(57)【要約】      （修正有）【課題】成型時に表層近くに形成されつつある帯電層を利用して、そこに帯電防止剤の集合した層を設け、かつそのまま保持することができる帯電防止剤及びこれを用いた成型品樹脂材料及びこれを用いたマスターバッチ、及びこれらを用いた成型品を提供する。【解決手段】表面に親水基２を有する二酸化ケイ素３と、帯電防止機能を有する界面活性剤４と、親水基を有するグリコール類７（又はグリコール類を除く多価アルコール、高級アルコール類又はエーテル類又はグリシジルエーテル類）とを混合してなり、前記二酸化ケイ素３に対し、前記界面活性剤４を偶数堆積させて覆って外面に親水基５を位置させてナノカプセル化した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に親水基を有する二酸化ケイ素と、
帯電防止機能を有する界面活性剤と、
親水基を有する高級アルコール類又は多価アルコール類又はエーテル類又はグリシジルエーテル類とを混合してなり、
前記二酸化ケイ素に対し、前記界面活性剤を偶数堆積させて覆って外面に親水基を位置させてナノカプセル化したことを特徴とする帯電防止剤。
【請求項２】
表面に疎水基を有する二酸化ケイ素と、
帯電防止機能を有する界面活性剤と、
親水基を有する高級アルコール類又は多価アルコール類又はエーテル類又はグリシジルエーテル類とを混合してなり、
前記二酸化ケイ素に対し、前記界面活性剤を奇数堆積させて覆って外面に親水基を位置させてナノカプセル化したことを特徴とする帯電防止剤。
【請求項３】
請求項１の帯電防止剤と、表面に疎水基を有する二酸化ケイ素とを混合してなる帯電防止剤。
【請求項４】
前記帯電防止剤が樹脂中で混合されて形成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の帯電防止剤を用いた成型品樹脂材料。
【請求項５】
前記樹脂材料に、導電剤、顔料、その他の着色剤、樹脂改質材のうちの一つ又は複数を混入したことを特徴とする請求項４に記載の成型品樹脂材料。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の樹脂材料を高濃度に混ぜてペレット状にしたことを特徴とするマスターバッチ。
【請求項７】
前記帯電防止剤、成型品樹脂材料、又はマスターバッチを樹脂に混ぜて成型したことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の帯電防止剤、成型品樹脂材料又はマスターバッチを用いた成型品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、帯電防止剤に関し、より詳しくは、成型品内部に除電層を形成できる帯電防止剤及びこれを用いた成型品樹脂材料及びこれを用いたマスターバッチ、及びこれらを用いた成型品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
練り込み型帯電防止剤について、本願出願人は、基本的な考え方を既に特許出願している（特許文献１）。本願発明は、さらに特許文献１の内容を進めたものである。
【０００３】
静電気を発生し、帯電量も多いプラスチックススからなる成型品を金型から離型する時、数十万ボルトの強力な電界が発生する。これが周囲の金型等の金属へ放電し、実際には３万ボルト〜７万ボルトに低減された状態で取り出される。このように帯電された成型品は、周囲の空中に浮遊している塵埃を引きつけて、これが付着して表面が汚染される。成型品表面の微細な凹凸とかクラック、空孔に塵埃の微粒子が侵入する。このような表面の空孔に入った微粒子の除去は極めて困難である。
【０００４】
そのための対策として成形樹脂材料に予め帯電防止剤や導電剤等を混入し、成型後の帯電を防止することが行われている。また、高電圧放電により電気的に除去することも実施されている。しかし、これらの処置によっても確実な除電を実現できていないのが実情である。
【０００５】
上記従来の樹脂材料に練り込んで混入させて使用する練り込み用帯電防止剤は、シート、成型品においてもその表面にブリードアウトした連続した膜としての効果を期待しているため、ブリードアウトして膜を形成するまでにそれなりの時間を要する。また、当該成型品の外周面が他物に接触すると、他物に帯電防止剤が付着し、他物に悪影響を与える恐れもある。また、上記高電圧放電による除電は、金型金属の影響もありプラスマイナスの極性と帯電量、分布の形態等、正確な測定が不可能なことが多い。その正確な測定なく放電による除電を続ければ、被処理物に余分な電荷を与え、平衡にするために静電誘導により逆電荷を等量発生させることになる。この隠れてしまった静電気は一見安定しているが、次の動きの中で摩擦や剥離の工程で処理以前以上に静電気を再発生する。結果的に、この隠れている静電気と処理時に付着した塵埃の剥離ないしは移動により帯電量を増加させていることになる。
【０００６】
一方で、成型品の表面から数μｍ以下の表層に帯電層が形成されていることが知られている。そのため、静電気防止処理として表面塗布による薄膜塗布層による帯電防止法も効果的であるが、塗布剤の移行による接触物表面への付着と経時変化がおきたり、塗布剤の気化による微量なアウトガスを発生するため、より高度なクリーン度を要求される分野には使用できなかった。
【０００７】
まとめると、従来の帯電防止法は、成型品の表面に帯電防止機能を有する薬剤をいかに形成するかにあり、その方法を分類すると、主として表面塗布と樹脂内練り込みに大別される。
【０００８】
従来の練り込み剤の研究は、練り込んだ帯電防止剤をいかに表面に出すかをコントロールすることが課題であった。しかし、ブリード速度は、温度、湿度に時間接触圧が関係し、樹脂材料の特性も含めて最適な状態で使用するときに機能するように設計することは不可能に近い。
【０００９】
以上より、成型直後に発生する数万ボルトの静電気を除去することは極めて困難であった。
【特許文献１】特開２００５−１３９２６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
この発明は、上記従来技術を考慮したものであって、成型時に表層近くに形成されつつある帯電層を利用して、そこに帯電防止剤の集合した層を設け、かつそのまま保持することができる帯電防止剤及びこれを用いた成型品樹脂材料及びこれを用いたマスターバッチ、及びこれらを用いた成型品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するため、請求項１の発明では、表面に親水基を有する二酸化ケイ素と、帯電防止機能を有する界面活性剤と、親水基を有する高級アルコール類又は多価アルコール類又はエーテル類又はグリシジルエーテル類とを混合してなり、前記二酸化ケイ素に対し、前記界面活性剤を偶数堆積させて覆って外面に親水基を位置させてナノカプセル化したことを特徴とする帯電防止剤を提供する。
【００１２】
また、請求項２の発明では、表面に疎水基を有する二酸化ケイ素と、帯電防止機能を有する界面活性剤と、親水基を有する高級アルコール類又は多価アルコール類又はエーテル類又はグリシジルエーテル類とを混合してなり、前記二酸化ケイ素に対し、前記界面活性剤を奇数堆積させて覆って外面に親水基を位置させてナノカプセル化したことを特徴とする帯電防止剤を提供する。
【００１３】
請求項３の発明では、請求項１の帯電防止剤と、表面に疎水基を有する二酸化ケイ素とを混合してなる帯電防止剤を提供する。
【００１４】
また、請求項４の発明では、前記帯電防止剤が樹脂中で混合されて形成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の帯電防止剤を用いた成型品樹脂材料を提供する。
【００１５】
請求項５の発明では、前記樹脂材料に、導電剤、顔料、その他の着色剤、樹脂改質材のうちの一つ又は複数を混入したことを特徴とする請求項４に記載の成型品樹脂材料を提供する。
【００１６】
請求項６の発明では、請求項４又は５に記載の樹脂材料を高濃度に混ぜてペレット状にしたことを特徴とするマスターバッチを提供する。
【００１７】
請求項７の発明では、前記帯電防止剤、成型品樹脂材料、又はマスターバッチを用いて樹脂を成型した前記樹脂材料を成型したことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の成型品樹脂材料又はマスターバッチを用いた成型品を提供する。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１の発明によれば、シラノール基等の親水基を有する二酸化ケイ素を界面活性剤で覆ってナノカプセル化することにより、二酸化ケイ素の表面のシラノール基が、界面活性剤の親水基と水素結合をなし、さらにその外側に界面活性剤が累積される。さらに、高級アルコール類又は多価アルコール類又はエーテル類又はグリシジルエーテル類を混合することにより、これらが層となったナノカプセルが形成される。この構成によれば、界面活性剤の親水基が外側に形成された帯電防止剤を得ることができる。したがって電界強度の高い方向に迅速に移動することができ、迅速かつ確実に帯電防止層を形成させることができる。また、上記構成のナノカプセルは、成型時の最大電界強度の影響を受けて移行することができる。すなわち、成型品に生成した帯電層（成型品の表面から数μｍの表層）に移行して帯電防止層を形成し、帯電層を消滅させることができる。したがって、成型品の成型時に形成された帯電層を確実に除去し、成型品の静電気の発生を防ぐことができる。
【００１９】
請求項２の発明によれば、アルキルシリル基等の疎水基を有する二酸化ケイ素を界面活性剤で覆ってナノカプセル化することにより、二酸化ケイ素の表面のアルキルシリル基が、界面活性剤の疎水基と結合し、さらにその外側に界面活性剤が累積されたナノカプセル（帯電防止剤）を形成する。これにより、疎水性の樹脂に混合して用いる場合に適している。また、融点が高い樹脂の場合にも適している。
【００２０】
請求項３の発明によれば、請求項１の帯電防止剤と、表面に疎水基を有する二酸化ケイ素とを混合するので、疎水性を高めた水蒸気バリア性をもつ帯電防止剤を得ることができる。
【００２１】
請求項４の発明によれば、帯電防止剤が樹脂中で混合されて形成されるので、成型品を形成するとき等に取扱性が向上する。
【００２２】
請求項５の発明によれば、導電剤を混入することにより、帯電防止剤が静電気的に導電剤間をつないでいき、したがって樹脂材料中に導電剤を均一に分散できる。このため、樹脂への増量剤（導電剤等）の混入量を高め、より抵抗値を下げ、帯電防止効果を高めるとともに、静電シールド効果や電磁波シールド効果を高めることができる。あるいは、導電剤を少量にすることもできる。顔料、その他の着色剤、樹脂改質材のうちの一つ又は複数を混入した場合、これらを均一に分散でき、さらに少量でも均一に分散できる。
【００２３】
請求項６の発明によれば、請求項４又は５に記載の樹脂材料を高濃度に混ぜてペレット状にしたことを特徴とするマスターバッチとすることにより、取扱性が向上する。
【００２４】
請求項７の発明によれば、シラノール基を有する二酸化ケイ素をナノカプセル化した帯電防止剤を含む樹脂材料を成型し、成型品とするので、成型品の表層近くの帯電層（成型品表面に静電気を発生させる原因となる層）が帯電防止層に置き換わった成型品を得ることができる。これにより、静電気の起きにくい成型品を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
この発明は、成型時に形成される表層近くの帯電層を確実に除去することができる帯電防止剤及びこれを用いた成型品樹脂材料及びこれを用いたマスターバッチ、及びこれを用いた成型品である。
【実施例１】
【００２６】
図１はこの発明に係る帯電防止剤の概略図である。
【００２７】
この発明に係る帯電防止剤１は、シラノール基２を有する二酸化ケイ素３と、複数累積された界面活性剤４、及び親水基を有するグリコール類７からなる。界面活性剤４に覆われることにより、二酸化ケイ素３はナノカプセル化される。二酸化ケイ素３は外側にシラノール基２を有しているので、界面活性剤４の親水基５がこれに引き合って結合する。したがって、親水基５の反対側の親油基（疎水基）６が外側に現れるが、さらにこの親油基６に別の界面活性剤４の親油基６が引き合って結合する。これが複数累積される（界面活性剤４が偶数累積され、外側に界面活性剤４の親水基５が位置する）。すなわち、球塊状二酸化ケイ素３の表面に規則正しくシラノール基が並んでいるため、帯電防止剤１の親水基５が結合をなし、その上に界面活性剤４が多数列累積され、ナノカプセルを形成する。ナノカプセルのサイズは使用する樹脂材料により数nm〜数十nmとなる。
【００２８】
なお、上記実施例では、親水基を有するグリコール類としたが、このグリコール類を含む多価アルコール類としてもよい。この多価アルコール類には、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール、グリセリン、ソルビトール、マルチトール等があるが、中でも特に、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール等のグリコール類が好ましい。
【００２９】
また、前記親水基を有する多価アルコール類の代わりに、又はこれに加えて、親水基を有する高級アルコール類又はエーテル類又はグリシジルエーテル類を用いてもよい。高級アルコール類としては、ラウリルアルコール、ミリスチルアルコール、セチルアルコール、ステアリルアルコール、セトステアリルアルコール、イソステアリルアルコール等を使用できる。グリコール類としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール等を使用できる。エーテル類としては、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル等を使用できる。
【００３０】
また、グリシジルエーテル類としては、メチルグリシジルエーテル、エチルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、2-エチルヘキシルグリシジルエーテル、デシルグリシジルエーテル、ネオンペンチルグリコールグリシジルエーテル、p-(sec-ブチル)フェニルグリシジルエーテル、p-(tert-ブチル)フェニル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、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル等を使用できる。
【００３１】
具体的には、界面活性剤４に二酸化ケイ素３の球状ナノ粒子が５％〜５０％となるように混入する。界面活性剤４としては、非イオン系（ノニオン系）が主体として用いられるが、カチオン系、アニオン系、あるいは両性の界面活性剤４を用いることができる。
【００３２】
また、ポリエチレングリコール等のグリコール類７と混合することにより、界面活性剤４の親水基５が外側に形成される。したがって帯電防止剤１が電界強度の高い方向に迅速に移動することができ、迅速かつ確実な除電を行うことができる。
【００３３】
樹脂材料に貝殻粉、木粉、炭粉、石粉等の増量改質材や、金属分、その酸化物並びに塩類、カーボン、フラーレン、カーボンナノチューブ等の超微粉末や超微細繊維状の導電剤を混入すれば、前記帯電防止剤によりこれらが均一に分散する作用が大幅に向上する。この均一分散力の高さは、ＰＥ、ＰＰ、ＰＣ、ナイロン等の樹脂へ増量改質材、導電剤の混入量を飛躍的に高めたり、逆に導電剤を少ない量で効果を発揮し透明性をより高めることができる。
【００３４】
樹脂材料と帯電防止剤１を混練後、押し出し機によりペレット状に形成し、マスターバッチとしてもよい。これにより、高濃度の樹脂材料として用いることができるので、取扱性が向上する。例えば、この粒状ペレットを成型機によりフィルム、シート状、任意の形状の成型品に加工することにより、静電気のおきにくい帯電防止機能を有するプラスチックス製品とすることができる。
【００３５】
樹脂材料を用いて成型品を成型する際、溶融状態の樹脂が金型に注入されて冷却固化が進む工程で帯電層が形成される。この電圧は、成型品を金型から離型時に数１０万ボルトの高電圧になり、ピークに達する。このとき、樹脂材料にこの発明に係る帯電防止剤１を練り込むことにより、帯電防止剤１は電界強度のより高い帯電層に移行し成型品内に内部層を形成する。このことにより、帯電防止剤１は帯電層により多く存在し、中心部は希薄となる。この帯電層に集積した帯電防止層（除電層）により、帯電層は減少するため、離型時に発生する静電気も減少する。したがって静電気がおきにくいプラスチックス、ゴム等の高分子材料の成型品を得ることができる。この静電気の減少の効果は、静電誘導を利用して得られる。したがって、この成型品は、帯電防止剤がブリードアウトしないので、表面にべたつきも感じられない成型品を得ることができ、経時変化の非常に少ないものとなり、成型品を洗浄しても、その効果は変わらず得ることができる。さらに、ナノカプセルを利用しているので、透明度の高い成型品となる。
【００３６】
この発明は、帯電層を除電層に置き換えた形式をとり（実際には帯電層の電荷（静電気）により成型品表面に帯電防止剤がブリードアウトしない程度で帯電層の電荷を減少させる）、表面摩擦、剥離帯電、内部歪み等により発生した静電気は帯電することなく表層近くの帯電防止層により瞬時に消滅してしまう。
【００３７】
このように、静電気をためる帯電層をなくし、そこに除電層を形成したこの発明は、多くの分野に使用されている高分子材料であるプラスチックス製品の埃付着やESD（静電気放電）による電磁波障害の防止や増量剤の大量混入やそれに伴う帯電を防止し、一層機能を高め、製品価格の合理化に大きく貢献する技術となる。
【実施例２】
【００３８】
図２はこの発明に係る別の帯電防止剤の概略図である。
【００３９】
図示したように、この例では、アルキルシリル基（図ではメチルシリル基）８を有する二酸化ケイ素３を用いて帯電防止剤１を形成したものである。アルキルシリル基８が外側にあるので、界面活性剤４の親油基（疎水基）６がこれと引き合って結合する。この界面活性剤４が複数（奇数）累積し、外側に親水基５が現れる。その他の構成、作用、効果は実施例１と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】この発明に係る帯電防止剤の概略図である。
【図２】この発明に係る別の帯電防止剤の概略図である。
【符号の説明】
【００４１】
１：帯電防止剤、２：シラノール基、３：二酸化ケイ素、４：界面活性剤、５：親水基、６：親油基、７：グリコール類、８：アルキルシリル基
【図１】
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【図２】
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