1は炭素数１〜４のアルキル基または炭素数２〜４のアルケニル基であり、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ビニル基、プロペニル基、２−プロペニル基、イソプロペニル基が挙げられる。特に、入手性の面から、Ｒ1はメチル基が好ましい。式中、Ｒ2は水素又はメチル基であり、特に水素が好ましい。Ｒ3は炭素数１〜２２のアルキル基または炭素数２〜２２のアルケニル基であり、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ビニル基、プロペニル基、２−プロペニル基、イソプロペニル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ラウリル基、ミリスチル基、パルミチル基、ステアリル基、イソステアリル基、オレイル基、ベヘニル基が挙げられる。特に、Ｒ3の炭素数は１〜６が好ましく、より好ましくは２〜４である。Ｒ3の炭素数が６よりも大きいと導電性が低下し、また低湿度環境下における帯電防止効果が低下する場合がある。
式中、Ｘ−は対イオンであり、典型的には酸由来のアニオンである。かかる酸として、具体的には、カルボン酸類、硫酸エステル類、リン酸エステル類、スルホン酸等の有機酸や超強酸類；リン酸類、ハロゲン化水素類、過ハロゲン酸類などの無機酸などが挙げられ、帯電防止性の面から、ハロゲン化水素類、硫酸エステル類が好ましく、より好ましくは硫酸エチルである。
式１で示される化合物（Ａ）の好ましい例としては、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム・クロライド、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム・ブロミド、１−オクタデシル−３−メチルイミダゾリウム・クロライド、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム・エチルサルフェート等が挙げられる。式１で示される化合物（Ａ）は、一種単独でも二種以上の併用のいずれでもよい。なお、式１で示される化合物（Ａ）は既知の方法により製造することができる。
次に、本発明に用いる式２の化合物（Ｂ）は、第四級アンモニウム化合物である。
式中、Ｒ4は炭素数１０〜２０のアルキル基または炭素数１０〜２０のアルケニル基であり、具体的には、デシル基、ラウリル基、ミリスチル基、パルミチル基、ステアリル基、イソステアリル基、オレイル基、アラキジル基が挙げられる。Ｒ4の炭素数は１２〜１８が好ましい。Ｒ4の炭素数が１０よりも小さいと、化合物（Ａ）を樹脂成形体に均一に塗布することが困難な場合がある。
Ｒ５，Ｒ6は炭素数１〜３のアルキル基であり、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基が挙げられる。Ｒ５及びＲ6は同一であっても異なっていても良い。
Ｒ7は炭素数１〜３のアルキル基または(Ｃ2Ｈ4Ｏ)nＨ（ｎは１〜５）であり、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ヒドロキシエチル基、ポリオキシエチレン基（２〜５ｍｏｌ）である。
Ｙ−は対イオンであり、典型的には酸由来のアニオンである。かかる酸として、具体的には、カルボン酸類、硫酸エステル類、リン酸エステル類、スルホン酸等の有機酸や超強酸類；リン酸類、ハロゲン化水素類、過ハロゲン酸類などの無機酸などが挙げられ、帯電防止性の面から、ハロゲン化水素類、硫酸エステル類が好ましく、より好ましくは硫酸エチルである。
式２で示される化合物（Ｂ）の好ましい例としては、オレイルジメチルエチルアンモニウム・エチルサルフェート塩、ドデシルジメチルポリオキシエチレンアンモニウム・パークロレート塩等が挙げられる。式２で示される化合物（Ｂ）は、一種の単独使用でも二種以上の併用のいずれでもよい。なお、式２で示される化合物（Ｂ）は既知の方法により製造することができる。
本発明の塗布型帯電防止剤は、式１の化合物（Ａ）と式２の化合物（Ｂ）との質量比（Ａ）／（Ｂ）が１０／９０〜４０／６０の範囲であり、好ましくは１５／８５〜３５／６５、さらに好ましくは２０／８０〜３０／７０の範囲である。質量比（Ａ）／（Ｂ）が１０／９０よりも小さいと、低湿度環境下における帯電防止性能が十分に発揮されず、４０／６０よりも大きいと化合物（Ａ）が樹脂成形体に均一に分散されないため、表面のべとつきを生じるおそれがある。
本発明の塗布型帯電防止剤は、本発明の効果を損なわない範囲で、溶媒、酸化防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤、顔料、染料、光安定剤等を含有していて良い。溶媒としては、本発明の塗布型帯電防止剤を均一に溶解または分散できる溶媒であれば特に制限はないが、塗布型帯電防止剤の計量、塗布、乾燥等の各工程を容易に行えることから、水もしくは有機溶媒が好ましい。有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、メチルエチルケトン、アセトン、アセトニトリル等が挙げられる。これらの有機溶媒は１種の単独使用でも２種以上の併用でも良く、さらに水を併用しても良い。
なお、溶媒を用いる場合の塗布型帯電防止剤の濃度は、塗布型帯電防止剤を樹脂成形体表面に塗布する際の塗布量等の条件に応じて、適宜決定される。また、化合物（Ａ）や化合物（Ｂ）を溶媒に溶解または分散させる方法は特に限定されず、例えば化合物（Ａ）と化合物（Ｂ）を本発明で特定する割合で混合した後、溶媒に添加する方法が挙げられる。
本発明の塗布型帯電防止剤を塗布する成形体の樹脂としては、特に制限はなく、市販、流通されている熱可塑性、熱硬化性樹脂が挙げられる。例えば、ポリプロピレン樹脂等のポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、（メタ）アクリル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、分子内に弾性を有する、ブタジエンやイソプレン等の軟質セグメントと、塑性変形を防止する、オレフィン系樹脂やスチレン系樹脂等の硬質セグメントとからなる熱可塑性エラストマー、フェノール系樹脂、ポリウレタン等の熱硬化性樹脂等を挙げることができる。これら樹脂のうち好ましい樹脂としては、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、（メタ) アクリル系樹脂が挙げられる。本発明の塗布型帯電防止剤を塗布する成形体は、これら樹脂のうち一種から成形されたものでも、これら樹脂のうち二種以上を用いて成形されたもののいずれでも良い。なお、（メタ）アクリルは、メタクリルまたはアクリルを意味する。
本発明の塗布型帯電防止剤を塗布する際の樹脂成形体の形態も特に限定はなく、フィルム、シート、中空品、射出品、織布、不織布、合成皮革等の各種形態を挙げることができる。樹脂成形体の表面に塗布型帯電防止剤を塗布する方法についても特に限定はなく、例えばロールコート法、ロールブラッシュ法、スプレーコート法、エアナイフ法、含浸法、カーテン法を挙げることができ、これらの方法を組み合わせてもよい。本発明の塗布型帯電防止剤の塗布量は、帯電防止剤に含まれる水もしくは有機溶媒が揮発した後の乾燥状態における有効成分として、０．００５〜１ｇ／ｍ2、好ましくは０．０１〜０．５ｇ／ｍ2である。
以下、実施例１〜６および比較例１〜３を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。
（実施例１）
化合物（Ａ）として表１に示す１−エチル−３−メチルイミダゾリウム・エチルサルフェート塩（Ａ−１）、および化合物（Ｂ）として表２に示すオレイルジメチルエチルアンモニウム・エチルサルフェート塩（Ｂ−１）を質量比（Ａ−１）／（Ｂ−１）が２５／７５になるように攪拌しながら混合した。得られた混合物に水を加えて希釈し、有効成分の濃度が０．１質量％の水溶液を調製した。
化合物（Ａ）として表１に示す１−エチル−３−メチルイミダゾリウム・エチルサルフェート塩（Ａ−１）、および化合物（Ｂ）として表２に示すオレイルジメチルエチルアンモニウム・エチルサルフェート塩（Ｂ−１）を質量比（Ａ−１）／（Ｂ−１）が２５／７５になるように攪拌しながら混合した。得られた混合物に水を加えて希釈し、有効成分の濃度が０．１質量％の水溶液を調製した。
得られた水溶液中にアクリル繊維を１分間含浸させ、常温にて１日乾燥させた。得られたアクリル繊維を温度２３℃、湿度５０％ＲＨもしくは温度２３℃、湿度１５％ＲＨの恒温恒湿室に１日静置し、同環境下において三菱油化（株) 製のＭＣＰ−ＴＥＳＴＥＲ（型式：Ｈ８Ｙ５０３８）を使用して、印加電圧１００Ｖ、測定時間１０秒の条件にて表面固有抵抗値（Ω）を測定し、その表面状態の観察を行った。結果を表４にまとめる。
（表面状態の評価方法）
乾燥後の成形体表面のべとつきを以下の基準で評価した。
乾燥後の成形体表面のべとつきを以下の基準で評価した。
評価基準 ○（合格）：表面のべとつきなし。
×（不合格）：表面のべとつきあり。
×（不合格）：表面のべとつきあり。
（実施例２〜６及び比較例１〜３）
表１に示す化合物（Ａ）及び表２に示す化合物（Ｂ）を用い、質量比（Ａ）／（Ｂ）、水溶液濃度、塗布方法、樹脂をそれぞれ表３に示すものに変更する以外は実施例１と同様にして水溶液を調製し、表面固有抵抗値の測定と表面状態の観察を行った。結果を表４にまとめる。
表１に示す化合物（Ａ）及び表２に示す化合物（Ｂ）を用い、質量比（Ａ）／（Ｂ）、水溶液濃度、塗布方法、樹脂をそれぞれ表３に示すものに変更する以外は実施例１と同様にして水溶液を調製し、表面固有抵抗値の測定と表面状態の観察を行った。結果を表４にまとめる。
（塗布方法)
含浸法：樹脂成形体を、有効成分を希釈した帯電防止剤水溶液中に１分間浸漬し、常温にて１日乾燥させた。
スプレーコート法：市販品のスプレーを用いて、樹脂成形体に帯電防止剤水溶液を３０秒間スプレーし、常温にて１日乾燥させた。
含浸法：樹脂成形体を、有効成分を希釈した帯電防止剤水溶液中に１分間浸漬し、常温にて１日乾燥させた。
スプレーコート法：市販品のスプレーを用いて、樹脂成形体に帯電防止剤水溶液を３０秒間スプレーし、常温にて１日乾燥させた。
本発明の塗布型帯電防止剤である実施例１〜６では、樹脂成形体表面のべとつきがなく、また２３℃／５０％ＲＨの環境下のみならず、２３℃／１５％ＲＨの低湿度環境下においても優れた帯電防止効果を発現することができた。
一方、比較例１は、化合物（Ａ）のみを含有し、化合物（Ｂ）を含有していないので、表面がべとつき、また均一に塗布できなかった。そのため、表面固有抵抗値の測定誤差が大きく、正確な値が得られなかった。
比較例２は、化合物（Ｂ）のみを含有し、化合物（Ａ）を含有していないので、２３℃／５０％ＲＨの環境下における帯電防止効果が極めて低く、２３℃／１５％ＲＨの低湿度環境下においては帯電防止効果が殆ど得られなかった。
比較例３は、質量比（Ａ）／（Ｂ）が本発明で規定する１０／９０よりも低いので、２３℃／５０％ＲＨの環境下における帯電防止効果が低く、２３℃／１５％ＲＨの低湿度環境下においても帯電防止効果が極めて低かった。
Claims (3)
- 式１の化合物（Ａ）と式２の化合物（Ｂ）とを含有し、式１の化合物（Ａ）と式２の化合物（Ｂ）との質量比（Ａ）／（Ｂ）が１０／９０〜４０／６０である塗布型帯電防止剤。
- 化合物（Ａ) のＸ − が塩素イオン又は硫酸エチルイオンである請求項１に記載の塗布型帯電防止剤。
- 化合物（Ｂ) のＹ − が過塩素酸イオン又は硫酸エチルイオンである請求項１又は２に記載の塗布型帯電防止剤。
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