(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマー製品表面の少なくとも一部と、溶剤混合物とを、前記溶剤混合物の少なくとも一部を前記製品にしみ込ませるのに十分な時間及び温度で接触させることを含んでなる方法であって、前記溶剤混合物が、
(a)水、
(b)
【化１】
0006290227.tif 000005
［式中、Ｒ１及びＲ２が、独立して、直鎖状及び分岐鎖状Ｃ１−１８アルキル、ベンジル、ベンゾイル、フェニル及びＨからなる群から選択されたラジカルを表し、
ｎが２または３であり、ｍが１〜３５である］
に適合するキャリヤー、及び
(c)酸Ｈ＋Ｘ−［式中、Ｘ−が、Ｆ−、Ｃｌ−、Ｂｒ−、又はＩ−からなる群から選択されたハロゲン化物陰イオンを表す］、所望により、
(d)表面レベリング剤を含み、
前記ポリマー製品が、ホストポリマー及び固定されたアミン官能性化学種の質量画分を含んでなり、得られる製品が、ポリアミンハロゲン化水素酸塩を含む処理された表面層及び１ｘ１０５Ω/□〜１ｘ１０１２Ω/□の表面抵抗を有する、方法。
【請求項２】
前記ポリマー製品が、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド、ポリスチレン、ポリエーテルイミド、ポリメチルメタクリレート及びアクリロニトリルブタジエンスチレンからなる群から選択された少なくとも一種の成分を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記アミン官能性化学種が、ポリアミン及びアミン官能性コモノマーからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記アミン官能性化学種が、前記ホストポリマー中のコモノマーとして存在する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記アミン官能性化学種が、前記ホストポリマーにブレンドされた直鎖状又は分岐鎖状ホモポリマー又はコポリマーである、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記アミン官能性化学種が、前記ホストポリマーにしみ込んだ相互侵入網目構造又は半相互侵入網目構造として存在する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記酸が、ＨＦ、ＨＣｌ、ＨＢｒ、又はＨＩからなる群から選択された一員である、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記接触が、浸漬、スプレー及びフローコーティングからなる群から選択された接触である、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法により製造されたポリマー製品。
【請求項１０】
ポリマー製品表面の少なくとも一部と、溶剤混合物とを、前記溶剤混合物の少なくとも一部を前記製品にしみ込ませるのに十分な時間及び温度で接触させることを含んでなる静電気放電材料を製造する方法であって、前記溶剤混合物が、
(a)水、
(b)
【化２】
0006290227.tif 000006
［式中、Ｒ１及びＲ２が、独立して、直鎖状及び分岐鎖状Ｃ１−１８アルキル、ベンジル、ベンゾイル、フェニル及びＨからなる群から選択されたラジカルを表し、
ｎが２または３であり、ｍが１〜３５である］
に適合するキャリヤー、及び
(c)酸Ｈ＋Ｘ−［式中、Ｘ−が、Ｆ−、Ｃｌ−、Ｂｒ−、又はＩ−からなる群から選択されたハロゲン化物陰イオンを表す］、所望により、
(d)表面レベリング剤を含み、
前記ポリマー製品が、ホストポリマー及び固定されたアミン官能性化学種の質量画分を含んでなり、得られる静電気放電材料が、ポリアミンハロゲン化水素酸塩を含む処理された表面層及び１ｘ１０５Ω/□〜１ｘ１０１２Ω/□の表面抵抗を有する、方法。
【請求項１１】
前記ポリマー製品が、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド、ポリスチレン、ポリエーテルイミド、ポリメチルメタクリレート及びアクリロニトリルブタジエンスチレンからなる群から選択された少なくとも一種の成分を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記アミン官能性化学種が、ポリアミン及びアミン官能性コモノマーからなる群から選択される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記アミン官能性化学種が、前記ホストポリマー中のコモノマーとして存在する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記アミン官能性化学種が、前記ホストポリマーにブレンドされた直鎖状又は分岐鎖状ホモポリマー又はコポリマーである、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記アミン官能性化学種が、前記ホストポリマーにしみ込んだ相互侵入網目構造又は半相互侵入網目構造として存在する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
前記酸が、ＨＦ、ＨＣｌ、ＨＢｒ、又はＨＩからなる群から選択された一員である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
前記接触が、浸漬、スプレー及びフローコーティングからなる群から選択された接触である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１８】
請求項１０に記載の方法により製造された静電気放電材料。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明は、一般的にポリマーに関し、より詳しくは、ポリマーマトリックス中にイオン伝導性ポリマーの表面層を取り込み、材料の表面抵抗を十分に下げ、静電気消失(帯電防止挙動)を達成する方法に関する。
【発明の背景】
【０００２】
熱可塑性ポリマーは、それらの加工性及び有用な機械的特性のために、消費財、軍事用途、包装材料、建設、自動車、及びエレクトロニクスに広範囲な商業的成功を収めている。しかし、プラスチックの大部分は、電気的絶縁体であり、静電荷(摩擦電荷)の蓄積に関する問題が存在する。絶縁性プラスチックの表面に、摩擦電気的に又は他の様式で、蓄積する電荷は、製品の表面を横切って容易に移動し、再結合されることはない。プラスチック上の静電気蓄積が問題となる用途としては、航空機、エレクトロニクス、及び軍用布地/装置が挙げられる。静電気消失特性を有するポリマーは、広範囲な用途、とりわけエンジン及びタービンにおける電荷蓄積による爆発の防止(例えば米国特許出願公開第2008/0237527号及び米国特許第7,527,042号)及びエレクトロニクスの保護(米国特許第5,916,486号、第5,997,773号、及び第6,015,509号、及び米国特許第6,687,097号、第6,344,412号、第6,534,422号、及び第6,459,043号)に使用される。
【０００３】
電子装置は、静電放電により損傷を受けることがあり、燃焼性又はエネルギー材料は、それぞれ発火又は爆発することがある。消費者用途では、プラスチック静電気消失性材料は、靴又は衣類に対する摩擦により、静電荷が蓄積される可能性がある床材(例えばタイル又はカーペット)及び自動車シートカバーに有用である。電気的絶縁体が使用される場合、これらの材料は、特に乾燥した大気条件下で、消費者に好ましくない「ショック」を与えることがある。現在、優れた静電気消失性材料を製造する導電性ポリマーが市販されているが、それらのｋｇあたりのコストは、日用品プラスチックよりもはるかに高く、それらの、一般的なプラスチック加工装置における加工性は劣っており、それらの機械的特性は、多くの用途に十分に適していない。従って、伝統的な日用品プラスチックは、通常、帯電防止剤又は導電性充填剤と混合し、静電気消失特性を達成する。
【０００４】
以下、「静電気消失特性」を有するとされる材料は、表面抵抗が、１ｘ１０５〜１ｘ１０１２Ω/□(又は体積抵抗が１ｘ１０４〜１ｘ１０１１Ω-ｃｍ)の範囲内にある。多くの未変性プラスチック樹脂は、表面抵抗が１ｘ１０１４〜１ｘ１０１６Ω/-□の範囲内であり、これらのプラスチックは電気的絶縁体であることを意味する。表面抵抗を静電気消失範囲内に下げるために、様々な加工戦略が記載されている。
【０００５】
米国特許出願公開第2009/0186254号は、添加剤を含まず、静電気消失用途に十分に低い抵抗を有する、酸硬化したレゾールを提供している。静電気消失用途に高い湿度で十分な導電率を示す、ポリ(ジメチルシロキサン)を基材とするポリ(尿素-ウレタン)の合成は、米国特許第6,841,646号に開示されている。
【０００６】
ポリマー骨格内に導電性を与える部分を包含することも、静電気消失性材料を与えるのに効果的な戦略である。米国特許第6,586,041号は、導電性ポリマー、架橋し得るポリマー、及び架橋剤から製造された、包装材料向けの薄いフィルムとして使用する、透明なポリマー材料中に静電気消失性を達成する方法を記載している。米国特許第7,041,374号は、静電気消失特性を付与するために、ポリマー骨格中にメタロセン部分の使用を記載している。
【０００７】
静電気消失性ポリマーのもう一つの区分では、化学的添加剤を製品の表面に適用するか、又は表面下に取り込むことができる。加工の際に帯電防止剤を導入するのが一般的であり、これは、両親媒性界面活性剤分子であることが多い。帯電防止剤は、典型的には、イオン性の「頭」基及び長い非極性の「尾」基を有する。イオン性頭基とプラスチックとの間の混合の熱力学が劣っているために、帯電防止剤は、加工後に表面に移行し、非常に極性の高い層を表面に形成する。大気中の湿分を表面に吸着するために、表面抵抗が大きく低下する。
【０００８】
帯電防止剤は、プラスチック製品の通常使用の際に、表面上で摩耗又は摩擦のために、部分的に失われることがあるが、追加の帯電防止剤が経時的に表面に拡散し得るために、帯電防止剤は、ある程度、自己補給性である。伝統的な帯電防止剤は、一般的な消費者の製品にとって有用であるが、屋外使用のような需要のある用途では、帯電防止剤は、気象変化及び/又は機械的摩耗のために失われることがある。従って、固定した帯電防止剤が関与する手法が、好ましい。例えば、米国特許第5,571,472号は、成形の際に窒素含有化合物を加え、続いて成形された製品の表面をコロナ放電処理することにより、物理的特性を損なわずに、又は変色を引き起こさずに、成形樹脂における静電気消失特性を達成することを提供する。
【０００９】
充填剤、例えば金属粒子又は炭素繊維、もポリマー製品に加え、静電気消失性を与えるための、十分な導電性を達成することができる。カーボンナノチューブ及び金属ナノ複合材料と同様に、カーボンブラックがこの目的に立証されている。米国特許出願公開第2009/0236132号は、非絶縁性粒子、例えば金又はカーボンブラック、及び本来消失性のポリマーを熱硬化性樹脂の中に分散させることを含んでなる静電気消失性材料を考察している。米国特許出願公開第2009/0281227号は、ポリ(アリールエーテルケトン)、ポリ(ビフェニルエーテルスルホン)、及び静電気消失特性を有する繊維状カーボンナノ充填剤からなるポリマー組成物を開示している。
【００１０】
米国特許第7,236,396号及び米国特許出願公開第2004/0126521号は、金属酸化物を使用し、磁気媒体における読み取り/書き込みヘッド用の静電気消失を達成する高温高強度ポリマーを記載している。さらに、これらの参照文献は、材料の導電特性を維持しながら、顔料によりポリマーが染色される能力を記載している。
【００１１】
米国特許第7,476,339号は、静電気消失特性を得るための、熱可塑性ポリマー内に非炭素質充填剤、例えば金属酸化物粒子、を使用することを詳述している。米国特許出願公開第2005/0194572号は、リチウム塩の存在下で、熱可塑性プラスチックの重合を行い、静電気消失能力を得ることを考察している。
【００１２】
静電気消失用途向けの、グラファイト充填したポリマー複合材料が、米国特許第6,746,626号に記載されている。米国特許出願公開第20060047052号及び米国特許第7,897,248号は、ポリマーマトリックス中にナノチューブを配向させ、静電気消失性能を有する材料を得る方法を開示している。米国特許第5,904,980号に記載されているように、分解可能なポリマーを、金属フレーク、繊維又は粉体と共に使用し、静電気消失特性を成形可能な製品中で達成することができる。
【００１３】
イオン伝導性ポリマーは、ポリマー製品の抵抗を下げるための、もう一つの手段を代表する。本開示に特に関連するのは、イオン伝導性ポリマーの一種であるポリアミンハロゲン化水素酸塩である。イオン伝導性ポリマーの、ポリ(２-ジメチルアミノエチルメタクリレート)及びその塩化水素酸塩の電気的特性が最近報告されている(Chetia JR, Maulick M, Dutta A, Dass NN. Materials Science and Engineering B-Solid State Materials for Advanced Technology 2004; 107(2): 134-138)。イオン伝導性ポリマーの導電率は、１０−２〜１０−４Ｓｃｍ−１の範囲内であることが分かっている。従って、イオン伝導性ポリマーを重合マトリックス中へ取り込むことは、材料の電気的抵抗を下げるもう一つの手法である。
【００１４】
本開示に関連しているのは、プラスチック材料のしみ込ませ処理である。様々なプラスチックの光学的、機械的、及び電気的特性は、溶液から、化合物、機能的添加剤、又はモノマーをしみ込ませることにより強化できる。着色剤及び機能的添加剤を、ポリマーマトリックス中に、及びそのようなマトリックスを含んでなる製品に、しみ込ませる方法は、米国特許第6,749,646号、第6,929,666号、第7,094,263号、第6,733,543号、第6,949,127号、第6,994,735号、及び第7,175,675号に開示されている。
【発明の概要】
【００１５】
従って、本発明は、イオン伝導性ポリマーをポリマー製品(polymeric article)の表面層中に取り込む(incorporating)方法を提供する。問題とするイオン伝導性ポリマーは、ポリアミンハロゲン化水素酸塩である。最初に、ポリマー製品は、ホストポリマー及びポリアミン成分の両方を含み、これらがコモノマー、非混和性ブレンド成分、又は相互侵入網目構造(interpenetrating network)又は半相互侵入網目構造(semi-interpenetrating network)として存在できる、と理解すべきである。本方法は、製品表面の少なくとも一部を、
(a)水、
(b) 
【化１】
0006290227.tif 000002
［式中、Ｒ１及びＲ２は、独立して、直鎖状及び分岐鎖状Ｃ１−１８アルキル、ベンジル、ベンゾイル、フェニル及びＨからなる群から選択されたラジカルを表し、ｎは２または３であり、ｍは１〜３５である］
に適合する(conforming to)キャリヤー、
(c)酸Ｈ＋Ｘ−、［式中、Ｘ−は、ハロゲン化物陰イオン(Ｆ−、Ｃｌ−、Ｂｒ−、又はＩ−)を表す］、
(d) 所望により、溶剤及び酸Ｈ＋Ｘ−の少なくとも一部を該製品にしみ込ませ(infuse)、イオン伝導性ポリマーの一種であるポリアミンハロゲン化水素酸塩を含む、処理した表面層を有する製品を得るのに十分な時間及び温度で、使用する表面レベリング剤、例えばジエチレングリコール、
を含む溶剤混合物と接触させることを包含する。
【００１６】
イオン伝導性ポリマーの存在により、表面抵抗が１ｘ１０５〜１ｘ１０１２Ω/□に下がる。本発明の方法により製造されるプラスチック静電気消失性材料は、光学、エレクトロニクス、自動車、娯楽、スポーツ用品、及び医学用途に使用することができる。
【００１７】
本発明のこれらの、及び他の利点及び有益性は、以下に記載する本発明の詳細な説明から明らかである。
【発明の詳細な説明】
【００１８】
ここで本発明を例示目的のために説明するが、本発明を制限するものではない。操作例又は他の指示を除いて、本明細書で量、百分率、その他を表す全ての数値は、全ての例で用語「約」により修飾されるものとする。
【００１９】
本発明は、ポリマー製品表面の少なくとも一部と、溶剤混合物とを、溶剤混合物の少なくとも一部を製品にしみ込ませるのに十分な時間及び温度で接触させることを包含する方法を提供するが、溶剤混合物は、(a)水、(b)
【化２】
0006290227.tif 000003
［式中、Ｒ１及びＲ２は、独立して、直鎖状及び分岐鎖状Ｃ１−１８アルキル、ベンジル、ベンゾイル、フェニル及びＨからなる群から選択されたラジカルを表し、ｎは２または３であり、ｍは１〜３５である］
に適合するキャリヤー、及び(c)酸Ｈ＋Ｘ−［式中、Ｘ−は、Ｆ−、Ｃｌ−、Ｂｒ−、又はＩ−からなる群から選択されたハロゲン化物陰イオンを表す］、所望により、(d)表面レベリング剤を含み、ポリマー製品が、ホストポリマー及び固定されたアミン官能性化学種の質量画分(an immobilized mass fraction of an amino functional species)を含んでなり、得られる製品が、ポリアミンハロゲン化水素酸塩を含む処理された表面層及び約１ｘ１０５Ω/□〜約１ｘ１０１２Ω/□の表面抵抗を有する。
【００２０】
本発明は、イオン伝導性ポリマーの表面層を、ポリマーマトリックス中に取り込み、材料の表面抵抗を十分に下げ、静電気消失(帯電防止挙動)を達成することにより、静電気放電材料を製造する方法をさらに提供する。この処理は、強酸、例えば塩化水素(ＨＣｌ)、を、固定されたアミン官能基を含むポリマー製品の表面中に、製品を、酸を含む溶剤の三元混合物中に浸漬して、しみ込ませることにより達成される。アミン基は、表面の最上部10〜500μm内に、マトリックス中のコモノマーとして、又は相互侵入網目構造又は半相互侵入網目構造として存在できる。処理した製品は、静電気消失用途に十分な、１ｘ１０５〜１ｘ１０１２Ω/□である表面抵抗を有する。
【００２１】
ここで使用する用語「製品」は、ポリマー樹脂又は樹脂状組成物から製造された、製造の製品、又はペレット、シート又はロッドの形態にある半製品を意味する。本明細書において使用する用語「表面層」は、ホストポリマー製品の本来の表面から下に500μmまで伸びるしみ込み層(infused layer)を意味する。
【００２２】
本発明の方法に好適なポリマー材料は、熱可塑性又は熱硬化性ポリマーもしくはそのようなポリマーを含む複合材料（以下「ホストポリマー」と呼ぶ）でよく、アミン官能性コモノマーを含むか、又は様々なアミン官能性ポリマー成分とブレンドしたものである。好適なホストポリマー材料は、少なくとも一種の(コ)ポリエステル、脂肪族ポリカーボナート、ポリエステル−ポリカーボナートコポリマー、スチレンコポリマー、例えばスチレン−アクリロニトリル及びアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン、アクリル系ポリマー、例えばポリメチルメタクリラート及びブチルアクリラート／スチレン−アクリロニトリル樹脂、ポリアミド、ポリウレタン及びこれらの樹脂の一種以上のブレンドを含む系である。特に好ましくは、本発明の方法は、熱可塑性ポリウレタンに応用できる。
【００２３】
アミン官能性モノマーは、ホストポリマー中に、コモノマーとして取り込み、ランダム、交互、又はブロック微小構造のコポリマーを製造することができる。あるいは、処理の際に、ポリアミンを基材ポリマーとブレンドし、非混和性又は部分的に混和性のブレンドを形成することができる。あるいは、ホストポリマーをアミン官能性モノマー及び開始剤の中に膨潤させ、続いて光重合することにより、ポリアミンを、相互侵入網目構造又は半相互侵入網目構造として導入することができる。アミン官能性は、製品全体に一様に分布するか、又は製品内に埋め込まれた表面層として存在することができる。方法の成功にとって重要なのは、系中の酸Ｈ＋Ｘ−と反応し得るペンダント部分をモノマーが有することである。特に好ましくは、第一級、第二級、及び第三級ペンダントアルキルアミン基が、マトリックス中で一種以上のポリマー成分に共有結合により固定されることである。好適なポリアミンの具体例は、ポリ(2−ジエチルアミノエチルメタクリレート)又はポリ(2−ジメチルアミノエチルメタクリレート)、それら相互の、又は他のアミン官能性メタクリラートもしくはアミン官能性アクリラートとのコポリマー、及び2−ジエチルアミノエチルメタクリラート又は2−ジメチルアミノエチルメタクリラートと他のモノマー、例えばメチルメタクリラート又はホストポリマーのモノマーとのコポリマーである。
【００２４】
本発明によれば、溶剤及び酸を製品中に少なくとも幾分かのしみ込みを促進して処理された表面層を得るのに十分な時間及び温度で溶剤混合物及び酸Ｈ＋Ｘ−をホストポリマー製品の表面の少なくとも一部に適用する(applying)か、又はホストポリマー製品を酸溶液中に該時間浸漬することにより、ホストポリマー製品を処理する。熱可塑性ポリウレタン製の製品を処理するには、溶剤混合物の温度は、約20℃〜80℃、最も好ましくは25℃〜65℃の範囲内であり、適用(application)時間は、典型的には１時間未満、最も好ましくは0.1〜20分間の範囲内である。続いて、製品の表面は、水ですすぎ、加熱炉中で処理するか、又はその表面上に空気を通すことにより、もしくは機械的手段により乾燥させる。
【００２５】
本発明の一実施態様では、好ましくはポリウレタン組成物からなり、官能性ポリアミン成分を含む製品を、酸溶液中に浸漬する。モノマーの沸騰温度未満の、ホストポリマーの融解温度未満の温度で、及び好ましくは25〜65℃で、溶剤混合物を処理すべき製品に適用する。好適な温度は、処理すべき製品の組成によって異なり、通常の、又は組み合わせた試験により決定することができる。本発明のこの実施態様では、浸漬した製品は、僅か数分後に取り出し、処理した製品を与える。製品を浴中に浸漬したままにする時間の長さ、及び処理条件は、表面層中への酸Ｈ＋Ｘ−しみ込みの望ましい程度及び深さによって異なる。高温は、しみ込み速度及び浸透の深さを増加する。しかし、光学用途に使用する透明製品の表面特性に悪影響を及ぼさないように、又は熱ひずみ温度を超え、従って、製品が熱により変形しないように、注意する。
【００２６】
製品表面に対する溶剤混合物の適用は、浸漬、スプレー、又はフロー−コーティングにより行い、表面層(処理した製品)に酸溶液を含む製品を得る。本発明の状況下では「スプレー」は、滴、霧又はミストの形態で溶剤溶液を製品に適用することを意味する。本明細書において、用語「フロー−コーティング」は、連続的な液体フィルムの形態で製品に溶剤溶液を適用することを意味する。
【００２７】
浸漬工程における溶剤混合物は、酸Ｈ＋Ｘ−、水、キャリヤー、及び所望により使用するレベリング剤を含む。溶剤混合物の含水量は、その重量に対して80％までの正の量(pbw)、好ましくは60〜75pbw、より好ましくは60〜70pbwである。キャリヤーは、混合物中に、30pbwまでの正の量、好ましくは15〜25pbwで、所望により使用するレベリング剤の含有量は15pbwまで、好ましくは5〜15pbwである。混合物中のＨ＋Ｘ−のモル濃度は、好ましくは0.01〜5.0Ｍ、より好ましくは0.1〜0.5Ｍである。
【００２８】
本発明により、製品を、その表面の少なくとも一部に溶剤混合物を、製品中にＨ＋Ｘ−の少なくとも幾らかのしみ込みを容易にするのに十分な時間及び温度で、適用することにより処理し、ポリアミンを、イオン伝導性ポリマーであるポリアミンハロゲン化水素酸塩に転化すること(converting)により、処理した表面層を得る。熱可塑性ポリウレタンから製造された製品の処理には、溶剤混合物の温度は、好ましくは25〜95℃、より好ましくは25〜65℃であり、適用時間は、好ましくは1時間未満、より好ましくは0.1〜20分間である。Ｈ＋Ｘ−のしみ込みは、濃度、及び／又は溶剤混合物の、処理すべき製品表面と接触する温度及び／又は時間を、より高く／長く(higher)することにより、促進することができる。一実施態様では、浴中のＨ＋Ｘ−の好ましい濃度は0.2Ｍであるが、これに関して著しい許容範囲がある。
【００２９】
本発明の状況で好適なキャリヤーは、構造的に
【化３】
0006290227.tif 000004
に適合し、式中、Ｒ１及びＲ２は、独立して、直鎖状及び分岐鎖状Ｃ１−１８アルキル、ベンジル、ベンゾイル、フェニル及びＨから選択されたラジカルを表し、ｎは２または３であり、ｍは１〜３５、好ましくは１〜１２、最も好ましくは１である。Ｒ１及びＲ２の芳香族型は、互いに独立して、芳香族環で、アルキル及びハロゲンにより置換されていてよい。最も好ましくは、Ｒ１はブチルを表し、Ｒ２はＨを表す。
【００３０】
所望により使用するレベリング剤(0〜15pbw、好ましくは5〜15pbw、最も好ましくは10〜15pbwの量で)は、イオン系及び／又は非イオン系物質であり、製品の表面全体にわたる前駆物質の一様な分布を促進する。好適な陰イオン系レベリング剤には、カルボン酸、スルファミン酸又はリン酸のアミン塩又はアルカリ塩、例えばラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸アンモニウム、リグノスルホン酸塩、エチレンジアミン四酢酸(ＥＤＴＡ)ナトリウム塩及びアミンの酸塩、例えば塩化水素酸ラウリルアミン又はポリ(オキシ-1,2-エタンジイル)、フェノール1-(メチルフェニル)エチル誘導体アンモニウム塩とのアルファ-スルホ-オメガ-ヒドロキシエーテル、又は両性、即ち陰イオン及び陽イオン基の両方を含む化合物、例えばラウリルスルホベタイン、ジヒドロキシエチルアルキルベタイン、ココナツ酸を基剤とするアミドベタイン、二ナトリウムＮ-ラウリルアミノプロピオナート、又はジカルボン酸ココナツ誘導体のナトリウム塩が挙げられる。好適な非イオン系レベリング剤としては、エトキシル化又はプロポキシル化されたアルキル又はアリールフェノール化合物、例えばオクチルフェノキシポリエチレンオキシエタノール又はポリ(オキシ-1,2-エタンジイル)、アルファ-フェニル-オメガ-ヒドロキシ、スチレン化された、ポリオール及びジオールがある。好適なジオールとしては、所望によりハロゲン置換された、直鎖状又は分岐鎖状のＣ２−２０脂肪族ジオール、ポリ(Ｃ２−４アルキレングリコール)、Ｃ５−８−環状脂肪族ジオール、単環式芳香族ジオール及び芳香族ジヒドロキシ化合物が挙げられる。特に好ましいレベリング剤はジエチレングリコールである。
【００３１】
レベリング剤、例えば「Lens Prep II」に開示されているように、Brain Power Internationalの市販製品及びBayer Material Science, LLCの製品LEVEGAL DLP(予備処方された混合物)も、本発明の実行で有用である。
【００３２】
本発明の方法の一実施態様では、酸溶液が一つの区分室に収容されており、処理すべき製品が、同じ容器又は異なった容器の別の区分室中に配置されている。溶液は、好適なディスペンサー、例えば製品及び不活性ガスを含む容器の中に配置された噴霧ノズル又はマニホルド(manifolds)、を通してポンプ輸送され、製品の予め決められた面積を溶液に露出するように計算された様式で、製品に適用される。
【００３３】
この実施態様の変形では、容器の第一区分室が、大きな製品(例えばシート)を収容するサイズを有し、製品に反応性モノマー溶液をしみ込ませるように計算された十分な温度及び時間で、溶液と製品を接触させるように配置された、複数のノズル又はディスペンサーを備えている。
【００３４】
これらのディスペンサーは、処理すべき製品の表面を覆う細かいミストを造り出す一連のノズル、あるいは、反応性モノマー混合物の流れを製品の表面全体に向けるマニホルドでよい。溶液中の浸漬に対する、本発明による方法の、この実施態様の一利点は、大型製品を処理するのに必要な溶液の量を、しばしばファクター１０(a factor of 10)により、大きく低減できることである。限られた必要な溶液の量により、補助装置、例えばポンプやヒーター、のサイズも低減できる。
【００３５】
さらに、ノズル、あるいはマニホルドの使用は、加熱されたモノマー混合物を、製品の表面に直接向かわせる。従って、新しい溶液を製品の表面に供給する能力のため、溶液適用を浸漬により行う実施態様における一様な処理を達成するのに必要な、溶液の強力な撹拌を必要としない。本発明による方法の、この実施態様の実行では、処理すべき製品は、加熱された溶液混合物に一度も浸漬されないことに注意する。製品から滴り落ちる過剰溶液は、処理している製品を収容する第一区分室の底部で集められ、第二区分室に戻され、そこで溶液は出発温度に戻され、循環される。循環プロセスは、製品が、酸溶液の望ましいレベルにしみ込ませるまで続行される。このプロセスは、製品が処理された後、装置(例えば噴霧ノズル)を使用して、高圧液体スプレー又はガスジェットを送り、処理した製品の表面から過剰の酸を除去するようにも設計することができる。
【００３６】
ポリマー材料は、これらの材料の状況下で、それらの機能に関して、この分野で公知の一種以上の添加剤を含むことができる。そのような添加剤としては、離型剤、充填剤、補強剤(繊維又はフレークの形態で、特に金属フレーク、例えばアルミニウムフレーク及び／又はガラス)、難燃剤、光拡散剤、顔料及び乳白剤、例えば二酸化チタン、等、滴抑制剤、例えばポリテトラフルオロエチレン、衝撃調節剤、ＵＶ安定剤、加水分解安定剤、及び熱安定剤が挙げられるが、これらに限定するものではない。
【００３７】
製品は、圧縮成形、射出成形、回転成形、押出、射出及び押出吹込み成形、繊維スピニング、及びキャスティングを含む、どのような方法でも成形することができ、成形方法は、本発明の方法の実行にとっては重要ではない。製品は、例えば光学、エレクトロニクス、自動車、娯楽、スポーツ用品、及び医学分野に有用なものを含む、広範囲な事項のどれでもよい。静電気消失特性が必要な、又は有益な用途、例えばエレクトロニクスもしくはエンジン技術、が特に重要である。
【００３８】
成形製品は、広範囲な有用事項のどれでもよく、医学、自動車、又は他の用途向けのチューブ、ゴムスポーツ用品、コンピュータキーボード、携帯電話、全ての種類の包装及び容器、工業用部品、住宅用及び商業用照明装置、及び建物及び建設用部品シート、小型電気製品及びその部品、光学及びサングラスレンズ、バイオセンサー、航空機部品、床及び家具カバー、爆発物検出器並びに、フィルム挿入物成形品及びエレクトロニクスに使用することを意図するフィルムを含む機能フィルムが挙げられる。
【実施例】
【００３９】
本発明を、下記の実施例によりさらに説明するが、限定するものではない。「部」及び「％」で示す量は、他に指示が無い限り、全て重量で表すものとする。
【００４０】
実験データの代表的なセットは、Bayer Material Scienceにより製造された熱可塑性ポリウレタンエラストマー、TEXIN DP7-1199の試料を使用して作成した。射出成形したプラーク(厚さ3.3mm)を、供給者から受領した状態で使用した。材料は、ポリ(2−ジエチルアミノエチルメタクリレート)の相互侵入網目構造で含浸した。ポリマーは、(2−ジエチルアミノエチルメタクリレート99pbw及び2,2-ジメトキシ-1,2-ジ(フェニル)エタノン1pbw)の混合物中に22℃で20分間浸漬し、次いで流動する窒素雰囲気下で、100Ｗ、紫外光源(365nmピーク波長)に5分間露出した。このプロセスは、ポリ(2−ジエチルアミノエチルメタクリレート)の半相互侵入網目構造を、ホストポリマーの浅い表面層中に形成した。
【００４１】
半相互侵入網目構造の全体的な質量画分は、0.05であった。この材料を、しみ込み溶剤(infusion solvent)体積で70％水、20％ブチルセロソルブ、及び10％ジエチレングリコール)中、0.2ＭＨＣｌ溶液に浸漬した。酸のしみ込みに続いて、試料を、22℃で少なくとも24時間空気乾燥させた。処理した材料の表面抵抗は、約１０９Ω/□と測定され、静電気消失範囲内にあったのに対し、未変性のDP7-1199TPUは、１０１４Ω/□のオーダーと測定され、電気的に絶縁範囲内にあった。抵抗は、Keithley 6517b高抵抗電位計及び8009抵抗試験装置で測定した。
【００４２】
本発明の上記例は、例示の目的で記載したものであり、本発明を制限するものではない。当業者には明らかなように、ここに記載する実施態様は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、様々な様式で修正又は変更することができる。本発明の範囲は、付随する請求項により評価すべきである。