JP2006103033A - 帯電防止フィルム及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 米国での半導体部品包装用の帯電防止フィルムに適用されるＭＩＬ規格をクリアできる、帯電防止効果やその経時変化等に優れた安価な熱可塑性樹脂の帯電防止多層フィルムとその製造方法を提供すること。
【解決手段】 ４層以上の熱可塑性樹脂多層フィルムからなる帯電防止フィルムにおいて、中間層を帯電防止剤を含有する層とし、その両側は帯電防止剤を含有しない層とし、最外層の少なくとも１層をさらに帯電防止剤を含有する層とする。
この場合、前記帯電防止剤を含有する層は、表面固有抵抗が１０^９Ω／□以下のポリマータイプ帯電防止剤を１０〜４０質量％含有しているとともに、表面固有抵抗が１０^９〜１０^１１Ω／□となるようにすると、前記帯電防止フィルムの米軍規格（MIL-B-81705-C）に基づく電荷減衰時間が２秒以下のものとすることができる。
【選択図】 なし

Description

本発明は、帯電防止フィルム及びその製造方法に関し、特に米国における半導体関係の部品包装用帯電防止フィルムとして使用し得る、非ブリード性（非移行性）を備え、経時変化等に優れた熱可塑性樹脂からなる高性能かつ安価な帯電防止フィルムとその製造方法に関する。

従来の熱可塑性樹脂製の帯電防止フィルムは、アルキルアミン、グリセリンステアレート、アルコール等の低分子量の帯電防止剤である界面活性剤を熱可塑性樹脂に０．２５重量％程度練込むことによって得られ、そのフィルムの表面固有抵抗は、帯電防止剤がフィルムの表面にブリードすることにより、１０^１１〜１０^１３Ω／□のものが一般的であった。ただし、この帯電防止効果のレベルでは、埃や粉体等の付着防止には十分使用に耐えるが、プリント配線板、ＩＣ、トランジスタ、コンデンサー、抵抗器等の電気・電子製品等で静電気障害に敏感な部品や製品の場合、帯電防止効果及び表面にブリードした帯電防止剤の移行による汚染等の問題があるため、電気・電子部品包装用としては不十分であり、食品包装用が主用途であった。

一方、最近ポリマータイプの帯電防止剤が開発され、熱可塑性樹脂に１０〜３０重量％添加する事により表面固有抵抗が１０^９〜１０^１１Ω／□の帯電防止フィルムの製造が可能となり、ポリマータイプの帯電防止剤は非ブリード性（非移行性）であるために上記問題点は解消されたが、従来の界面活性剤タイプの帯電防止剤に比して添加量が１桁多く、しかも単層のフィルム全体に帯電防止剤を含有させていたために、高価な帯電防止剤を多量に添加することが必要であり、フィルムの価格が非常に高くなるという問題があった。

本発明者等は、既に、帯電防止フィルムの性能は大部分が表面部分の帯電防止性能によって定まり、帯電防止フィルムの内部の帯電防止性能にはほとんど影響を与えないと考え、帯電防止剤を実質的に含まない熱可塑性樹脂層の両側の外層として、この熱可塑性樹脂層よりも薄く、ポリマータイプの帯電防止剤を１０〜４０重量％含有し、厚み３〜３０μｍの帯電防止性熱可塑性樹脂層を設けた３層以上のフィルムからなり、表面固有抵抗が１０^９〜１０^１１Ω／□の高性能で安価な熱可塑性樹脂による帯電防止フィルム及びその製造方法の発明を開示している（下記特許文献１参照）。
特開２００３−０８０６４２号公報

このように、３層以上の多層フィルムにおいて、両表面にポリマータイプの帯電防止層を設けることにより、フィルムの表面固有抵抗を１０^９〜１０^１１Ω／□にできるが、このままではＭＩＬ規格(MIL-B-81705-C)に基づく電荷減衰時間が１分以上となり、米国での半導体部品包装用の帯電防止フィルムとして必須の要件である上記ＭＩＬ規格に基づく電荷減衰時間が２秒以下という規定を満たすことができなかった。

そこで、本願の発明者等は、上記のようなポリマータイプの帯電防止剤を使用し、非ブリード性（非移行性）、経時変化等に優れた熱可塑性樹脂の高性能かつ安価な帯電防止フィルムを得るべく種々実験を重ねた結果、上記の３層以上のフィルムからなる帯電防止フィルムの中間層に薄い帯電防止層を設けることにより、表面固有抵抗を所定値に維持できるだけでなく、上記のＭＩＬ規格に基づく電荷減衰時間が２秒以下という規定を満たすことができることを見出し、本発明を完成するに至ったのである。

すなわち、本発明は従来技術では製造することができなかった、表面固有抵抗が１０^９〜１０^１１Ω／□であり、上記ＭＩＬ規格に基づく電荷減衰時間が２秒以下の高性能で、安価な帯電防止フィルム及びその製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明の上記目的は以下の構成により達成し得る。すなわち、請求項１の帯電防止フィルムの発明は、４層以上の熱可塑性樹脂多層フィルムからなる帯電防止フィルムにおいて、中間層は帯電防止剤を含有する層とし、その両側は帯電防止剤を含有しない層とし、最外層の少なくとも１層をさらに帯電防止剤を含有する層としたことを特徴とする。

この場合、片側の最外層が帯電防止剤を含有していない層であっても、両側の最外層が帯電防止剤を含有する層であってもかまわない。

また、請求項２の発明は、請求項１に記載の帯電防止フィルムにおいて、前記帯電防止剤を含有する層は、表面固有抵抗が１０^９Ω／□以下のポリマータイプ帯電防止剤を１０〜４０質量％含有しているとともに、表面固有抵抗が１０^９〜１０^１１Ω／□であり、前記帯電防止フィルムの米軍規格（MIL-B-81705-C）に基づく電荷減衰時間が２秒以下であることを特徴とする。

なお、本発明における表面固有抵抗はJIS-K-6911の規定に基づく測定値であり、また、電荷減衰時間は、米軍規格(MIL-B-81705-C)のFederal Test Method 101C 4046に規定されている測定方法（以下、ＭＩＬ規格ということがある。）に基づく測定値をいう。

この熱可塑性樹脂中のポリマータイプ帯電防止剤の含有量は、１０〜４０質量％が好ましい。ポリマータイプ帯電防止剤の含有量が１０質量％未満であると帯電防止効果が良好に現れず、また４０質量％を超えるとコストが高くなりすぎるので好ましくない。

なお、ポリマータイプ帯電防止剤としては、市販のものをそのまま使用できる。例えば、ポリエーテル／ポリオレフィンブロックコポリマーである三洋化成株式会社のペレスタット２３０（商品名）、ポリアミドベースの変性樹脂に過塩素酸ナトリウム・一水化物等の塩を添加した混合物であるチバ・スペシャルテイ・ケミカルズ株式会社のＩＲＧＡＳＴＡＴＰ１８（商品名）や三井・デュポンポリケミカル株式会社の金属イオンにカリウムを使用したアイオノマー樹脂に多価アルコールを添加した混合物であるＳＤ１００（商品名）等が好適である。

さらに、本発明においては、これらのポリマータイプの帯電防止剤以外に、その帯電防止機能を損なわない範囲において、基材の熱可塑性樹脂以外の機能性材料、たとえばブロッキング防止剤、滑剤、紫外線吸収剤、防錆剤等を配合しても良い。

また、請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の帯電防止フィルムにおいて、前記帯電防止剤を含有する層は、厚みがそれぞれ２〜３０μｍであり、前記帯電防止フィルムの全厚みは２０〜３００μｍであることを特徴とする。

この場合、本発明の帯電防止剤を含有する層の合計厚さの、多層フィルムの全厚さに対する割合（（帯電防止剤を含有する層の合計厚さ／多層フィルムの全厚さ）×１００（％））は３〜７０％が好ましく、より好ましくは５〜６０％である。この割合が７０％を超えると単層フィルムに比してコスト削減率が小さく不経済であり、またこの割合が３％未満であると多層フィルムの帯電防止効果が低下する。

また、請求項４の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の帯電防止フィルムにおいて、前記帯電防止剤を含有する層は、それぞれ濃度及び種類の少なくとも一方が異なるポリマータイプの帯電防止剤を含有していることを特徴とする。

この場合、中間層を帯電防止剤を含む層とし、その層の両側は帯電防止剤を含有しない熱可塑性樹脂層とし、最外層の少なくとも一層をさらに帯電防止剤を含有する層を有していれば、２種４層以上の多層フィルムとすることができ、多様の帯電防止フィルムを得ることができる。たとえば、帯電防止剤を含有する層の各層毎に帯電防止剤の添加量を変えたり、ブロッキング防止剤、滑剤、紫外線吸収剤、防錆剤等の他の機能性を付与する添加剤を添加した機能性付与樹脂層とすることができる。

また、請求項５の発明は、請求項１に記載の帯電防止フィルムにおいて、前記熱可塑性樹脂が、各種ポリエチレン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート及びエチレンビニルアルコール（ＥＶＯＨ）共重合体から選択される単体又はこれらのうちから選択される少なくとも２種の配合物からなることを特徴とする。

本発明においては、熱可塑性樹脂は押し出し成型が可能で、用途に適した強度等の樹脂特性を有していれば、上記の熱可塑性樹脂の単体を用いても、或いは上記の熱可塑性樹脂の少なくとも２種以上を適宜混合した配合物であっても良い。また、本発明の帯電防止フィルムにガスバリヤー性を付与するために、帯電防止剤を含有しない熱可塑性樹脂層又は帯電防止剤を含有しない熱可塑性樹脂層と帯電防止性熱可塑性樹脂層の少なくとも一方との間にＥＶＯＨ、ポリアミド等のガスバリヤー性樹脂層を設けることもできる。ガスバリヤー性樹脂層は一般的に熱可塑性樹脂層との接着性が良くないためにその両側に接着性樹脂層を必要とし、その場合の本発明の多層フィルムは少なくとも４種６層となる。

さらに、請求項６の帯電防止フィルムの製造方法の発明は、請求項１〜５の何れかに記載の帯電防止フィルムをインフレーション成型法又はＴ−ダイ共押出し多層フィルム成型法により成型することを特徴とする。
成型温度は、使用樹脂により異なるが、インフレーション方式の場合、１７０〜２１０℃の範囲が、Ｔ−ダイ方式の場合、２００〜２４０℃の範囲が好ましい。

本発明は、上記の構成を備えることにより、以下に実施例及び比較例を対比して詳細に述べるように、帯電防止効果、非ブリード性（非移行性）、経時変化等に優れ、高性能かつ安価な帯電防止フィルム及びその製造方法が提供され、この発明による帯電防止多層フィルムによれば、静電気障害を受ける可能性があるプリント配線板、ＩＣ、トランジスタ、コンデンサー、抵抗器等の各種電気・電子製品の包装用として好適であり、米国での半導体部品包装用の帯電防止フィルムに適用されるＭＩＬ規格をクリアできる。また、食品包装用用途にも使用できるものである。

まず、実施例及び比較例に共通する表面固有抵抗及び電荷減衰時間の測定方法について説明する。表面固有抵抗は、JIS-K-6911に基づき、測定温度２３℃、測定湿度５０％ＲＨで測定した。電荷減衰時間は、米軍規格（MIL-B-81705-C)のFederal Test Method 101C 4046に従った米国のelectro-tech systems,Inc.社のStatic Decay Meter Model 406 Dによる測定湿度１５％ＲＨ下における印加電圧５ＫＶの９９％電荷減衰時間とした。

ダイス直径３５０ｍｍの５種５層インフレーション成型装置を使用し、原料のポリエチレンとして三井化学株式会社製のメタロセン触媒による直鎖状低密度ポリエチレン（エボリューＳＰ２０２０（商品名、ＭＦＲ＝２ｇ／１０分）、密度０．１９５ｇ／ｃｍ^３）を使用し、第２層及び第４層としてはそのまま層厚３０μｍのものを、また、第１層、第３層及び第５層には三洋化成株式会社製のポリマー型帯電防止剤ペレタット２３０（商品名、ポリエーテル／ポリオレフィンブロックポリマー）を２０質量％添加した層厚５μｍの帯電防止層を設け、５μｍ（第１層）／３０μｍ（第２層）／５μｍ（第３層）／３０μｍ（第４層）／５μｍ（第５層）の計７５μｍ（帯電防止層の厚み＝２０％）の５層フィルムを１９０℃にて成型した。

得られたフィルムは２３℃−５０％ＲＨの恒温恒湿室で、内面、外面ともに７日間状態調湿後に表面固有抵抗を測定したところ、６×１０^９Ω／□であった。また、ＭＩＬ規格の２３℃−１５％ＲＨの条件下で測定した電荷減衰時間は０．２秒であった。さらに、得られたフィルムのヒートシール強度は、１２０℃、２ｋｇ／ｃｍ^２−１秒で１．５Ｎ／１５ｍｍであった。

実施例１において、第１層＋第２層及び第４層としてそのままエボリューＳＰ２０２０のみであって層厚３０μｍのものを使用し、中央の第３層と最内層の第５層にのみポリマー型帯電防止剤であるペレスタット２３０をＳＰ２０２０に２０質量％となるように添加した層厚５μｍの帯電防止層を設け、３０μｍ（第１層＋第２層）／５μｍ（第３層）／３０μｍ（第４層）／５μｍ（第５層）、計７０μｍ（帯電防止剤層の厚み比率：１４．３％）の実質的４層のフィルムを１９０℃にてインフレーション成型した。得られたフィルムを恒温恒湿室で７日間調湿した後のフィルムの最内層のフィルムの表面固有抵抗は６×１０^１０Ω／□、ＭＩＬ規格の２３℃−１５％ＲＨの条件下で測定した電荷減衰時間は０．２秒と実施例１と同等であった。

ただし、帯電防止剤無添加の最外層（第２層）の表面固有抵抗は１０^１６Ω／□、電荷減衰時間も１分以上であったが、摩擦帯電によるAsh Testでの灰の付着はなかった。なお、本フィルムを１０^１０Ω／□の帯電防止処理した二軸延伸ポリプロピレンＯＰＰ、ポリエチレンテレフタレートＰＥＴまたはナイロン延伸フィルム等と貼合せて使用した場合、内面、外面のフィルムは表面固有抵抗、ＭＩＬ規格の電荷減衰時間ともに実施例１相当の良好な結果を示した。

<比較例１>
実施例１において、中間層に第３層のペレスタット２３０の添加を行わないで、第１層と第５層のみにペレスタット２３０を２５質量％添加し、実質３層の５μｍ／４０μｍ／５μｍ、計５０μｍ（帯電防止層の厚み比率：２０％）の多層フィルムを１９０℃にてインフレーション成型した。

得られた多層フィルムの恒温恒湿室で７日間調湿後の表面固有抵抗は内外面ともに２×１０^１０Ω／□と良好であったが、ＭＩＬ規格の電荷減衰時間は何れも１分以上であり、ＭＩＬ規格の２秒以下をパスせず、米国での半導体関係の部品包装用帯電防止フィルムとしては不適であった。

<比較例２>
実施例１において、中間層の第３層にのみペレスタット２３０を２５質量％添加した実質３層の２２．５μｍ／５μｍ／２２．５μｍ、計５０μｍのフィルムを１９０℃でインフレーション成型した。得られた多層フィルムの表面固有抵抗は１０^１６Ω／□、ＭＩＬ規格の電荷減衰時間は１分以上であり、帯電防止フィルムは得られなかった。摩擦帯電によるAsh Testでは灰の付着はなく、埃や粉の付着防止の意味では有効であった。

Claims (6)

1. ４層以上の熱可塑性樹脂多層フィルムからなる帯電防止フィルムにおいて、中間層は帯電防止剤を含有する層とし、その両側は帯電防止剤を含有しない層とし、最外層の少なくとも１層をさらに帯電防止剤を含有する層としたことを特徴とする帯電防止フィルム。
2. 前記帯電防止剤を含有する層は、表面固有抵抗が１０^９Ω／□以下のポリマータイプ帯電防止剤を１０〜４０質量％含有しているとともに、表面固有抵抗が１０^９〜１０^１１Ω／□であり、前記帯電防止フィルムの米軍規格（MIL-B-81705-C）に基づく電荷減衰時間が２秒以下であることを特徴とする請求項１に記載の帯電防止フィルム。
3. 前記帯電防止剤を含有する層は、厚みがそれぞれ２〜３０μｍであり、前記帯電防止フィルムの全厚みは２０〜３００μｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の帯電防止フィルム。
4. 前記帯電防止剤を含有する層は、それぞれ濃度及び種類の少なくとも一方が異なるポリマータイプの帯電防止剤を含有していることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の帯電防止フィルム。
5. 前記熱可塑性樹脂が、各種ポリエチレン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート及びエチレンビニルアルコール共重合体から選択される単体又はこれらのうちから選択される少なくとも２種の配合物からなることを特徴とする請求項１に記載の帯電防止フィルム。
6. 請求項１〜５の何れかに記載の帯電防止フィルムをインフレーション成型法又はＴ−ダイ共押出し多層フィルム成型法により成型することを特徴とする帯電防止フィルムの製造方法。