JPH0665559A - 帯電防止材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 帯電防止機能に優れた技術を提供することで
ある。 【構成】 （メタ）アクリロイル基を有する共重合可能
な化合物（Ａ）と、第４級アンモニウム塩基、エチレン
グリコール鎖、及び炭素数４以上の炭化水素基を分子中
に有する化合物（Ｂ）とを含有する帯電防止材料。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は帯電防止材料に関するも
のである。

【０００２】

【発明の背景】光ディスク基板や光学レンズの材料とし
て、成形性や透明性の観点からポリカーボネートやポリ
メチルメタクリレート等が提案されていることは周知の
通りである。ところで、この種のプラスチック材料は耐
擦傷性が十分ではなく、かつ、静電気が帯電し易く、表
面に塵や埃が付着し易いといった問題を抱えている。こ
の為、ポリカーボネートやポリメチルメタクリレート等
の樹脂製品の表面に透明で耐擦傷性に富み、そして帯電
防止機能を備えた膜を設けることが提案されている。例
えば、導電性フィラーを添加したハードコート膜を設け
る手段や、界面活性剤を練り込んだハードコート膜を設
ける手段が知られている。

【０００３】しかしながら、前記の技術手段のうち前者
のものでは、帯電特性をある程度満足することが出来る
ものの、導電性フィラーを多量に添加する為、光学特
性、硬度、その他コーティング特性に問題が有る。又、
後者のものでは、静電気が帯電し易い低湿下においては
十分な効果が期待でき難く、又、ブリード現象の為に濁
りの問題や帯電防止機能の失活といった問題が有る。

【０００４】このような問題に対処する為、例えばチオ
シアン酸塩及びアルキレングリコール鎖を有するアニオ
ン性界面活性剤からなる帯電防止性組成物と、共重合可
能な（メタ）アクリル酸エステルと、光重合開始剤とが
混合されてなる帯電防止性紫外線硬化型コーティング材
が提案（特開平４−８０２６６号公報）されている。こ
の他にも、特開平４−３３９６８号公報や特開平３−２
７５７０５号公報において帯電防止性の組成物が提案さ
れている。

【０００５】しかしながら、これらの提案による組成物
にあっても帯電防止機能が十分なものとは言えなかっ
た。

【０００６】

【発明の開示】本発明の目的は、帯電防止機能に優れた
技術を提供することである。この本発明の目的は、（メ
タ）アクリロイル基を有する共重合可能な化合物（Ａ）
と、第４級アンモニウム塩基、エチレングリコール鎖、
及び炭素数４以上の炭化水素基を分子中に有する化合物
（Ｂ）とを含有することを特徴とする帯電防止材料によ
って達成される。

【０００７】又、（メタ）アクリロイル基を有する共重
合可能な化合物（Ａ）と、第４級アンモニウム塩基、エ
チレングリコール鎖、及び炭素数４以上の炭化水素基を
分子中に有する化合物（Ｂ）とが用いられて重合されて
なることを特徴とする帯電防止材料によって達成され
る。尚、上記の帯電防止材料において、化合物（Ａ）
は、分子中に（メタ）アクリロイル基を２個以上有する
（メタ）アクリレート、分子中に（メタ）アクリロイル
基を２個以上有し、かつ、エチレングリコール基を有す
る（メタ）アクリレート、及び共重合可能な単官能（メ
タ）アクリレートの群の中から選ばれるものであること
が好ましく、特に分子中に（メタ）アクリロイル基を２
個以上有する（メタ）アクリレートが２０〜８０重量
％、分子中に（メタ）アクリロイル基を２個以上有し、
かつ、エチレングリコール基を有する（メタ）アクリレ
ート５〜５０重量％、及び共重合可能な単官能（メタ）
アクリレート０〜３０重量％の割合からなる混合物であ
るものが好ましく、又、化合物（Ｂ）は、第４級アンモ
ニウム塩基及びエチレングリコール鎖（好ましくは、鎖
長が２〜２０のもの）を側鎖として有するものであるこ
とが好ましく、特に５〜７０重量％の第４級アンモニウ
ム塩基を有するモノマー、１０〜８０重量％のエチレン
グリコール鎖を有するモノマー、及び１０〜７０重量％
の炭素数４以上の炭化水素基を有するモノマーを重合し
て得たものであることが好ましく、そして化合物（Ａ）
と化合物（Ｂ）との割合は前者１００重量部に対して後
者が０．１〜２０重量部、望ましくは約０．５〜２重量
部であることが好ましい。

【０００８】そして、この本発明になる帯電防止材料
は、硬化重合に際して長鎖炭化水素成分の存在によって
化合物（Ｂ）の表面への偏析が促進され、化合物（Ｂ）
は少量でも帯電防止機能が効果的に発揮され、そして硬
度や光学的透明性にも優れた特長が奏される。ところ
で、前記の帯電防止機能は、空気中の水分子を表面に吸
着させ、導電回路を構成することによって発揮されるも
のであるが、本発明になる帯電防止材料における化合物
（Ｂ）は長い分子鎖に第４級アンモニウム塩基とエチレ
ングリコール鎖を有しているから、低湿下においても良
好な帯電防止特性が奏されるのである。又、エチレング
リコール鎖は化合物（Ａ）と相溶性が良好であり、その
長い分子鎖からベース表面に完全に固定され、エタノー
ル等による拭き取りによっても帯電防止機能の失活は認
められない。

【０００９】以下、本発明について詳細に説明する。
（メタ）アクリロイル基を有する共重合可能な化合物
（Ａ）としては、耐擦傷性や表面保護効果を発現させる
為、１分子中に２個以上の官能基を持つ架橋性のあるも
のを含むことが好ましく、例えばトリメチロールプロパ
ントリ（メタ）アクリレート、トリメチロールエタント
リ（メタ）アクリレート、ジトリメチロールプロパンテ
トラ（メタ）アクリレート、グリセリントリ（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、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレ
ート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレ
ート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレ
ート、及びそのエチレンオキサイドやプロピレンオキサ
イド変性物などの３官能以上の多官能（メタ）アクリレ
ート、１，３−ブタンジオールジ（メタ）アクリレー
ト、１，４−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、
１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ジ
エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチ
レングリコールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチル
グリコールジ（メタ）アクリレート、シクロペンタジエ
ニルアルコールジ（メタ）アクリレート等の２官能（メ
タ）アクリレート、その他ポリエステルポリ（メタ）ア
クリレート、エポキシ（メタ）アクリレート、ウレタン
ポリ（メタ）アクリレート、ポリシロキサンポリ（メ
タ）アクリレート、ポリアミドポリ（メタ）アクリレー
ト等の中から一種又は二種以上用いられる。

【００１０】そして、帯電防止性共重合物との溶解性促
進、粘度調節、基材との密着性向上の観点から、例えば
２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒド
ロキシプロピル（メタ）アクリレート、３−ヒドロキシ
ブチル（メタ）アクリレート、４−ヒドロキシブチル
（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシペンチル（メ
タ）アクリレート、４−ヒドロキシペンチル（メタ）ア
クリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレー
ト、エトキシエチル（メタ）アクリレート、Ｎ−ヒドロ
キシメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メトキシメチ
ル（メタ）アクリルアミド等を用いることも出来る。

【００１１】上記モノマー、すなわち化合物（Ａ）は、
３官能以上の多官能（メタ）アクリレートを２０〜８０
重量％、望ましくは５０〜７０重量％、２官能（メタ）
アクリレート、特に鎖長が２〜２０のポリエチレングリ
コールジ（メタ）アクリレートを５〜５０重量％、望ま
しくは２０〜４０重量％、そして必要に応じて３０重量
％以下の単官能（メタ）アクリレートの混合物であるこ
とが好ましいものである。

【００１２】第４級アンモニウム塩基、エチレングリコ
ール鎖、及び炭素数４以上の炭化水素基を分子中に有す
る化合物（Ｂ）の主鎖は、基本的にはＣ−Ｃ結合のもの
であることが好ましい。しかしながら、アミド結合、イ
ミド結合、ウレタン結合、ペプチド結合、エステル結
合、エーテル結合などがあっても良い。そして、合成法
は主鎖により異なるが、第４級アンモニウム塩基を有す
るモノマー、エチレングリコール鎖を有するモノマー、
炭素数４以上の炭化水素基を有するモノマーを共重合さ
せることによって合成される。これらのモノマーユニッ
トとしては、（メタ）アクリレート類、アクリルアミド
類、アリルエーテル類、ビニルエーテル類、ビニルエス
テル類、スチレン誘導体などが用いられる。勿論、これ
らに限られるものではなく、共重合できるものであれば
良い。但し、（メタ）アクリレートタイプのものが好ま
しい。

【００１３】炭素数４以上の炭化水素基を有するモノマ
ーにおける炭化水素は、飽和、不飽和、直鎖、分岐、環
状構造の如何をとわないが、アルキル（メタ）アクリレ
ート、特に炭素数が４〜３０、より望ましくは８〜２２
の直鎖状脂肪族アルコールとアクリル酸とのアルキルエ
ステル（ＣＨ₂ ＝Ｃ（Ｒ₁ ）ＣＯＯＣ_p Ｈ_2p+1（ｐは４
〜３０の整数）が好ましい。尚、両末端に（メタ）アク
リロイル基をもつアルキルジ（メタ）アクリレートが用
いられることも有る。そして、このモノマーは、一種で
も、二種以上が用いられても良い。

【００１４】第４級アンモニウム塩基を有するモノマー
としては下記の式

【００１５】

【化１】

【００１６】（式中、Ｒ₁ はＨ又はＣＨ₃ 、Ｒ₂ 及びＲ
₃ はＨ、アルキル基、ヒドロキシアルキル基、Ａはアル
キレン基またはヒドロキシアルキル基、Ｒ₄ はアルキル
基、ヒドロキシアルキル基またはアラルキル基、Ｘ^- は
アニオン）で表されるものが好ましく用いられる。尚、
アニオンとしては、例えばＣＨ₃ ＳＯ₄ ^- ，Ｃ₂ Ｈ₅ Ｓ
Ｏ₄ ^- ，Ｃｌ^- ，Ｂｒ^- ，ＨＳＯ₄ ^- ，Ｈ₂ ＰＯ₄ ^- ，
ＣＨ ₃ ＣＯＯ^- ，ＣＨ₃ ＳＯ₃ ^- ，ＮＯ₃ ^- 等が挙げら
れる。中でも、ＣＨ₃ ＳＯ₄ ^- ，Ｃ₂ Ｈ₅ ＳＯ₄ ^- やハ
ロゲン（Ｃｌ^- やＢｒ^- 等）が好ましい。

【００１７】尚、第４級アンモニウム塩基を分子中に有
する化合物（Ｂ）として、４級化する前の第３級アミン
の状態のモノマーを用いて共重合体を得、そして４級化
反応を行うことによって得たものでも良い。又、上記式
で表される（メタ）アクリレートタイプのものではな
く、例えばビニルベンジルトリアルキルアンモニウム塩
のようなビニルベンジルタイプ、ジアルキルジアリルタ
イプ、ビニルイミダゾリンタイプ、ビニルピリジンタイ
プの第４級アンモニウム塩基を有するモノマーを用いる
ことも出来る。

【００１８】エチレングリコール鎖を有するモノマーと
しては、分子中にエチレングリコール鎖を持つ共重合可
能なものであれば良いが、ＣＨ₂ ＝Ｃ（Ｒ₁ ）ＣＯＯ
（Ｃ₂Ｈ₄ Ｏ）_n Ｒ₅ （ｎは１〜５０、望ましくは４〜
２０の整数、Ｒ₁ はＨ又はＣＨ ₃ 、Ｒ₅ はＨ，ＣＨ₃ ま
たはＣ₂ Ｈ₅ ）の構造を有する（ポリ）エチレングリコ
ールモノ（メタ）アクリレートが好ましい。特に、−Ｏ
Ｈ末端構造（Ｒ₅ がＨ）のものが、帯電防止特性に優れ
ていることから好ましい。

【００１９】そして、上記炭素数４以上の炭化水素基を
有するモノマー：第４級アンモニウム塩基を有するモノ
マー：エチレングリコール鎖を有するモノマーが１０〜
７０（望ましくは１０〜４０）重量％：３〜７０（望ま
しくは５〜５０）重量％：１０〜８０（望ましくは２０
〜６０）重量％の割合のものを重合させてなるものが好
ましい。尚、エチレングリコール鎖を有するモノマーは
第４級アンモニウム塩基を有するモノマーに対してモル
比で１以上であるようにしておくことが、帯電防止機能
上から好ましい。

【００２０】又、電子線やγ線を照射することにより化
合物（Ａ）と化合物（Ｂ）との重合を図る場合には不要
なものでもあるが、例えば紫外線照射によって化合物
（Ａ）と化合物（Ｂ）との重合を図るには、重合開始剤
を用いることが好ましい。例えば、４−フェノキシジク
ロロアセトフェノン、４−ｔ−ブチルジクロロアセトフ
ェノン、ジエトキシアセトフェノン、２−ヒドロキシ−
２−メチル−フェニルプロパン−１−オン等のアセトフ
ェノン系の光重合開始剤、ベンゾインメチルエーテル、
ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンジルジメチルケ
タール等のベンゾイン系の光重合開始剤、チオキサンソ
ン、２−クロルチオキサンソン、２，４−ジメチルチオ
キサンソン、２，４−ジエチルチオキサンソン等のチオ
キサンソン系の光重合開始剤などが挙げられる。勿論、
一種でも二種以上の重合開始剤が用いられても良い。添
加量は、化合物（Ａ）１００重量部に対して１０重量部
以下であることが好ましい。

【００２１】そして、上記の組成物をメタノール、エタ
ノール、イソプロピルアルコール等の溶剤で希釈し、所
定のプラスチック表面に所望の手段でコーティングし、
活性エネルギー線を照射して重合処理することにより、
透明で耐擦傷性に富み、そして帯電防止機能に優れたも
のが得られる。尚、上記の組成物の他に、例えば表面調
整剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤などの各種の添加剤が
用いられても良いものである。

【００２２】

【実施例】

〔実施例１〕還流冷却器、温度計、及び攪拌器を有する
容器にラウリルアクリレート（炭素数４以上の炭化水素
基を有するモノマー）２０重量部、ポリエチレングリコ
ールアクリレート（日本油脂（株）製のＡＥ−３５０、
エチレングリコール鎖（鎖長６〜８）を有するモノマ
ー）４０重量部、及びジメチルアミノエチルアクリレー
ト（第４級アンモニウム塩基を有するモノマー）４０重
量部を仕込み、さらにラジカル重合開始剤（和光純薬
（株）製のＶ−６５）を添加し、テトラヒドロフラン還
流下で１０時間重合反応を行わせた。

【００２３】この後、メタノールを加え、さらにジメチ
ルアミノエチルアクリレートと等モルの硫酸ジメチルを
加え、更に還流操作を行った。反応終了後、反応溶液を
ヘキサンで洗浄、再沈殿を行い、第４級アンモニウム塩
基、エチレングリコール鎖、及び炭素数４以上の炭化水
素基を分子中に有する化合物（Ｂ）を得た。

【００２４】そして、この化合物（Ｂ）１重量部を、ト
リメチロールプロパントリアクリレート７０重量部、ポ
リエチレングリコールジアクリレート（エチレングリコ
ール鎖長９）３０重量部、及び光重合開始剤（Ｉｒｇ．
５００、日本チバガイギー社製）５重量部の混合物に添
加し、そしてエタノール３０重量部を添加して溶解さ
せ、この溶液を５インチ径のポリカーボネート製のディ
スク基板上に０．５〜２０μｍ、例えば４μｍ厚となる
ようにスピンコート法で塗布し、そして紫外線照射（高
圧水銀タイプ；６５０ｍＷ／ｃｍ² ，１８００ｍＪ／ｃ
ｍ² ）により硬化を行わせ、表面に帯電防止性の放射線
硬化型コーテイング膜を設けた。

【００２５】〔実施例２〕実施例１において、ラウリル
アクリレートを４０重量部、ポリエチレングリコールア
クリレートを４０重量部、ジメチルアミノエチルアクリ
レートを２０重量部として化合物（Ｂ）を得、この化合
物（Ｂ）１重量部を、トリメチロールプロパントリアク
リレート７０重量部、ポリエチレングリコールジアクリ
レート（エチレングリコール鎖長９）３０重量部、及び
光重合開始剤（Ｉｒｇ．５００、日本チバガイギー社
製）５重量部の混合物に添加し、そしてエタノール３０
重量部を添加して溶解させ、この溶液をポリカーボネー
ト製のディスク基板上に塗布し、そして紫外線照射によ
り硬化を行わせ、表面に帯電防止性の放射線硬化型コー
テイング膜を設けた。

【００２６】〔実施例３〕実施例１において、ラウリル
アクリレートを３５重量部、ポリエチレングリコールア
クリレートを５５重量部、ジメチルアミノエチルアクリ
レートを１０重量部として化合物（Ｂ）を得、この化合
物（Ｂ）１重量部を、トリメチロールプロパントリアク
リレート７０重量部、ポリエチレングリコールジアクリ
レート（エチレングリコール鎖長９）３０重量部、及び
光重合開始剤（Ｉｒｇ．５００、日本チバガイギー社
製）５重量部の混合物に添加し、そしてエタノール３０
重量部を添加して溶解させ、この溶液をポリカーボネー
ト製のディスク基板上に塗布し、そして紫外線照射によ
り硬化を行わせ、表面に帯電防止性の放射線硬化型コー
テイング膜を設けた。

【００２７】〔比較例１〕実施例１において、ラウリル
アクリレートを０重量部、ポリエチレングリコールアク
リレートを５０重量部、ジメチルアミノエチルアクリレ
ートを５０重量部として化合物（Ｘ）を得、この化合物
（Ｘ）１重量部を、トリメチロールプロパントリアクリ
レート７０重量部、ポリエチレングリコールジアクリレ
ート（エチレングリコール鎖長９）３０重量部、及び光
重合開始剤（Ｉｒｇ．５００、日本チバガイギー社製）
５重量部の混合物に添加し、そしてエタノール３０重量
部を添加して溶解させ、この溶液をポリカーボネート製
のディスク基板上に塗布し、そして紫外線照射により硬
化を行わせ、表面に帯電防止性の放射線硬化型コーテイ
ング膜を設けた。

【００２８】〔比較例２〕ジメチルアミノエチルアクリ
レート１重量部を、トリメチロールプロパントリアクリ
レート７０重量部、ポリエチレングリコールジアクリレ
ート（エチレングリコール鎖長９）３０重量部、及び光
重合開始剤（Ｉｒｇ．５００、日本チバガイギー社製）
５重量部の混合物に添加し、そしてエタノール３０重量
部を添加して溶解させ、この溶液をポリカーボネート製
のディスク基板上に塗布し、そして紫外線照射により硬
化を行わせ、表面に帯電防止性の放射線硬化型コーテイ
ング膜を設けた。

【００２９】〔特性〕上記各例で得たコーテイング膜に
ついて、下記の諸特性を調べたので、その結果を表１〜
表３に示す。 表面電気抵抗：印加電圧500V(DC)，１分値 リング電極
(JISK-6911に準拠)エタノールを染み込ませた旭化成
（株）製BEMCOT M-3で100回表面を拭き取った時点、24
℃,5％RH恒温・恒湿中に24時間放置した時点（初期）及
び80℃，85％RH高温・高湿中に150時間放置した時点の
時点の各々において測定。単位はΩ／□ 硬度試験 ：鉛筆硬度試験（JIS K5400-1979) 密着性試験 ：碁盤目セロテープ剥離試験 外観評価 ：○印 透明で表面が平滑 △印 僅かな曇り及び凹凸が認められる ×印 極度な曇りや凹凸が認められる バイトエラーレート：再生装置に装着して通常の条件下
で３０日連続走行させ、この後ダートチャンバー試験
（ASTM D2741-68)を行い、その後ディスクのエラーレー
トを測定 表 １（表面電気抵抗） 初期 150時間放置後 拭き取り後 実施例１ ２×１０¹¹ ２×１０¹¹ ４×１０¹¹ 実施例２ ３×１０¹¹ １×１０¹¹ ４×１０¹¹ 実施例３ １×１０¹² ２×１０¹² ２×１０¹² 比較例１ ８×１０¹³ ２×１０¹⁴ ２×１０¹⁴ 比較例２ ４×１０¹⁴ ４×１０¹⁴ ３×１０¹⁴ 表 ２ 硬度 密着性 外観性 初期 150時間放置後 初期 150時間放置後 初期 150時間放置後 実施例１ ２Ｈ ２Ｈ 100/100 100/100 ○ ○ 実施例２ ２Ｈ ２Ｈ 100/100 100/100 ○ ○ 実施例３ ２Ｈ ２Ｈ 100/100 100/100 ○ ○ 比較例１ ２Ｈ ２Ｈ 100/100 100/100 △ △ 比較例２ Ｈ ２Ｈ 100/100 100/100 × ×

【００３０】

【効果】本発明の帯電防止材料は、帯電防止特性に優
れ、そして硬度や光学的透明性にも優れた特長が奏され
る。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （メタ）アクリロイル基を有する共重合
   可能な化合物（Ａ）と、 第４級アンモニウム塩基、エチレングリコール鎖、及び
   炭素数４以上の炭化水素基を分子中に有する化合物
   （Ｂ）とを含有することを特徴とする帯電防止材料。
2. 【請求項２】 （メタ）アクリロイル基を有する共重合
   可能な化合物（Ａ）と、 第４級アンモニウム塩基、エチレングリコール鎖、及び
   炭素数４以上の炭化水素基を分子中に有する化合物
   （Ｂ）とが用いられて重合されてなることを特徴とする
   帯電防止材料。
3. 【請求項３】 化合物（Ａ）は、分子中に（メタ）アク
   リロイル基を２個以上有する（メタ）アクリレート、分
   子中に（メタ）アクリロイル基を２個以上有し、かつ、
   エチレングリコール基を有する（メタ）アクリレート、
   及び共重合可能な単官能（メタ）アクリレートの群の中
   から選ばれるものであることを特徴とする請求項１また
   は請求項２の帯電防止材料。
4. 【請求項４】 化合物（Ａ）は、分子中に（メタ）アク
   リロイル基を２個以上有する（メタ）アクリレートが２
   ０〜８０重量％、分子中に（メタ）アクリロイル基を２
   個以上有し、かつ、エチレングリコール基を有する（メ
   タ）アクリレート５〜５０重量％、及び共重合可能な単
   官能（メタ）アクリレート０〜３０重量％の割合からな
   る混合物であることを特徴とする請求項１または請求項
   ２の帯電防止材料。
5. 【請求項５】 化合物（Ｂ）は、第４級アンモニウム塩
   基及びエチレングリコール鎖を側鎖として有するもので
   あることを特徴とする請求項１または請求項２の帯電防
   止材料。
6. 【請求項６】 化合物（Ｂ）は、５〜７０重量％の第４
   級アンモニウム塩基を有するモノマー、１０〜８０重量
   ％のエチレングリコール鎖を有するモノマー、及び１０
   〜７０重量％の炭素数４以上の炭化水素基を有するモノ
   マーを重合して得たものであることを特徴とする請求項
   １または請求項２の帯電防止材料。
7. 【請求項７】 化合物（Ａ）１００重量部に対して化合
   物（Ｂ）が０．１〜２０重量部の割合であることを特徴
   とする請求項１または請求項２の帯電防止材料。