JP2008238477A - 透光性樹脂成形体及びそれを用いた照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】照明器具に用いられる光透性樹脂成形体において、ポリ乳酸樹脂（ＰＬＡ）を用い、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤の添加による樹脂の黄変を抑制する。
【解決手段】透光性樹脂成形体１は、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤２１を含有する樹脂層２と、加水分解防止剤３１を含有するポリ乳酸樹脂層３と、を積層して成る。この構成により、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤２１と加水分解防止剤３１との会合が防止されるので、樹脂の黄変を抑制することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、透光性樹脂成形体及びそれを用いた照明器具に関する。

従来から、照明器具には、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）をはじめとする様々な石油由来のプラスチック材料が用いられている。これら石油由来のプラスチック材料は強度や光学特性に優れているが、限りある化石資源を消費するので、地球環境に対する負荷が大きい。また、石油由来のプラスチックは、その廃却処分に際して、固定化されていた二酸化炭素を大気中に放出するため、地球温暖化現象に悪影響を及ぼす。

そのため、近年では、石油由来のプラスチックに替えて、植物由来のプラスチックを製品筐体等に利用することが注目されている。特に、ポリ乳酸樹脂（ＰＬＡ）は、トウモロコシやサトウキビといった再生可能資源である植物を原料とするため、石油等の化石資源の消費量を削減することができ、また、生分解性を有するため、廃棄処分される際の環境に対する負荷が小さい。更に、ＰＬＡは、他の植物由来プラスチックと比較して、コスト面や、加工性、強度といった樹脂特性に優れ、例えば、特許文献１に示されるように、ＰＬＡを用いた熱可塑性樹脂組成物及びその成形品が開発されている。

プラスチック材料は、照明器具の様々な部品に用いられるが、照明カバー、シーリング用グローブ、パネル又はブラケット等といった透光性樹脂成形体に最も多く使用される。そのため、これらの透光性樹脂成形体にＰＬＡを用いることができれば、化石資源消費量の削減、及び二酸化炭素排出量の削減に対する寄与が大きい。なお、照明器具に用いられる透光性樹脂成形体は、蛍光灯等の放電灯から出射される紫外線によって樹脂が劣化して、ブリードアウトを生じたり、成形体の強度が低下することがある。そのため、例えば、特許文献２に示されるように、樹脂中にベンゾフェノン系紫外線吸収剤を添加することにより、紫外線による樹脂の劣化を抑制することが知られている。
特開２００６−３４８２４６号公報 特開２０００−６７６１９号公報

しかしながら、上記のように、ＰＬＡを用いた樹脂成形体において、樹脂中にベンゾフェノン系紫外線吸収剤を添加すると、樹脂が黄変するという現象が発生する。これは、ＰＬＡの耐加水分解性を向上させるために添加される加水分解防止剤がベンゾフェノン系紫外線吸収剤と会合することにより、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤の紫外線吸収領域を長波側にシフトさせ、その吸収帯が青色光領域に及ぶことに起因すると考えられる。そのため、ＰＬＡは、種々の工業的用途に対して利用されることが期待されるにも拘わらず、照明カバーやシーリング用グローブ等に適用するのは困難であった。

本発明は、上記課題を解決するものであり、地球環境に対する負荷が小さい植物由来プラスチックであるＰＬＡを用い、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤の添加による樹脂の黄変を抑制した照明器具用の樹脂成形体と、それを用いた照明器具を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、透光性樹脂成形体において、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤を含有する樹脂層と、加水分解防止剤を含有するポリ乳酸樹脂層と、を積層して成るものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の透光性樹脂成形体において、前記樹脂層又はポリ乳酸樹脂層は、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤を含有するものである。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の透光性樹脂成形体において、前記樹脂層とポリ乳酸樹脂層との間に、前記樹脂層とポリ乳酸樹脂層との接触を防止する遮断層を設けたものである。

請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の透光性樹脂成形体により形成された照明カバーを備えた照明器具である。

請求項１の発明によれば、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤を含む樹脂層と加水分解防止剤を含むＰＬＡ層とを積層することにより、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤と加水分解防止剤との会合が防止されるので、樹脂の黄変を抑制することができる。

請求項２の発明によれば、樹脂層又はＰＬＡ層にベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤が添加されるので、耐紫外線劣化性能がより向上する。また、形成された樹脂形成体の紫外線吸収カーブが、波長略３９０ｎｍから短波長側へシャープに立ち上がるようになるので、紫外線に誘引される正の走光性昆虫を誘引しないようにすると共に、樹脂の黄味がかりを抑制することができる。

請求項３の発明によれば、樹脂層２とＰＬＡ層３の間に遮断層５を設けたことにより、より確実にベンゾフェノン系紫外線吸収剤と加水分解防止剤との会合を防ぎ、樹脂の黄変がかりをより効果的に抑制することができる。

請求項４の発明によれば、ＰＬＡを照明器具用の透光性樹脂成形体としての用途が広がり、照明器具に使用される化石資源の消費量を削減し、大気中への二酸化炭素の放出量を抑制して、地球温暖化の防止に貢献することができる。

本発明の一実施形態に係る照明器具用の透光性樹脂成形体について、図１乃至図６を参照して説明する。本実施形態の透光性樹脂成形体（以下、樹脂成形体）１は、例えば、図１に示されるように、汎用のシーリングライト１０のカバー１１に用いられ、光源１２に対向して設置されて、光源１２から出射される光を任意に拡散配光させると共に、ユーザーが光源１２を直接見ることによって不快に感じるグレアを低減するものである。なお、樹脂成形体１は、上記のカバー１１に限らず、パネル又はブラケット等といった照明器具に用いられる様々な透光性樹脂成形体に適用可能である。

樹脂成形体１は、図２に示されるように、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤２１を含有する樹脂層２と、加水分解防止剤３１を含有するポリ乳酸樹脂層（以下、ＰＬＡ層）３とが、積層されて成る。

樹脂層２は、無色透明又は乳白色を呈するベース樹脂２０に、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤２１を添加することにより成る。ベース樹脂２０には、ポリカーボネート樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリメタクリル酸メチル（アクリル）樹脂、メタクリル−スチレン共重合体等が好適に用いられる。ベンゾフェノン系紫外線吸収剤２１は、下記の一般式により表され、例えば、２―ヒドロキシ―４―ｎ―オクトオキシベンゾフェノン、２―ヒドロキシ―４―ｎ―ドデシルオキシベンゾフェノン、２，２´―ジヒドロキシ―４，４´―ジメトキシベンゾフェノン、ビス（５―ベンゾイル―４―ヒドロキシ―２―メトキシフェニル）メタン等が知られている。

ＰＬＡ層３は、Ｌ−乳酸を重合して得られる樹脂又はＬ−乳酸及びＤ−乳酸のステレオコンプレックス体樹脂（以下、ＰＬＡ）３０をベースとする。一般に、ＰＬＡ３０は加水分解しやすいため、本実施形態のＰＬＡ層３では、１００部のＰＬＡ３０に対して加水分解防止剤３１が０．１〜５重量部添加される。この加水分解防止剤３１は、ＰＬＡの末端のカルボン酸を封鎖するために添加されるものであり、例えばポリカルボジイミドが好適に用いられる。

樹脂成形体１の積層方法としては、シート状に成形する場合は、共押出成形、又は別々にシート成形した後に熱融着される。また、射出成形法を用いて成形する場合には、二色成形、サンドイッチ成形等の方法が用いられる。

積層の形態としては、例えば、図２乃至図４に示されるような２種２層構成、又は図５及び図６に示されるような２種３層構成のように、用途に応じて適宜の形態が採用される。好ましくは、図５及び図６に示されるように、ＰＬＡ層３を樹脂層２でサンドイッチすることにより、ＰＬＡ層３を紫外線又は湿度等の外的環境要因から保護することができる。

上記のように、樹脂成形体１では、樹脂層２とＰＬＡ層３とを積層することにより、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤２１と加水分解防止剤３１との会合が防止されるので、樹脂の黄変が抑制される。

樹脂層２又はＰＬＡ層３には、適宜に光拡散剤微粒子を添加してもよい。光拡散剤微粒子の成分の種類に特に制限はなく、公知の有機微粒子や無機微粒子を使用条件等に応じて適宜選択すればよい。有機微粒子としては、例えば、架橋スチレン系微粒子、架橋又は高分子量アクリル系微粒子、架橋スチレン−アクリル系微粒子、架橋スチレン−ブタジエン系微粒子、架橋シリコン微粒子、架橋シロキサン系微粒子、架橋ウレタン系微粒子、メラミン系重合体等が挙げられる。

また、無機微粒子としては、例えば、炭酸カルシウム、フッ化カルシウム、フッ化カリウム、リン酸カルシウム、酸化亜鉛、硫酸マグネシウム、硫酸バリウム、酸化チタン、チタン酸カリウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、アルミナ、マイカ、酸化セリウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸バリウム、結晶形シリカ、不定形シリカ、ガラスフレーク、ガラス繊維、ガラスビーズ、クレー等が挙げられ、これらの無機微粒子に表面処理を施したものが用いられる。樹脂層２又はＰＬＡ層３を透過性光拡散体として形成するには、可視光線の透過性を損なわずに適度な光拡散性を付与することができる硫酸バリウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、架橋シリコン微粒子、架橋シロキサン系微粒子等が好ましい。なお、本実施形態の樹脂成形体１において、使用されうる市販の光拡散剤の例としては、ＭＳＰ−Ｓ２０（日興リカ製）又はＡＤ硫酸バリウム（日本化学株式会社製）等が挙げられる。

また、図３乃至図６に示されるように、樹脂層２又はＰＬＡ層３の何れか、又はそれらの両方にベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤４１を添加してもよい。ここでいうベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤４１は、下記の一般式で表され、例えば、２−(３−ｔｅｒｔ−ブチル−５−メチル−２−ヒドロキシフェニル)−５−クロロベンゾトリアゾール、２―（２’―ヒドロキシ―５’―メチルフェニル）ベンゾトリアゾール、２―（２’―ヒドロキシ―３’，５’―ジ―ｔｅｒｔ―アミルフェニル）ベンゾトリアゾール、２―（２’―ヒドロキシ―３’，５’―ビス（α，α’―ジメチルベンジル）フェニルベンゾトリアゾール、２，２’メチレンビス［４―（１，１，３，３―テトラメチルブチル）―６―（２Ｈ―ベンゾトリアゾール―２―イル）フェノール］、メチル―３―［３―ｔｅｒｔ―ブチル―５―（２Ｈ―ベンゾトリアゾール―２―イル）―４―ヒドロキシフェニルプロピオネートとポリエチレングリコールとの縮合物等が用いられる。なお、図中、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤４１を含まない樹脂層２及びＰＬＡ層３の構成材料を、夫々材料２Ａ，３Ａと記載し、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤４１を含む樹脂層２及びＰＬＡ層３の構成材料を、夫々材料２Ｂ，３Ｂと記載している。

このように、樹脂層２又はＰＬＡ層３にベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤４１を添加することにより、樹脂成形体１の耐紫外線劣化性能が向上する。また、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤４１を添加した樹脂成形体１では、紫外線吸収カーブが波長略３９０ｎｍから短波長側にシャープに立ち上がるようになるので、この樹脂成形体１から成るシーリング用カバーを備えた照明器具では、樹脂の黄味がかりが抑制され、かつ、正の走光性昆虫の誘引を抑制する低誘虫性能が付与される。

また、本実施形態の樹脂成形体１の変形例として、上述の樹脂層２とＰＬＡ層３との間に、樹脂層２とＰＬＡ層３との接触を防止する遮断層５が設けられてもよい（図７参照）。この変形例によると、遮断層５によって樹脂層２に含まれるベンゾフェノン系紫外線吸収剤２１とＰＬＡ層３に含まれる加水分解防止剤３１との会合が確実に防止されるので、より効果的に樹脂成形体１の黄変が抑制される。

遮断層５には、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤２１を含まない透明樹脂が用いられ、例えば、ポリカーボネート樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリメタクリル酸メチル（アクリル）樹脂、メタクリル−スチレン共重合体等が好適に用いられる。好ましくは、樹脂層２と同じベース樹脂が用いられることにより、樹脂層２との密着性が確保される。また、透明性を損なわない範囲において、上記の透明樹脂とＰＬＡ３０とをアロイ化することも可能である。アロイ化することによって、樹脂層２及びＰＬＡ層３との密着性が更に確保される。

本実施形態の樹脂成形体１の実施例において、具体的な構成材料、作成方法及び作成された樹脂成形体１から成るカバー１１の効果について、比較例と対比して説明する。

＜実施例１＞
実施例１の樹脂成形体１の作成において、樹脂層２の構成材料２Ａには、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＶＨ−００１／三菱レイヨン製）１００重量部に対して、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤（Ｕｖｉｎｕｌ／ＢＡＳＦ製）を０．２３部、シリコーン樹脂ビーズ（ＭＳＰ−Ｓ０２０／日興リカ製）を５部添加したものを、ヘンシェルミキサーで攪拌し、短軸押出機を用いて溶融混練した後、ストランド状に押出し、ペレット状にカットしたものを用いた。

ＰＬＡ層３の構成材料２Ａには、ＰＬＡ樹脂（Ｕ’ｚ Ｓ−０９／トヨタ自動車製）１００重量部に対して、加水分解防止剤（カルボジライト／日清紡製）を２部添加したものを、ヘンシェルミキサーで攪拌し、短軸押出機を用いて溶融混練した後、ストランド状に押出し、ペレット状にカットしたものを用いた。

上記の樹脂層２の構成材料２Ａ及びＰＬＡ層３の構成材料３Ａを、多層シート押出機を用いて、２種２層押出を行ってシート状に形成し、図２に示されるように、実施例１の樹脂成形体１を作成した。なお、樹脂層２の厚みは０．９ｍｍ、ＰＬＡ層３の厚みは０．９ｍｍ、合計シート厚は１．８ｍｍとした。

＜実施例２＞
実施例２の樹脂成形体１の作成において、樹脂層２の構成材料２Ｂには、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＶＨ−００１／三菱レイヨン製）１００重量部に対して、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤（Ｕｖｉｎｕｌ／ＢＡＳＦ製）を０．２３部、シリコーン樹脂ビーズ（ＭＳＰ−Ｓ０２０／日興リカ製）を５部、更にベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤（Ｔｉｎｕｖｉｎ３２６／チバスペシャリティケミカルズ製）を１．９０部添加し、上記の実施例１の樹脂層２と同様の方法で作成したものを用いた。また、ＰＬＡ層３には、上記の実施例１におけるＰＬＡ層３の構成材料３Ａを用いた。そして、上記実施例１の樹脂成形体１と同様の方法により、図３に示されるように、樹脂層２の構成材料２Ｂ及びＰＬＡ層３の構成材料３Ａから成る実施例２の樹脂成形体１が作成された。

＜実施例３＞
実施例３の樹脂成形体１の作成において、ＰＬＡ層３の構成材料３Ｂには、ＰＬＡ樹脂（Ｕ’ｚ Ｓ−０９／トヨタ自動車製）１００重量部に対して、加水分解防止剤（カルボジライト／日清紡製）を２部、シリコーン樹脂ビーズ（ＭＳＰ−Ｓ０２０／日興リカ製）を５部、更にベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤（Ｔｉｎｕｖｉｎ３２６／チバスペシャリティケミカルズ製）を１．９０部添加し、上記の実施例１のＰＬＡ層３と同様の方法で作成したものを用いた。また、樹脂層２には、上記の実施例１の樹脂層２の構成材料２Ａを用いた。そして、上記実施例１の樹脂成形体１と同様の方法により、図４に示されるように、樹脂層２の構成材料２Ａ及びＰＬＡ層３の構成材料３Ｂから成る実施例３の樹脂成形体１が作成された。

＜実施例４＞
実施例４の樹脂成形体１は、上述の実施例２の樹脂成形体１で用いた樹脂層２の構成材料２Ｂ及びＰＬＡ層３の構成材料３Ａを用い、図５に示されるように、樹脂層２／ＰＬＡ層３／樹脂層２の２種３層となるようシート押出により作成された。なお、樹脂層２の厚みを各０．４５ｍｍ、ＰＬＡ層３の厚みを０．９ｍｍ、合計シート厚を１．８ｍｍとした。

＜実施例５＞
実施例５の樹脂成形体１は、上述の実施例３の樹脂成形体１で用いた樹脂層２の構成材料２Ａ及びＰＬＡ層３の構成材料３Ｂを用い、図６に示されるように、樹脂層２／ＰＬＡ層３／樹脂層２の２種３層となるようシート押出より作成された。なお、樹脂層２の厚みを各０．４５ｍｍ、ＰＬＡ層３の厚みを０．９ｍｍ、合計シート厚を１．８ｍｍとした。

＜実施例６＞
実施例６の樹脂成形体１は、上述の実施例２の樹脂成形体１で用いた樹脂層２の構成材料２Ｂ及びＰＬＡ層３の構成材料３Ａを用い、更に、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＶＨ−００１／三菱レイヨン）を遮断層５として、図７に示されるように、樹脂層２／遮断層５／ＰＬＡ層３の３種３層となるようシート押出により作成された。なお、樹脂層２の厚みを０．６ｍｍ、遮断層５の厚みを０．３ｍｍ、ＰＬＡ層３の厚みを０．９ｍｍ、合計シート厚を１．８ｍｍとした。

＜比較例＞
比較例の樹脂成形体は、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＶＨ−００１／三菱レイヨン）５０重量部、及びＰＬＡ樹脂（Ｕ’ｚ Ｓ−０９／トヨタ自動車）５０重量部の、計１００重量部に対して、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤２１（Ｕｖｉｎｕｌ／ＢＡＳＦ）を０．２３部、シリコーン樹脂ビーズ６１（ＭＳＰ−Ｓ０２０／日興リカ）を５部添加したものをベース材料６とした。また、上記のベース材料６に加水分解防止剤３１（カルボジライト／日清紡）を２部添加して攪拌した後、短軸押出機にて溶融混練し、ストランド状に押出してペレット状にカットしたものを、シート押出機を用いて、シート厚１．８ｍｍになるように単層押出を行い、図８に示されるような比較例の樹脂成形体が作成された。

上記のようにして得られた実施例１乃至実施例６及び比較例の樹脂成形体は、４００ｍｍ×４００ｍｍ×１．８ｍｍのサイズに裁断され、圧空成形機を用いて、図１に示されるようなシーリング形状の照明カバー１１に成形された。また、これらの照明カバー１１について、外観評価を行い、その結果を下記の表１に示す。

表１から明らかなように、比較例の樹脂成形体から成る照明カバーは黄色く変色したのに対して、実施例１乃至実施例６の樹脂成形体１から成る照明カバーは何れも変色が見られなかった。すなわち、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤２１を含む樹脂層２と加水分解防止剤３１を含むＰＬＡ層３とを積層することにより、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤２１と加水分解防止剤３１との会合が防止され、樹脂成形体１の黄変が抑制されたものである。

上述のようにして作成された樹脂成形体１は、樹脂の黄変が抑制されるので、照明カバーといった照明器具に用いられる種々の透光性樹脂成形体に適用できる。また、ＰＬＡの照明器具用樹脂としての用途が広がるので、照明器具に使用される化石資源の消費量を削減し、大気中への二酸化炭素の放出量を抑制して、地球温暖化の防止に貢献することができる。

なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、ＰＬＡ層をメインフレームとして、このＰＬＡ層を、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤を含む薄い樹脂フィルムでコーティングすることにより、照明器具用の透光性樹脂成形体において、ＰＬＡの使用量を増やし、石油由来のプラスチック使用量を可能な限り削減することができる。

本発明の一実施形態に係る透光性樹脂形成体から成る照明カバーを備えた照明器具の半裁側面図。 同透光性樹脂形成体の実施例１における断面図。 同透光性樹脂形成体の実施例２における断面図。 同透光性樹脂形成体の実施例３における断面図。 同透光性樹脂形成体の実施例４における断面図。 同透光性樹脂形成体の実施例５における断面図。 同透光性樹脂形成体の実施例６における断面図。 同透光性樹脂形成体の比較例における断面図。

符号の説明

１ 透光性樹脂形成体
１０ 透光性樹脂形成体から成る照明カバーを備えた照明器具
１１ 照明カバー
２ 樹脂層
２０ ベース樹脂
２１ ベンゾフェノン系紫外線吸収剤
３ ポリ乳酸樹脂層（ＰＬＡ層）
３０ ポリ乳酸樹脂（ＰＬＡ）
３１ 加水分解防止剤
４１ ベンゾトリアゾール系外線吸収剤
５ 遮断層

Claims (4)

1. ベンゾフェノン系紫外線吸収剤を含有する樹脂層と、加水分解防止剤を含有するポリ乳酸樹脂層と、を積層して成ることを特徴とする透光性樹脂成形体。
2. 前記樹脂層又はポリ乳酸樹脂層は、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤を含有することを特徴とする請求項１に記載の透光性樹脂成形体。
3. 前記樹脂層とポリ乳酸樹脂層との間に、前記樹脂層とポリ乳酸樹脂層との接触を防止する遮断層を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の透光性樹脂成形体。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の透光性樹脂成形体により形成された照明カバーを備えたことを特徴とする照明器具。

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