JP5273646B2 - 難燃性ポリ乳酸系樹脂組成物およびそれを成形してなる成形体 - Google Patents
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Description
のポリ乳酸系難燃共重合体とドリップ防止成分とを含有させた樹脂組成物が前記課題を解
決できることを見出し、本発明に到達した。
すなわち本発明の要旨は、下記の通りである。
(1)ポリ乳酸樹脂(A)と、ポリ乳酸系難燃共重合体(B)と、ドリップ防止成分(C)とを含有する樹脂組成物であって、ポリ乳酸系難燃共重合体(B)が、単量体成分として、乳酸成分とリン元素を含有するジオール成分とを含有し、ポリ乳酸系難燃共重合体(B)におけるリン元素の含有量が2.0質量%以上であり、ポリ乳酸樹脂(A)とポリ乳酸系難燃共重合体(B)との質量比(A/B)が、70/30〜95/5であり、ドリップ防止成分(C)が、フッ素樹脂系ドリップ防止剤または無機繊維であり、フッ素樹脂系ドリップ防止剤を含有する場合は、その含有量は、ポリ乳酸樹脂(A)とポリ乳酸系難燃共重合体(B)との合計100質量部に対して、0.05〜0.5質量部であり、無機繊維を含有する場合は、その含有量は、ポリ乳酸樹脂(A)とポリ乳酸系難燃共重合体(B)との合計100質量部に対して、3〜25質量部であることを特徴とする難燃性ポリ乳酸系樹脂組成物。
(2)ポリ乳酸樹脂(A)とポリ乳酸系難燃共重合体(B)とを構成する全ポリ乳酸成分
量に対して、D−乳酸成分量が0.6%以下であるか、または99.4%以上であること
を特徴とする(1)記載の樹脂組成物。
(3)ポリ乳酸樹脂(A)とポリ乳酸系難燃共重合体(B)との合計100質量部が、(
メタ)アクリル酸エステル化合物0.01〜5質量部と、過酸化物0.02〜10質量部
とともに溶融混練されてなることを特徴とする(1)または(2)に記載の樹脂組成物。
(4)結晶核剤(D)をさらに含有し、その含有量が、ポリ乳酸樹脂(A)とポリ乳酸系
難燃共重合体(B)との合計100質量部に対して、0.03〜5質量部であることを特
徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載の樹脂組成物。
(5)結晶核剤(D)が、有機アミド化合物、有機ヒドラジド化合物、カルボン酸エステ
ル系化合物、有機スルホン酸塩、フタロシアニン系化合物、メラミン系化合物、および有
機ホスホン酸塩から選ばれる1種以上であることを特徴とする(4)記載の樹脂組成物。
(6)カルボジイミド化合物、エポキシ化合物、オキサゾリン化合物から選ばれる1種以
上の加水分解抑制剤(E)をさらに含有し、その含有量が、ポリ乳酸樹脂(A)とポリ乳
酸系難燃共重合体(B)との合計100質量部に対して、0.05〜8質量部であること
を特徴とする(1)〜(5)のいずれかに記載の樹脂組成物。
(7)上記(1)〜(6)のいずれかに記載の樹脂組成物を成形してなる成形体。
本発明の難燃性ポリ乳酸系樹脂組成物は、ポリ乳酸樹脂(A)と、ポリ乳酸系難燃共重合体(B)と、ドリップ防止成分(C)とを含有する樹脂組成物である。
リン元素を含有するジオール成分として、例えば、難燃性ポリエチレンテレフタレート樹脂製造の際の重合時添加用に市販されている各種ジオールを用いることが可能である。
リン元素を含有するジオール成分の具体的な市販品としては、例えば、日本化学工業製n−ブチル−ビス(3−ヒドロキシプロピル)ホスファイトオキシド『ヒシコーリンPO−4500』、三光製芳香族含リンジオール『ME100』、北興化学製ジフェニルホスフィニルハイドロキノン『PPQ』などが挙げられる。
これらのうち、フェノール類やハイドロキノン類については、アルキレングリコール類をヒドロキシル基部位に縮合させて、芳香環とヒドロキシル基の直結を回避することにより、ポリ乳酸への導入がより円滑におこなわれる場合がある。
結晶核剤(D)としては、種々のものを用いることができ、具体的な市販品としては、新日本理化製『TF−1』、トヨタ製マスターバッチ『KX238B』、などが挙げられる。
また、結晶核剤(D)としては、有機アミド化合物、有機ヒドラジド化合物、カルボン酸エステル系化合物、有機スルホン酸塩、フタロシアニン系化合物、メラミン系化合物、および有機ホスホン酸塩、から選ばれる1種以上を用いることで、より優れた成形性が得られる。
R1−(CONH−R2)a (1)
[式中、R1は炭素数2〜30の飽和あるいは不飽和の脂肪鎖、飽和あるいは不飽和の脂肪環、あるいは、芳香環を表す。R2は炭素数1〜18のアルキル基、炭素数2〜18のアルケニル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基あるいはシクロアルケニル基、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、あるいは、式(a)〜(d)のいずれかで表される基を表し、1つ以上の水素原子がヒドロキシル基で置換されていても構わない。aは2〜6の整数を表す。]
R9−(NHCO−R10)f (2)
[式中、R9は炭素数2〜30の飽和あるいは不飽和の脂肪鎖、不飽和の脂肪環、あるいは、芳香環を表す。R10は前記のR2と同義である。fは2〜6の整数を表す。]
R11−(CONHNHCO−R12)h (3)
[式中、R11は炭素数2〜30の飽和あるいは不飽和の脂肪鎖、不飽和の脂肪環、あるいは、芳香環を表す。R12は前記のR2と同義である。hは2〜6の整数を表す。]
メラミン系化合物としては、種々のものを用いることができるが、結晶化促進効果の点から、メラミンシアヌレートを用いることが好ましい。
有機ホスホン酸化合物としては、フェニルホスホン酸塩が、結晶化促進効果の点から好ましい。そのうち、特にフェニルホスホン酸亜鉛が好ましい。
これら有機系の結晶核剤に対して、無機系の各種結晶核剤を併用しても構わない。
具体的な物質としては、種々のものを用いることができるが、特に、イソシアネート基を含有するカルボジイミド化合物を用いることが好適である。イソシアネート基を含有するカルボジイミド化合物としては、分子中に1個以上のカルボジイミド基を有する化合物にイソシアネート基が導入された構造であれば特に限定されず、そのカルボジイミド骨格としては、N,N′−ジ−o−トリイルカルボジイミド、N,N′−ジオクチルデシルカルボジイミド、N,N′−ジ−2,6−ジメチルフェニルカルボジイミド、N−トリイル−N′−シクロヘキシルカルボジイミド、N−トリイル−N′−フェニルカルボジイミド、N,N′−ジ−p−ニトロフェニルカルボジイミド、N,N′−ジ−p−ヒドロキシフェニルカルボジイミド、N,N′−ジ−シクロヘキシルカルボジイミド、N,N′−ジ−p−トリイルカルボジイミド、p−フェニレン−ビス−ジ−o−トリイルカルボジイミド、4,4′−ジシクロヘキシルメタンカルボジイミド、テトラメチルキシリレンカルボジイミド、N,N−ジメチルフェニルカルボジイミド、N,N′−ジ−2,6−ジイソプロピルフェニルカルボジイミドなどが例示される。
(1)難燃性:
UL94に準拠して測定した。試験片は1.6mm厚のものを用いた。難燃性は、V−1以上であることが好ましい。
(2)耐衝撃性:
ASTM D256に準拠してアイゾット衝撃値を測定し、20J/m以上を○とし、15J/m以上、20J/m未満を△とし、15J/m未満を×とした。
(3)耐久性:
60℃95%RH×20日間の高温高湿処理をおこない、ASTM D790に準拠して曲げ強度を測定し、高温高湿処理前の曲げ強度の測定値を基準にして、曲げ強度の保持率を求めた。85%以上を○とし、70%以上、85%未満を△とし、70%未満を×とした。
(4)成形性:
樹脂組成物を、東芝機械社製IS−80G型射出成形機を用いて、金型表面温度を105℃に調整しながら、一般物性測定用試験片(ASTM型)を作製した。このとき、充填・保圧時間を30秒に固定し、試験片が充分硬化し取り出し可能となる冷却時間を見極めた。冷却時間が45秒未満を◎とし、45秒以上、55秒未満を○とし、55秒以上、65秒未満を△とし、65秒以上を×とした。
(5)耐熱性:
ASTM D648に準拠し、荷重0.45MPaで熱変形温度を測定し、80℃以上を○とし、70℃以上、80℃未満を△とし、70℃未満を×とした。
(1)ポリ乳酸樹脂(A):
・トヨタ製『S−12』(D体含有量0.1%、メルトフローレート(190℃、21.2N)8g/10分、融点180℃)
・カーギルダウ製『3001D』(D体含有量1.4%、メルトフローレート(190℃、21.2N)10g/10分、融点170℃)
(2)リン元素を含有するジオール:
・日本化学工業製n−ブチル−ビス(3−ヒドロキシプロピル)ホスファイトオキシド『PO−4500』
(3)ポリ乳酸系共重合体
・ポリ乳酸系難燃共重合体(B):
ポリ乳酸樹脂(S−12)60gと、リン元素を含有するジオール(PO−4500)40gとをガラス製重合管に入れ、窒素ガスで置換した後、攪拌しながら230℃まで加熱した。このまま、2時間反応した後、190℃に降温してシクロヘキシルジイソシアネート30gをゆっくり加えた。30分間攪拌反応した後、真空ポンプを用いて5hPaまで減圧して30分間後、窒素ガスを用いて常圧に戻し、ガラス管内の重合物を払い出して回収・粉砕し、リン元素の含有量が4.3質量%であるポリ乳酸系難燃共重合体(B)を得た。
・リン元素低含有ポリ乳酸系共重合体:
ポリ乳酸樹脂(S−12)を85gに、リン元素を含有するジオール(PO−4500)を15gに変更した以外は、上記(B)と同様にして、リン元素の含有量が1.6質量%であるリン元素低含有ポリ乳酸系共重合体を得た。
(4)ドリップ防止成分(C):
・ダイキン製フッ素樹脂系ドリップ防止剤『FA500C』
・オーエンスコーニング製ガラス繊維『03JAFT592』(以下、「FT592」と称す。)
(5)(メタ)アクリル酸エステル化合物:
・日本油脂製エチレングリコールジメタクリレート『ブレンマーPDE−50』
(6)過酸化物:
・日本油脂製ジ−t−ブチルパーオキサイド『パーブチルD』
(7)結晶核剤(D):
・新日本理化製N,N′,N″−トリシクロヘキシルトリメシン酸アミド『TF−1』
(8)加水分解抑制剤(E):
・日清紡製イソシアネート変性カルボジイミド『LA−1』(イソシアネート基含有率1〜3%)
(9)芳香族縮合リン酸エステル系難燃剤:
・大八化学製芳香族縮合リン酸エステル『PX200』
二軸押出機(東芝機械製TEM−37)を用い、ポリ乳酸樹脂(S−12)80質量部と、ポリ乳酸系難燃共重合体(B)20質量部と、ドリップ防止成分(FA500C)0.5質量部と、結晶核剤0.5質量部と、加水分解抑制剤1質量部とをドライブレンドして押出機の根元供給口から供給し、バレル温度180℃、スクリュー回転数180rpm、吐出10kg/hの条件で、ベントを効かせながら押出しを実施した。さらに、(メタ)アクリル酸エステル化合物0.1質量部と過酸化物0.2質量部とをシリンダ内に供給した。押出機先端から吐出された樹脂をペレット状にカッティングして樹脂組成物のペレットを得た。
得られたペレットを70℃×24時間真空乾燥したのち、東芝機械社製IS−80G型射出成形機を用いて、金型表面温度を105℃に調整しながら、一般物性測定用試験片(ASTM型)を成形し、各種測定に供した。
表1に示すように各成分の種類と量を変更した以外は実施例1と同様にして樹脂組成物ペレットを得、これを射出成形して各種物性を測定した。
なお、実施例1、4〜6においては、ポリ乳酸樹脂(A)とポリ乳酸系難燃共重合体(B)との比率が好適であったため、実施例2〜3と比較して、難燃性、耐衝撃性、耐久性のバランスにおいて、特に優れた結果が得られた。また、実施例1〜4においては、D−乳酸成分の含有量が好適であるため、実施例5〜6と比較して、成形性において、特に優れた結果が得られた。実施例1、4、6においては、加水分解抑制剤の配合量が適当であったため、実施例3、5と比較して、耐久性、色調の点でより好適な結果が得られた。
一方、比較例1において、ポリ乳酸系難燃共重合体(B)が用いずに、芳香族縮合リン酸エステル系難燃剤を用いたところ、難燃剤の配合量が高いにもかかわらず、難燃性が得られなかった。比較例2においては、ドリップ防止成分(C)の含有量が少ないため、充分な難燃性が得られなかった。比較例3においては、リン元素の含有量が低いポリ乳酸系共重合体を用いたため、難燃性が得られず、比較例4、5においては、ポリ乳酸系難燃共重合体(B)の配合比率が規定した範囲を超えため、耐衝撃性等に劣る結果となった。
Claims (7)
- ポリ乳酸樹脂(A)と、ポリ乳酸系難燃共重合体(B)と、ドリップ防止成分(C)とを含有する樹脂組成物であって、ポリ乳酸系難燃共重合体(B)が、単量体成分として、乳酸成分とリン元素を含有するジオール成分とを含有し、ポリ乳酸系難燃共重合体(B)におけるリン元素の含有量が2.0質量%以上であり、ポリ乳酸樹脂(A)とポリ乳酸系難燃共重合体(B)との質量比(A/B)が、70/30〜95/5であり、ドリップ防止成分(C)が、フッ素樹脂系ドリップ防止剤または無機繊維であり、フッ素樹脂系ドリップ防止剤を含有する場合は、その含有量は、ポリ乳酸樹脂(A)とポリ乳酸系難燃共重合体(B)との合計100質量部に対して、0.05〜0.5質量部であり、無機繊維を含有する場合は、その含有量は、ポリ乳酸樹脂(A)とポリ乳酸系難燃共重合体(B)との合計100質量部に対して、3〜25質量部であることを特徴とする難燃性ポリ乳酸系樹脂組成物。
- ポリ乳酸樹脂(A)とポリ乳酸系難燃共重合体(B)とを構成する全ポリ乳酸成分量に対して、D−乳酸成分量が0.6%以下であるか、または99.4%以上であることを特徴とする請求項1記載の樹脂組成物。
- ポリ乳酸樹脂(A)とポリ乳酸系難燃共重合体(B)との合計100質量部が、(メタ)アクリル酸エステル化合物0.01〜5質量部と、過酸化物0.02〜10質量部とともに溶融混練されてなることを特徴とする請求項1または2に記載の樹脂組成物。
- 結晶核剤(D)をさらに含有し、その含有量が、ポリ乳酸樹脂(A)とポリ乳酸系難燃共重合体(B)との合計100質量部に対して、0.03〜5質量部であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の樹脂組成物。
- 結晶核剤(D)が、有機アミド化合物、有機ヒドラジド化合物、カルボン酸エステル系化合物、有機スルホン酸塩、フタロシアニン系化合物、メラミン系化合物、および有機ホスホン酸塩から選ばれる1種以上であることを特徴とする請求項4記載の樹脂組成物。
- カルボジイミド化合物、エポキシ化合物、オキサゾリン化合物から選ばれる1種以上の加水分解抑制剤(E)をさらに含有し、その含有量が、ポリ乳酸樹脂(A)とポリ乳酸系難燃共重合体(B)との合計100質量部に対して、0.05〜8質量部であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の樹脂組成物。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の樹脂組成物を成形してなる成形体。
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