(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン化前の重量基準で、(A)エチレン・メタクリル酸共重合体２０〜９０重量部及び(B)スチレン・メタクリル酸共重合体８０〜１０重量部（但し(A)と(B)の合計は１００重量部）からなり、メタクリル酸成分の、カルボキシル基の一部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。
【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】
【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、イオン化前の重量基準で、(A)エチレン・メタクリル酸共重合体２０〜９０重量部及び(B)スチレン・メタクリル酸共重合体８０〜１０重量部（但し(A)と(B)の合計は１００重量部）からなり、メタクリル酸成分の、カルボキシル基の一部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・メタクリル酸共重合体は、メタクリル酸含有量が１〜３０重量％、好ましくは５〜２５重量％の共重合体であり、エチレンとメタクリル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】
【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・メタクリル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・メタクリル酸共重合体と、スチレン・メタクリル酸共重合体とからなる共重合体組成物のメタクリル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・メタクリル酸共重合体は、スチレン・メタクリル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一部(通常10%以上)、好ましくは２０〜９０％、特に好ましくは３０〜８０％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・メタクリル酸共重合体とともに使用されるスチレン・メタクリル酸共重合体は、メタクリル酸含有量が、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。すなわちメタクリル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】
【００１４】
上記共重合体としてはまた、２００℃、５０００ｇ荷重におけるメルトフローレートが０．１〜５００ｇ／１０分程度のものを使用するのが好ましい。
【００１５】
スチレン・メタクリル酸共重合体は、エチレン・メタクリル酸共重合体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２０〜８０％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(A)エチレン・メタクリル酸共重合体と(B)スチレン・メタクリル酸共重合体の配合比率は、イオン化前の重量基準で、前者２０〜９０重量部に対し、後者が８０〜１０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７０〜１０重量部が好ましい。すなわちスチレン・メタクリル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・メタクリル酸共重合体及びスチレン・メタクリル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・メタクリル酸共重合体（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】
0003946305.tif 000002
【００２６】
（２）スチレン・メタクリル酸共重合体（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】
0003946305.tif 000003
【００２８】
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。
【００２９】
（２）表面荷電密度の保持率
(a) 装置
0003946305.tif 000004
【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、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▲２▼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▲１▼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▲２▼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▲１▼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▲１▼〜Ａ▲３▼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▲２▼を用い、ナトリウム源でイオン化し、中和度５２ｍｏｌ％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】
0003946305.tif 000005
【００３７】
【表４】
0003946305.tif 000006