JPH0764940B2 - 帯電防止性に優れた合成樹脂成形品の製造法 - Google Patents

帯電防止性に優れた合成樹脂成形品の製造法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、良好且つ恒久的な帯電防止性能を有する合成
樹脂成形品及びその製造方法に関するものである。
現在、多くの合成樹脂成形品が市販されており、これら
は多くの優れた性質を有するが、一般に電気抵抗値が高
いため、摩擦等によって容易に帯電し、ゴミ、ほこり等
を吸引して外観を損ねる等の問題を起こしている。
〔従来の技術〕
合成樹脂成形品に帯電防止性能を付与する方法として
は、 (1)界面活性剤の内部添加 (2)界面活性剤の表面塗布 (3)シリコン系化合物の表面塗布 (4)プラズマ処理による表面改質 があげられる。これらのうち(3),(4)はいずれも
コスト的に高価となるので、一般には(1),(2)の
方法が用いられる。
界面活性剤の内部添加法は、重合前の合成樹脂原料や成
形前の合成樹脂に界面活性剤を混合又は分散させるの
で、製造工程は簡単となるが、充分な帯電防止性能を得
るためには、一般に界面活性剤の添加量を多くする必要
があり、そうすると合成樹脂の機械的強度を損う傾向が
あり、且つ得られた帯電防止性能が水洗や摩擦等により
容易に失なわれてしまう欠点がある。
界面活性剤を表面塗布する方法は、基材となる合成樹脂
の物性を損うことがないうえ少量の界面活性剤で良好な
帯電防止性能が得られる利点を持つが、反面表面塗布工
程が必要なためコストが高くなったり、合成樹脂成形品
本来の美麗な外観を損ねる可能性があり、また得られた
帯電防止性能が水洗や摩擦等により容易に失なわれてし
まうという問題があった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
以上説明したように、良好に帯電防止性能を恒久的に示
し、且つ合成樹脂本来の物性を保持しているような合成
樹脂成形品は従来なかった。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者等は、上記問題点について鋭意検討の結果、あ
る種の四級アンモニウム塩基を持つ重合体を含む組成物
を水及び/又は有機溶媒の溶液の系で鋳型の面に塗布し
て皮膜をガラス又は金属の鋳型面上に形成させたのち、
該鋳型を使用して基材となる合成樹脂の原料として、メ
チルメタルクリレート又はメチルメタクリレート50重量
%以上とこれと共重合可能な少なくとも一種類の単量体
50重量%以下とからなる単量体混合物あるいはそれらの
部分重合体を重合させることにより、良好且つ恒久的な
帯電防止性能を有する合成樹脂成形品が得られることを
見出した。
すなわち本発明は、一般式 (R1は水素原子又はメチル基、R2〜R4は水素原子又は炭
素数1〜9の置換基を含んでいてもよいアルキル基、m
は1〜10、X-は4級化剤のアニオン) で表される四級アンモニウム塩基を有する単量体又は該
単量体20重量%以上とこれと共重合可能な少なくとも一
種類の単量体80重量%以下よりなる単量体混合物を重合
させた制電性重合体を、メチルメタクリレート又はメチ
ルメタクリレート50重量%以上とこれと共重合可能な単
量体50重量%以下との単量体混合物あるいはそれらの部
分重合体と混合し、水及び/又は有機溶媒の溶液の系で
鋳型の面に塗布して皮膜をガラス又は金属の鋳型の面に
形成させたのち、基材となる合成樹脂の原料として、メ
チルメタクリレート又はメチルメタクリレート50重量%
以上とこれと共重合可能な少なくとも一種類の単量体50
重量%以下とからなる単量体混合物あるいはそれらの部
分重合体を該鋳型に注入し、重合させて上記皮膜を鋳型
面より基材面側に転移させたのち、成形品を該鋳型より
取出すことを特徴とする帯電防止性に優れた合成樹脂成
形品の製造法に関するものである。
本発明において制電性重合体を構成する四級アンモニウ
ム塩基を有する単量体成分は、一般式 (R1は水素原子又はメチル基、R2〜R4は水素原子又は炭
素数1〜9の置換基を含んでいてもよいアルキル基、m
は1〜10の整数、X-は4級化剤のアニオン) で表され、これはアミノ基を有するアクリレートもしく
はメタクリレートを四級化剤により四級化することによ
り得られる。アミノ基を有するメタクリレートもしくは
アクリレートとしては、ジメチルアミノエチルメタクリ
レート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、ジメチ
ルアミノプロピルメタクリレート、ジメチルアミノエチ
ルアクリレート、ジエチルアミノエチルアクリレート、
ジメチルアミノブチルメタクリレート、ジヒドロキシエ
チルアミノエチルメタクリレート、ジプロピルアミノエ
チルメタクリレート、ジブチルアミノエチルメタクリレ
ート等があげられる。
四級化剤としては、ジメチル硫酸、ジエチル硫酸、ジプ
ロピル硫酸等のアルキル硫酸類、p−トルエンスルホン
酸メチル、ベンゼンスルホン酸メチル等のスルホン酸エ
ステル、トリメチルホスフェイト等のアルキルリン酸、
フェニルホスホン酸ジメチル等のアルキルホスホン酸エ
ステル類、アルキルベンジルクロライド、ベンジルクロ
ライド、アルキルクロライド、アルキルブロマイド等の
各種ハライドが用いられ、特にアルキル硫酸、スルホン
酸エステルが耐熱分解性の点より好ましい。一般式中の
mは1〜10であるが、2〜6が特に好ましい。
四級アンモニウム塩基を有する単量体成分と共重合可能
な単量体としては、公知の単量体が使用できる。例えば
メチルメタクリレート、エチルメタクリレート等のメタ
クリル酸エステル類、メチルアクリレート、エチルアク
リレート等のアクリル酸エステル類、アクリル酸、メタ
クリル酸等の不飽和カルボン酸、無水マレイン酸、無水
イタコン酸等の酸無水物、N−フェニルマレイミド等の
マレイミド誘導体、2−ヒドロキシエチルアクリレー
ト、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート等のヒドロ
キシ基含有単量体、アクリルアミド、アクリロニトリル
等の窒素含有単量体、アリルグリシジルエーテル、グリ
シジルアクリレート等のエポキシ基含有単量体、アリル
メタクリレート、アリルアクリレート等の二官能単量
体、末端メタクリレートポリメチルメタクリレート、末
端スチリルポリメチルメタクリレート、末端メタクリレ
ートポリスチレン、末端メタクリレートポリエチレング
リコール、末端メタクリレートアクリロニトリルスチレ
ン共重合体等の高分子単量体が用いられる。
これらの共重合性の単量体としては、一般式 (R5は水素原子又はメチル基、R6は水素原子又は炭素原
子数1〜18のアルキル基、アリル基、アリール基又はア
ラルキル基、Aは炭素数2〜4のアルキレン基、nは0
〜500の整数) で表される化合物より選ばれたものを使用することが好
ましい。
本発明における制電性重合体の組成は、四級アンモニウ
ム塩基を有する単量体成分20〜100重量%と共重合可能
な単量体0〜80重量%である。共重合体中の四級アンモ
ニウム塩基を有する単量体成分が20重量%未満では、得
られる合成樹脂成形品、例えばメタクリル樹脂キャスト
板に良好な制電性が付与できない。
又、本発明における制電性重合体の分子量は1000以上で
あることが好ましい。1000未満であると良好な恒久帯電
防止性能を持つ皮膜が得られない場合がある。
本発明において用いられる鋳型としては、強化ガラス等
の無機ガラスやステンレス鋼、アルミニウム及びクロム
メッキ等の金属で構成されるものが具体例としてあげら
れる。ガラス及び金属の鋳型面は一般に鏡面であるが、
場合によっては、表面に微少な凹凸をつけて艶消し処理
の施されたものも目的に応じて用いることができる。
本発明に用いられる基材合成樹脂としては、メチルメタ
クリレート又はメチルメタクリレート50重量%以上とこ
れと共重合可能な少なくとも一種類の単量体50重量%以
下とからなる単量体混合物あるいはそれらの部分重合体
を原料とするメタクリル樹脂が好ましい。
メチルメタクリレートと共重合可能な単量体としては、
エチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、2−エ
チルヘキシルメタクリレート等のメタクリル酸エステル
類、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチル
アクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート等のア
クリル酸エステル類、アクリル酸、メタクリル酸、マレ
イン酸、イタコン酸等の不飽和カルボン酸、無水マレイ
ン酸、無水イタコン酸等の酸無水物、N−フェニルマレ
イミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−t−ブチ
ルマレイミド等のマレイミド誘導体、2−ヒドロキシエ
チルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレー
ト、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロ
キシプロピルメタクリレート等のヒドロキシ基含有単量
体、アクリルアミド、メタクリルアミド、アクリロニト
リル、メタクリロニトリル、ジアセトンアクリルアミ
ド、ジメチルアミノエチルメタクリレート等の窒素含有
単量体、アリルグリシジルエーテル、グリシジルアクリ
レート、グリシジルメタクリレート等のエポキシ基含有
単量体、スチレン、α−メチルスチレン等のスチレン系
単量体、エチレングリコールジアクリレート、アリルア
クリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ア
リルメタクリレート、ジビニルベンゼン、トリメチロー
ルプロパントリアクリレート等の架橋剤等があげられ
る。
共重合可能な単量体の種類と添加量は、目的とする合成
樹脂成形品に応じて決めることができる。
又、本発明の基材合成樹脂原料には着色剤、紫外線吸収
剤、熱安定剤、各種充てん剤等の添加剤を混合して用い
ることができる。
本発明においては、制電性重合体を、メチルメタクリレ
ート又はメチルメタクリレート50重量%以上とこれと共
重合可能な単量体50重量%以下との単量体混合物あるい
はそれらの部分重合体との混合し、水及び/又は有機溶
媒の溶液の形で鋳型の面に塗布して皮膜を形成させたの
ち、基材となる合成樹脂の原料として、メチルメタクリ
レート又はメチルメタクリレート50重量%以上とこれと
共重合可能な少なくとも一種類の単量体50重合%以下と
からなる単量体混合物あるいはそれらの部分重合体を該
鋳型に注入し、重合させて上記皮膜を鋳型面より基材面
側に転移させたのち、成形品を該鋳型より取出して成形
品を得ることにより制電性重合体を含有する皮膜と基材
合成樹脂との密着性に優れたものとなる。
上記制電性重合体の溶液に対して該溶液から得られる皮
膜の帯電防止性能や基材合成樹脂原料の重合性、基材樹
脂の物性等を損わない範囲で離型剤、消泡剤、レベリン
グ剤等の成分を添加することもできる。
上記制電性重合体の溶液を鋳型面に塗布する方法として
は、スプレーコート法、フローコート法、バーコード
法、ディップ法等があげられる。
本発明により板状のメタクリル樹脂成形品を製造する場
合には、同一方向に同一速度で進行する、片面を鏡面研
磨された2枚のステンレス鋼製のエンドレスベルトを鋳
型として用いる連続キャスト法が生産性の面から好まし
い。
なお、本発明において恒久的な帯電防止性を示すのは制
電性重合体が基材である合成樹脂と一体化しているため
である。すなわち鋳型表面に作られた制電性重合体のフ
ィルムが基材である合成樹脂の重合時に合成樹脂原料に
よって膨潤し、この状態で合成樹脂原料の重合が進行
し、重合後の成形品表面に基材である合成樹脂と一体化
された帯電防止層が形成されるため、帯電防止性を付与
する一般的な手法である成形品表面への界面活性剤の塗
布とは異なり、本発明に示されている手法における帯電
防止性能は水洗や摩擦等によって失なわれない。
また、本発明においては制電性重合体を表面付近にのみ
存在させるために少量でも良好な帯電防止性能を示す。
次に実施例によりさらに具体的に本発明を説明するが、
本発明はこれらによって限定されるものではない。
なお、すべての試料の電気的性質は、23℃65%相対湿度
で1日間調湿して測定した。電荷半減時間は、スタティ
ックオネストメーター(宍戸商会製)を使用し、印加電
圧10000V、試料回転速度1300rpm、印加時間30秒、測定
温度23℃、測定湿度65%の条件で測定し、電圧印加時の
試料電圧を初期電圧(V)、電圧印加後、試料電圧が初
期電圧の半分になるまでの時間を電荷半減時間(sec)
とした。表面抵抗値は、超絶縁抵抗計(タケダ理研製、
TR−8601)を使用し、測定温度23℃、測定湿度65%の条
件で、印加電圧500Vで1分後の表面抵抗値(Ω)を測定
した。洗浄は30℃の温水中で超音波洗浄を30分間行っ
た。透明性は積分球式ヘーズメーター(日本精密光学
製、SEP−H−SS)を使用し、曇価を測定した。
実施例1 撹拌羽根付き3ガラス製フラスコにジエチルアミノエ
チルメタクリレート374重量部、ハイドロキノンモノメ
チルエーテル4重量部、メタノール450重量部を入れ、
撹拌しながらジメチル硫酸252重量部、メタノール80重
量部の混合物を30℃以下になるように滴下し、滴下終了
後30分間撹拌を続け、四級アンモニウム塩基を有する単
量体(M−1)溶液を得た。
この溶液に、アゾビスイソブチロニトリル6重量部、n
−オクチルメルカプタン4重量部、メタノール480重量
部、ポリエチレングリコール(23)モノメタクリレート
モノメチルエーテル〔カッコ内はポリエチレングリコー
ルユニットの数〕620重量部を加え、60℃窒素雰囲気下
で4時間重合させた。重合後、そのまま真空乾燥して制
電性の共重合体(P−1)を得た。
本実施例では鋳型として図面に示すようなメタクリル樹
脂の連続製板装置を使用した。
図面においてベルト(1),(1′)は幅1.5m、厚さ1m
mの鏡面研磨されたエンドレスのステンレス鋼製のベル
トである。ベルトは主プーリー(2′)を駆動すること
により毎分2mの速度で走行せしめられ、ベルトの初期張
力はプーリー(2),(2′)に油圧シリンダーを設け
ることによって与えられ、ベルト断面あたり10kg/mm2
設定されている。(3),(3′)もプーリーである。
共重合体P−1 2.0重量% メチルメタクリレート 51.0重量% メチルメタクリレート部分重合体(粘度100センチポイ
ズ、重合率8%) 47.0重量% よりなる皮膜原料(5),(5′)がロールコーター
(6),(6′)によりベルト(1),(1′)の鏡面
に塗布された。
こうして皮膜処理されたベルトを対向させ、相当量の可
塑剤の入ったポリ塩化ビニル製中空パイプ(15)で両側
辺部のシールを行ない、その間に メタクリル酸メチル部分重合物(平均重合度1800の重合
体含有量21%) 100 部 2,2′−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)0.05
部 チヌビンP 0.01部 よりなる基材合成樹脂の原料(14)を定量ポンプにより
注入装置を通じて供給した。
重合区域は全長96mであり、前半の66mの区間は15cm間隔
で配列したアイドルローラ(4),(4′)群でベルト
面間距離を規制し、ベルト外面より80℃の温水をノズル
からスプレー状に散布して加熱し、後半30mの区間は1m
間隔で配列したアイドルローラーでベルトを支持し、赤
外線ヒーター(17)で約130℃に加熱した後冷却した。
冷却後ベルトから剥離することにより、厚さ3mmのメタ
クリル樹脂板を連続的に得た。
こうして得られた樹脂板の表面抵抗率は1.5×109Ω、電
荷半減時間は1秒以下、曇価は1.1%であった。
又、水洗後の表面抵抗率は1.3×109Ω、電荷半減時間は
1秒以下であった。
実施例2 実施例1で得られた四級アンモニウム塩基を有する単量
体(M−1)溶液、ポリエチレングリコール(23)モノ
メタクリレートモノメチルエーテル及びメチルメタクリ
レートの比率を40:40:20とする以外は実施例1と同様に
して共重合体P−2を得た。
皮膜原料として 共重合体P−6 20重量% メチルメタクリレート 80重量% よりなるものを用い、長さ600mm、幅450mm、厚さ3mmの
片面鏡面研磨されたステンレス板の鏡面側にスプレーを
用いて塗布し乾燥させた。このように処理したステンレ
ス板2枚とガスケットを用いて、あらかじめ厚さ3mmに
なるように設定された鋳型中に、基材合成樹脂原料とし
てメチルメタクリレート部分重合体〔粘度100センチポ
イズ(20℃で測定した値、以下同様)、重合率8%〕10
0重量部に対し、重合開始剤として2,2′−アゾビスイソ
ブチルロニトリル0.05重量部を溶解させ、減圧にして溶
存空気を除去したものを注いだ。重合は60℃において10
時間、110℃において4時間行って、厚さ3mmのメタクリ
ル樹脂板を得た。
この樹脂板の表面抵抗率は1.3×109Ω、電荷半減時間は
1秒以下、曇価は1.2%であった。
又、水洗後の表面抵抗率は1.5×109Ω、電荷半減時間は
1秒以下であった。
比較例1 制電性の重合体による処理をしていないステンレス製鏡
面板を用いた他は実施例2と同様にして、厚さ3mmのメ
タクリル樹脂板を得た。
この板の表面抵抗率は1016Ω以上であり、電荷半減時間
120sec以上、曇価1.0%であった。
比較例2〜3 単量体M−1溶液を用いて実施例1と同様の手法により
表1に示す組成の共重合体P−3及びP−4を得た。
これらの共重合体を用いて実施例2と同様にして、厚さ
3mmのメタクリル樹脂板を得た。
評価結果を表1に示す。
比較例4 皮膜原料として四級アンモニウム塩基を有する塗布型帯
電防止スタチサイド(Analytical Chemical Laboratori
es社製)の10%イソプロピルアルコール溶液を用いた他
は実施例2と同様にして、厚さ3mmのメタクリル樹脂板
を得た。
この樹脂板の表面抵抗率は1.6×109Ω、電荷半減時間1
秒以下と良好なものの、樹脂板の表面に重合中に鋳型面
から部分的に剥離した凹凸欠陥を多数生じたため、その
商品価値はなかった。
〔発明の効果〕 本発明によれば良好かつ恒久的な帯電防止性能を有し、
基材合成樹脂本来の物性を低下させることのない合成樹
脂成形品及びその製造方法を提供することができるた
め、合成樹脂を利用するうえで問題となっていた静電気
によるトラブルを解消することができる。
【図面の簡単な説明】
図面は皮膜原料の塗布装置を設置したメタクリル樹脂の
連続製板装置の1例を示すものであり、図中の符号は次
の通りである。 (1),(1′)……エンドレスベルト、(2),
(3),(2′),(3′)……プーリー、(4),
(4′)……アイドルローラー、(5),(5′)……
皮膜原料、(6),(6′)……ロールコーター、(1
4)……基材合成樹脂原料、(15)……ガスケット、(1
6)……加熱器、(17)……赤外線ヒーター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田山 末広 広島県大竹市御幸町20番1号 三菱レイヨ ン株式会社内 審査官 井出 隆一 (56)参考文献 特開 昭54−96590(JP,A) 特開 昭60−79919(JP,A) 特開 昭61−16815(JP,A)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式 (R1は水素原子又はメチル基、R2〜R4は水素原子又は炭
    素数1〜9の置換基を含んでいてもよいアルキル基、m
    は1〜10、X-は4級化剤のアニオン) で表される四級アンモニウム塩基を有する単量体又は該
    単量体20重量%以上とこれと共重合可能な少なくとも一
    種類の単量体80重量%以下よりなる単量体混合物を重合
    させた制電性重合体を、メチルメタクリレート又はメチ
    ルメタクリレート50重量%以上とこれと共重合可能な単
    量体50重量%以下との単量体混合物あるいはそれらの部
    分重合体と混合し、水及び/又は有機溶媒の溶液の形で
    鋳型の面に塗布して皮膜をガラス又は金属の鋳型の面に
    形成させたのち、基材となる合成樹脂の原料として、メ
    チルメタクリレート又はメチルメタクリレート50重量%
    以上とこれと共重合可能な少なくとも一種類の単量体50
    重量%以下とからなる単量体混合物あるいはそれらの部
    分重合体を該鋳型に注入し、重合させて上記皮膜を鋳型
    面より基材面側に転移させたのち、成形品を該鋳型より
    取出すことを特徴とする帯電防止性に優れた合成樹脂成
    形品の製造法。
  2. 【請求項2】四級アンモニウム基を有する単量体と共重
    合可能な単量体として、一般式 (R5は水素原子又はメチル基、R6は水素原子、炭素数1
    〜18のアルキル基、アリル基、アリール基又はアラルキ
    ル基、Aは炭素数2〜4のアルキレン基、nは0〜50
    0) で表される化合物を使用する特許請求の範囲第1項記載
    の帯電防止性に優れた合成樹脂成形品の製造法。
  3. 【請求項3】四級アンモニウム塩基のカウンターアニオ
    ンが、一般式 R7SO3 -又はR7OSO3 - (R7は水素原子又は炭素数1〜20のフェニル基を含んで
    いてもよいアルキル基) で表される特許請求の範囲第1項記載の帯電防止性に優
    れた合成樹脂成形品の製造法。
  4. 【請求項4】鋳型が、相対して、同一方向に同一速度で
    進行する片面鏡面研磨された2枚のステンレス鋼製エン
    ドレスベルトとガスケットで構成されている特許請求の
    範囲第1項記載の帯電防止性に優れた合成樹脂成形品の
    製造法。
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