JP2018119201A - 金属用防錆フィルム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、従来の防錆成分を用いるものでありながらも、防錆性能がより一層優れた防錆フィルム、および同様の特性を有する金属包装用袋を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る金属用防錆フィルムは、基材樹脂、防錆剤および表面改質剤を含有することを特徴とする。また、本発明に係る金属包装用袋は、本発明に係る金属用防錆フィルムを含むことを特徴とする。【選択図】なし

Description

本発明は、金属に対する防錆性能が極めて優れる金属用防錆フィルム、および同様の特性を有する金属包装用袋に関するものである。

従来、金属製品の防錆手段としては、防錆油の塗布に始まり、気化性防錆紙による梱包や、かかる梱包をフィルムでさらに密閉することにより外気から遮蔽したり、密閉フィルム内に気化性防錆剤を同封もしくは噴霧したりする方法などが採用されてきた。そして最近では、より省力化の観点から透明な気化性防錆フィルムを使用することが試みられている。こうした状況の下で、気化性防錆フィルムの製法として、公知の気化性防錆剤や気化性防錆紙の技術を活かし、防錆対象となる金属の種類に応じて防錆効果を有する薬剤を熱可塑性樹脂に練り込み、或いは塗布したり印刷したりした気化性防錆フィルムが開発されている。

気化性防錆フィルムにおける最大の特徴は、透明で中身を透視することができ、且つヒートシールにより密封できることであるが、気化性防錆剤をフィルムに塗布する方法では上記の特徴が生かされ難い。そこで、透明な練り込み品で、個々の金属に対して防錆効果を有する気化性防錆フィルムが開発されてきた。例えば特許文献１には、金属からなる機械部品や精密機械部品を包装し、保管、輸送する際に使用する防錆フィルムと、当該防錆フィルムからなる金属部品用包装袋が開示されている。

また、例えば特許文献２には、熱可塑性樹脂基材中に練り込んでフィルム状などに成形するための防錆成分であって、鉄鋼のみならず非鉄金属材にも優れた防錆作用を示すものが開示されている。特許文献３には、防錆フィルムを製造する際の高温による蒸発の問題が解決されている防錆成分としてｐ−ニトロ安息香酸が開示されている。

特開２０１５−９８７号公報 国際公開第２００５／０６８５５９号パンフレット 特開２００８−１２１０７０号公報

上述したように、従来、気化性防錆成分を含む防錆フィルムは種々開発されている。しかしその研究対象は防錆成分にあり、その他の成分の検討はほとんど行われていなかった。

そこで本発明は、従来の防錆成分を用いるものでありながらも、防錆性能がより一層優れた防錆フィルム、および同様の特性を有する金属包装用袋を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、樹脂の加工性を高める表面改質剤がフィルムの防錆性能を意外にも高めることを見出して、本発明を完成した。
以下、本発明を示す。

［１］ 基材樹脂、防錆剤および表面改質剤を含有することを特徴とする金属用防錆フィルム。

［２］ 上記表面改質剤を基材樹脂に対して０．０１質量％以上、１質量％以下含む上記［１］に記載の金属用防錆フィルム。

［３］ 上記表面改質剤が、パラフィンワックス、合成ポリエチレンワックス、脂肪酸系ワックス、高級アルコール系ワックス、脂肪酸アマイド系ワックス、脂肪酸金属石鹸、脂肪酸エステル系ワックスよりなる群から選択される１種以上である上記［１］または［２］に記載の金属用防錆フィルム。

［４］ 上記［１］〜［３］のいずれかに記載の金属用防錆フィルムを含むことを特徴とする金属包装用袋。

本発明に係る防錆フィルムおよび金属包装用袋は、従来の防錆成分を用いるものであっても、防錆性能がより一層優れている。また、表面改質剤を必須成分として含むことから原料の成形性に優れ、フィルムへの成形が容易であると共に、フィルム自体が成形性に優れることから、さらに袋状などに成形することも容易である。例えば、ヒートシールにより防錆フィルムから金属包装用袋を容易に製造することができる。よって本発明は、高コストをかけることなく防錆性能に優れた防錆フィルムおよび金属包装用袋を提供できる技術として、産業上極めて利用価値が高いものである。

本発明の金属用防錆フィルムを構成する基材樹脂は適宜選択すればよいが、防錆剤や表面改質剤などの他成分と混合し易く且つフィルム状に成形し易い熱可塑性樹脂が好ましい。熱可塑性樹脂としては、例えば、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレンなど、ポリオレフィン系樹脂およびポリオレフィン系共重合樹脂；ポリエステル系樹脂；ポリアミド系樹脂；エチレン−酢酸ビニルやアクリル酸エステル等の共重合体樹脂；アイオノマー樹脂；ポリ塩化ビニル；ポリビニルアルコールなどを挙げることができ、ポリオレフィン系樹脂を特に好適に用いることができる。

本発明で用いる防錆剤は特に制限されず、一般的なものを用いることができる。防錆剤としては、例えば、無機酸、脂肪酸および芳香族カルボン酸のアンモニウム塩を挙げることができる。当該塩を構成するアンモニウムカチオンとしては、例えば、アンモニウムカチオン、イソプロピルアンモニウムカチオン、シクロヘキシルアンモニウムカチオン、ジシクロヘキシルアンモニウムカチオン、ベンジルアンモニウムカチオン、ジベンジルアンモニウムカチオンなどを挙げることができる。無機酸としては炭酸や亜硝酸を挙げることができ、脂肪酸としてはカプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸などを挙げることができ、芳香族カルボン酸としては安息香酸を挙げることができる。

熱可塑性樹脂をフィルム状に成形する際には加熱することが一般的であり、気化性防錆剤は、かかる加熱成形時にその一部が失われる可能性がある。そこで、比較的高融点の防錆剤を用いてもよい。かかる防錆剤としては、例えば、亜硝酸金属塩と、安息香酸金属塩と、飽和ポリカルボン酸またはその金属塩を挙げることができる。

亜硝酸金属塩は鉄基金属に対して優れた防錆性能を発揮する。特に、雰囲気中に存在する水分や湿気などによる水分共存系において鉄基金属に対して優れた防錆性能を発揮する亜硝酸ガスを発生させる作用を有しているため、鉄基金属の防錆に最も重要な成分である。

亜硝酸金属塩の具体例としては、空気中の水分や湿気との反応性やコストの観点から、ナトリウム塩やカリウム塩などのアルカリ金属塩；カルシウム塩などのアルカリ土類金属塩；マグネシウムなどを挙げることができ、これらの中でも最も実用性の高いのはナトリウム塩である。

安息香酸金属塩は、鉄基金属の接触防錆に寄与するもので、特に前述した亜硝酸金属塩との共存下において鉄基金属材に対し相乗的に優れた防錆性能を発揮する。こうした作用は安息香酸自体によっても有効に発揮されるが、安息香酸の金属塩によっても同様に発揮される。好ましい安息香酸の金属塩としては、同様にナトリウム塩やカリウム塩などのアルカリ金属塩；カルシウム塩などのアルカリ土類金属塩；マグネシウム塩などを挙げることができ、これらの中でも最も実用性の高いのはナトリウム塩である。

飽和ポリカルボン酸またはその金属塩は、単独では鉄基金属に対し接触部において優れた防錆性能を有し、且つ亜硝酸金属塩との共存下では優れた気化性防錆ガスを発生させる作用を有している。飽和ポリカルボン酸としては、分子中に２以上のカルボキシル基を有する様々の飽和カルボン酸を使用できるが、好ましいのはセバシン酸、ドデカン二酸、アジピン酸、フマル酸、コハク酸、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸などであり、中でも特に好ましいのはセバシン酸、ドデカン二酸、アジピン酸、酒石酸などである。飽和ポリカルボン酸の塩としては、ナトリウム塩やカリウム塩などのアルカリ金属塩を挙げることができ、二アルカリ金属塩であってもよいし、一水素一アルカリ金属塩であってもよい。

また、非鉄金属に対して優れた防錆作用を示す非鉄金属用防錆剤を用いてもよい。非鉄金属用防錆剤の具体例は、対象となる非鉄金属材の種類によっても変わってくるが、前述した亜硝酸金属塩、安息香酸金属塩、飽和ポリカルボン酸またはその金属塩との組み合わせにおいて優れた防錆性能を発揮するのは、例えば、２−メルカプトベンゾチアゾール（ＭＢＴ）、２−ベンゾチアゾリルチオ酢酸、３−２−ベンゾチアゾリルチオプロピオン酸、２，４，６−トリメルカプト−ｓ−トリアジン、２−ジブチルアミノ−４，６−ジメルカプト−ｓ−トリアジン、ベンゾトリアゾール、メチルベンゾトリアゾール、およびこれらのアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、マグネシウム塩、亜鉛塩などである。

本発明において、防錆剤は１種のみを選択して用いてもよいし、２種以上を選択して併用してもよい。また、防錆剤の総使用量は適宜調整すればよいが、例えば、基材樹脂に対して０．５質量％以上、１０質量％以下とすることができる。当該割合が０．５質量％以上であれば、防錆剤による防錆作用をより確実に発揮させることができる。一方、当該割合が１０質量％以下であれば、フィルムの透明性などの外観や強度を十分に確保することが可能になる。

本発明に係る金属用防錆フィルムは、表面改質剤を必須成分として含む。本発明において表面改質剤とは、基材樹脂を含む混合物の表面へ徐々にブリードアウトし、少なくとも基剤樹脂と防錆成分などとフィルム成形機との摩擦を軽減することにより、加工性を改善する成分をいう。

表面改質剤としては、かかる目的でフィルムへ一般的に配合される成分を特に制限無く使用することができるが、例えば、パラフィンワックスや合成ポリエチレンワックスなどの炭化水素系流動パラフィンワックス；ステアリン酸などの脂肪酸系ワックス；ステアリルアルコールなどの高級アルコール系ワックス；ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミドなどの脂肪族アマイド系ワックス；ステアリン酸金属塩などの脂肪酸金属石鹸；ステアリン酸モノグリセリドやステアリルステアレートなどの脂肪酸エステル系ワックスを挙げることができる。脂肪酸金属石鹸の塩としては、カルシウム塩、マグネシウム塩、鉛塩、亜鉛塩などを用いることができる。表面改質剤は１種のみを選択して用いてもよいし、２種以上を選択して併用してもよい。

表面改質剤の総使用量は適宜調整すればよいが、例えば、基材樹脂に対して０．０１質量％以上、１０質量％以下とすることができる。当該割合が０．０１質量％以上であれば、表面改質剤によるフィルム構成成分の加工性向上効果と共に、防錆性能の向上効果をより確実に発揮させることができる。一方、当該割合が５質量％以下であれば、フィルムの強度などを十分に確保することが可能になる。上記使用量としては、０．０２質量％以上がより好ましく、また、５質量％以下がより好ましく、２質量％以下がよりさらに好ましく、１質量％以下が特に好ましい。

本発明に係る防錆フィルムには、上記の基材樹脂、防錆成分および表面改質剤の他、一般的な防錆フィルムへ配合される成分を配合してもよい。かかるその他の成分としては、例えば、シリカやアルミナなどの内部滑剤、可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、難燃剤、着色剤、防黴剤、吸湿剤などを挙げることができる。

本発明に係る防錆フィルムは、常法により製造することができる。例えば防錆剤は粉末状のものが多いため、飛散防止の観点や、運搬性や取扱性の向上のため、粒状、フレーク状、錠剤状などに事前加工しておいてもよい。或いは、事前に基材樹脂と高濃度で混合しておき、ペレット状、粒状、フレーク状、塊状などのマスターバッチに加工しておいてもよい。また、基材樹脂以外の成分は、分散性の観点から、１００μｍ程度以下に微粉砕しておくことが好ましい。

基材樹脂として熱可塑性樹脂を用いる場合には、基材樹脂とその他の成分を、バンバリーミキサー、ミキシングロール、ニーダー、二軸混練押出機などによって溶融混練しつつ
コンパウンド化したり、各成分を直接ブレンドしてから成形機に投入したりすればよい。

フィルム成形法にも格別の制限はなく、公知の成形法、例えば、インフレーション法、Ｔダイ法、溶融押出法によりフィルム状に成形するか、或いは繊維状に成形した後、不織布状やネット状のフィルムに成形してもよい。

本発明に係る防錆フィルムは、金属材や金属製品を包装するために用いることにより、当該金属材や金属製品の保管時もしくは輸送時における発錆を可及的に抑えることができる。本発明に係る防錆フィルムは、袋状や箱状に加工してもよい。特に基材樹脂として熱可塑性樹脂を用いた場合には、ヒートシールなどにより容易に加工することができる。例えば、ヒートシールにより袋状に成形し、防錆性に優れる金属包装用袋とすることができる。

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。

実施例１： 防錆フィルムの製造
防錆剤成分として、亜硝酸ナトリウム、安息香酸ナトリウムおよびベンゾトリアゾールを５：４：１（質量部）の割合で混合し、卓上粉砕機で１００μｍ以下に粉砕加工した。表面改質剤として粉末状に削り取ったパラフィンワックス（「１５５」日本精蝋社製）と上記防錆剤成分を、低密度ポリエチレン（「ペトロセン（登録商標）１８０」東ソー社製，密度：０．９２２，メルトインデックス＝２．０）に対してそれぞれ０．１質量％および１質量％となるようよく混合し、成形温度１４０℃でインフレーション法にて厚さ１００μｍのフィルムを得た。

実施例２： 防錆フィルムの製造
表面改質剤としてパラフィンワックス粉末の代わりにステアリン酸粉末を用いた以外は上記実施例１と同様にして防錆フィルムを製造した。

実施例３： 防錆フィルムの製造
表面改質剤としてパラフィンワックス粉末の代わりにステアリン酸アミド粉末を用いた以外は上記実施例１と同様にして防錆フィルムを製造した。

実施例４： 防錆フィルムの製造
表面改質剤としてパラフィンワックス粉末の代わりにステアリン酸亜鉛粉末を用いた以外は上記実施例１と同様にして防錆フィルムを製造した。

実施例５： 防錆フィルムの製造
表面改質剤としてパラフィンワックス粉末の代わりにステアリン酸モノグリセリド粉末を用いた以外は上記実施例１と同様にして防錆フィルムを製造した。

比較例１： 防錆フィルムの製造
表面改質剤を用いない以外は上記実施例１と同様にして防錆フィルムを製造した。

比較例２： 防錆フィルムの製造
表面改質剤の代わりに同量のアルミナ粉末を用いた以外は上記実施例１と同様にして防錆フィルムを製造した。

比較例３： 防錆フィルムの製造
表面改質剤の代わりに同量のタルク粉末を用いた以外は上記実施例１と同様にして防錆フィルムを製造した。

試験例１： 防錆性能試験
上記実施例および比較例で得た各防錆フィルムを袋状に加工した。別途、金属板試験片として３０×３０×１０ｍｍの炭素鋼Ｓ−４５Ｃと４０×６０×２．０ｍｍの冷間圧延鋼板ＳＰＣＣ-ＳＢを用意し、冷間圧延鋼板は＃２４０の研磨布で乾式研磨後、メタノールとアセトンを使って洗浄脱脂してから乾燥した上で、１６５×１２５×９５ｍｍのポリエチレン製網目状カゴ内部にそれぞれ１枚ずつ吊るし、上記各防錆フィルム袋に入れ、袋口を折りたたみガムテープでとめ、環境試験機内に挿入した。２５℃、相対湿度５０％での８時間の保持に続く５０℃、相対湿度９５％での８時間の保持を１サイクルとし、１０サイクル繰り返した後、金属板試験片の表面の錆、腐食、変色を確認し、下記の基準で各防錆フィルムの防錆性能を評価した。各防錆フィルムの組成を表１に、防錆性能試験の結果を表２に示す。なお、表１中の数値は、基材樹脂である低密度ポリエチレンに対する質量％を示す。

◎ ： 錆、腐食、変色すべて無し
○ ： 極僅かな錆、腐食、変色
△ ： 軽度の錆、腐食、変色
× ： 明確な錆、腐食、変色
××： 激しい錆、腐食、変色

表２に示す結果の通り、表面改質剤を含まない比較例のフィルムの場合では、比較的軽度ではあるが錆、腐食、変色が発生し、特に炭素鋼の結果が比較的悪かった。それに対して表面改質剤を含む本発明のフィルムの場合、高湿状態に繰り返し曝してもその内部の鋼板には錆、腐食、変色はまったく認められなかった。このように本発明に係る防錆フィルムは、極めて高い防錆性能を有することが明らかとなった。

Claims (4)

1. 基材樹脂、防錆剤および表面改質剤を含有することを特徴とする金属用防錆フィルム。
2. 上記表面改質剤を基材樹脂に対して０．０１質量％以上、１質量％以下含む請求項１に記載の金属用防錆フィルム。
3. 上記表面改質剤が、パラフィンワックス、合成ポリエチレンワックス、脂肪酸系ワックス、高級アルコール系ワックス、脂肪酸アマイド系ワックス、脂肪酸金属石鹸、脂肪酸エステル系ワックスよりなる群から選択される１種以上である請求項１または２に記載の金属用防錆フィルム。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の金属用防錆フィルムを含むことを特徴とする金属包装用袋。