(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
不飽和カルボン酸含有量が５〜２５重量％のエチレン・不飽和カルボン酸共重合体のカルボキシル基の３０〜８０％が、マグネシウムイオンにより中和されたアイオノマーをエレクトレット化してなるエレクトレット。
【請求項２】
不飽和カルボン酸含有量が５〜２５重量％のエチレン・不飽和カルボン酸共重合体のカルボキシル基の３０〜８０％が、マグネシウムイオンにより中和されたアイオノマー２５〜７５重量部と他の熱可塑性樹脂７５〜２５重量部を配合し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。
【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５１−４８２７８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】
特公昭５９−２３０９８号公報においても、エレクトレット用高分子化合物として、不飽和カルボン酸またはその誘導体で変性されたポリオレフィンとともに、アイオノマー樹脂が配合使用されてもよいと記載されているが、アイオノマー樹脂に関して詳細な記載は一切なされていない。
【０００４】
【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、アイオノマーとしてマグネシウム、をイオン源とするものを用いることにより、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。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、不飽和カルボン酸含有量が１〜３０重量％のエチレン・不飽和カルボン酸共重合体のカルボキシル基の１０〜１００％が、マグネシウムイオンにより中和されたアイオノマーをエレクトレット化してなるエレクトレットに関する。本発明はまた、不飽和カルボン酸含有量が１〜３０重量％のエチレン・不飽和カルボン酸共重合体のカルボキシル基の１０〜１００％が、マグネシウムイオンにより中和されたアイオノマー１〜９９重量部と他の熱可塑性樹脂９９〜１重量部を配合し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。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明で用いられるマグネシウムをイオン源とするアイオノマーのベースポリマーとしては、不飽和カルボン酸含有量が５〜２５重量％のエチレン・不飽和カルボン酸共重合体であり、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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
このようなベースポリマーとしては、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。
【００１０】
本発明においては、このようなエチレン・不飽和カルボン酸共重合体のカルボキシル基の１０〜１００％、好ましくは２０〜９０％、特に好ましくは３０〜８０％を、マグネシウム金属イオンで中和されたものを用いる。このようなマグネシウム金属の代わりに、リチウム、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属や亜鉛などの中和物を用いても、電荷の長期保持性に優れたエレクトレットを得ることはできない。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。
【００１１】
本発明においては、上記マグネシウムのアイオノマーを単独でエレクトレット化したものをエレクトレットとして使用することもできるが、任意に他の熱可塑性樹脂を配合したものをエレクトレット化の原料として用いてもよい。このような他の熱可塑性樹脂としては、各種ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ−１−ブテン、ポリ−４−メチル−１−ペンテンのようなポリオレフィン、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・（メタ）アクリル酸共重合体、エチレン・（メタ）アクリル酸エステル共重合体、エチレンビニルアルコール共重合体のようなエチレン共重合体、ポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリスチレン、ＡＢＳ系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフェニレンオキシド、ポリアセタール、ポリスルホン、ポリイミド、天然ゴム、合成ゴムなどを例示することができる。マグネシウムアイオノマーとこれら他の熱可塑性樹脂の配合比率は、例えば前者２５〜７５重量部、好ましくは５０〜７５重量部に対し、後者７５〜２５重量部、好ましくは５０〜２５重量部である。
【００１２】
マグネシウムアイオノマーあるいはこれと他の熱可塑性樹脂との配合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。
【００１３】
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法、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。
【００１４】
【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。
【００１５】
【実施例】
次に実施例により本発明を説明する。
なお、実施例、比較例に使用した原料及び各種物性の評価方法は下記のとおりである。
【００１６】
１．原料
（１）アイオノマーのベースポリマー
下記表１のものを使用した。
【００１７】
【表１】
0003946304.tif 000002
【００１８】
（２）アイオノマーに配合した熱可塑性樹脂
ポリプロピレン  三井石油化学工業（株）製
ＭＦＲ：１０ｇ／１０分（230 ℃）
【００１９】
（３）中和に用いた有機アミン
ＮＢＤＡ    三井東圧化学工業（株）製
2,5(2,6)-ビス（アミノメチル）ビシクロ[2,2,1]ヘプタン
【００２０】
２．物性評価方法
（１）ＭＦＲ：ＪＩＳ  Ｋ７２１０に準拠、温度１９０℃、荷重２１６０ｇ。但し熱可塑性樹脂１については２３０℃、２１６０ｇで評価。
【００２１】
（２）表面荷電密度の保持率
(a) 装置
0003946304.tif 000003
【００２２】
(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
【００２３】
(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、６０℃、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の比率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。
【００２４】
［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▲２▼をマグネシウム源によりイオン化し、中和度８０ｍｏｌ％のマグネシウムアイオノマーを得た。得られたマグネシウムアイオノマー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、荷電後上記２−（２）の方法に従って表面荷電密度の保持率を測定した。結果を表３に示す。
【００２５】
［実施例２、３］
実施例１において、ベースレジンとして酸共重合体▲２▼の代わりに、酸共重合体▲３▼を用い、表２に示す中和度でマグネシウム源でイオン化して得られたマグネシウムアイオノマーを実施例１と同様に所定形状にフィルム成形し、荷電後、前記の方法によって表面荷電密度の保持率を測定した。結果を表３に示す。
【００２６】
［実施例４〜６］
実施例３で用いたと同じマグネシウムアイオノマーとポリプロピレン（三井石油化学工業（株）製）を表２に示した配合比率で溶融混練して得られた樹脂組成物を、インフレーションフィルム成形機にてフィルム成形し、上記の方法に従って表面荷電密度の保持率を測定した。結果を表３に示す。
【００２７】
［比較例１〜４］
ベースレジンとして酸共重合体▲１▼〜▲４▼をそれぞれ用い、マグネシウム源の代わりに亜鉛源によりイオン化して得られた、表２に示す中和度の各亜鉛アイオノマー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、表面荷電密度の保持率を測定したが保持率は実施例と比較して何れも低かった。結果を表３に示す。
【００２８】
［比較例５］
ベースレジンとして酸共重合体▲３▼を用い、マグネシウム源の代わりにナトリウム源によりイオン化して得られた中和度５２ｍｏｌ％のナトリウムアイオノマーを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、表面荷電密度の保持率を測定したが、表面荷電密度の保持率は実施例に比較して低かった。結果を表３に示す。
【００２９】
［比較例６］
ベースレジンとして酸共重合体▲３▼を用い、前記（３）に記載のアミン化合物ＮＢＤＡによりイオン化して得られた中和度８０ｍｏｌ％のアミンアイオノマーを、インフレーションフィルム成形機にてフィルム成形し、表面荷電密度の保持率を測定したが、表面荷電密度の保持率は実施例に比較して低かった。結果を表３に示す。
【００３０】
【表２】
0003946304.tif 000004
【００３１】
【表３】
0003946304.tif 000005