JP6631881B2 - 熱硬化型帯電防止コーティング剤、その硬化皮膜、プラスチックフィルム - Google Patents

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Description

本発明は、熱硬化型帯電防止コーティング剤及びその硬化皮膜、並びに該硬化皮膜を備えるプラスチックフィルムに関する。
従来、プラスチックフィルムは幅広い用途に供されており、例えば、半導体加工等の工程で用いられるキャリアテープ用又はカバーテープ用のフィルム、電子部品やセラミックコンデンサの製造工程に使用される離型フィルム、ホットスタンピングフィルム、製版フィルム、包装用フィルム、加飾フィルム、保護フィルム等が知られている。
プラスチックフィルムは、光学フィルムとしても利用されており、例えば、液晶表示装置部材のプリズムレンズシートやタッチパネル、液晶バックライト、有機ELディスプレイ等の部材として用いられている。
ところで、プラスチックフィルムは、巻取りや巻戻しの際、或いは加工の際に静電気を帯びやすい。そのため、表面に大気中の塵埃が付着して物理的欠陥(ピンホール等)が生じたり、加工ラインにおいて走行不良が生じたりする。また、各種の半導体及び電子機器の微細化・高集積化に伴い、静電気の発生が電気製品の誤作動などの問題を引き起こす要因となる。
そこで、プラスチックフィルムに帯電防止剤を練り込んだり、表面に帯電防止コーティング剤を塗工したりする手段が採られている。後者としては、例えば、有機バインダー樹脂にポリチオフェンやポリピロール等のπ共役系導電性ポリマーを組み合わせたものが知られている(特許文献1,2)。
しかし、そうした帯電防止コーティング剤からなる皮膜は、一般的に、高電圧下で表面抵抗率が上昇しやすいとされる。そのため、従来の帯電防止コーティング剤で処理したプラスチックフィルムは、高電圧下で使用される機器や部品の部材としては不適切な場合があった。
高電圧下でも皮膜の表面抵抗率の上昇を抑制する組成物として、3,4−ジアルコキシチオフェンを、ポリアニオンの存在下、水系溶媒中で酸化重合させてなる導電性高分子に、アセチレングリコール系界面活性剤を配合した導電性組成物が知られている(特許文献3)。しかし、この導電性組成物の皮膜は、経時的に表面抵抗率が上昇する懸念がある。さらに、より高い電圧で印加した場合にも表面抵抗率が上昇しやすくなる。
特開2009−256623号公報 特開2010−196022号公報 特開2014−040550号公報
本発明は、表面抵抗率が経時的に変化しにくく、かつより高電圧で印加しても上昇することを抑制できる硬化皮膜をプラスチックフィルムの表面に形成し得る、新規な熱硬化型帯電防止コーティング剤を提供することを主たる課題とする。
本発明者は鋭意検討の結果、所定の原料を組み合わせてなる熱硬化型のコーティング剤により前記課題を解決し得ることを見出した。即ち本発明は、下記熱硬化型帯電防止コーティング剤、その硬化皮膜、及び該硬化皮膜を備えるプラスチックフィルムに関する。
1.カルボキシラートアニオン基含有アクリルコポリマー(A)、硬化剤(B)、π共役系導電性ポリマー(C)、及び導電性無機フィラー(D)を含有し、
(D)成分は金属酸化物系導電性フィラー(D1)及び炭素系導電性フィラー(D2)からなる群より選ばれる少なくとも一種を含み、
(D1)成分を使用する場合、その量は(A)成分と(B)成分の合計100質量部(固形分換算)に対して5〜30質量部(固形分換算)であり、
(D2)成分を使用する場合、その量は(A)成分と(B)成分の合計100質量部(固形分換算)に対して0.5〜10質量部(固形分換算)である、
熱硬化型帯電防止コーティング剤。
2.(A)成分が、α,β不飽和カルボン酸類(a1)及び(メタ)アクリル酸アルキルエステル類(a2)を含む単量体群(α)からなる共重合体の中和塩である、前記項1の熱硬化型帯電防止コーティング剤。
3.(A)成分のカルボキシラートアニオン基含有量(mol/g)が0.0003〜0.005である、前記項1又は2の熱硬化型帯電防止コーティング剤。
4.(B)成分が、アジリジン系化合物である、前記項1〜3のいずれかの熱硬化型帯電防止コーティング剤。
5.(A)成分と(B)成分の固形分質量比〔(A)/(B)〕が5/5〜9/1である、前記項1〜4のいずれかの熱硬化型帯電防止コーティング剤。
6.(C)成分がポリチオフェン類である、前記項1〜5のいずれかの熱硬化型帯電防止コーティング剤。
7.(C)成分の含有量が、(A)成分と(B)成分の合計100質量部に対して固形分換算で5〜25質量部である、前記項1〜6のいずれかの熱硬化型帯電防止コーティング剤。
8.(D1)成分が、アンチモンドープ酸化スズ、スズドープ酸化インジウム、リンドープ酸化スズ、酸化スズ、アルミニウムドープ酸化亜鉛、ガリウムドープ酸化亜鉛及びアンチモン酸亜鉛からなる群より選ばれる少なくとも一種である、前記項1〜7のいずれかの熱硬化型帯電防止コーティング剤。
9.(D2)成分がカーボンナノチューブである、前記項1〜8のいずれかの熱硬化型帯電防止コーティング剤。
10.前記項1〜9のいずれかの熱硬化型帯電防止コーティング剤の硬化皮膜。
11.前記項10の硬化皮膜を少なくとも片面に備えるプラスチックフィルム。
本発明の熱硬化型帯電防止コーティング剤によれば、プラスチックフィルムの表面に、高電圧で印加しても、表面抵抗率が上昇することを抑制できる硬化皮膜を形成できる。さらに、硬化皮膜は50%程度の湿度条件下のみならず、90%程度の非常に高湿度の条件下に数日間放置した後も、良好な帯電防止性を示す。また、該硬化皮膜はプラスチックフィルムとの密着性に優れるだけでなく、硬化性や耐ブロッキング性、耐溶剤性、透明性も良好である。
本発明のプラスチックフィルムは、前記諸特性を有する硬化皮膜を表面に設けたものであるため、高電圧条件で使用される製品、例えば、精密機器の保護フィルムやキャリアフィルム等の部材として好適である。
本発明の熱硬化性帯電防止コーティング剤(以下、コーティング剤)は、カルボキシラートアニオン基含有アクリルコポリマー(A)(以下、(A)成分)、硬化剤(B)(以下、(B)成分)及びπ共役系導電性ポリマー(C)(以下、(C)成分)、並びに所定の導電性無機フィラー(D)(以下、(D)成分)を含有する組成物である。
(A)成分としては、分子内にカルボキシラートアニオン基(―COO)を有するアクリルコポリマーであれば、各種公知のものを特に制限なく使用できる。具体的には、α,β不飽和カルボン酸類(a1)(以下、(a1)成分)及び(メタ)アクリル酸アルキルエステル類(a2)(以下、(a2)成分)を含む単量体群(α)(以下、(α)成分)からなる共重合体の中和塩が好ましい。
(a1)成分としては、各種公知のα,β不飽和カルボン酸類を特に制限なく使用できる。具体例としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸及びイソクロトン酸等のα,β不飽和モノカルボン酸並びにその塩;マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、イタコン酸及び無水イタコン酸等のα,β不飽和ジカルボン酸並びにその塩;該α,β不飽和ジカルボン酸と炭素数1〜30程度のアルコールとのハーフエステル並びにその塩;該α,β不飽和ジカルボン酸と炭素数1〜30程度のアミンとのハーフアミド並びにその中和塩等が挙げられ、二種以上を併用しても良い。前記アルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、メチルセロソルブ及びエチルセロソルブ等が挙げられる。前記アミンとしては、例えば、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、n−ブチルアミン、n−ヘキシルアミン及びn−オクチルアミン等が挙げられる。前記塩を形成する化合物としては、後述の中和剤を使用できる。(a1)成分としては、本発明のコーティング剤からなる皮膜の硬化性の点より前記α,β不飽和モノカルボン酸が、特にアクリル酸及び/又はメタクリル酸が好ましい。
(a2)成分としては、各種公知の(メタ)アクリル酸アルキルエステルを特に制限なく使用できる。該アルキル基は直鎖状、分岐状又は環状であってよい。直鎖状のものとしては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸ラウリル及び(メタ)アクリル酸ステアリル等が挙げられる。分岐状のものとしては、例えば、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル及び(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル等が挙げられる。環状のものとしては、例えば、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸シクロペンチル及び(メタ)アクリル酸イソボルニル等が挙げられ、二種以上を併用しても良い。これらの中でも、本発明に係る硬化皮膜の特にプラスチックフィルムとの密着性の観点より、前記直鎖状(メタ)アクリル酸アルキルエステルが、特にアルキル基の炭素数が1〜20程度(好ましくは1〜8程度)のものがよい。
(α)成分には、前記(a1)成分及び(a2)成分以外の不飽和単量体(以下、(a3)成分)を含めてよい。(a3)成分としては、例えば、アクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチル(メタ)アクリルアミド、N−エチル(メタ)アクリルアミド、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N−ブチル(メタ)アクリルアミド、N−t−ブチル(メタ)アクリルアミド、N−ラウリル(メタ)アクリルアミド、N−シクロヘキシル置換アルキル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジイソプロピル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジt−ブチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジラウリル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジt−オクチル(メタ)アクリルアミド、及びN,N−ジシクロヘキシル(メタ)アクリルアミド等のアクリルアミド類;(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシメチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシブチル、グリセリンモノ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールモノ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキル類;スチレン、α−メチルスチレン、t−ブチルスチレン、ジメチルスチレン、アセトキシスチレン、ヒドロキシスチレン、ビニルトルエン及びクロルビニルトルエン等のスチレン類;ビニルスルホン酸、(メタ)アリルスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、スルホン化スチレン等の不飽和スルホン酸類;(メタ)アクリル酸アミノエチル、(メタ)アクリル酸アミノプロピル、(メタ)アクリル酸アミノブチル、(メタ)アクリル酸N−メチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸N−メチルアミノプロピル、(メタ)アクリル酸N−メチルアミノブチル、(メタ)アクリル酸N,N−ジメチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸N,N−ジメチルアミノプロピル、(メタ)アクリル酸N,N−ジメチルアミノブチル、(メタ)アクリル酸N,N−ジエチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸N,N−ジエチルアミノプロピル、(メタ)アクリル酸N,N−ジエチルアミノブチル等のアミノアルキル系不飽和単量体類;ポリオキシアルキレン(メタ)アクリル酸エステル類、ポリオキシアルキレングリセリン(メタ)アクリル酸エステル類、ポリオキシアルキレンモノアルキル(メタ)アクリル酸エステル類、ポリオキシアルキレンモノアルケニル(メタ)アクリル酸エステル類、ポリオキシアルキレン(メタ)アリルエーテル、ポリオキシアルキレングリセリン(メタ)アリルエーテル等のポリオキシアルキレン系不飽和単量体類;ビニルジメチルクロロシラン、ビニルメチルジクロロシラン、ビニルトリクロロシラン、アリルジメチルクロロシラン、アリルメチルジクロロシラン、アリルトリクロロシラン、4−ブテニルジメチルクロロシラン、4−ブテニルメチルジクロロシラン、4−ブテニルトリクロロシラン、5−ペンテニルジメチルクロロシラン、5−ペンテニルメチルジクロロシラン、5−ペンテニルトリクロロシラン、3−メタクリロキシプロピルジメチルクロロシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジクロロシラン、3−メタクリロキシプロピルトリクロロシラン、3−アクリロキシプロピルジメチルクロロシラン、3−アクリロキシプロピルメチルジクロロシラン、3−アクリロキシプロピルトリクロロシラン、4−メタクリロキシブチルジメチルクロロシラン、4−メタクリロキシブチルメチルジクロロシラン、4−メタクリロキシブチルトリクロロシラン、4−アクリロキシブチルジメチルクロロシラン、4−アクリロキシブチルメチルジクロロシラン等のクロロシラン系(メタ)アクリレート類;「サイラプレーン FM−0711」、「サイラプレーン FM−0721」、「サイラプレーン FM−0725」等(いずれもJNC(株)製)等のポリシロキサンモノ(メタ)アクリレート類;2,2,2−トリフルオロエチル(メタ)クリレート、2,2,2−トリフルオロエチル(メタ)クリレート、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル(メタ)クリレート、2,2,2−トリフルオロ−1−トリフルオロメチル(メタ)クリレート、2、2、3、3−テトラフルオロプロピル(メタ)クリレート、H、1H、5H−オクタフルオロペンチル(メタ)クリレート、2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンチル(メタ)クリレート、2,2,3,3,4,4,5,5,5−ノナフルオロペンチル(メタ)クリレート等が挙げられる。また、市販品として、「ビスコート3F」、「ビスコート4F」、「ビスコート8F」、「ビスコート8FM」、「ビスコート13FM」等(いずれも大阪有機化学工業(株)製)等のフルオロアルキル(メタ)アクリレート類等が挙げられ、二種以上を併用しても良い。
(α)成分における(a1)成分、(a2)成分及び(a3)成分の含有量は特に限定されないが、本発明に係るコーティング剤の硬化性の観点より、通常は以下の通りである。
<(a3)成分を使用しない場合>
(a1)成分:3〜30質量%程度、好ましくは5〜20質量%程度
(a2)成分:70〜97質量%、好ましくは80〜95質量%程度
<(a3)成分を使用する場合>
(a1)成分:3〜30質量%程度、好ましくは5〜20質量%程度
(a2)成分:20〜96質量%程度、好ましくは50〜90質量%程度
(a3)成分:1〜50質量%程度、好ましくは5〜30質量%程度
(A)成分の製造方法は特に限定されず、各種公知の方法を採用できる。具体的には、例えば、(a1)成分及び(a2)成分、並びに必要に応じて(a3)成分を、適当な反応容器内で、通常60〜180℃程度において、通常1〜20時間程度重合反応させることにより得られる。各成分の反応順序は特に限定されず、順次又は一括であってよい。
反応の際、各種公知の開始剤、連鎖移動剤、及び反応溶媒として後述の溶媒を使用できる。
開始剤としては、例えば、過酸化水素、過硫酸アンモニウム及び過硫酸カリウム等の無機過酸化物類;t−ブチルパーオキシベンゾエート、ジクミルパーオキサイド及びラウリルパーオキサイド等の有機過酸化物類;2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレート等のアゾ化合物類等が挙げられ、二種以上を併用しても良い。使用量は特に限定されないが、通常、(a1)成分〜(a3)成分の合計100質量部に対して0.01〜10質量部程度である。
連鎖移動剤は、(A)成分の分子量を調節する目的で使用する。具体例としては、ドデシルメルカプタン、2−メルカプトベンゾチアゾール及びブロモトリクロロメタン等が挙げられ、二種以上を併用しても良い。使用量は特に限定されないが、通常、(a1)成分〜(a3)成分の合計100質量部に対して0.01〜5質量部程度である。
(a1)成分の全てが中和物である場合や一部が中和物である場合には、得られた共重合体は即ち(A)成分である。(a1)成分の全てが未中和物である場合には、得られた共重合体を中和剤(塩基成分)で中和することにより(A)成分が得られる。
塩基成分としては、例えば、アンモニア;モノメチルアミン、モノエチルアミン、モノブチルアミン及びシクロヘキシルアミン等の一級アミン類;ジメチルアミン及びジエチルアミン等の二級アミン類;トリメチルアミン、トリエチルアミン及びトリブチルアミン等の三級アミン類;アニリン、アリールアミン及びアルカノールアミン等の他のアミン類;水酸化ナトリウム及び水酸化カリウム等のアルカリ金属化合物;水酸化カルシウム及び水酸化マグネシウム等のアルカリ土類金属化合物等が挙げられる。これらの中でも、硬化皮膜から容易に揮発し、残存しにくいアミン類が好ましく、第三級アミン類及び/又はアンモニアがより好ましい。塩基成分の使用量は特に限定されないが、通常、(a1)成分中の遊離のカルボキシル基に対して50〜200モル%程度となる範囲である。
(A)成分におけるカルボキシラートアニオン基量(mol/g)は特に限定されないが、通常は0.0003〜0.005程度である。0.0003以上とすることにより、本発明のコーティング剤の硬化性、及び硬化皮膜の耐溶剤性が良好になる傾向にあり、また、0.005以下とすることにより、硬化皮膜の帯電防止特性が良好になる傾向にある。かかる観点より、カルボキシラートアニオン基量は、好ましくは0.001〜0.003程度である。なお、「カルボキシラートアニオン基量」は、(A)成分1g(固形分換算)に含まれるカルボキシラートアニオン基のモル数をいい、計算値である。
(A)成分の他の物性としては、ガラス転移温度や数平均分子量(ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによるポリスチレン換算値)が挙げられる。いずれも、硬化皮膜の密着性や硬化性、耐ブロッキング性等の点より範囲を設定すればよく、前者は通常20〜150℃程度、好ましくは70〜150℃程度であり、また、後者は通常2000〜150000程度、好ましくは10000〜100000程度である。
(B)成分としては、塗工皮膜が充分に硬化するものであれば、各種公知のものを特に制限なく使用できる。具体的には、例えば、アジリジン系化合物、カルボジイミド化合物、メラミン系化合物、イソシアネート系化合物、エポキシ系化合物、オキサゾリン系化合物、金属キレート系化合物等が挙げられる。
アジリジン系化合物としては、例えば、ジフェニルメタン−4,4’−ビス(1−アジリジンカーボキサミド)、トリメチロールプロパントリ−βアジリジニルプロピオネート、テトラメチロールメタントリ−βアジリジニルプロピオネート、トルエン−2,4−ビス(1−アジリジンカーボキサミド)、トリエチレンメラミン、ビスイソフタロイル−1−(2−メチルアジリジン)、トリス−1−(2−メチルアジリジン)フォスフィン及びトリメチロールプロパントリ−β(2−メチルアジリジン)プロピオネート等が挙げられ、市販品としては、CROSSLINKER CL−427(相互薬工(株)製)、ケミタイトPZ−33及びDZ−22E(日本触媒(株)製)等を例示でき、二種以上を併用しても良い。
カルボジイミド系化合物としては、例えば、ポリ(4,4’−ジフェニルメタンカルボジイミド)、ポリ(3,3’−ジメチル−4,4’−ビフェニルメタンカルボジイミド)、ポリ(トリルカルボジイミド)、ポリ(p−フェニレンカルボジイミド)、ポリ(m−フェニレンカルボジイミド)、ポリ(3,3’−ジメチル−4,4’−ジフェニルメタンカルボジイミド)、ポリ(ナフチレンカルボジイミド)、ポリ(1,6−ヘキサメチレンカルボジイミド)、ポリ(1,4−テトラメチレンカルボジイミド)、ポリ(1,3−シクロヘキシレンカルボジイミド)、ポリ(1,4−シクロヘキシレンカルボジイミド)、ポリ(1,3,5−トリエチルフェニレンカルボジイミド)、ポリ(4,4’−メチレンビスシクロヘキシルカルボジイミド)、ポリ(1,3−ジイソプロピルフェニレンカルボジイミド)、ポリ(1−メチル−3,5−ジイソプロピルフェニレンカルボジイミド)及びポリ(イソプロピルフェニレンカルボジイミド)等が挙げられ、市販品としては、カルボジライトV−02及びカルボジライトV−04(日清紡ケミカル(株)製)等を例示でき、二種以上を併用しても良い。
メラミン系化合物としては、例えば、メチル化メラミン化合物及びブチル化メラミン化合物等が挙げられ、市販品としては、ニカラックMW−30M((株)三和ケミカル製)及びサイメル303LF(オルネクスジャパン(株)製)等を例示でき、二種以上を併用しても良い。
イソシアネート系化合物としては、例えば、エチレンジイソシアネート、ブチレンジイソシアネート及びヘキサメチレンジイソシアネート等の低級脂肪族ポリイソシアネート;シクロペンチレンジイソシアネート、シクロヘキシレンジイソシアネート及びイソホロンジイソシアネート等の脂環族ポリイソシアネート;2,4−トリレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート及びキシリレンジイソシアネート等の芳香族ポリイソシアネート等が挙げられ、市販品としては、アクアネート100(東ソー(株)製)及びデュラネートWB40−100(旭化成ケミカルズ(株)製)等を例示でき、二種以上を併用しても良い。
エポキシ系化合物としては、例えば、エチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、トリメチロールエタントリグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル等の脂肪族ポリエポキシ化合物、ビスフェノールA又はビスフェノールFタイプのエポキシ化合物等が挙げられ、市販品としては、デナコールEX−614(ナガセケムテックス(株)製)、jER YX8034(三菱化学(株)製)等を例示でき、二種以上を併用しても良い。
オキサゾリン系化合物としては、例えば、2−イソプロペニル−2−オキサゾリン、2−ビニル−2−オキサゾリン及び2−ビニル−4−メチル−2−オキサゾリン等の付加重合性オキサゾリン化合物等が挙げられ、市販品としては、エポクロスWS−300、WS−500及びWS−700(日本触媒(株)製)等を例示でき、二種以上を併用しても良い。
金属キレート系化合物としては、例えば、金属元素としてアルミニウム、ジルコニウム、チタン、亜鉛、鉄、スズ等を含むものが挙げられる。具体的には、例えば、ジイソプロポキシアルミニウムモノオレイルアセトアセテート、モノイソプロポキシアルミニウムビスオレイルアセトアセテート、モノイソプロポキシアルミニウムモノオレエートモノエチルアセトアセテート、ジイソプロポキシアルミニウムモノラウリルアセトアセテート、ジイソプロポキシアルミニウムモノステアリルアセトアセテート、ジイソプロポキシアルミニウムモノイソステアリルアセトアセテート、モノイソプロポキシアルミニウムモノ−N−ラウロイル−βアラネートモノラウリルアセトアセテート、アルミニウムトリスアセチルアセトネート、モノアセチルアセトネートアルミニウムビス(イソブチルアセトアセテート)キレート、モノアセチルアセトネートアルミニウムビス(2−エチルヘキシルアセトアセテート)キレート、モノアセチルアセトネートアルミニウムビス(ドデシルアセトアセテート)キレート、及びモノアセチルアセトネートアルミニウムビス(オレイルアセトアセテート)キレート等のアルミニウムキレート化合物;チタンジイソプロポキシビス(アセチルアセトネート)、チタンテトラアセチルアセトネート、チタンジオクチロキシビス(オクチレングリコレート)、チタンジイソプロポキシビス(エチルアセトアセテート)、チタンジイソプロポキシビス(トリエタノールアミネート)、チタンラクテートアンモニウム塩及びチタンラクテート等のチタンキレート化合物;ジルコニウムテトラアセチルアセトネート、ジルコニウムトリブトキシモノアセチルアセトネート、ジルコニウムモノブトキシアセチルアセトネートビス(エチルアセトアセテート)、ジルコニウムジブトキシビス(エチルアセトアセテート)及びジルコニウムテトラアセチルアセトネート等のジルコニウムキレート化合物等が挙げられ、市販品としてはオルガチックスTC−100及びTC−300(マツモトファインケミカル(株)製)等を例示でき、二種以上を併用しても良い。
これらの(B)成分の中でも、(A)成分に含まれるカルボキシラートアニオン基と反応しやすい点から、アジリジン系化合物、カルボジイミド化合物、エポキシ系化合物、オキサゾリン系化合物及び金属キレート系化合物なる群より選ばれる少なくとも一種が好ましく、中でも、皮膜の硬化性の点からアジリジン系化合物が好ましい。
(B)成分の使用量は特に限定されないが、硬化皮膜の密着性、硬化性、及び耐溶剤性等の点より、(A)成分と(B)成分の固形分質量比〔(A)/(B)〕が通常5/5〜9/1程度、好ましくは6/4〜8/2程度となる範囲である。
(C)成分は、本発明の硬化皮膜が優れた帯電防止特性を発揮するために必須であり、各種公知のπ共役系導電性ポリマーを特に制限なく使用できる。具体的には、例えば、ポリチオフェン類、ポリアニリン類、ポリチオフェンビニレン類、ポリピロール類及びポリフラン類等からなる群より選ばれる少なくとも一種が挙げられる。これらの中でも、硬化皮膜の帯電防止特性及び透明性等の観点より、ポリチオフェン類が好ましい。
ポリチオフェン類としては、ポリチオフェン、ポリ(アルキルチオフェン)類、ポリ(モノアルコキシチオフェン)類、ポリ(ジアルコキシチオフェン)類及びポリ(アルキレンジオキシチオフェン)類等が挙げられる。これらの中でも特に、ポリスチレンスルホン酸(PSS)でドープされたアルキレンジオキシポリ(チオフェン)が、特にポリ3,4−エチレンジオキシチオフェン(PEDOT)とPSSの錯体(以下、PEDOT/PSSともいう。)が好ましい。PEDOT/PSSは、例えば、モノマーである3,4−エチレンジオキシチオフェン(EDOT)を、水相中、ドーパントとしてのポリスチレンスルホン酸(PSS)の存在下、酸化剤を用いて重合することにより得られる。市販品としては、例えば、Clevios P(ヘレウス(株)製)や、Orgacon ICP1010(日本アグフアマテリアルズ(株)製)等が挙げられ、二種以上を併用しても良い。
ポリアニリン類としては、ポリアニリン、ポリ(2−メチルアニリン)、ポリ(3−イソブチルアニリン)、ポリ(2−アニリンスルホン酸)及びポリ(3−アニリンスルホン酸)等が挙げられ、二種以上を併用しても良い。
本発明のコーティング剤における(C)成分の含有量は特に限定されないが、硬化皮膜の帯電防止特性及び透明性等の点より、(A)成分と(B)成分の合計100質量部に対して固形分換算で通常5〜25質量部程度、好ましくは10〜15質量部程度である。
(D)成分は、前記(C)成分の組み合わせによって、本発明のコーティング剤に高電圧下でも優れた帯電防止特性を付与する成分である。
(D)成分は、金属酸化物系導電性フィラー(D1)(以下、(D1)成分)及び/又は炭素系導電性フィラー(D2)(以下、(D2)成分)である。
(D1)成分としては、導電性を有する金属酸化物フィラーであれば各種公知のものを特に制限なく使用できる。具体的には、例えば、アンチモンドープ酸化スズ(ATO)、フッ素ドープ酸化スズ、リンドープ酸化スズ(PTO)、アルミニウムドープ酸化スズ、ニオブドープ酸化スズ、タンタルドープ酸化スズ、タングステンドープ酸化スズ、インジウムドープ酸化スズ、酸化スズ、スズドープ酸化インジウム(ITO)、フッ素ドープ酸化インジウム、カドミウムドープ酸化インジウム、インジウムドープ酸化亜鉛、フッ素ドープ酸化亜鉛、アルミニウムドープ酸化亜鉛、ガリウムドープ酸化亜鉛、マグネシウムドープ酸化亜鉛、シリコンドープ酸化亜鉛、スズドープ酸化亜鉛、ホウ素ドープ酸化亜鉛、酸化亜鉛、アンチモン酸亜鉛(AZO)及びニオブドープ酸化チタン等が挙げられ、二種以上を併用しても良い。これらの中でも、特にアンチモンドープ酸化スズ、スズドープ酸化インジウム、リンドープ酸化スズ、酸化スズ、アルミニウムドープ酸化亜鉛、ガリウムドープ酸化亜鉛及びアンチモン酸亜鉛等からなる群より選ばれる少なくとも一種が好ましく、高電圧で印加しても、表面抵抗率が上昇することを抑制する観点より、特にアンチモンドープ酸化スズ、スズドープ酸化インジウム、リンドープ酸化スズ、酸化スズ、アルミニウムドープ酸化亜鉛、ガリウムドープ酸化亜鉛及びアンチモン酸亜鉛が好ましい。
(D1)成分の形状は特に限定されず、粉末、水性ゾル及び有機溶媒ゾル等が挙げられる。粉末状の(D1)成分としては、例えば、酸化チタン等の無機粒子を(D1)成分で被覆したものも挙げられる。
(D1)成分の市販品としては、例えば、T−1、S−2000、S−1、SP−2、E−ITO、TDL−1、TDL−SA、SPDL及びSDL(以上、三菱マテリアル(株)製)、セルナックスCX−Z330H、CX−Z610−F2、CX−Z410K、CX−S301H、CX−S204IP及びCX−S501M(以上、日産化学工業(株)製)、パゼットCK及びパゼットGK−40(以上、ハクスイテック(株)製)等が挙げられ、二種以上を併用しても良い。
本発明のコーティング剤において、(D1)成分を用いる場合、その含有量は、(A)成分と(B)成分の合計100質量部(固形分換算)に対して5〜30質量部程度(固形分換算)である。5質量部未満であると、本発明に係る硬化皮膜の表面抵抗率が高電圧で印加すると、大きく上昇する傾向にある。また、30質量部を超えると、硬化皮膜の透明性が低下する傾向にある。かかる観点より、(D1)成分の含有量は、好ましくは7〜25質量部程度(固形分換算)である。
(D2)成分としては、炭素系の導電性フィラーであれば各種公知のものを特に制限なく使用できる。具体的には、例えば、カーボンナノチューブ、カーボンナノワイヤー、アセチレンブラック及びファーネスブラック等のカーボンブラックや、黒鉛及び活性炭等が挙げられ、二種以上を併用しても良い。これらの内、高電圧下で印加しても、表面抵抗率が上昇することを抑制する観点より、特にカーボンナノチューブが好ましい。カーボンナノチューブとしては、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、コイル状カーボンナノチューブ等が挙げられる。カーボンナノチューブは、例えば、二酸化炭素の接触還元、アーク放電法、レーザー蒸発法、CVD法、気相成長法等によって得られる。また、カーボンナノチューブは、ボールミルや振動ミル等で粉砕されたものであってよく、化学的あるいは物理的処理により短く切断されていたものであってもよい。
(D2)成分の形状は特に限定されず、粉末、水性ゾル及び有機溶媒ゾル等が挙げられる。
(D2)成分の市販品としては、例えば、UW−153、UW−253(以上、宇部興産(株)製)、CARBOBYK−9810(ビックケミー・ジャパン(株)製)等が挙げられ、二種以上を併用しても良い。
本発明のコーティング剤において、(D2)成分を用いる場合、その含有量は、(A)成分と(B)成分の合計100質量部に対して0.5〜10質量部程度(固形分換算)である。0.5質量部未満であると、本発明に係る硬化皮膜の表面抵抗率が高電圧下で大きく上昇する傾向にある。また、10質量部を超えると、硬化皮膜の透明性が低下する傾向にある。かかる観点より、(D2)成分の含有量は、好ましくは0.8〜5質量部程度(固形分換算)である。
本発明のコーティング剤は、溶媒を含んだものであってよい。溶媒としては、例えば、有機溶剤や水が挙げられる。有機溶剤としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、エチレングリコールモノエチルエーテル及びエチレングリコールモノn−プロピルエーテル等のアルコール類;アセトン及びメチルエチルケトン等のケトン類;トルエン、キシレン及びベンゼン等の芳香族炭化水素類;その他、酢酸エチル、クロロホルム、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドン等が挙げられ、二種以上を併用しても良い。前記水としてはイオン交換水等が挙げられる。これらの中でも、本発明のコーティング剤の貯蔵安定性の観点より、炭素数が1〜4程度のアルコール類、例えばメチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール及びイソプロピルアルコール等が好ましい。また、水としてはイオン交換水が好ましい。
本発明のコーティング剤における溶媒の含有量は特に限定されないが、通常、該コーティング剤の固形分濃度が0.1〜30質量%程度となる範囲であればよい。
本発明のコーティング剤には、消泡剤、防滑剤、防腐剤、防錆剤、pH調整剤、酸化防止剤、顔料、染料、滑剤、レベリング剤、導電性向上剤、硬化触媒等の添加剤を含めてよい。
レベリング剤としては、例えば、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン、ポリエステル変性ポリジメチルシロキサン、パーフルオロポリジメチルシロキサン等が挙げられ、二種以上を併用しても良い。該レベリング剤の使用量は特に限定されないが、(A)成分と(B)成分の合計100質量部(固形分換算)に対し、10質量部未満である。
導電性向上剤としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、グリセリン、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドン、N−メチルホルムアミド、N−ジメチルホルムアミド、イソホロン、プロピレンカーボネート、シクロヘキサノン等が挙げられ、二種以上を併用しても良い。該導電性向上剤の使用量は特に限定されないが、(A)成分と(B)成分の合計100質量部(固形分換算)に対し、300質量部未満である。
硬化触媒としては、例えば、パラトルエンスルホン酸、塩酸、硫酸、リン酸等の酸触媒;ジアリールヨードニウム塩、トリアリールスルホニウム塩、ジアリールホスホニウム塩等の酸発生剤等が挙げられ、二種以上を併用しても良い。該硬化触媒の使用量は特に限定されないが、(A)成分と(B)成分の合計100質量部(固形分換算)に対し、3質量部未満である。
本発明のコーティング剤は、(A)成分、(B)成分、(C)成分及び(D)成分、並びに必要に応じて、溶媒、前記添加剤を室温で撹拌混合することにより得られる。
本発明の硬化皮膜は、本発明のコーティング剤をプラスチックフィルムに塗工し、熱硬化させることにより得られる。
プラスチックフィルムとしては、例えば、ポリカーボネートフィルム、ポリメチルメタクリレートフィルム、ポリスチレンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリイミドフィルム、ポリオレフィンフィルム、ナイロンフィルム、エポキシ樹脂フィルム、メラミン樹脂フィルム、トリアセチルセルロース樹脂フィルム、ABS樹脂フィルム、AS樹脂フィルム及びノルボルネン系樹脂フィルム等が挙げられる。これらは必要に応じて表面処理(コロナ放電等)がなされていてもよい。また、当該プラスチックフィルムは、その片面あるいは両面に各種機能層が設けられたものであってよい。
塗工方法は特に限定されず、各種公知の手段を利用できる。例えば、ロールコーティング、リバースロールコーティング、グラビアコーティング、ナイフコーティング、バーコーティング、ディップコーティング等が挙げられる。
基材表面に本発明のコーティング剤を塗工した後は、硬化皮膜の耐ブロッキング性の観点より、乾燥処理を施すのが好ましい。乾燥温度は特に限定されないが、通常60〜150℃程度、好ましくは80〜120℃程度である。また、乾燥時間も特に限定されないが、通常10〜120秒程度である。
本発明のプラスチックフィルムは、本発明に係る硬化皮膜を少なくとも片面に備える物品である。硬化皮膜の厚みは特に限定されないが通常0.01〜2μm程度である。プラスチックフィルムの厚みも特に限定されないが通常25〜125μm程度である。
以下、実施例及び比較例を通じて本発明を具体的に説明する。但し、それらによって本発明の技術的範囲が限定されないことはもとよりである。実施例中の「部」及び「%」は特に断りがない限り、質量基準である。
各製造例中、ガラス転移温度は、示差走査熱量計(製品名「DSC6200」、セイコーインスツルメンツ(株)製)により測定した値である。数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(製品名「HLC−8220GPC」、東ソー(株)製)により測定したポリスチレン換算値である。
<(A)成分の製造>
製造例1
窒素ガス導入管、温度計、還流冷却器及び撹拌装置を備えた四つ口フラスコに、アクリル酸16部及びメタクリル酸メチル144部を仕込み、更にイソプロピルアルコール446部を加えて単量体溶液を調製した。次いで該単量体溶液に、重合開始剤として2,2’−アゾビスイソブチロニトリル3.2部を加えた。次いで、反応系を80℃にし、8時間、ラジカル重合反応を行った。次いで、反応系にトリエチルアミン22.4部、イオン交換水1000部を加え、よく撹拌し、常温まで冷却することで、固形分10%のカルボキシラートアニオン基含有アクリルコポリマー(A−1)成分の溶液を得た。(A−1)成分のカルボキシラートアニオン基量は0.00139mol/g、ガラス転移温度は100℃、数平均分子量は30000であった。
製造例2
製造例1と同様の四つ口フラスコに、アクリル酸24部およびメタクリル酸メチル136部を仕込み、更にイソプロピルアルコール435部を加えて単量体溶液とした。次いで該単量体溶液に、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル3.2部を加えた。次いで、反応系を80℃まで昇温してから、8時間、ラジカル重合反応を行った。その後、反応系にトリエチルアミン33.7部、イオン交換水1000部を加え、よく撹拌し、常温まで冷却することで、固形分が10%のカルボキシラートアニオン基含有アクリルコポリマー(A−2)成分の溶液を得た。なお、(A−2)成分のカルボキシラートアニオン基量0.00208mol/g、ガラス転移温度は95℃、数平均分子量は30000であった。
比較製造例1
製造例1において、重合反応後にトリエチルアミンを用いずに、反応系へイソプロピルアルコール1000部のみを加え、よく撹拌し、常温まで冷却することで、固形分10%のカルボキシル基含有アクリルコポリマー(E−1)の溶液を得た。(E−1)成分のカルボキシラートアニオン基量:0mol/g、ガラス転移温度は100℃、数平均分子量は30000であった。
実施例1
(A)成分として、(A−1)成分700部(固形分換算:70部)、(B)成分としてトリメチロールプロパン−トリス(1−アジリジニルプロピオネ−ト)(商品名「ケミタイトPZ−33」、日本触媒(株)製)30部、(C)成分としてPEDOT/PSS水溶液(商品名「Orgacon ICP1010」、日本アグフアマテリアルズ(株)製、固形分1.2%)1000部(固形分12部)、(D)成分としてアンチモンドープ酸化スズ(商品名「TDL−1」、三菱マテリアル(株)製、固形分17%)60部(固形分10部)、トリエチルアミンを3.0部、レベリング剤としてBYK−333(ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン、ビックケミージャパン(株)製)1部、触媒としてパラトルエンスルホン酸1部、イオン交換水6900部及びイソプロピルアルコール3500部を室温で10分間混合して、固形分1.0%のコーティング剤を調製した。
実施例2〜16、比較例1〜17
表1に示すような種類あるいは使用量に変えて、実施例1と同様の方法でコーティング剤をそれぞれ調製した。
[試験用フィルムの作製]
バーコーターNo.3を用いて、実施例1のコーティング剤をPETフィルム上に塗工し、当該塗工フィルムを順風乾燥機内乾燥(100℃、1分間)させて、試験用フィルムを作成した。実施例2〜16及び比較例1〜17のコーティング剤についても同様にして、試験用フィルムを作成した。
[表面抵抗率の測定]
実施例1に係る試験用フィルムの塗工面において、JIS K6911に準拠して、三菱化学社製ハイレスターUP MCP−HT450を用い、印加電圧100V及び1000Vで、温度23℃、湿度50%の環境下での表面抵抗率(Ω/□)をそれぞれ測定した。また、実施例2〜17及び比較例1〜17に係る試験用フィルムも同様に測定した。表面抵抗率の値が小さいほど、帯電防止性能が良好であることを意味する。結果を表1に示す(以下同様)。
[湿熱後の表面抵抗率]
実施例1に係る試験用フィルムを温度40℃、湿度90%の環境下で4日間放置した後、前記同様の方法で表面抵抗率を測定した。実施例2〜16及び比較例1〜17に係る試験用フィルムも同様に測定した。表面抵抗率の値が小さいほど、帯電防止性能が良好であることを意味する。
[透明性]
試験用フィルムのヘイズ値を、ヘイズメーター「HM−150」(村上色彩技術研究所)を用いて、JIS−K−7136に準拠して測定した。PETフィルムのみのヘイズ値との差を△Hzとし、数値が小さいほど、透明性が良好であることを意味する。
[硬化性]
試験用フィルムをメチルエチルケトンに浸した綿棒で擦り、基材が露出するまでの回数(往復)を測定した。
◎:100回以上擦っても基材が露出しない
○:60〜100回擦った際に基材が露出する
△:20〜59回擦った際に基材が露出する
×:1〜19回擦った際に基材が露出する
[密着性]
試験用フィルムに粘着テープを貼り付けてよく圧着させた後、これを勢いよく引き剥がし、残存する塗膜の量を以下の基準で目視評価した。
◎・・・100%塗膜が残った
○・・・70%以上100%未満の塗膜が残った
△・・・40%以上70%未満の塗膜が残った。
×・・・40%未満の塗膜が残った。

※各成分の使用量については、いずれも固形分換算の値で示す。
[(B)成分]
(B−1)トリメチロールプロパン−トリス(1−アジリジニルプロピオネ−ト)(商品名「ケミタイトPZ−33」、日本触媒(株)製)
(B−2)テトラメチロールメタン−トリス(1−アジリジニルプロピオネ−ト)(商品名「CLOSSLINKER CL427」、相互薬工(株)製)
(B−3)カルボジイミド系硬化剤(商品名「カルボジライト V−02」、日清紡績(株)製)
[(C)成分]
(C−1)PEDOT/PSS(商品名「Orgacon ICP1010」、日本アグフアマテリアルズ(株)製、固形分1.2%)
[(D1)成分]
(D1−1)アンチモンドープ酸化スズ(商品名「TDL−1」、三菱マテリアル(株)製、固形分17%)
(D1−2)スズドープ酸化インジウム(商品名「試作ITO水分散液」、三菱マテリアル(株)製、固形分20%)
(D1−3)リンドープ酸化スズ(商品名「セルナックスCX−S301H」、日産化学工業(株)製、固形分30%)
(D1−4)アンチモン酸亜鉛(商品名「セルナックスCX−Z330H」、日産化学工業(株)製、固形分30%)
[(D2)成分]
(D2)カーボンナノチューブ(商品名「UW−153」、宇部興産(株)製、固形分2.5%)
[他の導電性成分]
(F−1)トリフルオロメタンスルホン酸リチウム(商品名「EF−15」、三菱マテリアル(株)製)
(F−2)リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(商品名「EF−N115」、三菱マテリアル(株)製)
(G−1)アセチレングリコール系界面活性剤(商品名「サーフィノール485」、日信化学工業(株)製)

Claims (11)

  1. カルボキシラートアニオン基含有アクリルコポリマー(A)、硬化剤(B)、π共役系導電性ポリマー(C)、及び導電性無機フィラー(D)を含有し、
    (D)成分は金属酸化物系導電性フィラー(D1)及び炭素系導電性フィラー(D2)からなる群より選ばれる少なくとも一種を含み、
    (D1)成分を使用する場合、その量は(A)成分と(B)成分の合計100質量部(固形分換算)に対して5〜30質量部(固形分換算)であり、
    (D2)成分を使用する場合、その量は(A)成分と(B)成分の合計100質量部(固形分換算)に対して0.5〜10質量部(固形分換算)である、
    熱硬化型帯電防止コーティング剤。
  2. (A)成分が、α,β不飽和カルボン酸類(a1)及び(メタ)アクリル酸アルキルエステル類(a2)を含む単量体群(α)からなる共重合体の中和塩である、請求項1の熱硬化型帯電防止コーティング剤。
  3. (A)成分のカルボキシラートアニオン基含有量(mol/g)が0.0003〜0.005である、請求項1又は2の熱硬化型帯電防止コーティング剤。
  4. (B)成分が、アジリジン系化合物である、請求項1〜3のいずれかの熱硬化型帯電防止コーティング剤。
  5. (A)成分と(B)成分の固形分質量比〔(A)/(B)〕が5/5〜9/1である、請求項1〜4のいずれかの熱硬化型帯電防止コーティング剤。
  6. (C)成分がポリチオフェン類である、請求項1〜5のいずれかの熱硬化型帯電防止コーティング剤。
  7. (C)成分の含有量が、(A)成分と(B)成分の合計100質量部に対して固形分換算で5〜25質量部である、請求項1〜6のいずれかの熱硬化型帯電防止コーティング剤。
  8. (D1)成分が、アンチモンドープ酸化スズ、スズドープ酸化インジウム、リンドープ酸化スズ、酸化スズ、アルミニウムドープ酸化亜鉛、ガリウムドープ酸化亜鉛及びアンチモン酸亜鉛からなる群より選ばれる少なくとも一種である、請求項1〜7のいずれかの熱硬化型帯電防止コーティング剤。
  9. (D2)成分がカーボンナノチューブである、請求項1〜8のいずれかの熱硬化型帯電防止コーティング剤。
  10. 請求項1〜9のいずれかの熱硬化型帯電防止コーティング剤の硬化皮膜。
  11. 請求項10の硬化皮膜を少なくとも片面に備えるプラスチックフィルム。
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