JPS5815575A - 静電防止性ないし導電性樹脂塗膜 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ウレタン系バインダー樹脂とカーボンブラッ
クより成る静電防止性ないし、導電性樹脂塗膜に係わる
ものである。

本来、静電防止には発生電荷を分離過程においてできる
だけ中和や逃散させることが肝要である。特に静電気障
害は導電性の極めて悪い帯電し易い高分子材料の出現に
よって、摩擦などにより容易に帯電し加工性の悪化、保
存時の吸塵、人体への電撃、スパーク々どによる発火等
積々の障害を惹き起こす。これは表面を導電性にするこ
とによって発生電荷を除去するのが現在の静電防止対策
の主流をなす方法である。

表面を処理する方法は支持体に帯電防止剤を塗布する方
法（外部用帯電防止剤）と樹脂の中に導電性物質を練り
込んで成型する方法（内部用帯電防止剤）が支配的であ
り、その他に表面を粗面化したり、大鼓処理、酸エツチ
ング、表面グラフト等により疎水性表面を親水化する方
法がある０前記の帯電防止剤は、市販品のほとんどが界
面活性剤であり、又練込み剤はプラスチック材料に相溶
性のある主として金属塩か又は導電性粉末が採用されて
いる。

しかるに、界面活性剤系帯電防止剤の大部分は吸湿性で
あって、大気中の水分を吸着して導電性を得ており、こ
のため周囲の湿度変化の影響が大きく、特に低湿時十分
帯電防止効果を有しないことが多い。練込み剤は分散、
練込み工程が必要であり、表面に浸出してこない場合は
大量に添加しなければ十分な効果が期待できない。更に
上記の場合、降雨にさらされるか又は濡れタオルでぬぐ
うなどの過程により表面の帯電防止剤が流出又は除去さ
れ、全く効果が消失してしまうおそれもある。環境条件
経時変化に対し安定した静電防止効果を発揮する方法と
して安価な導電性微粉末であるカーボンブラックを熱可
塑性樹脂中にニーダなどで溶融混合して目的を達成する
方法がある。

ところが一般に熱可塑性樹脂は溶融しても粘度が高く、
これに嵩密度０．３〜０５という極めて軽量の粉体であ
るカーボンブラックを十分な量混合することは著るしく
困難である。従って黒く着色する欠点はあるが、最も安
価で安定した方法は十分下地への密着性が良く、しかも
皮膜物性に秀れたバインダーにカーボンブランクを配合
し、目的とする樹脂表面に塗布、乾燥し、静電防止効果
を賦与する方法である。

事実、例えば導電性塗料として、ドータイトＥ−３（カ
ーボン−酢酸ビニル樹脂系エマルジョンペイント）、ド
ータイト５Ｈ−３Ａ、５Ｈ−３Ｈ（カーボン−エポキシ
樹脂、溶剤型ペイント）（いずれも藻食化成社製）など
があり、すでに多　３一 様に市場で利用されている。又、高分子学会編、１１静
電気ハンドブツク１１の３９６ページには塩化ビニルペ
ーストレジンと可塑剤とカーボンブラックを混合して塗
工し、導電性床として利用した例が見られる。

ここで本発明者らは、近年塗膜性能の良さのため急激に
市場が拡大しだしたウレタン樹脂に着目し、これにあら
かじめ分散したカーボンブラックを混合して導電性塗料
を調整し、この乾燥塗膜より成る湿度に対し安定した表
面固有抵抗値をもった静電防止ないし導電性樹脂塗膜を
提供するものである。

すなわち、神津治雄著「塗料の実際知識」（東洋経済新
報社）１４９ページにあるように、ウレタン塗工膜はエ
ポキシ、ビニル、アミノアルキッド、アミノアクリルの
塗工膜に比較して耐摩耗性、耐アルカリ性、耐酸性、耐
水性、耐溶剤性、耐塩水性、耐衝撃性のすべての物性に
ついて同等か秀れている。唯一の欠点は耐黄変性である
が、重合。

明の場合はカーボンブランクを混入するため、も　４　
− ともと黒色に着色しており、これが問題になることは少
ない。本発明の特徴の第一は得られた塗工膜が前記のバ
インダーであるウレタン樹脂に起因する、特に耐久性、
耐摩耗性、たわみ性、耐薬品性の諸特性に秀れた塗工膜
を有しているところにある。

本明細書では本発明の内容を静電防止用を主として詳説
したが、その仙境化ビニル系共重合体がバインダーとし
てよく使用されている電磁遮蔽、エレクトロパッケージ
用塗膜などにも耐摩耗性、耐久性からみて本発明で述べ
るウレタン樹脂バインダーを用いる方が好捷しいことは
云うまでもない。ウレタン樹脂は一般にはフタール酸、
アジピン酸等の二塩基酸とエチレングリコール、ジエチ
レングリコール、テトラメチレングリコール等の単量体
又は低重合体であるジオールより成るポリエステル、ポ
リ（オキシプロピレンエーテル）ポリオール、ポリ（オ
キシエチレン−プロピレンエーテル）ポリオールなどの
ポリエーテルポリオール、アクリルポリオール、ヒマシ
油誘導体、トーー　５　＝ ル油誘導体その他の含水酸基化合物とトリレンジイソシ
アネート、４４′−ジフェニルメタンジイソシアネート
等のポリイソシアネートとの反応生成物より成るが、ポ
リエステルとポリイソシアネートより成るウレタンバイ
ンダーが塗膜の機械的強度、支持体との密着性だけでな
く、温度、湿度変化に対する表面固有抵抗値の安定性に
特に秀れていることを見い出し、本発明に到達したもの
である。換言すれば、本発明の第二の特徴は特に温度、
湿度変化に対し安定な静電防止性ないし導電性樹脂塗膜
を提供することにある。従がって本発明で得られた乾燥
塗膜はポリエステルとポリインシアネートから製造され
るポリウレタン系バインダー樹脂とカーボンブラックの
予備分散液との混合物の乾燥被膜である。

本発明のポリウレタン用ポリエステルは多塩基性有機酸
（主にジカルボン酸）とポリオールから製造される。

ジカルボン酸としては、シュウ酸、コハク酸、グルタル
酸、アジピン酸、ピメリン酸、スペリン−〇　− 酸、アゼライン酸、セバシン酸、イソセバシン酸等の飽
和脂肪酸、マレイン酸又はフマール酸等の不飽和脂肪酸
、フタール酸、イソフタール酸等の芳香族酸あるいはそ
の無水物が県独又は混合して用いられる。また不飽和脂
肪酸の２量体化によって得られるダイマー酸も用うるこ
とができる。

ポリオールとしては、エチレングリコール、ジエチレン
グリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリ
コール、フチレンクＩＪ　コール、ネオペンチルグリコ
ール等のジオール、トリメチロールプロパン、トリメチ
ロールエタン、ヘキサントリオール、グリセリン等のト
リオール、ンルビトール等のへキサオールが用いられる
。

このような多塩基酸とポリオールと種々の絹合せ、ある
いは種々の組成の組合せによるポリエステルがポリウレ
タン用原料として使用できる他、分子内エステルである
ラクトンまたはその誘導体から得られるポリエステルも
ウレタン用原料として使用できる。

上記に例示したポリエステルを原料としたポリウレタン
を製造する際に使用するポリイソシアネートはトリレン
ジイソシアネート、３３′−シトリレン−４４′−ジイ
ンシアネート、ジフェニルメタン４４−ジイソシアネー
ト、３３−ジメチルジフェニルメタン４４−ジイソシア
＊−）、２．４−）リレンジイソシアネートダイマー等
が挙げられる。

導電層中に分散されるカーボンブラックとしては各種上
布されているものが入手可能であるが、その中でわずか
の種類のものが導電性のカーボンブラックとして知られ
ており、導電性ポリマー組成物用に推奨される。本発明
において用いられるカーボンブランクの種類はファーネ
スブラックおよびアセチレンブラックであるが、導電性
の低いサーマルおよびチャンネル・プロセスブラックも
使用できる。

又、バインダー樹脂への分散安定性、化学安定性、耐久
性等に優れ、その種類及び添加割合を調整が容易であり
、混合による再現性が良好である等の理由から、本発明
ではカーボンブラックはあらかじめ３本ロール、ボール
ミル等により微分散液にしたものを使用する。

カーボンブランク予備分散液を使用する際、その分散粒
子の９０係以上を０．３μ以下の粒子径のものにしてポ
リウレタン系バインダー樹脂に分散すれば良い。この予
備分散液を使用することが本発明の第三の特徴であり、
目標とする表面固有抵抗値を持った塗膜が比較的簡単な
操作によって任意に、しかも再現性良く得ることができ
る。

ポリウレタンバインダー樹脂は製造法、用途によシ種々
のものがあるが、例えば低又は高分岐ポリエステルとポ
リインシアネート、又はイソシアネートプレポリマーと
鎖延長剤等の組合せによって反応させたものを使用して
も本発明の範囲を狭めるものではない。更に溶剤系、水
溶性、水分散系など何れも使用できるが、副資材あるい
は添加物が少なく、その影響の少ない溶剤系のものが好
ましい。

本発明で得られる乾燥塗膜の表面固有抵抗値は用途によ
って一定でなく、例えば静電防止には、１０５〜１０９
オームの範囲、面発熱体には１０３〜１０５９− オーム、導電床には１０５〜１０６オーム、電極用には
１０３オーム以下が適切であり、適宜ウレタン系バイン
ダー樹脂とカーボンブラック予備分散液の混合重量比を
変えることによって調整される。

例えば、静電防止用には概ね４０〜２重量部のカーボン
ブラック（固型分）を、９８〜６０重量部のポリウレタ
ン系バインダー樹脂（この中にはカーボンブラックを予
備分散するのに使用したポリウレタン分散剤、分散助剤
を含む）に添加すればよい。

本発明の特徴である表面固有抵抗値の安定性とは、温度
（５〜４５℃）、湿度（１０〜９０チＲＨ）等の諸環境
条件に対し、少なくとも１０の１乗オームの範囲内の変
動値に留まることを指す。この特性を発揮させるため、
ポリエステルとポリイソシアネートとの反応により製造
されるポリウレタンバインダー樹脂はガラス転移温度は
なるべく低く、吸水性の小さいポリウレタンを使用する
ことが望ましい。また、この抵抗値領域では、わずかな
カーボンブラック予備分散液の添加量変化が大−１０− きな抵抗値変化となって現われるので、ポリウレタン系
バインダー樹脂に添加するカーボンブラック予備分散液
の添加量は精度よく秤量して慎重に分散させて塗工液を
調整する必要がある。

一方、後述する実施例及び比較例にも例示するが、ポリ
ウレタン系バインダー樹脂とカーボンブラック予備分散
液のそれぞれの種類及び組合せにより、塗膜の導電性は
大きく変化する。また、カーボンブラック予備分散液の
ポリウレタン系バインダー樹脂への分散性（相溶性）の
良否にも影響を受けるので、特に分散性を向上させるた
めに、良溶媒、可塑剤、分散剤、ポリウレタン系樹脂な
どの副資材を適宜選択して添加すると効果的である。

本発明では塗工し易さ、下地に対する密着性の向上、得
られた乾燥塗膜の特性の向上のため、ポリ、ウレタン系
バインダー樹脂とカーボンブラック予備分散液との配合
液中にポリイソシアネートを添加しても良い。この際、
配合後の塗工液の安定性（塗工液の粘度及び塗工膜の導
電性の安定化）の長期保持のために脂肪族系ポリイソシ
アネートが好適である。

既述の方法によって調整された塗工液は手塗り又はライ
ンの中で連続的、半連続的にディップ、スプレー、カー
テン７０〜、刷毛塗り、その他の方法で塗工され、室温
又は高温にて乾燥され、支持体上に乾燥塗膜になる。膜
厚は薄い場合は膜厚の不均一性により表面固有抵抗値が
同一平面内でばらつくが、単純な静電防止用であればさ
しつかえない。

このようにして得られた塗膜及び支持体は静電防止、導
電床、電磁遮幣、エレクトロパッケージ、面発熱体等の
用途に適応される。

以下、本発明を実施例にて説明する。

々お、各例中の「部」はすべて「重量部」であり、表面
固有抵抗値の測定は次の方法による。

得られた塗工膜を縦７ｃｒｆＬ１横１．０７ｍの四辺形
に切り取り、両横を１．５　（ｌｌ’ｍ幅にアース材を
塗工し乾燥する。そして、ちょうど測定部分が７ｃｎＬ
角の正方形になるようにする。アース材には銀ペイント
又は測定塗膜よりもバインダーに対しカーボンブラック
の添加比率を増量したものを使用する。

この両端のアース部分を金属クリップではさみ、メトロ
ニクス社製可変直流定電圧定電流電源（モデル４１０．
−３５０）で２５ｖの定電圧を両端にかける０１分後に
、この間を流れる電流（Ｉ）を■ニー・アンド・ディ社
製ディジタルマルチメーターで読みとり、次式で表面固
有抵抗値（Ｒ）を算出する。

実施例−１゜ １００部のポリウレタン樹脂（ポリエステルとポリイソ
シアネートとの反応からなるエラ名トマー；大日精化工
業製しザミンＣＵ−５２０ＬＶ、固型分３０％）と４４
．１部の予備分散を施したカーボンブラック（大日精化
工業製セイ力セプン０７−９・６０、固型分３０チ）と
１４４２部のメチルエチルケトン及び１４部のポリイン
−１３− シアネート（犬日精化工業製しザミンＵＤ−１０２架橋
剤、固型分７５チを混合し、１０分間攪拌して塗工液を
調整した（固型分１５係、（カーボンブランク／バイン
ダー樹脂）比（以後Ｐ／Ｒと記す）−０，２０）。

この配合液を７５μ厚の二軸延伸ポリエステルフィルム
（ダイヤホイル社製）のコロナ放電処理面に乾燥塗工膜
厚が約２０μとなるようにアプリケーターで塗工し、乾
燥させて導電層とする。

この導電層の表面、固有抵抗値と温度との関係を第１図
にウェザオメーターで暴露テストした結果を第２図に示
した。いずれも驚嘆すべき安定性を示している。

また、支持層との密着性、表面固有抵抗値及び表面固有
抵抗の温度、湿度依存性に関する諸物性を　　　　　　
　第１表に示すが、いずれも良好な諸性質を示している
。

−１４− 実施例−２ 実施例−１で使用したポリウレタン樹脂２２部と同じ予
備分散を施したカーボンブランク４４１部を混合し、ボ
ールミルで約１５時間中分混合する。

７５μ厚の二軸延伸ポリエステルフィルム（ダイヤホイ
ル社製）のコロナ放電処理面に乾燥塗工膜厚が約１３〜
１４μになるようまず実施例−１の配合液を塗工乾燥し
、この上に本実施例の配合液を膜厚が約２０μになるよ
うアプリケーターで塗工乾燥する。

この導電層の表面固有抵抗値と温度との関係を第１図に
、ウェザオメーターで暴露テストした結果を第２図に示
しだ。いずれも安定である。

※塗面に１．　ｍｍ間隔で縦横１１本の線を切り込み、
このとばん目にセロハン粘着テープを引きはがした後の
とばん目のはがれ状態を評価した。

剥離状態　　　評　価 剥離無し　　◎ 〃　　％以下　　　　　○ 〃　　イ以上　　　　　Ｘ

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例−１および実施例−２の導電層の表面抵
抗値と温度との関係を示したものであり、第２図は同様
に導電層の表面抵抗値のウェザオメーターによる暴露テ
スト結果を示したものである。 特許出願人　ダイセル化学工業株式会社フエ°ワ゛オメ
ーター ００ ・暴露時間　（Ｈ「）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ポリエステルとポリインシアネートから製造されるウレ
   タン系バインダー樹脂とカーボンブラックの予備分散液
   との混合物の乾燥塗工膜から成る湿度に対し安定した表
   面固有抵抗値をもった静電防止ないし導電性樹脂塗膜。