JPH10321469A

JPH10321469A - エレクトレット

Info

Publication number: JPH10321469A
Application number: JP9129173A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Nakada; 一之中田; Hideo Akimoto; 英郎秋元; Yoshikazu Kutsuwa; 義和轡
Original assignee: Du Pont Mitsui Polychemicals Co Ltd
Current assignee: Dow Mitsui Polychemicals Co Ltd
Priority date: 1997-05-20
Filing date: 1997-05-20
Publication date: 1998-12-04
Anticipated expiration: 2017-05-20
Also published as: JP3946305B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高温、高湿下においても、電荷の減衰が少な
く、保持性に優れたエレクトレットの提供【解決手段】（Ａ）エチレン・不飽和カルボン酸共重合体・・・・・・・１０〜９９重量部及び（Ｂ）ビニル芳香族炭化水素・不飽和カルボン酸共重合体・・９０〜１重量部からなり、不飽和カルボン酸成分の一部又は全部のカル
ボキシル基が金属イオンで中和されてなる樹脂組成物を
エレクトレット化してなるエレクトレット。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電荷の長期保持性
の優れたエレクトレットに関する。

【０００２】

【従来の技術】高分子化合物を荷電させたエレクトレッ
トは、防塵フィルターや音響素子などに広く使用されて
いる。このような目的に使用される高分子化合物として
アイオノマーが使用できることは、特公昭５１−４８２
７８号公報においてすでに知られている。具体的には、
ナトリウム又は亜鉛をイオン源とするアイオノマーが使
用できることが開示されており、表面電荷の経時変化が
小さいことが示されている。しかしながら実用的には、
多くの用途において高温多湿下においても表面電荷の経
時変化が小さいことが求められており、この点におい
て、ナトリウムアイオノマーや亜鉛アイオノマーでは充
分な性能を有していないことが判明した。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】アイオノマーは、透明
性、耐油性、その他種々の優れた性能を有する樹脂とし
て知られており、またその不飽和カルボン酸含有量や中
和度によってこれら性能をコントロールできる。そこで
本発明者らは、このような特性を生かしたエレクトレッ
ト材料を提供すべく、特公昭５１−４８２７８号公報に
記載されたナトリウムや亜鉛のアイオノマーの欠点を改
良するための検討を行った。その結果、アイオノマーに
特定のビニル芳香族炭化水素共重合体を配合することに
より、その目的が達成できることを知り、本発明に到達
した。したがって本発明は、電荷の長期保持性の改良さ
れたアイオノマー製エレクトレットを提供することにあ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、エチレン・不
飽和カルボン酸共重合体１０〜９９重量部及びビニル芳
香族炭化水素・不飽和カルボン酸共重合体９０〜１重量
部からなり、不飽和カルボン酸成分の一部又は全部のカ
ルボキシル基が金属イオンで中和されてなる樹脂組成物
をエレクトレット化してなるエレクトレットに関する。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明で用いられるエチレン・不
飽和カルボン酸共重合体は、不飽和カルボン酸含有量が
１〜３０重量％、好ましくは５〜２５重量％の共重合体
であり、エチレンと不飽和カルボン酸の二元共重合体の
みならず、任意に他の単量体が共重合された多元共重合
体であってもよい。

【０００６】ここに不飽和カルボン酸としては、アクリ
ル酸、メタクリル酸、エタクリル酸、マレイン酸、フマ
ル酸、イタコン酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸、
マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノエチルなどを例
示することができる。とくに好ましいのは、アクリル酸
又はメタクリル酸である。

【０００７】上記任意に共重合されていてもよい他の単
量体としては、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルのよう
なビニルエステル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチ
ル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸イソブチル、
アクリル酸ｎブチル、アクリル酸イソオクチル、アクリ
ル酸−２−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタ
クリル酸エチル、メタクリル酸イソブチル、マレイン酸
ジメチル、マレイン酸ジエチルなどの不飽和カルボン酸
エステル、一酸化炭素、二酸化硫黄などを例示すること
ができる。これら他の単量体は、例えば０〜４０重量
％、好ましくは０〜３０重量％の範囲で共重合されてい
てもよい。

【０００８】このようなエチレン不飽和カルボン酸共重
合体としては、１９０℃、２１６０ｇ荷重におけるメル
トフローレートが０．１〜１００００ｇ／１０分、とく
に１〜３０００ｇ／１０分程度のものを使用するのが望
ましい。

【０００９】本発明はエチレン・不飽和カルボン酸共重
合体と、ビニル芳香族炭化水素・不飽和カルボン酸共重
合体とからなる共重合体組成物の不飽和カルボン酸成分
のカルボキシル基が金属イオンで中和されたアイオノマ
ー樹脂組成物がエレクトレット材料となるのであるが、
このようなアイオノマー樹脂組成物を得る一方法とし
て、前記エチレン・不飽和カルボン酸共重合体は、ビニ
ル芳香族炭化水素・不飽和カルボン酸共重合体と配合す
る前に、金属イオンでイオン化してアイオノマーとして
使用することができる。

【００１０】この場合、例えばカルボキシル基の１０〜
１００％、好ましくは２０〜９０％、特に好ましくは３
０〜８０％を、金属イオンで中和されたものを使用する
ことができる。ここに金属イオンとしては、リチウム、
ナトリウム、カリウムのようなアルカリ金属、マグネシ
ウム、カルシウム、ストロンチウムのようなアルカリ土
類金属、亜鉛、銅、コバルト、ニッケル、クロム、鉛な
どの典型及び遷移金属などであり、とくに亜鉛又はアル
カリ土類金属、とりわけマグネシウムが最も好ましい。

【００１１】アイオノマーとしては、成形加工性、成形
品の物性等を考慮すると、１９０℃、２１６０ｇ荷重に
おけるメルトフローレートが、０．０１〜１０００ｇ／
１０分、とくに０．１〜５００ｇ／１０分のものを使用
するのが好ましい。

【００１２】本発明においてエチレン・不飽和カルボン
酸共重合体とともに使用されるビニル芳香族炭化水素・
不飽和カルボン酸共重合体は、不飽和カルボン酸含有量
が、通常、１〜２０重量％、とくに２〜１５重量％程度
のものを使用するのが好ましい。すなわち不飽和カルボ
ン酸含有量が上記範囲より多い共重合体を用いると、樹
脂組成物が脆くなりすぎるからである。

【００１３】ここにビニル芳香族炭化水素としては、ス
チレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン、イソプ
ロペニルトルエン、ビニルナフタレンなどであり、これ
らは２種以上使用されていてもよいが、最も好ましいの
はスチレンである。また不飽和カルボン酸としては、エ
チレン共重合体アイオノマーのベースポリマーを構成す
るものとして例示したようなものを挙げることができる
が、とくにアクリル酸又はメタクリル酸が好ましい。

【００１４】上記共重合体としてはまた、２００℃、５
０００ｇ荷重におけるメルトフローレートが０．１〜５
００ｇ／１０分程度のものを使用するのが好ましい。

【００１５】ビニル芳香族炭化水素・不飽和カルボン酸
共重合体は、エチレン・不飽和カルボン酸またはそのア
イオノマーと配合する前に、金属イオンでイオン化して
アイオノマーとして使用することができる。この場合、
例えばカルボキシル基の１０〜１００％、好ましくは２
０〜８０％中和されたものを使用することができるが、
あまりイオン化度の高いものは、非常に脆く、またその
製造も困難であるため好ましくない。ここに金属イオ
ンとしては、すでに例示したものと同様のものであり、
亜鉛又はアルカリ土類金属、とりわけマグネシウムが最
も好ましい。

【００１６】アイオノマーとしては、成形性、成形品の
物性等を考慮すると、２００℃、５０００ｇ荷重におけ
るメルトフローレートが、０．０１〜１００ｇ／１０
分、とくに０．１〜５０ｇ／１０分のものを使用するの
が好ましい。

【００１７】本発明においては、上記エチレン・不飽和
カルボン酸共重合体とビニル芳香族炭化水素・不飽和カ
ルボン酸共重合体の配合比率は、イオン化前の重量基準
で、前者１０〜９９重量部、好ましくは２０〜９０重量
部に対し、後者が９０〜１重量部、好ましくは８０〜１
０重量部（いずれも合計が１００重量部）である。とく
に後者としてアイオノマーの形で使用する場合には、前
者２０〜９９重量部、好ましくは３０〜９０重量部に対
し、後者８０〜１重量部、好ましくは７０〜１０重量部
である。すなわちビニル芳香族炭化水素・不飽和カルボ
ン酸共重合体の配合比率が上記範囲より多くなると、樹
脂組成物が脆くなり過ぎるので好ましくない。

【００１８】エチレン・不飽和カルボン酸共重合体及び
ビニル芳香族炭化水素・不飽和カルボン酸共重合体の配
合は、上述のようにいずれか一方あるいは双方を予めイ
オン化したのち行ってもよく、またベースポリマー同志
を配合後、あるいはいずれか一方あるいは双方をイオン
化したのち配合後、さらにイオン化することもできる。
いずれにしても、組成物中における両者のカルボキシル
基の総量の１０〜１００％、好ましくは２０〜８０％が
上記金属イオンにより中和されているように調製するこ
とが望ましい。

【００１９】また組成物の成形性や成形品の物性等を考
慮すると、組成物の１９０℃、２１６０ｇ荷重における
メルトフローレートが、０．０１〜１０００ｇ／１０
分、とくに０．１〜５００ｇ／１０分となるように調製
することが望ましい。

【００２０】本発明の上記組成物をエレクトレット化す
るにあたり、種々の添加剤を配合することができる。こ
のような添加剤として、酸化防止剤、熱安定剤、紫外線
吸収剤、光安定剤、染料、顔料、難燃剤、滑剤、ブロッ
キング防止剤、可塑剤、粘着付与剤、油、電荷制御剤、
補強材、無機充填剤などを配合することができる。

【００２１】エレクトレット化は、公知の方法、例えば
熱エレクトレット化、エレクトロエレクトレット法、ラ
ジオエレクトレット法、メカノエレクトレット法などを
採用することができる。これらは成形の前に、あるいは
成形と同時に、あるいは成形後に行うことができる。ま
た、成形方法、成形条件によっては自発的に帯電するこ
とがあり、その様な場合には帯電処理を省略することが
できる。

【００２２】

【発明の効果】本発明のエレクトレットは、高温、高湿
下においても、電荷の減衰が少なく、保持性に優れてい
る。したがって繊維状、フィルム状、シート状、チュー
ブ状、管状、粉末状などの形状で利用することができ
る。また織布、不織布などの形で、或いは他の材料、例
えば熱可塑性樹脂と積層した形で利用することができ
る。かくして得られるエレクトレット成形品は、電荷の
長期保存性が優れ、またアイオノマー特有の優れた性質
を有するので、防塵フィルター、マイクロホンのような
音響素子、計測素子、記憶素子、記録材料、塗料、医療
材料などに使用することができる。

【００２３】

【実施例】以下実施例により本発明を説明する。なお実
施例及び比較例で用いた原料の種類及び物性の評価方法
は下記のとおりである。

【００２４】１．原料（１）エチレン・不飽和カルボン酸共重合体（以下酸共
重合体Ａという）下記表１のものを使用した。

【００２５】

【表１】

【００２６】（２）ビニル芳香族炭化水素・不飽和カル
ボン酸（以下酸共重合体Ｂという）下記表２のものを使用した。

【００２７】

【表２】

【００２８】２．物性評価方法（１）ＭＦＲ：ＪＩＳＫ７２１０に準拠、温度１９０
℃、荷重２１６０ｇ。但し熱可塑性樹脂１については２
３０℃、２１６０ｇで評価。

【００２９】（２）表面荷電密度の保持率 (a) 装置測定機器：理化学研究所製表面電荷密度測定機荷電装置：電源：直流荷圧電源（松定プレジション製）電極：マイナス−針状電極、ステンレス板アース電極

【００３０】(b) 荷電条件温度：２５℃ 電圧：−７ｋＶ荷電時間：３０ｓｅｃ電極間距離：１０ｍｍ試験片形状：８０×２２０×０．０５ｍｍシート

【００３１】(c) 測定方法フィルムを荷電後、両面をアルミニウム板で挟みショー
トして不安定な表面電荷を取り除いて、１時間室温にて
放置し、表面電荷密度測定器で測定した表面電荷密度を
初期値とする。次に、上記サンプルを恒温恒湿槽中、６
０℃、８０％ＲＨにて２４時間放置後の表面電荷密度を
測定し、これと前記初期値とから表面電荷密度の保持率
を求め、エレクトレットフィルムの安定性を評価した。

【００３２】［実施例１］ベント式単軸スクリュウ押出
機（スクリュウ径６５ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝３３）中で酸共
重合体Ａを亜鉛源でイオン化して、カルボキシル基の
６０ｍｏｌ％が中和されたエチレン系酸共重合体のＺｎ
アイオノマー（Ａ）を合成した。一方、スチレン系の酸
共重合体Ｂをベント式単軸スクリュウ押出機（スクリ
ュウ径６５ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝３３）を用いて、同様にし
て亜鉛源でイオン化し、中和度６０ｍｏｌ％のＺｎイオ
ン化物（Ｂ）を合成した。上記（Ａ）と（Ｂ）を重量比
１／１で配合し、得られたアイオノマー組成物をインフ
レーションフィルム成形機にてフィルム成形し、上記
（２）の方法に従って表面荷電密度の保持率を評価し
た。結果を表４に示す。

【００３３】［実施例２、３］実施例１で用いたと同じ
ベント式単軸スクリュウ押出機を用い、酸共重合体Ａ
をマグネシウム源でイオン化して、中和度６０ｍｏｌ％
のエチレン系共重合体のＭｇアイオノマーを合成した。
これにスチレン系の酸共重合体Ｂを、イオン化せずそ
のまま、表３記載の配合比で配合し、得られたブレンド
物をインフレーションフィルム成形機にてフィルム成形
し、上記の方法に従って表面荷電密度の保持率を評価し
た。結果を表４に示す。

【００３４】［比較例１〜３］ベースポリマーとして酸
共重合体Ａ〜Ａを用い、実施例１と同様にして亜鉛
源でイオン化し、表３記載の中和度のエチレン系共重合
体のＺｎアイオノマーを合成した。これをスチレン系共
重合体や、そのイオン化物を配合せず、そのままフィル
ム成形し、上記の方法に従って表面荷電密度の保持率を
評価した。結果を表４に示す。表面荷電密度の保持率は
実施例１に比較して低かった。

【００３５】［比較例４］ベースポリマーとして酸共重
合体Ａを用い、ナトリウム源でイオン化し、中和度５
２ｍｏｌ％のエチレン系共重合体のＮａアイオノマーを
合成した。これにスチレン系共重合体もそのイオン化物
も配合せず、そのままフィルム成形し、上記の方法に従
って表面荷電密度の保持率を評価した。結果を表４に示
す。表面荷電密度の保持率は実施例に比較して低かっ
た。

【００３６】

【表３】

【００３７】

【表４】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エチレン・不飽和カルボン酸共重合体１
０〜９９重量部及びビニル芳香族炭化水素・不飽和カル
ボン酸共重合体９０〜１重量部からなり、不飽和カルボ
ン酸成分の一部又は全部のカルボキシル基が金属イオン
で中和されてなる樹脂組成物をエレクトレット化してな
るエレクトレット。