JP2000507891A - 静電気用の多層包装材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 透明〜半透明で、洗濯適性があり、且つ熱成形可能な多層静電気散逸性構造体は、少なくとも１層の外層と芯層を含む。好ましくは、２層の外層の間に芯層をサンドイッチしたものを用いる。外層は非晶質または半結晶質コポリエステルと、約10⁵〜10¹²オーム／□の表面抵抗率を付与するのに十分な量の静電気散逸性ポリマーとのブレンドである。芯層は曇り価が５％未満のポリマー、好ましくは非晶質または半結晶質コポリエステルである。多層構造体は、芯層と各外層との間にさらにタイ層を有することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 静電気用の多層包装材料 発明の分野 本発明は、多層押出フィルムまたはシート、さらに詳しくは、静電気による損 傷を受けやすい電子部品の包装に使用する多層押出フィルムまたはシートに関す る。 発明の背景 ポリエステル材料は、繊維、フィルム、自動車技術、ならびに食品及び飲料容 器のような用途のための押出及び射出成形樹脂として広く使用されている。一般 に使用されているポリエステルとしては、ポリ(エチレンテレフタレート)(PET) 、ポリ(１，４−ブチレンテレフタレート)(PBT)、ポリ(１，４−シクロヘキシレ ン−ジメチレンテレフタレート)(PCT)及びポリ（エチレン２，６−ナフタレンジ カルボキシレート)(PEN)が挙げられる。これらのポリエステルは代表的には優れ た耐熱性及び高いガラス転移温度を有する。 押出及び成形温度を約240℃未満に保持しなければならない用途においては、 これらの高結晶性ポリエステルは融点が高すぎるために使用されない。このよう な場合には、中温で加工できるため、非晶質または結晶化の遅いコポリエステル が使用される。 ディスクドライブヘッド及び集積回路のような静電気による損傷を受けやすい 電子部品の包装用には、中温で加工できる、導電性または静電気散逸性の材料が 必要である。この市場に関する最適用途適合性基準としては、静電気散逸性、寸 法安定性、洗濯適性、熱成形性、許容できるスリッチング特性、テープを保護す るための可剥 性シール特性、及び包装材料から包装される部品への凝縮材料の移行量が少ない ことが挙げられる。別の最適基準は、包装材料から部品が透けて見えるような透 明度である。本質的に散逸性のポリマーは代表的には、包装に役立つ製品の形成 に必要な機械的性質を有さないので、有用な性質を得るために非晶質または半結 晶質コポリエステルのような他のポリマーとブレンドする必要がある。 WO 91／10237号公報は、不導性マトリックスポリマー及び少なくとも２種の 添加剤を含む静電気散逸性組成物を開示している。実施例の１つでは、シクロヘ キサンジメタノール及びエチレングリコールを含むポリ（エチレンテレフタレー ト）のコポリエステルがポリアニリンと組み合わされている。 米国特許第4,719,263号、同第4,931,506号、同第5,101,139号及び同第5,237,0 09号（全てB.F.Goodrich Companyに譲渡されている）は、エチレンオキシドコポ リマー及びエピハロヒドリンコポリマーを用いることによって熱可塑性ポリエス テルを含む種々のポリマーに静電気散逸性を与えることを開示している。 米国特許第5,159,053号及び同第5,342,889号は、B.F.Goodrich Companyから入 手できるStat-Riteとして知られる商品を含むポリエチレングリコール組成物か ら得られるポリウレタンを基剤とする静電気散逸性ポリマーを開示している。ポ リウレタンは、静電気散逸（EDS）剤として他の原ポリマーとブレンドするとが できる。 EDS材料に関する先行技術の他の資料としては、J.A.Harding et al，“Stat ic Dissipative Polymeric Antistatic Modified Thermoplastics”，SPE ANTEC Thechnical Papers，36，406（1990）及びBing-LinLee，“Electrically Condu ctive Polymer Composites and Blends”，Polymer Engineering and Science，32 ，36（1992）が挙げられる。後者は80／20 PETG／ポリエーテルコポリマーの いく つかの性質を記載している。 発明の要約 多層静電気散逸性構造体は、少なくとも１層の外層と１層の芯層、好ましくは ２層の外層の間に１層の芯層がサンドイッチされたものからなる。外層は、非晶 質または半結晶質コポリエステルと、約10⁵〜10¹²オーム／□の表面抵抗率を付 与するのに十分な量の静電気散逸性ポリマーとのブレンドである。芯層は、５％ 未満の曇り価を有するポリマーであり、好ましくは非晶質または半結晶質コポリ エステルである。多層構造はさらに、芯層と各外層との間にタイ層を有すること ができる。 発明の説明 本発明は、静電荷を散逸できる熱可塑性材料を必要とする用途のための、洗濯 適性があり、熱成形可能な透明〜半透明の新しい種類の多層構造体に関する。本 発明の多層構造体を使用できる用途は多く、すなわち、静電気によって損傷を受 けやすい電子部品用の包装、クリーンルームの窓ガラス及び隔壁として使用され る多層シート、二次加工ボックスならびに押出形材がある。 多層静電気散逸性構造体は少なくとも１層の外層と１層の芯層からなる。好ま しい多層構造体は３〜５層からなる。３層構造体は、２層の外層の間に１層の芯 層がサンドイッチされたものからなる。５層構造体はその他に、芯層と各外層と の間に１層ずつ、合計２層のタイ層を有する。この用途のニーズに応じてさらに 別の層を構造体に加えることもできる。 外層は非晶質又は半結晶質コポリエステルと静電気散逸性、すなわち、導電性 ポリマーとのブレンドである。外層は、熱成形の前後 に約10⁵〜10¹²オーム／□(sq.)好ましくは10⁷〜10¹¹オーム／□の表面抵抗率を 付与するのに十分な量の静電気散逸性ポリマーを含む。表面抵抗率はASTM D-257 に従って測定する。 好ましくは、静電気散逸性ポリマーはポリエーテルウレタンまたはポリアニリ ンであり、ブレンドの総重量に基づき約３〜約40重量％の量でブレンド中に存在 する。外層、すなわち、ブレンド中のポリエーテルウレタンの好ましい量は約25 〜約35重量％である。ポリアニリンの好ましい量は約３〜約15重量％である。 非晶質または半結晶質コポリエステルは、多層構造体に望ましい必要な機械的 及び化学的性質を与える。好ましいコポリエステルは、融点を240℃未満にする のに十分な量の二塩基酸またはグリコール改質剤を含むものである。有用な二塩 基酸改質剤としては、炭素数４〜約40の脂肪族二塩基酸、脂環式二塩基酸、たと えば、１，４−シクロヘキサン−ジカルボン酸、ならびに芳香族酸、たとえば、 ナフタレンジカルボン酸、イソフタル酸などが挙げられる。有用なグリコール改 質剤としては、プロピレングリコール、１，３−プロパンジオール、１，４−ブ タンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノー ル、ネオペンチルグリコール、２，２，４，４−テトラメチル−１，３−シクロ ブタンジオールなどのような炭素数３〜約10のものが挙げられる。ポリ（エチレ ン２，６−ナフタレンジカルボキシレート）コポリマー(PENコポリエステル)及 びポリ（エチレン１，４−シクロヘキサン−ジカルボキシレート）コポリエステ ル（PECDコポリエステル）もまた、使用できる。これらのコポリエステルのイン ヘレント粘度（I.V.）は、一般に約0.5〜約1.5の範囲である。 芯層は、ASTM D-1003に従って測定した時に５％未満の曇り価を有するポリマ ーである。このようなポリマーの例としては、非晶質 または半結晶質コポリエステル、ポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)、ポリスチ レン、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネートなどが挙げられる。好ましくは、芯層 は、外層に使用する１種またはそれ以上の前に定義した非晶質または半結晶質コ ポリエステルである。前の押出または熱成形操作からの粉砕再生材料を芯層に加 えることもできる。 比較のために、他の材料を外層に使用した。芯層及び外層中のマトリックスポ リマーがPMMAである場合には、多層構造体は脆くなる。未改質PETポリエステル をポリウレタンと共に用いる場合には、必要な加工温度(280〜300℃）では材料 間の粘度の不一致が大きくなりすぎ、加工が極めて困難になる。未改質PETポリ エステルをポリアニリンと共に用いる場合には、ポリエステルに必要な高い加工 温度のためにポリアニリンは熱に対して不安定になり、導電性は得られない。 タイ層は、外層と芯層との間の接着を改良するための相溶化剤として働く。タ イ層は好ましくは、ポリエステルエラストマーまたはスチレンコポリマーである 。ポリエステルエラストマーの例としては、Ecdel(商標)エラストマー9965、Ecd elエラストマー9966またはEcdelエラストマー9967が挙げられ、これらは全て、K ingsport（テネシー）のEastman Chemical Companyから入手できる。いくつかの 代表的なスチレンコポリマーとしては、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレ ン(ABS)樹脂及びスチレン−ブタジエンまたはスチレン−イソプレンブロックポ リマー、たとえば、Phillips Petroleum Companyから入手できるK-RESIN(商標) 、ドイツのBASFAGから入手できるSTRYOLUX（商標）693D、ならびにHouston（テ キサス）のShell Chemical Companyから入手できるKRATON（商標）FG 1901Xが挙 げられる。 本発明の多層構造体においては、包装用の多層構造体の全厚は約0.2mm〜約６m m(約８〜約250mil)、好ましくは0.2mm〜1.25mm(８〜50mil)である。包装用の外 層の厚さは約0.0125mm〜約0.5mm(約0.5〜約20mil)、好ましくは0.0125mm〜0.25m m(0.5〜10mil)である。タイ層は、厚さが約0.0125mm〜0.25mm(0.5〜10mil)、好 ましくは0.025mm〜0.125mm(１〜５mil)である。 本発明の多層構造体は、常用の積層技術、たとえば、同時押出、インラインま たはオフライン積層及び押出被覆を用いて形成する。多層構造体を熱成形によっ て最終製品にする場合には、約1.1：１〜約４：１の延伸比と約120〜約180℃の 温度を使用する。 本発明の多層構造体は先行技術の単層構造体より優れた利点を提供する。薄い 外層を使用すると、厚さの厚い先行技術の静電気散逸性材料に比較して、実質的 に半透明の静電気散逸性キャッピング層が得られる。外層と透明な芯層との組み 合わせにより、多層構造体から製造される容器中の部品が見える十分な透明度を 有する全多層構造体が得られる。多層構造体は、静電気散逸性ポリマーの使用が より少ないので単層構造体よりも経済的であり、非晶質または半結晶質コポリエ ステルの量の増大により物理的性質の残率がより優れ、且つガス発生がより少な い。実施例 以下の実施例は本発明をさらに説明する。例１ １，４−シクロヘキサンジメタノール31モル％を含むポリ(エチレンテレフタ レート)(PET)コポリエステル(I.V．0.74)を25重量％のStat-Rite(商標)C-2300ポ リエーテルウレタン(Cleveland，OhioのB.F.Goodrich Companyから入手可能)と 混合し、乾燥させる。この混合物をWerner Pfleiderer ZSK-30二軸スクリュー押 出機中で２ 45℃未満の温度で配合し、棒押出ダイを通して押出し、３mm（１／８インチ）の ペレットに細断する。このペレットを乾燥し、溶融体の形態にする。この溶融体 を未ブレンドPETコポリエステルと共にDow型フィードブロック及びコートハンガ ーダイを通して同時押出して、３層を含む多層構造体を形成する。２層の外層は PETコポリエステル／ポリエーテルウレタンブレンドで、厚さが各々0.075mm(３m il)である。芯層は非ブレンドPETコポリエステルであり、厚さが0.6mm（24mil） である。溶融体の押出温度は200〜225℃である。 厚さ0.75mm(30mil)の多層構造体をシート温度150℃で熱成形して、平均厚さが 0.5mm（20mil）のクラムシェル容器を得る。これらの容器は優れた透明度、靱性 及び静電気散逸性を有する。これらの容器は、包装材料の優れた表面抵抗特性に 有害な影響を及ぼさずに洗浄できる。 同様に優れた結果は、外層が20重量％または40重量％のポリエーテル−ウレタ ンを含む場合に得られる。同様に優れた結果はまた、芯層に粉砕再生材料を用い る場合にも得られる。 これらのクラムシェル容器は、ディスクドライブヘッド、集積回路チップなど のような損傷を受けやすい電子装置の保管に有用である。例２ 例１の方法を用いて、１，４−シクロヘキサンジカルボキシレート48モル％を 含むポリ(１，４−シクロヘキシレンジメチレンテレフタレート)(PCT)コポリエ ステル(I.V．0.72)を245℃未満においてポリエーテル−ウレタン28重量％と溶融 ブレンドする。このブレンドを225℃の溶融温度を用いて非ブレンドPCTコポリエ ステルと例１と同様にして同時押出して、PCTコポリエステル／ポリエーテ ルウレタンブレンドの２層の外層（厚さ0.1mm(４mil)）と未ブレンドPCTコポリ エステル芯層（厚さ0.55mm(22mil)）を含む多層構造体を形成する。 前記多層構造体をシート温度150℃において熱成形して、平均厚さ0.5mm（20mi l）のトレイを形成する。これらのトレイは、優れた透明度、靱性及び静電気散 逸性を有する。これらのトレイは、包装材料の優れた表面抵抗特性に有害な影響 を及ぼさずに洗浄できる。 同様に優れた結果は、芯層が例１のPETコポリエステルであるかまたは37モル ％のジエチレングリコールを含むPETコポリエステル(I.V．0.74)である場合に得 られる。例３ 芯層に及び外層中のマトリックスポリマーとしてPETコポリエステルの代わり にポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)を用いる以外は、例１の方法を繰り返す。 保られる多層構造体はポリエーテルウレタン25重量％／PMMA 75重量％を含む外 層及びPMMAのみを含む芯層を有する。この多層構造体からの熱成形トレイは脆い ため、ほとんどの用途に使用できない。例４ 例１の一般的方法に従って、５層同時押出多層構造体を製造する。外層はポリ エーテルウレタン25重量％を含む厚さ0.075mm(３mil)のPETコポリエステルであ る。タイ層は、厚さ0.05mm(２mil)のEcdel Polyester Elastomer 9966（ASTM法D 1238に従って測定した場合に230℃における溶融流量10ｇ／10分）である。芯層 は厚さ0.55mm(22mil)のPMMAである。この多層構造体を150℃において熱成形して 、優れた外観及び静電特性を有するトレイを得る。芯層としてポリスチレンを代 わりに用いる場合にも同様に優れた結果が得られる。例５ １，４−シクロヘキサンジメタノール31モル％を含むポリ（エチレンテレフタ レート）コポリエステル(I.V．0.74)を５重量％のポリアニリン(FinlandのNeste Oyから入手可能)と混合して、乾燥させる。この混合物を、Werner Pfleiderer ZSK-30二軸スクリュー押出機中で245℃未満で配合し、棒押出ダイを通して押出 し、３mm（１／８インチ）のペレットに細断する。このペレットを乾燥し、溶融 体の形態にする。この溶融体を、例１と同様にして非ブレンドPETコポリエステ ルと共にコートハンガーダイを通して同時押出して、３層を含む多層構造体を形 成する。２層の外層はPETコポリエステル／ポリアニリンブレンドで、厚さが各 々0.075mm(３mil)である。芯層は非ブレンドPETコポリエステルであり、厚さが0 .6mm（24mil）である。溶融体の押出温度は200〜225℃である。 厚さ0.75mm(30mil)の多層構造体を150℃で熱成形して、厚さが0.5mm（20mil） のクラムシェル容器を得る。これらの容器は優れた透明度、靱性及び静電気散逸 性を有する。これらの容器は、包装材料の優れた表面抵抗特性に有害な影響を及 ぼさずに洗浄できる。 同様の優れた結果が、外層が３重量％または12重量％のポリアニリンを含む場 合に得られる。同様に優れた結果はまた、芯層に粉砕再生材料を用いる場合に得 られる。例６ 例５の方法を用いて、PCTコポリエステル(I.V．0.72)を245℃未満においてポ リアニリン４重量％と溶融ブレンドする。このブレンドを例１と同様にして、22 5℃の溶融温度を用いて未ブレンドPCTコポリエステルと同時押出して、多層構造 体を形成する。多層（厚さ0.1mm(４mil)）はPCTコポリエステル／ポリアニリン ブレンドであり、芯層は非ブレンドPCTコポリエステル（厚さ0.55mm(22mi l)）である。 この多層構造体を150℃において熱成形して、厚さ0.25mm(10mil)のトレイを形 成する。これらのトレイは、優れた透明度、靱性及び静電気散逸性を有する。こ れらのトレイは、包装材料の優れた表面抵抗特性に有害な影響を及ぼさずに洗浄 できる。 同様の優れた結果が、芯層が例１のPETコポリエステルであるかまたはジエチ レングリコール37モル％を含むPETコポリエステル(I.V．0.74)である場合に得ら れる。例７ 芯層用に及び外層中のマトリックスポリマーとしてPETコポリエステルの代わ りに、ポリ（メチルメタクリレート）を用いる以外は例５の方法を繰り返す。外 層がポリアニリン５重量％／PMMA 95重量％を含み且つ芯層がPMMAを含む多層構 造体を製造する。この多層構造体からの熱成形トレイは脆いため、ほとんどの用 途に使用できない。例８ 例１の一般的方法に従って５層同時押出多層構造体を製造する。外層はポリア ニリン５重量％を含む厚さ0.075mm(３mil)のPETコポリエステルである。タイ層 は、厚さ0.05mm(２mil)のEcdel Polyester Elastomer 9966（ASTM法D 1238によ って測定した場合に230℃における溶融流量10ｇ／10分）である。芯層は厚さ0.5 5mm（22mil）のPMMAである。この多層構造体を150℃において熱成形して、優れ た外観及び静電特性を有するトレイを形成する。 同様に優れた結果が、芯層としてポリスチレンを用いた場合に得られる。 本発明を、特に好ましい実施態様に関して詳述したが、本発明の精神及び範囲 内で変更及び改良が可能なことはいうまでもない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＪＰ (72)発明者 フェイ，イベット マリー アメリカ合衆国，テネシー 37660，キン グスポート，スターリング ドライブ 916 (72)発明者 ドッブス，ハロルド ユージン アメリカ合衆国，テネシー 37660，キン グスポート，ハイブリッジ ロード 304

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．芯層に隣接した少なくとも１層の外層を含んでなる多層静電気散逸性構造 体であって、該外層が非晶質または半結晶質コポリエステルと10⁵〜10¹²オーム ／□の表面抵抗率を付与するのに十分な量の静電気散逸性ポリマーとのブレンド からなり且つ該芯層が５％未満の曇り価を有するポリマーを含んでなる多層静電 気散逸性構造体。 ２．厚さが0.2mm〜0.6mm(8〜250mil)であり且つ前記外層が厚さ0.0125mm〜0.5 mm(0.5〜20mil)である請求の範囲第１項に記載の多層静電気散逸性構造体。 ３．厚さが0.2mm〜1.25mm(8〜50mil)であり且つ前記外層が厚さ0.0125mm〜0.2 5mm(0.5〜10mil)である請求の範囲第２項に記載の多層静電気散逸性構造体。 ４．さらに第２の外層を含み、前記外層と第２の外層との間に前記芯層がサン ドイッチされた請求の範囲第１項に記載の多層静電気散逸性構造体。 ５．さらに２層のタイ層を含み、前記タイ層の各々が前記外層の各々と前記芯 層との間に位置する請求の範囲第４項に記載の多層静電気散逸性構造体。 ６．前記外層が0.0125〜0.5mm(0.5〜20mil)の厚さを有し且つ前記タイ層が0.0 125〜0.25mm(0.5〜10mil)の厚さを有する、厚さが0.2mm〜６mm（８〜250mil）の 請求の範囲第５項に記載の多層静電気散逸性構造体。 ７．前記外層が0.0125〜0.25mm(0.5〜10mil)の厚さを有し且つ前記タイ層が0. 025mm〜1.25mm(１〜５mil)の厚さを有する、厚さが0.2mm〜1.25mm(８〜50mil)の 請求の範囲第６項に記載の多層静電 気散逸性構造体。 ８．前記タイ層がポリエステルエラストマーまたはスチレンコポリマーを含ん でなる請求の範囲第５項に記載の多層静電気散逸性構造体。 ９．前記スチレンコポリマーがアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂 、スチレン−ブタジエンブロックポリマー又はスチレン−イソプレンブロックポ リマーである請求の範囲第８項に記載の多層静電気散逸性構造体。 10．前記非晶質または半結晶質コポリエステルが、融点を240℃未満とするの に十分な量の二塩基酸またはグリコール改質剤を含むポリ（エチレンテレフタレ ート）コポリエステル、ポリ（エチレン２，６−ナフタレンジカルボキシレート ）コポリエステル及びポリ（エチレン１，４−シクロヘキサンジカルボキシレー ト）コポリエステルからなる群から選ばれる請求の範囲第１項に記載の多層静電 気散逸性構造体。 11．前記二塩基酸改質剤が、炭素数４〜40の二塩基酸、脂環式酸及び芳香族酸 からなる群から選ばれる請求の範囲第10項に記載の多層静電気散逸性構造体。 12．前記グリコール改質剤が、炭素数３〜10のグリコール、プロピレングリコ ール、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサン ジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、ネオペンチルグリコール、及 び２，２，４，４−テトラメチル−１，３−シクロブタンジオールからなる群か ら選ばれる請求の範囲第10項に記載の多層静電気散逸性構造体。 13．前記静電気散逸性ポリマーがポリエーテルウレタンまたはポリアニリンで ある請求の範囲第１項に記載の多層静電気散逸性構造体。 14．前記静電気散逸性ポリマーの量が10⁷〜10¹¹オーム／□の表面抵抗率を付 与するのに十分な量である請求の範囲第１項に記載の多層静電気散逸性構造体。 15．前記芯層の前記ポリマーが非晶質または半結晶質コポリエステル、ポリ（ メチルメタクリレート）、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル及びポリカーボネート からなる群から選ばれる請求の範囲第１項に記載の多層静電気散逸性構造体。 16．前記芯層の前記非晶質または半結晶質コポリエステルが、融点を240℃未 満とするのに十分な量の二塩基酸またはグリコール改質剤を含むポリ（エチレン テレフタレート）コポリエステル、ポリ（エチレン２，６−ナフタレンジカルボ キシレート）コポリエステル及びポリ（エチレン１，４−シクロヘキサンジカル ボキシレート）コポリエステルからなる群から選ばれる請求の範囲第15項に記載 の多層静電気散逸性構造体。