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技術 制電性ポリウレタン樹脂組成物

出願人 リケンテクノス株式会社
発明者 榎本正樹
出願日 2011年1月18日 (9年5ヶ月経過) 出願番号 2011-007753
公開日 2011年4月28日 (9年2ヶ月経過) 公開番号 2011-084749
状態 特許登録済
技術分野 帯電防止物質 高分子組成物
主要キーワード 電気伝導物質 予備混合機 制電処理 制電性樹脂 アジピン酸ジブトキシエトキシエチル 汎用プラスチックス 材料劣化 ペレット状組成物
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2011年4月28日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

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課題

解決手段

(a)熱可塑性ポリウレタン樹脂、(b)アジピン酸ジブトキシエトキシエチル(c)アルカリ金属またはアルカリ土類金属であるカチオンおよびイオン解離可能なアニオンによって構成されている金属塩類を配合したことを特徴とする制電性ポリウレタン樹脂組成物。

概要

背景

制電性樹脂組成物は、産業界において広く普及し、さまざまな用途に利用されている。この制電性樹脂組成物としては、例えば各樹脂に対してカーボンブラックなどの導電性フィラーを高充填した組成物があり、経済性に優れることもあって、産業界を中心として広く利用されている。また、界面活性剤親水性セグメントを構造中に有する帯電防止制電性樹脂ポリマーアロイ化してなる帯電防止型制電性樹脂組成物も広く普及しており、さまざまな用途に応用されている。

近年、制電性高分子材料は、ICチップ包装関係に普及し、材料のバリエーションも、汎用プラスチックスからエンジニアリングプラスチックスに至るまで多様化している。また、精密機器やこれらをとりまく周辺機器制電対策がますます重要になっている。用いられる導電性充填材も、カーボンブラック以外に、炭素繊維黒鉛金属コートフィラー金属繊維などが、目的および機能に応じて広く使い分けられている。しかしながら、導電性充填材は、高分子機械特性を低減化させたり、成形性が困難であったりするなどの問題が内在している。

ところで、熱可塑性ポリウレタン樹脂は、優れた耐摩耗性機械強度を有し、広く応用されており、導電性充填材を含む導電性ポリウレタン樹脂も広く普及している。近年、精密機器の普及とともに、より高い制電機能が要求されており、従来の帯電防止水準では充分ではなくなっている。熱可塑性ポリウレタン樹脂にカーボンブラックに代表される導電性充填材を複合化したものは、導電性は優れるが、柔軟性、加工性の低下を招くほか、摩耗性の低下からくる導電性物質脱落などの問題があり、また黒色に限定されるなど意匠性が乏しい問題がある。一方、導電性物質として、いわゆる親水性活性剤を用いたものや、アルキレングリコール共重合体系とイオン系電解質との混合体(特許文献1)などが提案されているが、末端ヒドロキシル基を有するため、温度・湿度関与によって、ブリードアウトが生じ易く、表面汚染や、効果の持続性が問題である。

概要

電気伝導物質のブリードアウトが少なく、体積固有抵抗値、成形性が良好な制電性ポリウレタン樹脂組成物を得ること。(a)熱可塑性ポリウレタン樹脂、(b)アジピン酸ジブトキシエトキシエチル(c)アルカリ金属またはアルカリ土類金属であるカチオンおよびイオン解離可能なアニオンによって構成されている金属塩類を配合したことを特徴とする制電性ポリウレタン樹脂組成物。なし

目的

本発明は、以上のような従来の技術的課題背景になされたものであり、電気伝導物質のブリードアウトが少なく、体積固有抵抗値、成形性が良好な制電性熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物を得ることを目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

(a)熱可塑性ポリウレタン樹脂;(b)アジピン酸ジブトキシエトキシエチル;および(c)アルカリ金属またはアルカリ土類金属であるカチオンおよびイオン解離可能なアニオンによって構成されている金属塩類を配合したことを特徴とする制電性ポリウレタン樹脂組成物

請求項2

(a)〜(c)成分を溶融混練りして得られるペレット状の組成物である請求項1記載の制電性ポリウレタン樹脂組成物。

請求項3

(a)〜(c)成分をドライブレンドして得られる直接成形可能な組成物である請求項1記載の制電性ポリウレタン樹脂組成物。

技術分野

0001

本発明は、制電性ポリウレタン樹脂組成物に関し、さらに詳細には、電気伝導物質ブリードアウトし難く、電気抵抗値成形性が良好な制電性ポリウレタン樹脂組成物に関する。

背景技術

0002

制電性樹脂組成物は、産業界において広く普及し、さまざまな用途に利用されている。この制電性樹脂組成物としては、例えば各樹脂に対してカーボンブラックなどの導電性フィラーを高充填した組成物があり、経済性に優れることもあって、産業界を中心として広く利用されている。また、界面活性剤親水性セグメントを構造中に有する帯電防止制電性樹脂ポリマーアロイ化してなる帯電防止型制電性樹脂組成物も広く普及しており、さまざまな用途に応用されている。

0003

近年、制電性高分子材料は、ICチップ包装関係に普及し、材料のバリエーションも、汎用プラスチックスからエンジニアリングプラスチックスに至るまで多様化している。また、精密機器やこれらをとりまく周辺機器制電対策がますます重要になっている。用いられる導電性充填材も、カーボンブラック以外に、炭素繊維黒鉛金属コートフィラー金属繊維などが、目的および機能に応じて広く使い分けられている。しかしながら、導電性充填材は、高分子機械特性を低減化させたり、成形性が困難であったりするなどの問題が内在している。

0004

ところで、熱可塑性ポリウレタン樹脂は、優れた耐摩耗性機械強度を有し、広く応用されており、導電性充填材を含む導電性ポリウレタン樹脂も広く普及している。近年、精密機器の普及とともに、より高い制電機能が要求されており、従来の帯電防止水準では充分ではなくなっている。熱可塑性ポリウレタン樹脂にカーボンブラックに代表される導電性充填材を複合化したものは、導電性は優れるが、柔軟性、加工性の低下を招くほか、摩耗性の低下からくる導電性物質脱落などの問題があり、また黒色に限定されるなど意匠性が乏しい問題がある。一方、導電性物質として、いわゆる親水性活性剤を用いたものや、アルキレングリコール共重合体系とイオン系電解質との混合体(特許文献1)などが提案されているが、末端ヒドロキシル基を有するため、温度・湿度関与によって、ブリードアウトが生じ易く、表面汚染や、効果の持続性が問題である。

先行技術

0005

特開平2−284967号公報

発明が解決しようとする課題

0006

本発明は、以上のような従来の技術的課題背景になされたものであり、電気伝導物質のブリードアウトが少なく、体積固有抵抗値、成形性が良好な制電性熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物を得ることを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

本発明は、(a)熱可塑性ポリウレタン樹脂、(b)下記一般式(1)で表される化合物(以下「化合物(1)」ともいう)

0008

0009

(式中、Xは炭素数1〜9の直鎖もしくは分岐アルキレン基芳香族を含む2価の炭化水素基、または2価の脂環式炭化水素基、Aは同一または異なり、炭素数2〜4のアルキレン基、Rは同一または異なり、炭素数1〜9の直鎖または分岐のアルキル基を示し、nは同一または異なり、1〜7の整数である。)、および
(c)アルカリ金属またはアルカリ土類金属であるカチオン、およびイオン解離可能なアニオンとによって構成されている金属塩類を配合したことを特徴とする制電性ポリウレタン樹脂組成物に関する。本発明の組成物としては、上記(a)〜(c)成分を溶融混練りして得られるペレット状の組成物か、あるいは、上記(a)〜(c)成分をドライブレンドして得られる直接成形可能な組成物が挙げられる。

発明の効果

0010

本発明の制電性ポリウレタン樹脂組成物は、電気伝導物質のブリードアウトが少なく、体積固有抵抗値、成形性が良好であり、OA機器家電分野、電気電子分野、車両分野、その他の各種パーツチューブのほか、病院クリーンルームなどで使用されるキャスター被覆など、高度に制電処理を必要とする分野や、パッケージなどに好適であり、広範囲で使用することができる。

0011

本発明の熱可塑性ポリウレタン樹脂とは、ウレタン基を持つ熱可塑性エラストマーであり、ソフトセグメントとして長鎖グリコールイソシアネートの反応で得られるポリウレタンと、ハードセグメントとして短鎖グリコールとイソシアネートからなるポリウレタンとの、直鎖状マルチブロックコポリマーであり、必要に応じて、架橋剤(鎖延長剤)も用いられる。

0012

ここで、長鎖グリコールの種類による一般的な分類としては、ポリエーテル系としてポリエチレンオキシドポリプロピレンオキシド、あるいはそれらの共重合体が挙げられ、ポリエステル系としてポリアジペートポリラクトンポリカーボネート脂肪族系としてポリブタジエンポリイソプレンなどが挙げられる。また、短鎖グリコールとしては、エチレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオールのような脂肪族グリコールシクロヘキサンジメタノールなどのような脂環族グリコールハイドロキノンビス(2−ヒドロキシエチルエーテルのような芳香族グリコールが、通常、使用される。

0013

一方、上記イソシアネートとしては、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネートMDI)、2,4′&2,6−トルエンジイソシアネート(TDI)などが用いられる。また、上記架橋剤(鎖延長剤)としては、3,3−ジクロロ−4,4−ジアミノジフェニルメタン(MOCA)などの芳香族ジアミンなどが用いられる。上記(a)熱可塑性ポリウレタン樹脂は、1種単独であるいは2種以上を併用することができる。

0014

次に、本発明に用いられる(b)化合物(1)は、本発明の組成物において、金属塩溶解性解離定性の上昇に効果がある。ここで、上記化合物(1)としては、好ましくはアジピン酸ジブトキシエトキシエチルなどが挙げられる。

0015

本発明に用いられる(b)成分は、例えば、炭素数1〜9の直鎖、または分岐脂肪族アルコールに、炭素数2〜4のアルキレンオキシドを1〜7モル付加して得られるアルコールと、二塩基酸とを原料として、一般的なエステル化合物の製造方法によって製造することができる。

0016

ここで、上記アルコールの例としては、プロパノールエチレンオキシド1〜7モルプロピレンオキシド1〜4モル、またはブチレンオキシド1〜3モル、ブタノールにエチレンオキシド1〜6モルまたはプロピレンオキシド1〜3モル、ヘキサノールにエチレンオキシド1〜2モル、ペンタノールにエチレンオキシド1〜5モル、プロピレンオキシド1〜3モル、またはブチレンオキシド1〜2モル、オクタノールにエチレンオキシド1〜5モル、プロピレンオキシド1〜3モル、またはブチレンオキシド1〜3モル、ノナノールにエチレンオキシド1〜4モル、プロピレンオキシド1〜2モル、またはブチレンオキシド1〜2モルを、それぞれ、付加させたヒドロキシル化合物が挙げられる。なお、これらの化合物の中で、ブタノール1モルにエチレンオキシド2モルを付加させた2−(2−ブトキシエトキシエタノール、ブタノール1モルにエチレンオキシド1モルを付加させた2−ブトキシエタノールが、加工性とのバランスに良い。

0017

また、上記二塩基酸としては、アジピン酸セバシン酸フタル酸コハク酸などのカルボン酸、およびこれらのカルボン酸無水物などが挙げられる。

0018

(b)化合物(1)の添加量は、(a)熱可塑性ポリウレタン樹脂100重量部に対し、通常、0.1〜10重量部、好ましくは0.3〜8重量部の範囲である。0.1重量部未満では、充分な導電性を得ることが難しく、一方、10重量部を超えると、得られる組成物の粘度が著しく低下し、ドローダウンなどの成形加工性が低下し、成形品の寸法安定性が悪くなるほか、物理的特性の低下を招く。

0019

次に、本発明に用いられる(c)金属塩類は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属であるカチオン、およびイオン解離可能なアニオンとによって構成されている化合物である。(c)金属塩類のカチオンであるアルカリ金属またはアルカリ土類金属としては、例えば、Li,Na ,K,Mg,Caなどが挙げられる。カチオンとしては、イオン半径の小さいLi,Na,Kが好ましい。また、本発明の金属塩類の構成要素であるイオン解離可能なアニオンとしては、例えば、Cl,Br,F,I,NO3 ,SCN,ClO4 ,CF3 SO3 ,BF4 ,(CF3 SO2 )2 N,(CF 3 SO2 )3 Cなどが挙げられる。好ましくは、ClO4 ,CF3 SO3 ,(CF3 SO2 )2 N,(CF3 SO2 )3Cである。上記カチオンおよびアニオンによって構成されている金属塩類は数多くあるが、中でも、LiClO4 ,Na ClO4 ,Mg(ClO4 )2 ,KClO4 ,(CF3 SO3 )Li,(CF3 SO2 )2NLi,(CF3 SO2 )2NNa,(CF3 SO2 )3 CLi,(CF3 SO2 )3 CNaが好ましい。

0020

(c)金属塩類の配合量は、上記(b)化合物(1)100重量部に対し、通常、0.1〜30重量部、好ましくは1〜25重量部である。0.1重量部未満では、充分な制電性が得られない。一方、30重量部を超えても、制電効果は向上せず、逆に結晶化の進行や材料劣化などを招き、制電効果は低下する。

0021

本発明の制電性ポリウレタン樹脂組成物には、本発明の目的を損なわないかぎり、安定剤、着色剤可塑剤分散剤紫外線吸収剤酸化防止剤難燃剤、安定剤、補強剤滑剤発泡剤、耐候(光)剤、金属粉などの添加剤を配合することができる。

0022

ペレット状コンパウンドの加工において用いられる混合機としては、予備分散分配拡散混合を目的とするブレンダー予備混合機として用いられる。ブレンダーの代表例としては、リボンブレンダーヘンシェルミキサースーパーミキサー)、タンブラーミキサー、タンブルミキサーエアーブレンダーなどが挙げられる。これらの予備混合機は、充填される可塑剤や副資材の形態や拡散ベルに応じて選定される。これらの予備混合機は、配合物をペレット状にする予備混合機として使用されるだけでなく、ドライブレンドして直接成形可能な組成物として供給することも可能である。

0023

本発明の制電性ポリウレタン樹脂組成物は、通常の熱可塑性樹脂の混合、混練に用いられる通常の装置、設備を用いて問題なく製造できる。押し出し機としては、ベント付き単軸二軸異方向、二軸同方向押し出し機が望ましい。また、押し出し機に代えて、スーパーミキサー、バンバリーミキサーニーダー、タンブラー、Bussコニーダーなどの混練機を用いても良い。

0024

本発明の制電性ポリウレタン樹脂組成物は、その優れた特性を生かし、OA機器、家電分野、電気・電子分野、車両分野、その他の各種パーツ、ハウジング、パッケージ、チューブ、被覆関係などに好適に使用することができる。

0025

以下、本発明を実施例および比較例により説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。なお、実施例中における部および%は、特に断らない限り、重量基準である。

0026

実施例および比較例に用いた各種成分は、以下のとおりである。
(a)熱可塑性ポリウレタン樹脂;大日本インキ化学工業(株)製、アジペート系ポリウレタン、パンデックスT−1190を用いた。
(b)化合物(1)+(c)金属塩類;アジピン酸ジブトキシエトキシエチルに、金属塩として過塩素酸リチウムを20%溶解した、三光化学工業(株)製の商品名「サンコノール0862−20」を用いた。なお、比較例として、アルキレンオキサイド化合物CH3 OCH2 CH2 OCH2 CH2 OHを使用し、金属塩(NaClO4 )を36%含有させたものとして、昭島化学(株)製、MP100を用いた。

0027

試験片の調製;サンプルペレット型締め圧力80ton/cm2 の射出成形機により、試験片を成形した。成形条件は、シリンダー温度=200℃、金型温度=40℃であった。物性測定は、試験片を室温23±2℃、相対湿度50%中で24時間調整後、下記物性の測定を行った。

0028

引張強度伸びはJIS K7311に準じて測定を行った。

0029

体積固有抵抗値(導電性);SRIS 2301に準じて、下記のように測定した。幅6×長さ6×厚み0.3(cm)の射出成形試験片を用い、電極としてプレートの両端に導電性塗料を幅1cm塗布したのち、両電極間における体積抵抗値を求めた。下記表中の単位は、Ωcmである。

0030

ブリードの評価;温度40℃、湿度90%に7日間放置し、その間の状態を、下記の評価基準により評価した。
◎;ブリードが全く認められない場合
○;ブリードがごく僅かに認められるが、使用上問題ないレベルの場合
△;ブリードがやや認められ、使用上やや問題がある場合×;ブリードがかなり認められ、使用できない場合

0031

実施例1〜6、比較例1〜6
表1〜2の配合処方に基づき、制電性ポリウレタン樹脂組成物を調製し、評価した。なお、ドライブレンドした直接成形可能な組成物は、熱可塑性ポリウレタン樹脂およびアジピン酸ジブトキシエトキシエチル、さらに金属塩として過塩素酸リチウムを20%溶解した三光化学工業(株)製、商品名「サンコノール0862−20」を、タンブラーミキサー内で配合・混合・予備ドライブレンドして、直接成形可能な制電性ポリウレタン樹脂組成物を作製した。また、混錬したペレット状組成物作製方法は、該制電性ポリウレタン樹脂組成物を、47mm同方向2軸押し出し機により190℃で溶融混合し、ダイスから出た紐状樹脂溶融混合物水槽にて冷却処理し、カッターに通して制電性ポリウレタン樹脂組成物のペレットを作製した。結果を表1〜2に示す。なお、表1(実施例1〜3、比較例1〜3)記載の組成物は、予備混合機で配合した配合物をペレット状にした樹脂組成物の場合である。また、表2(実施例4〜6、比較例4〜6)記載の組成物は、ドライブレンドして直接成形可能な樹脂組成物の場合である。

0032

実施例

0033

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