JP2005336365A - 樹脂組成物及びこの樹脂組成物を用いてなる成形体 - Google Patents

Abstract

【課題】 難燃剤の配合量が少なくても、ＵＬ９４垂直燃焼試験における難燃性がＶ−０規格を満足する樹脂組成物を提供すること。
【解決手段】本発明の樹脂組成物は、乳酸系樹脂に、硝酸化合物で表面処理された金属水酸化物を配合してなる。この硝酸化合物で表面処理された金属水酸化物の配合量は、乳酸系樹脂１００質量部に対して、１０質量部以上、１００質量部以下であることができる。本発明によれば、少量の難燃剤の使用で高度な難燃性を達成することができるので、機械的強度の低下等を生じることがない。また、金属水酸化物の表面に施された硝酸化合物は硝酸アンモニウムであることができる。
【選択図】 なし

Description

本発明は樹脂組成物及び成形体に関し、特に、難燃性を有する樹脂組成物及びこの樹脂組成物を用いてなる射出成形体、フィルム、シート等の成形体に関するものである。

ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ＡＢＳ等の汎用プラスチックは燃焼しやすいので、難燃性を付与するために主としてハロゲン系、特に臭素系難燃剤が使用されてきた。しかし、ハロゲン系難燃剤からは燃焼時にダイオキシン類のような有害ガスが発生する場合があり、廃棄物焼却処理やサーマルリサイクルの際の安全性には課題がある。また、ハロゲン系難燃剤の代替難燃剤としてリン化合物があるが、安全性や環境調和性が不十分であり、成形性や耐熱性等の実用面にも悪影響を与えるものもある。このため、非ハロゲン系難燃剤、非リン系難燃剤が求められており、ハロゲン系難燃剤等の代替化が進行しつつある。金属水酸化物は、分解時に有害ガスを発生することのない難燃剤であり、環境調和型難燃剤として注目されている。

しかし、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン等の難燃剤として金属水酸化物を用いる場合には、金属水酸化物を多量に配合する必要があり、機械強度の低下、成形性の低下等を生じる。これは、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン等の燃焼カロリーに起因するところが大きい。すなわち、ポリプロピレン、ポリエチレン及びポリスチレンの燃焼カロリーは約１０，０００ｃａｌ／ｇであり非常に大きいので、金属水酸化物による吸熱反応で燃焼を抑え、ＵＬ９４垂直燃焼試験におけるＶ−０規格を満たすためには、樹脂１００質量部に対して、金属水酸化物を１００質量部よりも多く配合しなければならないのである。

難燃剤の配合量を抑えるために、特開２００３−３０２６１３号公報及び特開２００２−３３８８１６号公報には、ポリプロピレン又はポリエチレンに、難燃剤として硝酸化合物で表面処理された水酸化アルミニウムを配合する手法が開示されているが、ポリプロピレン、ポリエチレンは分解温度が高く、少量の難燃剤の使用では高度な難燃性を達成することはできなかった。すなわち、ポリプロピレン、ポリエチレン１００質量部に対して、硝酸化合物で表面処理された水酸化アルミニウムを５０質量部配合してもＵＬ９４垂直燃焼試験に基づく燃焼試験においてＶ−２規格を満足するものしか得られず、高度な難燃性が必要とされる用途に用いるには難燃性が不十分である。

特開２００２−３０２６１３号公報 特開２００２−３３８８１６号公報

本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであり、本発明の目的は、少量の難燃剤の使用で高度の難燃性を実現することができる樹脂組成物、すなわち、難燃性が向上された樹脂組成物及びこの樹脂組成物を用いてなる射出成形体を提供することにある。

本発明者らは、このような現状に鑑み、鋭意検討を重ねた結果、効果の高い本発明を完成するに至った。
本発明の樹脂組成物は、乳酸系樹脂に、硝酸化合物で表面処理された金属水酸化物を配合してなることを特徴とする。
本発明によれば、乳酸系樹脂を用いるので、枯渇性資源の節約を図ることができる。また、難燃剤として金属水酸化物を使用するため、ハロゲン系難燃剤等のような有毒ガスを発生することがなく、安全性や環境調和性に優れている。

本発明の樹脂組成物は、前記硝酸化合物で表面処理された金属水酸化物の配合量が、乳酸系樹脂１００質量部に対して、１０質量部以上、１００質量部以下であることができる。本発明によれば、少量の難燃剤の使用で高度な難燃性を達成することができるので、機械的強度の低下等を生じることがない。

本発明においては、金属水酸化物の表面に施された硝酸化合物は硝酸アンモニウムであることができる。硝酸アンモニウムを用いることで、樹脂組成物を用いて成形する際に分解を抑制することができ、低添加量で優れた難燃性付与効果を発揮することができる。

また、前記金属水酸化物は水酸化アルミニウムであることができる。水酸化アルミニウムは他の金属水酸化物と比較してコスト面で優れており、また、より低温で高い吸熱反応を生じるため乳酸系樹脂の難燃化に適した難燃剤である。

本発明の成形体は、上記樹脂組成物を用いてなることを特徴とする。
ここで、前記成形体は、射出成形体、フィルム、シート、又は、プレートであることができる。
本発明の成形体は、難燃性に優れた樹脂組成物を用いて形成されているので、優れた難燃性を示し、家電製品、自動車内装部品、建材用途等の難燃性が特に必要とされる用途にも使用することができる。また、保護フィルム、シート、基盤等の難燃性が必要とされる用途にも使用することができる。

本発明によれば、少量の難燃剤の使用で高度の難燃性を実現することができる樹脂組成物、すなわち、難燃性が向上された樹脂組成物及びこの樹脂組成物を用いてなる射出成形体を提供することができる。

発明を実施するための形態

以下、本発明について説明する。
本発明の樹脂組成物は、乳酸系樹脂に、硝酸化合物で表面処理された金属水酸化物を配合してなるものである。

本発明に用いられる乳酸系樹脂は、構造単位がＬ−乳酸であるポリ（Ｌ−乳酸）、構造単位がＤ−乳酸であるポリ（Ｄ−乳酸）、構造単位がＬ−乳酸及びＤ−乳酸であるポリ（ＤＬ−乳酸）や、これらの混合体である。ここで、乳酸系樹脂のＤ乳酸（Ｄ体）とＬ乳酸（Ｌ体）の構成比は、Ｌ体：Ｄ体＝１００：０〜９０：１０、もしくは、Ｌ体：Ｄ体＝０：１００〜１０：９０であることが好ましく、Ｌ体：Ｄ体＝９９．５：０．５〜９４：６、もしくは、Ｌ体：Ｄ体＝０．５：９９．５〜６：９４であることがより好ましい。Ｌ体とＤ体の構成比がかかる範囲外では、成形体の耐熱性が得られにくく、用途が制限されることがある。

乳酸系樹脂の重合法としては、縮合重合法、開環重合法等の公知の方法を採用することができる。例えば、縮合重合法では、Ｌ−乳酸又はＤ−乳酸、あるいはこれらの混合物を直接脱水縮合重合して任意の組成を有する乳酸系樹脂を得ることができる。

また、開環重合法では、適当な触媒を選択し、必要に応じて重合調整剤も用いて、乳酸の環状二量体であるラクチドから乳酸系樹脂を得ることができる。ラクチドには、Ｌ−乳酸の二量体であるＬ−ラクチド、Ｄ−乳酸の二量体であるＤ−ラクチド、さらにＬ−乳酸とＤ−乳酸からなるＤＬ−ラクチドがあり、これらを必要に応じて混合して重合することにより、任意の組成、結晶性を有する乳酸系樹脂を得ることができる。

さらに、耐熱性を向上させる等の必要に応じて、少量の共重合成分を添加することができ、例えば、乳酸系樹脂成分を９０質量％以上含有する範囲内で、少量の共重合成分として、テレフタル酸のような非脂肪族ジカルボン酸及び／又はビスフェノールＡのエチレンオキサイド付加物のような非脂肪族ジオール等を用いることができる。
さらにまた、分子量増大を目的として、少量の鎖延長剤、例えば、ジイソシアネート化合物、エポキシ化合物、酸無水物等を使用することもできる。

乳酸系樹脂は、さらに、乳酸及び／又は乳酸以外のα−ヒドロキシカルボン酸等の他のヒドロキシカルボン酸単位との共重合体であっても、脂肪族ジオール及び／又は脂肪族ジカルボン酸との共重合体であってもよい。
他のヒドロキシカルボン酸単位としては、乳酸の光学異性体（Ｌ−乳酸に対してはＤ−乳酸、Ｄ−乳酸に対してはＬ−乳酸）、グリコール酸、３−ヒドロキシ酪酸、４−ヒドロキシ酪酸、２−ヒドロキシ−ｎ−酪酸、２−ヒドロキシ−３，３−ジメチル酪酸、２−ヒドロキシ−３−メチル酪酸、２−ヒドロキシカプロン酸等の２官能脂肪族ヒドロキシ−カルボン酸やカプロラクトン、ブチロラクトン、バレロラクトン等のラクトン類が挙げられる。

乳酸系樹脂に共重合される脂肪族ジオールとしては、エチレングリコール、１，４−ブタンジオール，１，４−シクロヘキサンジメタノール等が挙げられる。また、上記脂肪族ジカルボン酸としては、コハク酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸及びドデカン二酸等が挙げられる。

本発明に使用される乳酸系樹脂は、重量平均分子量が５万〜４０万の範囲であることが好ましく、更に好ましくは１０万〜２５万である。乳酸系樹脂の重量平均分子量が５万より小さい場合には、機械物性や耐熱性等の実用物性がほとんど発現されず、４０万より大きい場合には、溶融粘度が高すぎて成形加工性に劣ることがある。

本発明に好ましく使用される乳酸系樹脂の代表的なものとしては、三井化学（株）製の「レイシア」シリーズ、カーギル・ダウ社製の「Ｎａｔｕｒｅ Ｗｏｒｋｓ」シリーズ等が商業的に入手されるものとして挙げられる。

本発明の樹脂組成物は、硝酸化合物で表面処理された金属水酸化物を含有する。金属水酸化物の具体例としては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、カルシウム・アルミネート水和物、酸化スズ水和物、プロゴバイト等が挙げられる。水酸化アルミニウムは、より低温で高い吸熱反応を生じるため優れた難燃効果を有し、かつコスト面でも有利であるため、本発明においては水酸化アルミニウムを用いることが特に好ましい。

上記金属水酸化物は、硝酸化合物で表面処理される。本発明に用いられる硝酸化合物としては、硝酸メチル、硝酸エチル、硝酸ブチル、硝酸イソブチル、硝酸イソプロピル、硝酸アンモニウム、硝酸グアニジン、硝酸セルロース、硝酸尿素、硝酸ヒドロキシルアンモニウム、亜硝酸アンモニウム、亜硝酸メチル、亜硝酸エチル、亜硝酸プロピル、亜硝酸イソプロピル、亜硝酸ブチル、亜硝酸イソブチル等が挙げられる。これらの中では、特に、分解温度の観点から硝酸アンモニウムを用いることが好ましい。硝酸化合物で表面処理された金属水酸化物としては、例えば、石塚硝子（株）製のパイロライザーＨＧ（硝酸アンモニウムで表面処理された水酸化アルミニウム）を商業的に入手することができる。

硝酸化合物で表面処理された金属水酸化物の平均粒径は０．１〜５μｍの範囲にあることが好ましく、０．５〜３μｍの範囲にあることがより好ましい。平均粒径が０．１μｍ以上、５μｍ以下の金属水酸化物を配合することにより、機械強度の低下を最小限に抑制することができる。

また、上記金属水酸化物は、硝酸化合物で表面処理されるだけでなく、これと併用してさらに、ステアリン酸、脂肪酸、チタン酸、シランカップリング剤等で表面処理されてもよい。このように硝酸化合物の表面処理と併用して他の表面処理剤で表面処理されることによって、硝酸化合物で表面処理された金属水酸化物の樹脂との密着性が向上し、金属水酸化物の分散性向上、および、機械強度低下の抑制等の効果を発現することができる。

本発明においては、さらに金属水酸化物に加えて難燃助剤を配合することで、さらに難燃効率を向上させることができる。難燃助剤の具体的な例としては、スズ酸亜鉛、ホウ酸亜鉛、スルフォン酸金属塩等の金属化合物、赤リン、高分子量リン酸エステル、フォスファゼン化合物等のリン化合物、メラミンシアヌレート等の窒素化合物、ジメチルシリコーン、フェニルシリコーン、フッ素シリコーン等のシリコーン化合物等が挙げられる。

本発明の樹脂組成物は、乳酸系樹脂に、硝酸化合物で表面処理された金属水酸化物を配合してなるものであるが、更に、乳酸系樹脂以外の脂肪族ポリエステル、芳香族脂肪族ポリエステル、及び、乳酸系樹脂とジオール及びジカルボン酸との共重合体、の少なくとも１つを含むことができる。

本発明に用いられる乳酸系樹脂以外の脂肪族ポリエステルとしては、例えば、乳酸系樹脂を除くポリヒドロキシカルボン酸、脂肪族ジオールと脂肪族ジカルボン酸とを縮合して得られる脂肪族ポリエステル、環状ラクトン類を開環重合して得られる脂肪族ポリエステル、合成系脂肪族ポリエステル、菌体内で生合成される脂肪族ポリエステル、芳香族脂肪族ポリエステル等を挙げることができる。

上記の「ポリヒドロキシカルボン酸」としては、３−ヒドロキシ酪酸、４−ヒドロキシ酪酸、２−ヒドロキシ−ｎ−酪酸、２−ヒドロキシ−３，３−ジメチル酪酸、２−ヒドロキシ−３−メチル酪酸、２−メチル乳酸、２−ヒドロキシカプロン酸等のヒドロキシカルボン酸の単独重合体や共重合体を挙げることができる。

上記の「脂肪族ジオールと脂肪族ジカルボン酸とを縮合して得られる脂肪族ポリエステル」としては、以下に示す脂肪族ジオールと脂肪族ジカルボン酸との中から、それぞれ１種類以上を選んで縮合することにより得られるものが挙げられる。また、必要に応じて、イソシアネート化合物等でジャンプアップして所望のポリマー（高分子）を得ることもできる。本発明においては、かかる脂肪族ポリエステルは生分解性であることが好ましい。ここで用いられる脂肪族ジオールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール等を代表的なものとして挙げることができ、脂肪族ジカルボン酸としては、コハク酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、ドデカン二酸等を代表的なものとして挙げることができる。

上記の「環状ラクトン類を開環重合して得られる脂肪族ポリエステル」としては、ε−カプロラクトン、δ−バレロラクトン、β−メチル−δ−バレロラクトン等の環状モノマーの中から、１種類以上を選んで重合して得られるものが挙げられる。

上記の「合成系脂肪族ポリエステル」としては、例えば、環状酸無水物とオキシラン類、具体的には、無水コハク酸と、エチレンオキサイド、プロピオンオキサイド等との共重合体等が挙げられる。

上記の「菌体内で生合成される脂肪族ポリエステル」としては、アルカリゲネスユートロファスを始めとする菌体内でアセチルコエンチームＡ（アセチルＣｏＡ）により生合成される脂肪族ポリエステル等を挙げることができる。この脂肪族ポリエステルは、主にポリ−β−ヒドロキシ酪酸（ポリ３ＨＢ）であるが、プラスチックとしての実用特性向上のために、吉草酸ユニット（ＨＶ）を共重合し、ポリ（３ＨＢ−ＣＯ−３ＨＶ）の共重合体にすることが工業的に有利である。一般的には、ＨＶ共重合比は０〜４０％である。さらに長鎖のヒドロキシアルカノエートを共重合してもよい。

上記乳酸系樹脂以外の脂肪族ポリエステルとしては、コハク酸と１，４−ブタンジオールとアジピン酸とを重合して得られる昭和高分子（株）製の「ビオノーレ」シリーズ、ε−カプロラクトンを開環縮合して得られるダイセル化学工業（株）製の「セルグリーン」シリーズ等を商業的に入手することができる。

本発明に用いられる芳香族脂肪族ポリエステルとしては、脂肪族鎖の間に芳香環を導入することによって結晶性を低下させたものを用いることができる。例えば、芳香族ジカルボン酸成分、脂肪族ジカルボン酸成分、及び脂肪族ジオール成分を縮合して得られる。

芳香族ジカルボン酸成分としては、例えば、イソフタル酸、テレフタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸等が挙げられ、脂肪族ジカルボン酸成分としては、例えば、コハク酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、ドデカン二酸等が挙げられる。また、脂肪族ジオール成分としては、例えば、エチレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール等が挙げられる。なお、芳香族ジカルボン酸成分、脂肪族ジカルボン酸成分、及び脂肪族ジオール成分は、それぞれ２種類以上を用いてもよい。

本発明において、最も好適に用いられる芳香族ジカルボン酸成分はテレフタル酸であり、脂肪族ジカルボン酸成分はアジピン酸であり、脂肪族ジオール成分は１，４−ブタンジオールである。

芳香族脂肪族ポリエステルの具体例としては、テトラメチレンアジペートとテレフタレートとの共重合体、ポリブチレンアジペートとテレフタレートとの共重合体等が挙げられる。テトラメチレンアジペートとテレフタレートとの共重合体として、Ｅａｓｔｍａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社製の「Ｅａｓｔａｒ Ｂｉｏ」を商業的に入手することができ、また、ポリブチレンアジペートとテレフタレートとの共重合体として、ＢＡＳＦ社製の「Ｅｃｏｆｌｅｘ」を商業的に入手することができる。

射出成形体の形成に用いられる樹脂組成物には、乳酸系樹脂とジオール及びジカルボン酸との共重合体を含むことができる。乳酸系樹脂とジオール及びジカルボン酸との共重合体を配合することにより、難燃性を損なうことなく耐衝撃性を付与することができる。ただし、かかる共重合体中に占める乳酸系樹脂の割合は、耐熱性の点から下限は１０質量％であることが好ましく、２０質量％であることが更に好ましい。一方、上限は、耐衝撃性付与効果の点から８０質量％であることが好ましく、７０質量％であることが更に好ましい。

共重合体の構造としては、ランダム共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体が挙げられ、何れの構造でもよいが、特に耐衝撃性改良効果、透明性の点からブロック共重合体又はグラフト共重合体が好ましい。ランダム共重合体の具体例としては、三菱化学（株）製「ＧＳ−Ｐｌａ」シリーズが挙げられ、ブロック共重合体又はグラフト共重合体の具体例としては、大日本インキ化学工業（株）製「プラメート」シリーズが挙げられる。

その製造方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、ジオールとジカルボン酸とを脱水縮合した構造を持つポリエステル、又は、ポリエーテルポリオールを、ラクチドと開環重合あるいはエステル交換反応させて得る方法や、ジオールとジカルボン酸とを脱水縮合した構造を持つポリエステル、又は、ポリエーテルポリオールを、乳酸系樹脂と脱水・脱グリコール縮合、あるいは、エステル交換反応することによって得る方法が挙げられる。

上記ジオール成分としては、特に限定されないが、エチレングリコール、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，７−ヘプタンジオール、１，８−オクタンジオール、１，９−ノナンジオール、１，１０−デカンジオール、１，１１−ウンデカンジオール、１，１２−ドデカンジオール等の直鎖状ジオール、プロピレングリコール、１，２−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、１，２−ペンタンジオール、１，３−ペンタンジオール、１，４−ペンタンジオール、２，３−ペンタンジオール、２，４−ペンタンジオール、１，２−ヘキサンジオール、１，３−ヘキサンジオール、１，４−ヘキサンジオール、１，５−ヘキサンジオール等の分岐鎖状ジオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等のポリオールが挙げられる。

また、上記ジカルボン酸成分としては、特に限定されないが、コハク酸、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ノナンジカルボン酸、デカンジカルボン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、ドデカンジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸等の直鎖状ジカルボン酸、メチルコハク酸、ジメチルコハク酸、エチルコハク酸、２−メチルグルタル酸、２−エチルグルタル酸、３−メチルグルタル酸、３−エチルグルタル酸、２−メチルアジピン酸、２−エチルアジピン酸、３−メチルアジピン酸、３−エチルアジピン酸、メチルグルタル酸等の分岐状ジカルボン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ヘキサハイドロフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、無水フタル酸、ビスフェノールＡ、ビフェノール等の芳香族ジカルボン酸が挙げられる。

また、上記乳酸系樹脂とジオール及びジカルボン酸との共重合体は、イソシアネート化合物やカルボン酸無水物を用いて所定の分子量に調整することが可能である。ただし、加工性、耐久性の点から、乳酸系樹脂とジオール及びジカルボン酸との共重合体の重量平均分子量は５万〜３０万の範囲が好ましく、１０万〜２５万の範囲がより好ましい。

ところで、本発明の樹脂組成物を用いて形成された射出成形体等が長期間保存される場合には、空気中の水蒸気や外部からの水分によって加水分解を起こし、機械物性の低下を招くことがあった。本発明においては、射出成形体に耐加水分解性を付与するために、さらにカルボジイミド化合物を配合することができる。

本発明に用いられるカルボジイミド化合物は、下記一般式に示す基本構造を有するものが挙げられる。

−（Ｎ＝Ｃ＝Ｎ−Ｒ−）n−

ただし、式中、Ｒは有機系結合単位を示し、例えば、脂肪族、脂環族又は芳香族であることができる。ｎは１以上の整数を示し、通常は１〜５０の間で適宜決められる。ｎが２以上の場合に、２以上のＲは同一でも異なっていてもよい。

具体的には、例えば、ビス（ジプロピルフェニル）カルボジイミド、ポリ（４，４'−ジフェニルメタンカルボジイミド）、ポリ（ｐ−フェニレンカルボジイミド）、ポリ（ｍ−フェニレンカルボジイミド）、ポリ（トリルカルボジイミド）、ポリ（ジイソプロピルフェニレンカルボジイミド）、ポリ（メチル−ジイソプロピルフェニレンカルボジイミド）、ポリ（トリイソプロピルフェニレンカルボジイミド）等、及び、これらの単量体がカルボジイミド化合物として挙げられる。これらのカルボジイミド化合物は、単独、又は、２種以上組み合わせて用いてもよい。

本発明の樹脂組成物に配合されるカルボジイミド化合物としては、芳香族カルボジイミド化合物であることが好ましい。脂肪族カルボジイミド化合物でも耐加水分解性付与効果は十分にあるが、芳香族カルボジイミド化合物の方がより効果的に耐加水分解性を付与することができる。

本発明に用いられる樹脂組成物には、本発明の効果を損なわない範囲で、熱安定剤、抗酸化剤、ＵＶ吸収剤、光安定剤、顔料、染料等の添加剤を処方することができる。

本発明の樹脂組成物を用いて、射出成形体、フィルム、シート、プレート等の成形体を形成することができる。なお、フィルム及びシートの境界は定かではないので、本発明においては、フィルム、シート及びプレートを便宜上次のように定義する。すなわち、厚みが２００μｍ未満のものをフィルム、２００μｍ以上、５００μｍ未満のものをシート、５００μｍ以上のものをプレートと定義する。

次に、本発明の射出成形体等の成形方法について説明する。
本発明の射出成形体は、乳酸系樹脂と、硝酸化合物で表面処理された金属水酸化物、及び、必要に応じて、乳酸系樹脂以外の脂肪族ポリエステル及び／又は芳香族脂肪族ポリエステル、乳酸系樹脂とジオール及びジカルボン酸との共重合体、その他の添加剤等の各原料を、同一の射出成形機に投入し、直接混合して射出成形することにより得ることができる。あるいは、ドライブレンドした原料を、二軸押出機を用いてストランド形状に押出してペレットを作製しておき、このペレットを用いて、射出成形体、フィルム、シート、プレート等を作製することができる。

いずれの方法で成形体を形成するにしても原料の分解による分子量の低下を考慮する必要があるが、各原料を均一に混合させるためには後者を選択することが好ましい。例えば、乳酸系樹脂と、硝酸化合物で表面処理された金属水酸化物、及び、必要に応じて、乳酸系樹脂以外の脂肪族ポリエステル及び／又は芳香族脂肪族ポリエステル、乳酸系樹脂とジオール及びジカルボン酸との共重合体、その他の添加剤等の各原料を、十分に乾燥して水分を除去した後、二軸押出機を用いて溶融混合し、ストランド形状に押出してペレットを作製する。ただし、乳酸系樹脂はＬ−乳酸構造とＤ−乳酸構造の組成比によって融点が変化すること、乳酸系樹脂とその他の成分との混合の割合によって混合樹脂の融点が変化すること等を考慮して、溶融押出温度を適宜選択することが好ましい。実際には１６０〜２３０℃の温度範囲が通常選択される。

上記方法にて作製したペレットを十分に乾燥して水分を除去した後、以下の方法で射出成形を行う。
例えば、熱可塑性樹脂を成形する場合に一般的に採用される射出成形法、ガスアシスト成形法、射出圧縮成形法等の射出成形法によって得ることができる。また、その他目的に合わせて、上記の方法以外でもインモールド成形法、ガスプレス成形法、２色成形法、サンドイッチ成形法、ＰＵＳＨ−ＰＵＬＬ、ＳＣＯＲＩＭ等を採用することもできる。ただし、射出成形法はこれらに限定されるものではない。

用いられる射出成形装置は、一般的な射出成形機、ガスアシスト成形機、射出圧縮成形機等と、これらの成形機に用いられる成形用金型及び付帯機器、金型温度制御装置、原料乾燥装置等から構成される。成形条件は射出シリンダー内での樹脂の熱分解を避けるため、溶融樹脂温度が１７０℃〜２１０℃の範囲で成形することが好ましい。金型温度は、一般的には１５℃〜５５℃であることが好ましく、チラーを用いることも望ましい。

本発明のフィルムは、ロール延伸法、テンター延伸法、チューブラー法、インフレーション法等によって成形することができ、また、本発明のシート又はプレートは、一般的にＴダイキャスト法、プレス法等によって成形することができる。

本発明によれば汎用樹脂の替わりに、再生可能な非枯渇性資源を利用して得られる乳酸系樹脂を使用するので、石油等枯渇性資源の節約を図ることができる。また、乳酸系樹脂は植物原料プラスチックであり、使用後は生分解して自然に戻り、廃棄されても地球環境に悪影響を与えない。

乳酸系樹脂は燃焼カロリーが４５００ｃａｌ／ｇであり、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレンと比較して非常に低く、また、分解温度も２００℃付近にあるため、乳酸系樹脂に硝酸化合物で処理された金属水酸化物を配合することにより、燃焼時における樹脂の分解、炭化を促進し、燃焼の抑制、ドリップの防止を行うことで優れた難燃性、すなわち、ＵＬ９４垂直燃焼試験においてＶ−０規格を満足する難燃性を付与することができる。

以下に実施例を示して本発明を具体的に説明するが、これらにより本発明は何ら制限を受けるものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱しない範囲内で種々の応用が可能である。なお、各実施例及び各比較例は以下に示す方法で評価を行った。

燃焼時間の評価：
長さ１３５ｍｍ×幅１３ｍｍ×厚さ３ｍｍの試験片を用いて、Ｕｎｄｅｒｗｒｉｔｅｒｓ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ社の安全標準ＵＬ９４垂直燃焼試験の手順に基づき、ｎ＝５にて燃焼試験を実施した。ＵＬ９４垂直燃焼試験（ＵＬ９４Ｖ）の判定基準に基づき、Ｖ−０規格に準ずるものを合格とした。

（実施例１）
乳酸系樹脂としてカーギル・ダウ社製のＮａｔｕｒｅ Ｗｏｒｋｓ ４０３２Ｄ（Ｌ−乳酸／Ｄ−乳酸＝９８．６／１．４、重量平均分子量２０万）、硝酸化合物で表面処理された金属水酸化物として、石塚硝子（株）製のパイロライザーＨＧ（硝酸アンモニウムで表面処理された水酸化アルミニウム）を用いた。Ｎａｔｕｒｅ Ｗｏｒｋｓ ４０３２Ｄを１００質量部に対し、パイロライザイーＨＧを２０質量部配合したものをドライブレンドした後、三菱重工（株）製の４０ｍｍφ小型同方向二軸押出機を用いて１８０℃でコンパウンドし、ペレット形状にした。得られたペレットを東芝機械（株）製の射出成形機 ＩＳ５０Ｅ（スクリュー径２５ｍｍ）を用い、Ｌ２００ｍｍ×Ｗ３ｍｍ×ｔ３ｍｍの板材を射出成形した。ただし、主な成形条件は以下の通りである。射出成形によって得られた板材を用いて、燃焼性の評価試験を行った。その結果を表１に示す。
１）温度条件：シリンダー温度（１９５℃） 金型温度（２０℃）
２）射出条件：射出圧力（１１５ＭＰａ） 保持圧力（５５ＭＰａ）
３）計量条件：スクリュー回転数（６５ｒｐｍ） 背圧（１５ＭＰａ）

（実施例２）
Ｎａｔｕｒｅ Ｗｏｒｋｓ ４０３２Ｄを１００質量部に対して、パイロライザーＨＧを３０質量部の割合で配合したものをドライブレンドした後、実施例１と同様の方法で射出成形を行い、板材を作製した。得られた板材について、実施例１と同様の評価を行った。その結果を表１に示す。

（実施例３）
Ｎａｔｕｒｅ Ｗｏｒｋｓ ４０３２Ｄを１００質量部に対して、パイロライザーＨＧを５０質量部の割合で配合したものをドライブレンドした後、実施例１と同様の方法で射出成形を行い、板材を作製した。得られた板材について、実施例１と同様の評価を行った。その結果を表１に示す。

（実施例４）
Ｎａｔｕｒｅ Ｗｏｒｋｓ ４０３２Ｄを１００質量部に対して、パイロライザーＨＧを７０質量部の割合で配合したものをドライブレンドした後、実施例１と同様の方法で射出成形を行い、板材を作製した。得られた板材について、実施例１と同様の評価を行った。その結果を表１に示す。

（実施例５）
Ｎａｔｕｒｅ Ｗｏｒｋｓ ４０３２Ｄを１００質量部に対して、パイロライザーＨＧを９０質量部の割合で配合したものをドライブレンドした後、実施例１と同様の方法で射出成形を行い板材を作製した。得られた板材について、実施例１と同様の評価を行った。その結果を表１に示す。

（比較例１）
硝酸化合物で表面処理された金属水酸化物のかわりに、表面処理が施されていない水酸化アルミニウム（日本軽金属（株）製のＢ１０３）を用いた。Ｎａｔｕｒｅ Ｗｏｒｋｓ ４０３２Ｄを１００質量部に対して、Ｂ１０３を５０質量部の割合で配合したものをドライブレンドした後、実施例１と同様の方法で射出成形を行い、板材を作製した。得られた板材について、実施例１と同様の評価を行った。その結果を表２に示す。

（比較例２）
硝酸化合物で表面処理された金属水酸化物のかわりに、ステアリン酸で表面処理された水酸化アルミニウム（日本軽金属（株）製のＢ１０３Ｓ）を用いた。Ｎａｔｕｒｅ Ｗｏｒｋｓ ４０３２Ｄを１００質量部に対して、Ｂ１０３Ｓを５０質量部の割合で配合したものをドライブレンドした後、実施例１と同様の方法で射出成形を行い板材を作製した。得られた板材について、実施例１と同様の評価を行った。その結果を表２に示す。

（比較例３）
硝酸化合物で表面処理された金属水酸化物のかわりに、シランカップリング剤で表面処理された水酸化アルミニウム（日本軽金属（株）製のＢ１０３ＳＴ）を用いた。Ｎａｔｕｒｅ Ｗｏｒｋｓ ４０３２Ｄを１００質量部に対して、Ｂ１０３ＳＴを５０質量部の割合で配合したものをドライブレンドした後、実施例１と同様の方法で射出成形を行い、板材を作製した。得られた板材について、実施例１と同様の評価を行った。その結果を表２に示す。

（比較例４）
硝酸化合物で表面処理された金属水酸化物のかわりに、チタネートで処理された水酸化アルミニウム（日本軽金属（株）製のＢ１０３Ｔ）を用いた。Ｎａｔｕｒｅ Ｗｏｒｋｓ ４０３２Ｄを１００質量部に対して、Ｂ１０３Ｔを５０質量部の割合で配合したものをドライブレンドした後、実施例１と同様の方法で射出成形を行い、板材を作製した。得られた板材について、実施例１と同様の評価を行った。その結果を表２に示す。

（比較例５）
乳酸系樹脂のかわりに、ブロックポリプロピレン（出光石油化学（株）製のＦ２７４ＮＰ）を用いた。Ｆ２７４ＮＰを１００質量部に対して、パイロライザーＨＧを５０質量部配合したものをドライブレンドした後、実施例１と同様の方法で射出成形を行い、板材を作製した。得られて板材について、実施例１と同様の評価を行った。その結果を表２に示す。

（比較例６）
乳酸系樹脂のかわりに、低密度ポリエチレン（日本ポリケム（株）製のＬＡ３２０）を用いた。ＬＡ３２０を１００質量部に対してパイロライザーＨＧを５０質量部配合したものをドライブレンドした後、実施例１と同様の方法で射出成形を行い、板材を作製した。得られた板材について、実施例１と同様の評価を行った。その結果を表２に示す。

（比較例７）
乳酸系樹脂のかわりに、ブロックポリプロピレン（出光石油化学（株）製のＦ２７４ＮＰ）を用いた。Ｆ２７４ＮＰを１００質量部に対してパイロライザーＨＧを１１０質量部配合したものをドライブレンドした後、実施例１と同様の方法で射出成形を行い、板材を作製した。得られた板材について、実施例１と同様の評価を行った。その結果を表２に示す。

（比較例８）
乳酸系樹脂のかわりに、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を用いた。ＰＥＴを１００質量部に対してパイロライザーＨＧを１１０質量部配合したものをドライブレンドした後、実施例１と同様の方法で射出成形を行い、板材を作製した。得られた板材について、実施例１と同様の評価を行った。その結果を表２に示す。

表１から明らかなように、実施例１〜５の樹脂組成物から形成された射出成形体は、ＵＬ９４垂直燃焼試験に基づく難燃性がＶ−０規格を満たしており、難燃性に優れていることが分かった。すなわち、難燃剤の配合量が樹脂１００質量部に対して１０〜５０質量部であってもＶ−０規格を満たすものである。また、難燃剤の配合量が樹脂１００質量部に対して９０質量部であっても優れた耐久性を有するものであった。

一方、表２から明らかなように、比較例１〜８の樹脂組成物から形成された射出成形体は、ＵＬ９４垂直燃焼試験に基づく難燃性がＶ−２規格を満たしてはいるものの、Ｖ−０規格を満たすことはできず、難燃材料として広く使用するには不十分であることが分かった。また、ポリエチレン又はポリプロピレンにパイロライザーＨＧを１００質量部より多く用いると、機械的強度が低下するので実用上問題であった。

本発明の樹脂組成物を用いて形成された、射出成形体、フィルム、シート、プレート等の成形体は、難燃性に優れているので、高度の難燃性が要求される製品、部品、家電部品、ＯＡ機器、自動車部品等に好適である。

Claims (6)

1. 乳酸系樹脂に、硝酸化合物で表面処理された金属水酸化物を配合してなることを特徴とする樹脂組成物。
2. 前記硝酸化合物で表面処理された金属水酸化物の配合量が、乳酸系樹脂１００質量部に対して、１０質量部以上、１００質量部以下であることを特徴とする請求項１記載の樹脂組成物。
3. 前記硝酸化合物が硝酸アンモニウムであることを特徴とする請求項１又は２記載の樹脂組成物。
4. 前記金属水酸化物が水酸化アルミニウムであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の樹脂組成物。
5. 請求項１から４のいずれか１項記載の樹脂組成物を用いてなることを特徴とする成形体。
6. 前記成形体が、射出成形体、フィルム、シート、又は、プレートであることを特徴とする成形体。