JP6192988B2 - ポリ乳酸樹脂組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、ポリ乳酸樹脂組成物に関する。更に詳しくは、情報家電の筐体等の家電部品として好適に使用し得るポリ乳酸樹脂組成物、及び該組成物を射出成形して得られる成形体に関する。
ポリ乳酸樹脂は、原料となるL−乳酸がトウモロコシ、芋等から抽出した糖分を用いて発酵法により生産されるため安価であること、原料が植物由来であるために二酸化炭素排出量が極めて少ないこと、また樹脂の特性として剛性が強く透明性が高いこと等の特徴により、現在その利用が期待されている。
特許文献1には、成形性、機械特性、耐熱性、難燃性に優れた樹脂組成物を得るために、ポリ乳酸樹脂と、臭素系難燃剤、塩素系難燃剤、リン系難燃剤、窒素化合物系難燃剤、シリコーン系難燃剤、及びその他の無機系難燃剤から選択される少なくとも2種の難燃剤を含有してなる樹脂組成物が開示されている。
また、特許文献2には、耐熱性に優れた難燃かつ耐衝撃性ポリ乳酸樹脂組成物を提供するために、ポリ乳酸樹脂を主成分とし、リン酸トリフェニル類を3〜30質量%、(メタ)アクリル酸エステル化合物を0.01〜5質量%、過酸化物を0.001質量%以上含有する混合物を溶融混練してなることを特徴とするポリ乳酸樹脂組成物が開示されている。
特許文献3には、難燃性とブリード性とのバランスに優れたポリ乳酸樹脂組成物を提供するために、ポリ乳酸樹脂と、金属水酸化物と、リン化合物と、前記リン化合物以外の揮発性化合物とを含み、前記リン化合物の含有量は、前記ポリ乳酸樹脂の合計値100質量部に対して10質量部以下であるポリ乳酸樹脂組成物が開示されている。
特開2004−190025号公報 特開2008−101084号公報 WO2011/155119号パンフレット
しかしながら、特許文献1では、複数の種類の難燃剤を用いることが記載されているものの、十分な機械特性は得られておらず、また、特許文献2のポリ乳酸樹脂組成物では、得られる成形体から難燃剤がブリードするという課題がある。特許文献3ではリン化合物のブリードが抑制できることが記載されているものの、リン化合物の配合量は限定されており、耐衝撃性及び耐久性が十分ではないという課題がある。
本発明は、難燃性と耐衝撃性を満足しつつ、ブリードを抑制し、耐久性を有するポリ乳酸樹脂組成物、及び該組成物により得られる成形体に関する。
本発明は、下記〔1〕〜〔7〕に関する。
〔1〕 ポリ乳酸樹脂に、該ポリ乳酸樹脂100質量部に対して、トリアリールホスフェートを10質量部を超えて、50質量部以下、メラミン化合物を10〜100質量部、及びカルボジイミド化合物を配合し、溶融混練して得られるポリ乳酸樹脂組成物であって、前記トリアリールホスフェートが、炭素数1又は2のアルキル基を有するアルキルアリール基を1つ以上含み、前記トリアリールホスフェートと前記メラミン化合物の質量比(トリアリールホスフェート/メラミン化合物)が0.2〜3であるポリ乳酸樹脂組成物。
〔2〕 架橋ポリ乳酸樹脂に、該架橋ポリ乳酸樹脂100質量部に対して、トリアリールホスフェートを10質量部を超えて、50質量部以下、及びメラミン化合物を10〜100質量部を配合し、溶融混練して得られるポリ乳酸樹脂組成物であって、前記トリアリールホスフェートが、炭素数1又は2のアルキル基を有するアルキルアリール基を1つ以上含み、前記トリアリールホスフェートと前記メラミン化合物の質量比(トリアリールホスフェート/メラミン化合物)が0.2〜3である、ポリ乳酸樹脂組成物。
〔3〕 前記〔1〕又は〔2〕記載のポリ乳酸樹脂組成物を射出成形して得られる成形体。
〔4〕 前記〔1〕又は〔2〕記載のポリ乳酸樹脂組成物を180〜220℃のシリンダーに供給して、30〜110℃の金型内に射出成形する、成形体の製造方法。
〔5〕 ポリ乳酸樹脂、トリアリールホスフェート、メラミン化合物、及びカルボジイミド化合物を含む原料を溶融混練する、ポリ乳酸樹脂組成物の製造方法であって、該ポリ乳酸樹脂100質量部に対して、トリアリールホスフェートが10質量部を超えて、50質量部以下、メラミン化合物が10〜100質量部であって、前記トリアリールホスフェートが、炭素数1又は2のアルキル基を有するアルキルアリール基を1つ以上含み、前記トリアリールホスフェートと前記メラミン化合物の質量比(トリアリールホスフェート/メラミン化合物)が0.2〜3である、ポリ乳酸樹脂組成物の製造方法。
〔6〕 架橋ポリ乳酸樹脂、トリアリールホスフェート、及びメラミン化合物を含む原料を溶融混練する、ポリ乳酸樹脂組成物の製造方法であって、該架橋ポリ乳酸樹脂100質量部に対して、トリアリールホスフェートが10質量部を超えて、50質量部以下、メラミン化合物が10〜100質量部であって、前記トリアリールホスフェートが、炭素数1又は2のアルキル基を有するアルキルアリール基を1つ以上含み、前記トリアリールホスフェートと前記メラミン化合物の質量比(トリアリールホスフェート/メラミン化合物)が0.2〜3である、ポリ乳酸樹脂組成物の製造方法。
〔7〕 前記〔1〕又は〔2〕記載のポリ乳酸樹脂組成物を射出成形して得られる成形体を用いる、該成形体からのトリアリールホスフェートのブリードの抑制方法。
本発明のポリ乳酸樹脂組成物は、難燃性と耐衝撃性を満足しつつ、ブリード性に優れ、かつ、耐久性にも優れる成形体を提供することができる。
本発明のポリ乳酸樹脂組成物は、ポリ乳酸樹脂に、炭素数1又は2のアルキル基を有するアルキルアリール基を1つ以上含むトリアリールホスフェートとメラミン化合物とカルボジイミド化合物を配合し、溶融混練したもの、又は架橋ポリ乳酸樹脂に、炭素数1又は2のアルキル基を有するアルキルアリール基を1つ以上含むトリアリールホスフェートとメラミン化合物を配合し、溶融混練したものである。なお、本明細書において「配合」とは、「配合又は含有」のことを意味する。
本発明では、炭素数1又は2のアルキル基を有するアルキルアリール基を1つ以上含むトリアリールホスフェートとメラミン化合物とが特定割合となるように配合し、さらにカルボジイミド化合物を配合することで、ブリードの発生を抑制し、さらに難燃性と耐衝撃性と耐久性が向上することを見出した。かかる理由は不明であるが、特定のトリアリールホスフェートが、メラミン化合物のポリ乳酸樹脂又は架橋ポリ乳酸樹脂への親和性を高め、トリアリールホスフェートとメラミン化合物のポリ乳酸樹脂中への分散性が高まることで、難燃性と耐衝撃性、耐ブリード性に優れるものと考えられる。さらにその効果はカルボジイミド化合物を用いた場合は、その共存によって高められ、長期に渡って維持されるものと考えられる。
以下、各成分について記載する。
[ポリ乳酸樹脂]
ポリ乳酸樹脂としては、市販されているポリ乳酸樹脂(例えば、三井化学社製、商品名:レイシアH−100、H−280、H−400、H−440等や、Nature Works社製、商品名:Nature Works PLA/NW3001D、NW4032D等)の他、乳酸やラクチドから公知の方法に従って合成したポリ乳酸樹脂が挙げられる。強度や耐熱性の向上の観点から、光学純度が好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上のポリ乳酸樹脂が好ましく、例えば、比較的分子量が高く、また光学純度の高いNature Works社製ポリ乳酸樹脂(NW4032D等)が好ましい。光学純度とは、ポリ乳酸樹脂中、L体又はD体の占めるモル%の割合のことである。
また、本発明においては、前記ポリ乳酸樹脂以外に、他の生分解性樹脂が本発明の効果を損なわない範囲で適宜配合されていてもよい。他の生分解性樹脂としては、ポリブチレンサクシネート等のポリエステル樹脂、ポリヒドロキシアルカン酸等が挙げられる。また、前記ポリ乳酸樹脂の一部又は全部が、前記他の生分解性樹脂やポリプロピレン等の非生分解性樹脂とポリ乳酸とのブレンドによるポリマーアロイとして配合されていてもよい。なお、本明細書において「生分解性」とは、自然界において微生物によって低分子化合物に分解され得る性質のことであり、具体的には、JIS K6953(ISO14855)「制御された好気的コンポスト条件の好気的かつ究極的な生分解度及び崩壊度試験」に基づいた生分解性のことを意味する。
また、本発明では、ポリ乳酸樹脂が、ポリ乳酸樹脂とポリカルボジイミドとを予め180〜230℃で混練(溶融混練とも言う)し、冷却して得られた架橋ポリ乳酸樹脂を含むことが、耐衝撃性、耐久性の観点から好ましい。即ち、ポリ乳酸樹脂の一部又は全部が、ポリ乳酸樹脂とポリカルボジイミドとを予め好ましくは180℃以上、より好ましくは190℃以上、更に好ましくは195℃以上、好ましくは230℃以下、より好ましくは220℃以下であり、また、好ましくは180〜230℃で混練して得られた架橋ポリ乳酸樹脂である。架橋ポリ乳酸樹脂を含むポリ乳酸樹脂における、架橋ポリ乳酸樹脂の含有量(架橋ポリ乳酸樹脂と未架橋ポリ乳酸樹脂の合計量中の架橋ポリ乳酸樹脂の含有量)は、好ましくは30〜100質量%、より好ましくは50〜100質量%、さらに好ましくは80〜100質量%である。
ポリカルボジイミドとしては、具体的には、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(ジイソプロピルフェニルカルボジイミド)、ポリ(トリイソプロピルフェニルカルボジイミド)等の芳香族ポリカルボジイミド;ポリ(ジシクロヘキシルメタンカルボジイミド)等の脂環族ポリカルボジイミド;脂肪族ポリカルボジイミドが挙げられ、ポリ乳酸樹脂との反応性を高める観点から、芳香族ポリカルボジイミド及び脂環族ポリカルボジイミドが好ましく、ポリ(ジシクロヘキシルメタンカルボジイミド)及びポリ(ジイソプロピルフェニルカルボジイミド)から選ばれる少なくとも1種がより好ましい。これらのポリカルボジイミドは単独で又は2種以上組み合わせて用いることができる。
ポリ乳酸樹脂とポリカルボジイミドを混練する際、ポリカルボジイミドの使用量は、耐衝撃性、耐久性、耐ブリード性の観点から、ポリ乳酸樹脂100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.25質量部以上、さらに好ましくは0.5質量部以上であり、好ましくは5質量部以下、より好ましくは2質量部以下、さらに好ましくは1.5質量部以下であり、0.1〜5質量部が好ましく、0.25〜2質量部がより好ましく、0.25〜1.5質量部がさらに好ましく、0.5〜1.5質量部がさらに好ましい。
ポリ乳酸樹脂とポリカルボジイミドとの混練は、公知の溶融混練機により行なうことができる。溶融混練機としては、1軸又は2軸の連続混練機や、ロールミルによるバッチ式混練機、オープンロール型混練機等を用いることができ、1軸又は2軸型連続混練機が好ましい。このような混練機としては、例えば、神戸製鋼所社製KTK型2軸押出機、東芝機械社製TEM型押出機、ケイ・シー・ケイ社製2軸押出機、ブス社製コニーダー、池貝鉄工所社製PCM型2軸押出機等が好適に用いられる。
ポリ乳酸樹脂とポリカルボジイミドとの混練温度(溶融混練温度)は、180〜230℃が好ましく、190〜220℃がより好ましく、195〜220℃がさらに好ましい。溶融混練機を使用する場合には、溶融混練する際の混練機の設定温度を意味する。また、溶融混練する前に、ポリ乳酸樹脂とポリカルボジイミドを機械的に均一に混合することもできる。ポリ乳酸樹脂とポリカルボジイミドを機械的に均一に混合する方法は、通常の攪拌翼を有する混合機等を用いて通常の条件で行うことができ、その手段に特に制限はない。
混練は、溶融混練機のスケールにもよるが、10秒〜5分間程度が好ましく、20秒〜3分間程度がより好ましい。
混練の終了は、カルボキシル基末端濃度の測定により確認することができる。得られた架橋ポリ乳酸樹脂のカルボキシル基末端濃度は、耐衝撃性及び耐久性の観点から、好ましくは20mmol/kg以下、より好ましくは15mmol/kg以下、更に好ましくは12mmol/kg以下、より更に好ましくは10mmol/kg以下であり、下限は特にないが、生産性の観点から3mmol/kg以上であることが好ましく、これらの観点から、好ましくは3〜20mmol/kg、より好ましくは3〜15mmol/kg、更に好ましくは3〜12mmol/kg、より更に好ましくは3〜10mmol/kgである。尚、カルボキシル基末端濃度は以下の方法で測定することができる。
<カルボキシル基末端濃度の測定法>
試料のポリ乳酸樹脂3gをクロロホルム100mLに溶解させ、そこにベンジルアルコール50mLと少量のフェノールフタレインエタノール溶液を加え、0.05Nの水酸化カリウムエタノール溶液で滴定することにより求める。
ポリ乳酸樹脂組成物中のポリ乳酸樹脂の配合量は、ポリ乳酸樹脂組成物の強度と可撓性を両立させ、耐衝撃性を向上させる観点から、好ましくは30質量%以上、より好ましくは40質量%以上、さらに好ましくは50質量%以上であり、好ましくは80質量%以下、より好ましくは70質量%以下、さらに好ましくは60質量%以下であり、30〜80質量%が好ましく、40〜70質量%がより好ましく、50〜60質量%がさらに好ましい。また、ポリ乳酸樹脂が架橋ポリ乳酸樹脂100質量%からなる場合のポリ乳酸樹脂組成物中の架橋ポリ乳酸樹脂の配合量は、前記と同じ配合量が好ましい。本明細書において、単にポリ乳酸樹脂と示す場合、例えば、ポリ乳酸樹脂が架橋ポリ乳酸樹脂を含む場合は、架橋ポリ乳酸樹脂を含めたポリ乳酸樹脂全体を意味し、その場合、ポリ乳酸樹脂の配合量は、架橋ポリ乳酸樹脂と架橋していないポリ乳酸樹脂との合計量を意味する。ポリ乳酸樹脂が架橋ポリ乳酸樹脂100質量%であってもよい。また、架橋ポリ乳酸樹脂と記載した場合は、架橋ポリ乳酸樹脂100質量%を意味する。なお、本明細書において「配合量」とは、「含有量又は配合量」のことを意味する。
[トリアリールホスフェート]
本発明で用いられるトリアリールホスフェートは、炭素数1又は2のアルキル基を有するアルキルアリール基を1つ以上含むトリアリールホスフェート(以下、単にトリアリールホスフェートともいう)であればよいが、なかでも、以下の一般式:
(RArO)(ArO)3−xPO
(式中、Arはベンゼン環を示し、R、Rは、同一又は異なって、水素原子あるいは炭素数1又は2のアルキル基を示すが、共に水素原子である場合は除く。xは1〜3の整数を示す)
で表される化合物が好ましい。
前記式におけるR、Rとしては、耐衝撃性、耐久性、難燃性、耐ブリード性の観点から、いずれもがメチル基である場合、Rがエチル基、Rが水素原子である場合、Rがメチル基、Rが水素原子である場合が好ましい。
前記式におけるxは1〜3の整数を示すが、耐衝撃性、耐久性、難燃性、耐ブリード性の観点から、1〜2の整数が好ましく、1がより好ましい。即ち、前記式で表される化合物は、炭素数1又は2のアルキル基を有するアルキルアリール基を1つ以上、好ましくは1〜2、より好ましくは1つ含む化合物である。
前記式で表されるトリアリールホスフェートの具体例としては、トリキシレニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、ジキシレニルフェニルホスフェート、ジクレジルフェニルホスフェート、キシレニルジフェニルホスフェート、及びクレジルジフェニルホスフェートが挙げられる。これらは、単独で又は2種以上組み合わせて用いることができ、即ち、トリキシレニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、ジキシレニルフェニルホスフェート、ジクレジルフェニルホスフェート、キシレニルジフェニルホスフェート、及びクレジルジフェニルホスフェートからなる群から選ばれる一種以上であればよく、トリアリールホスフェートを含有するポリ乳酸樹脂組成物の難燃性、耐衝撃性、耐ブリード性、耐久性を考慮すると、トリキシレニルホスフェート及び/又はクレジルジフェニルホスフェートが好ましい。
ポリ乳酸樹脂組成物におけるトリアリールホスフェートの配合量は、耐衝撃性と耐ブリード性の観点から、ポリ乳酸樹脂100質量部に対して、難燃性、耐衝撃性及び耐久性の観点から、10質量部を超えるものであり、好ましくは11質量部以上、より好ましくは15質量部以上、さらに好ましくは20質量部以上、さらにより好ましくは25質量部以上であり、耐ブリード性及び耐久性の観点から、50質量部以下であり、好ましくは42質量部以下、より好ましくは38質量部以下である。また、10質量部を超えて、50質量部以下であり、好ましくは11〜50質量部、より好ましくは15〜42質量部、さらに好ましくは15〜38質量部、より更に好ましくは20〜38質量部、より更に好ましくは25〜38質量部である。また、ポリ乳酸樹脂が架橋ポリ乳酸樹脂100質量%からなる場合のトリアリールホスフェートの配合量は、架橋ポリ乳酸樹脂100質量部に対して規定することができ、前記と同じ配合量が好ましい。
[メラミン化合物]
本発明で用いられるメラミン化合物は、構造中にメラミン骨格を有する化合物であり、塩を形成している。メラミン化合物の例としては、リン酸メラミン、リン酸ジメラミン、ポリリン酸メラミン、ピロリン酸メラミン、フタル酸メラミン、メラミンフタルイミド、ホウ酸メラミン、リン酸メラミンアンモニウム、ポリリン酸メラミンアンモニウム、メラミンシアヌレート、メラミンイソシアヌレートなどが挙げられる。メラミン化合物を含むポリ乳酸樹脂組成物の耐衝撃性、難燃性、耐久性、耐ブリード性を考慮すると、これらの内、ポリリン酸メラミン、メラミンシアヌレート、及びメラミンイソシアヌレートが好ましく、メラミンシアヌレート及び/又はメラミンイソシアヌレートがより好ましい。
ポリ乳酸樹脂組成物におけるメラミン化合物の配合量は、難燃性及び耐ブリード性の観点から、ポリ乳酸樹脂100質量部に対して、10質量部以上、好ましくは20質量部以上、より好ましくは33質量部以上であり、耐衝撃性及び耐久性の観点から、100質量部以下であり、好ましくは70質量部以下、より好ましくは60質量部以下、更に好ましくは55質量部以下である。また、10〜100質量部、好ましくは20〜70質量部、より好ましくは20〜60質量部、さらに好ましくは33〜60質量部、より更に好ましくは33〜55質量部である。また、ポリ乳酸樹脂が架橋ポリ乳酸樹脂100質量%からなる場合のメラミン化合物の配合量は、架橋ポリ乳酸樹脂100質量部に対して規定することができ、前記と同じ配合量が好ましい。
よって、本発明の一態様として、耐衝撃性、難燃性、耐久性、耐ブリード性の観点から、ポリ乳酸樹脂100質量部に対して、
好ましくは、トリアリールホスフェートの配合量が11〜50質量部であって、メラミン化合物の配合量が20〜70質量部であり、
より好ましくは、トリアリールホスフェートの配合量が15〜42質量部であって、メラミン化合物の配合量が20〜70質量部であり、
さらに好ましくは、トリアリールホスフェートの配合量が15〜38質量部であって、メラミン化合物の配合量が20〜60質量部であり、
さらに好ましくは、トリアリールホスフェートの配合量が20〜38質量部であって、メラミン化合物の配合量が33〜60質量部であり、
さらに好ましくは、トリアリールホスフェートの配合量が25〜38質量部であって、メラミン化合物の配合量が33〜55質量部である。
また、ポリ乳酸樹脂が架橋ポリ乳酸樹脂100質量%からなる場合、本発明の一態様として、耐衝撃性、難燃性、耐久性、耐ブリード性の観点から、架橋ポリ乳酸樹脂100質量部に対して、
好ましくは、トリアリールホスフェートの配合量が11〜50質量部であって、メラミン化合物の配合量が20〜70質量部であり、
より好ましくは、トリアリールホスフェートの配合量が15〜42質量部であって、メラミン化合物の配合量が20〜70質量部であり、
さらに好ましくは、トリアリールホスフェートの配合量が15〜38質量部であって、メラミン化合物の配合量が20〜60質量部であり、
さらに好ましくは、トリアリールホスフェートの配合量が20〜38質量部であって、メラミン化合物の配合量が33〜60質量部であり、
さらに好ましくは、トリアリールホスフェートの配合量が25〜38質量部であって、メラミン化合物の配合量が33〜55質量部である。
また、ポリ乳酸樹脂組成物におけるトリアリールホスフェートとメラミン化合物の質量の比(トリアリールホスフェート/メラミン化合物)は、難燃性、耐衝撃性及び耐久性の観点から、0.2以上、好ましくは0.3以上、より好ましくは0.4以上、さらに好ましくは0.5以上であり、難燃性及び耐ブリード性の観点から、3以下、好ましくは2以下、より好ましくは0.9以下、さらに好ましくは0.8以下である。また、0.2〜3であり、好ましくは0.3〜2、より好ましくは0.4〜2、さらに好ましくは0.4〜0.9、よりさらに好ましくは0.5〜0.8である。
さらに、ポリ乳酸樹脂100質量部に対して、トリアリールホスフェートとメラミン化合物の合計配合量は、難燃性の観点から、40質量部以上が好ましく、50質量部以上がより好ましく、70質量部以上が更に好ましく、耐ブリード性の観点から、120質量部以下が好ましく、90質量部以下がより好ましく、85質量部以下が更に好ましく、これらの観点から、40〜120質量部が好ましく、50〜90質量部がより好ましく、70〜85質量部が更に好ましい。また、ポリ乳酸樹脂が架橋ポリ乳酸樹脂100質量%からなる場合のトリアリールホスフェートとメラミン化合物の合計配合量は、架橋ポリ乳酸樹脂100質量部に対して規定することができ、前記と同じ配合量が好ましい。
[カルボジイミド化合物]
本発明には、耐久性、耐衝撃性、耐ブリード性、難燃性の観点から、カルボジイミド化合物を用いることが好ましい。ここで、カルボジイミド化合物は、前述のトリアリールホスフェート、前述のメラミン化合物、及びポリ乳酸樹脂と共に溶融混練する際に、ポリ乳酸樹脂とは別個に配合されるものである。カルボジイミド化合物としては、モノカルボジイミド化合物や前記架橋ポリ乳酸樹脂の調製に用いたのと同様のポリカルボジイミド化合物が挙げられる。
モノカルボジイミド化合物としては、ジフェニルカルボジイミド、ジ−2,6−ジメチルフェニルカルボジイミド、ジ−2,6−ジエチルフェニルカルボジイミド、ジ−2,6−ジイソプロピルフェニルカルボジイミド、ジ−2,6−ジtert−ブチルフェニルカルボジイミド、ジ−o−トリルカルボジイミド、ジ−p−トリルカルボジイミド、ジ−2,4,6−トリメチルフェニルカルボジイミド、ジ−2,4,6−トリイソプロピルフェニルカルボジイミド、ジ−2,4,6−トリイソブチルフェニルカルボジイミド等の芳香族モノカルボジイミド化合物;ジ−シクロヘキシルカルボジイミド等の脂環族モノカルボジイミド化合物;ジ−イソプロピルカルボジイミド、ジ−オクタデシルカルボジイミド等の脂肪族モノカルボジイミド化合物等が挙げられる。
これらのカルボジイミド化合物は単独で又は2種以上組み合わせて用いることができる。なかでも、耐衝撃性及び耐久性の観点から、ポリカルボジイミド化合物が好ましく、芳香族ポリカルボジイミド化合物及び脂環族ポリカルボジイミド化合物がより好ましく、芳香族ポリカルボジイミド化合物がさらに好ましい。
カルボジイミド化合物の配合量は、ポリ乳酸樹脂100質量部に対して、耐久性、難燃性、耐衝撃性、耐ブリード性の観点から、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.2質量部以上、更に好ましくは0.3質量部以上であり、カルボジイミドの分散性が低下し、耐久性が低下する観点から、好ましくは10質量部以下、より好ましくは5質量部以下、更に好ましくは3質量部以下であり、また、0.1〜10質量部が好ましく、0.2〜5質量部がより好ましく、0.3〜3質量部がさらに好ましい。なお、カルボジイミド化合物の配合量とは、本発明のポリ乳酸樹脂組成物に配合されるカルボジイミド化合物の配合量のことであり、架橋ポリ乳酸樹脂の調製に用いたポリカルボジイミドを含まず、カルボジイミド化合物が複数ある場合には合計配合量を意味する。下記の配合質量比の計算においても同じである。また、ポリ乳酸樹脂が架橋ポリ乳酸樹脂100質量%からなる場合のカルボジイミド化合物の配合量は、架橋ポリ乳酸樹脂100質量部に対して規定することができ、前記と同じ配合量が好ましい。
ポリ乳酸樹脂組成物に配合されるカルボジイミド化合物とトリアリールホスフェートの配合質量比(カルボジイミド化合物/トリアリールホスフェート)は、耐久性、難燃性、耐衝撃性、耐ブリード性の観点から、好ましくは0.01以上、より好ましくは0.02以上、更に好ましくは0.025以上、より更に好ましくは0.028以上であり、カルボジイミドの分散性が向上し、耐久性が向上する観点から、好ましくは0.1以下、より好ましくは0.05以下、更に好ましくは0.04以下、より更に好ましくは0.038以下であり、また、好ましくは0.01〜0.1、より好ましくは0.02〜0.05、さらに好ましくは0.025〜0.04、より更に好ましくは0.028〜0.038である。
[可塑剤]
本発明のポリ乳酸樹脂組成物は、さらに可塑剤を配合し、溶融混練することもできる。可塑剤を配合することにより、ポリ乳酸樹脂又は架橋ポリ乳酸樹脂の可塑性を高めて結晶化を促進することができ、耐衝撃性により優れるものとなる。
可塑剤としては特に限定はないが、例えば、ポリオキシアルキレン基を有する、エステル化合物及び/又はエーテル化合物が好ましい。このうち、ポリ乳酸樹脂又は架橋ポリ乳酸樹脂との親和性の観点から、ポリオキシアルキレン基を有するエステル化合物がより好ましい。
ポリオキシアルキレン基を有するエステル化合物としては、該エステル化合物を構成するアルコール成分の少なくとも1種が水酸基1個当たり炭素数2〜3のアルキレンオキサイドを平均0.5〜5モル付加した(又は有する)アルコールであるエステル化合物が好ましく、なかでも、分子中に2個以上のエステル基を有するエステル化合物であって、該エステル化合物を構成するアルコール成分の少なくとも1種が水酸基1個当たり炭素数2〜3のアルキレンオキサイドを平均0.5〜5モル付加した(又は有する)アルコールである化合物がより好ましく、分子中に2個以上のエステル基を有する多価アルコールエステル又は多価カルボン酸エーテルエステルであって、該エステル化合物を構成するアルコール成分の少なくとも1種が水酸基1個当たり炭素数2〜3のアルキレンオキサイドを平均0.5〜5モル付加したアルコールであるエステル化合物がさらに好ましい。
具体的な化合物として、酢酸とグリセリンのエチレンオキサイド平均3〜6モル付加物(水酸基1個あたりエチレンオキサイドを1〜2モル付加)とのエステル、酢酸とエチレンオキサイドの平均付加モル数が4〜6のポリエチレングリコールとのエステル、コハク酸とエチレンオキサイドの平均付加モル数が2〜3のポリエチレングリコールモノメチルエーテル(水酸基1個あたりエチレンオキサイドを2〜3モル付加)とのエステル、アジピン酸とジエチレングリコールモノメチルエーテルとのエステル、1,3,6−ヘキサントリカルボン酸とジエチレングリコールモノメチルエーテルとのエステルが好ましい。
可塑剤の配合量は、ポリ乳酸樹脂100質量部に対して、0.1〜30質量部が好ましく、1〜30質量部がより好ましく、3〜25質量部がさらに好ましく、5〜20質量部がさらに好ましく、6〜18質量部がよりさらに好ましい。また、ポリ乳酸樹脂が架橋ポリ乳酸樹脂100質量%からなる場合の可塑剤の配合量は、架橋ポリ乳酸樹脂100質量部に対して規定することができ、前記と同じ配合量が好ましい。
[有機結晶核剤]
また、本発明においては、ポリ乳酸樹脂又は架橋ポリ乳酸樹脂の結晶化速度を向上させ、耐衝撃性を向上する観点から、有機結晶核剤を配合し、溶融混練することができる。有機結晶核剤は、以下の(a)〜(d)からなる群より選ばれる少なくとも1種の有機結晶核剤を用いることが好ましい。
(a)イソインドリノン骨格を有する化合物、ジケトピロロピロール骨格を有する化合物、ベンズイミダゾロン骨格を有する化合物、インジゴ骨格を有する化合物、フタロシアニン骨格を有する化合物、及びポルフィリン骨格を有する化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の有機化合物〔有機結晶核剤(a)という〕
(b)カルボヒドラジド類、ウラシル類、及びN−置換尿素類からなる群より選ばれる少なくとも1種の有機化合物〔有機結晶核剤(b)という〕
(c)芳香族スルホン酸ジアルキルの金属塩、リン酸エステルの金属塩、フェニルホスホン酸の金属塩、ロジン酸類の金属塩、芳香族カルボン酸アミド、及びロジン酸アミドからなる群より選ばれる少なくとも1種の有機化合物〔有機結晶核剤(c)という〕
(d)分子中に水酸基とアミド基を有する化合物及びヒドロキシ脂肪酸エステルからなる群より選ばれる少なくとも1種の有機化合物〔有機結晶核剤(d)という〕
これらの中では、金型内での冷却保持時間を短くする観点から、有機結晶核剤(c)、有機結晶核剤(d)が好ましい。
有機結晶核剤の配合量は、ポリ乳酸樹脂100質量部に対して、0.1〜5質量部が好ましく、0.5〜3質量部がより好ましく、0.7〜3質量部がさらに好ましく、0.7〜2質量部がより更に好ましい。また、ポリ乳酸樹脂が架橋ポリ乳酸樹脂100質量%からなる場合の有機結晶核剤の配合量は、架橋ポリ乳酸樹脂100質量部に対して規定することができ、前記と同じ配合量が好ましい。
本発明におけるポリ乳酸樹脂組成物は、前記以外の他の成分として、無機結晶核剤、充填剤(無機充填剤、有機充填剤)、加水分解抑制剤、難燃剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、防曇剤、光安定剤、顔料、防カビ剤、抗菌剤、発泡剤等を、本発明の効果を損なわない範囲で配合し、溶融混練することができる。また同様に、本発明の効果を阻害しない範囲内で、高分子材料や他の樹脂組成物を添加することも可能である。
本発明のポリ乳酸樹脂組成物の溶融混練物は、(1)前記ポリ乳酸樹脂、トリアリールホスフェート、メラミン化合物、及びカルボジイミド化合物を配合するもの、(2)前記架橋ポリ乳酸樹脂、トリアリールホスフェート、メラミン化合物、及び必要によりカルボジイミド化合物を配合するものであれば特に限定なく調製することができる。例えば、(1)前記ポリ乳酸樹脂、トリアリールホスフェート、メラミン化合物、及びカルボジイミド化合物、あるいは(2)前記架橋ポリ乳酸樹脂、トリアリールホスフェート、メラミン化合物、及び必要によりカルボジイミド化合物に、さらに必要により各種添加剤を配合してなる原料を、密閉式ニーダー、1軸もしくは2軸の押出機、オープンロール型混練機等の公知の混練機を用いて溶融混練して調製することができる。原料は、予めヘンシェルミキサー、スーパーミキサー等を用いて均一に混合した後に、溶融混練に供することも可能である。溶融混練する際の、トリアリールホスフェート、メラミン化合物、及びカルボジイミド化合物の添加順序は、問われず、また、一括添加でもよく、分割添加してもよい。例えば、ポリ乳酸樹脂に、カルボジイミド化合物を最初に添加し、溶融混練した後に、トリアリールホスフェート、メラミン化合物を添加して、溶融混練してもよく、ポリ乳酸樹脂に、一部のカルボジイミド化合物を添加し、溶融混練した後に、トリアリールホスフェート、メラミン化合物、残りのカルボジイミド化合物を添加して、溶融混練してもよい。なお、ポリ乳酸樹脂組成物の溶融物を調製する際にポリ乳酸樹脂の可塑性を促進させるため、超臨界ガスを存在させて溶融混合させてもよい。
溶融混練温度は、ポリ乳酸樹脂組成物の成形性を向上させる観点から、好ましくは170℃以上、より好ましくは180℃以上であり、好ましくは240℃以下、より好ましくは220℃以下であり、好ましくは170〜240℃、より好ましくは170〜220℃、さらに好ましくは180〜220℃である。溶融混練時間は、溶融混練温度、混練機の種類によって一概には決定できないが、30〜120秒間が好ましい。
なお、溶融混練後は、公知の方法に従って、溶融混練物を乾燥させてもよい。
[ポリ乳酸樹脂組成物の製造方法]
また、本発明の一態様として、ポリ乳酸樹脂組成物の製造方法を提供する。
本発明のポリ乳酸樹脂組成物の製造方法は、ポリ乳酸樹脂、トリアリールホスフェート、メラミン化合物、及びカルボジイミド化合物を含む原料を溶融混練する、ポリ乳酸樹脂組成物の製造方法であって、該ポリ乳酸樹脂100質量部に対して、トリアリールホスフェートが10質量部を超えて、50質量部以下、メラミン化合物が10〜100質量部であって、前記トリアリールホスフェートが、炭素数1又は2のアルキル基を有するアルキルアリール基を1つ以上含み、前記トリアリールホスフェートと前記メラミン化合物の質量比(トリアリールホスフェート/メラミン化合物)が0.2〜3である製造方法である。また、別の態様として、本発明のポリ乳酸樹脂組成物の製造方法は、架橋ポリ乳酸樹脂、トリアリールホスフェート、及びメラミン化合物を含む原料を溶融混練する、ポリ乳酸樹脂組成物の製造方法であって、該架橋ポリ乳酸樹脂100質量部に対して、トリアリールホスフェートを10質量部を超えて、50質量部以下、メラミン化合物が10〜100質量部であって、前記トリアリールホスフェートが、炭素数1又は2のアルキル基を有するアルキルアリール基を1つ以上含み、前記トリアリールホスフェートと前記メラミン化合物の質量比(トリアリールホスフェート/メラミン化合物)が0.2〜3である製造方法である。ポリ乳酸樹脂、架橋ポリ乳酸樹脂、トリアリールホスフェート、メラミン化合物、及びカルボジイミド化合物及びその配合質量比は、前述のとおりである。
[成形体の製造方法]
本発明のポリ乳酸樹脂組成物は、加工性が良好であり、公知の方法に従って各種成形体とすることができる。成形方法としては、公知の方法を用いることができるが、例えば、本発明のポリ乳酸樹脂組成物を射出成形することにより、耐衝撃性、耐ブリード性、難燃性に優れる成形体を提供することができる。よって、本発明はまた、本発明のポリ乳酸樹脂組成物を射出成形して得られる成形体を提供する。
射出成形体は、例えば、本発明のポリ乳酸樹脂組成物を射出成形機を用いて、所望の形状の金型内に充填し、成形することができる。
射出成形としては、公知の射出成形機を用いることができる。例えば、シリンダーとその内部に挿通されたスクリューを主な構成要素として有するもの〔J110AD−180H(日本製鋼所社製)等〕が挙げられる。なお、本発明のポリ乳酸樹脂組成物の原料をシリンダーに供給してそのまま溶融混練してもよいが、本発明では、トリアリールホスフェート、メラミン化合物、及びカルボジイミド化合物の均一性を高め、耐ブリード性に優れる観点から、予め溶融混練したものを射出成形機に充填することが好ましい。
シリンダーの設定温度は、耐衝撃性の観点から、好ましくは180℃以上であり、また、ポリ乳酸樹脂の劣化を抑制する観点から、好ましくは220℃以下、より好ましくは210℃以下である。よって、180〜220℃が好ましく、180〜210℃がより好ましい。
金型温度は、結晶化速度向上及び作業性向上の観点から、110℃以下が好ましく、90℃以下がより好ましく、80℃以下がさらに好ましい。また30℃以上が好ましく、40℃以上がより好ましく、60℃以上がさらに好ましい。かかる観点から、金型温度は30〜110℃が好ましく、40〜90℃がより好ましく、60〜80℃がさらに好ましい。
金型内での保持時間は、特に限定されないが、ポリ乳酸樹脂組成物からなる成形体の生産性の観点から、例えば80〜90℃の金型において、3〜90秒が好ましく、10〜80秒がより好ましい。
かくして得られた本発明のポリ乳酸樹脂組成物の成形体は、耐衝撃性、耐ブリード性、難燃性、耐久性に優れ、情報家電の筐体等の家電部品として好適に用いることができる。また、本発明のポリ乳酸樹脂組成物は、金属水酸化物等の無機難燃剤を用いなくとも優れた難燃性を有しており、耐衝撃性、耐久性により優れる。
[トリアリールホスフェートのブリード抑制方法]
本発明はまた、成形体の耐ブリード性が良好なことから、トリアリールホスフェートのブリード抑制方法を提供する。
本発明のブリード抑制方法は、前記ポリ乳酸樹脂組成物を射出成形して得られる成形体を用いることによる、該成形体からの前記炭素数1又は2のアルキル基を有するアルキルアリール基を1つ以上含むトリアリールホスフェートをブリード抑制する。具体的には、射出成形体に用いるポリ乳酸樹脂組成物が、ポリ乳酸樹脂に、該ポリ乳酸樹脂100質量部に対して、トリアリールホスフェートを10質量部を超えて、50質量部以下、メラミン化合物を10〜100質量部、及びカルボジイミド化合物を配合して溶融混練して得られるものであること、又は架橋ポリ乳酸樹脂に、該架橋ポリ乳酸樹脂100質量部に対して、トリアリールホスフェートを10質量部を超えて、50質量部以下、メラミン化合物を10〜100質量部を配合し、溶融混練して得られるものであることを特徴とする。なお、前記ポリ乳酸樹脂組成物中のポリ乳酸樹脂、架橋ポリ乳酸樹脂、トリアリールホスフェート、メラミン化合物、及びカルボジイミド化合物の配合質量比は、前述のとおりである。
上述した実施形態に関し、本発明はさらに以下のポリ乳酸樹脂組成物、製造方法、成形体、用途を開示する。
<1> ポリ乳酸樹脂に、該ポリ乳酸樹脂100質量部に対して、トリアリールホスフェートを10質量部を超えて、50質量部以下、メラミン化合物を10〜100質量部、及びカルボジイミド化合物を配合し、溶融混練して得られるポリ乳酸樹脂組成物であって、前記トリアリールホスフェートが、炭素数1又は2のアルキル基を有するアルキルアリール基を1つ以上含み、前記トリアリールホスフェートと前記メラミン化合物の質量比(トリアリールホスフェート/メラミン化合物)が0.2〜3であるポリ乳酸樹脂組成物。
<2> ポリ乳酸樹脂に配合される、カルボジイミド化合物の配合又は含有量が、ポリ乳酸樹脂100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.2質量部以上、更に好ましくは0.3質量部以上であり、好ましくは10質量部以下、より好ましくは5質量部以下、更に好ましくは3質量部以下であり、また、好ましくは0.1〜10質量部、より好ましくは0.2〜5質量部、さらに好ましくは0.3〜3質量部である、前記<1>記載のポリ乳酸樹脂組成物。
<3> カルボジイミド化合物が、好ましくはモノカルボジイミド化合物及びポリカルボジイミド化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種であり、より好ましくはポリカルボジイミド化合物であり、さらに好ましくは芳香族ポリカルボジイミド化合物及び脂環族ポリカルボジイミド化合物であり、よりさらに好ましくは芳香族ポリカルボジイミド化合物である、前記<1>又は<2>に記載のポリ乳酸樹脂組成物。
<4> ポリ乳酸樹脂組成物に配合されるカルボジイミド化合物とトリアリールホスフェートの配合質量比(カルボジイミド化合物/トリアリールホスフェート)が、好ましくは0.01以上、より好ましくは0.02以上、更に好ましくは0.025以上、より更に好ましくは0.028以上であり、好ましくは0.1以下、より好ましくは0.05以下、更に好ましくは0.04以下、より更に好ましくは0.038以下であり、また、好ましくは0.01〜0.1、より好ましくは0.02〜0.05、さらに好ましくは0.025〜0.04、より更に好ましくは0.028〜0.038である、前記<1>〜<3>いずれかに記載のポリ乳酸樹脂組成物。
<5> トリアリールホスフェートの配合又は含有量が、ポリ乳酸樹脂100質量部に対して、10質量部を超えるものであり、好ましくは11質量部以上、より好ましくは15質量部以上、更に好ましくは20質量部以上、更により好ましくは25質量部以上であり、50質量部以下であり、好ましくは42質量部以下、より好ましくは38質量部以下であり、また、10質量部を超え、50質量部以下であり、好ましくは11〜50質量部、より好ましくは15〜42質量部、さらに好ましくは15〜38質量部、より更に好ましくは20〜38質量部、より更に好ましくは25〜38質量部である、前記<1>〜<4>いずれかに記載のポリ乳酸樹脂組成物。
<6> メラミン化合物の配合又は含有量が、ポリ乳酸樹脂100質量部に対して、10質量部以上であり、好ましくは20質量部以上、より好ましくは33質量部以上であり、100質量部以下であり、好ましくは70質量部以下、より好ましくは60質量部以下、更に好ましくは55質量部以下であり、また、10〜100質量部、好ましくは20〜70質量部、より好ましくは20〜60質量部、さらに好ましくは33〜60質量部、より更に好ましくは33〜55質量部である、前記<1>〜<5>いずれかに記載のポリ乳酸樹脂組成物。
<7> ポリ乳酸樹脂100質量部に対して、トリアリールホスフェートとメラミン化合物の合計配合量が、好ましくは40質量部以上、より好ましくは50質量部以上、更に好ましくは70質量部以上であり、好ましくは120質量部以下、より好ましくは90質量部以下、更に好ましくは85質量部以下であり、好ましくは40〜120質量部、より好ましくは50〜90質量部、更に好ましくは70〜85質量部である、前記<1>〜<6>いずれかに記載のポリ乳酸樹脂組成物。
<8> ポリ乳酸樹脂組成物中のポリ乳酸樹脂の配合又は含有量が、好ましくは30質量%以上、より好ましくは40質量%以上、さらに好ましくは50質量%以上であり、好ましくは80質量%以下、より好ましくは70質量%以下、さらに好ましくは60質量%以下であり、好ましくは30〜80質量%、より好ましくは40〜70質量%、さらに好ましくは50〜60質量%である、前記<1>〜<7>いずれかに記載のポリ乳酸樹脂組成物。
<9> ポリ乳酸樹脂100質量部に対して、好ましくは、トリアリールホスフェートの配合量が11〜50質量部であって、メラミン化合物の配合量が20〜70質量部であり、より好ましくは、トリアリールホスフェートの配合量が15〜42質量部であって、メラミン化合物の配合量が20〜70質量部であり、さらに好ましくは、トリアリールホスフェートの配合量が15〜38質量部であって、メラミン化合物の配合量が20〜60質量部であり、さらに好ましくは、トリアリールホスフェートの配合量が20〜38質量部であって、メラミン化合物の配合量が33〜60質量部であり、さらに好ましくは、トリアリールホスフェートの配合量が25〜38質量部であって、メラミン化合物の配合量が33〜55質量部である、前記<1>〜<8>いずれかに記載のポリ乳酸樹脂組成物。
<10> ポリ乳酸樹脂が、ポリ乳酸樹脂とポリカルボジイミドとを、予め好ましくは180℃以上、より好ましくは190℃以上、更に好ましくは195℃以上であり、好ましくは230℃以下、より好ましくは220℃以下であり、好ましくは180〜230℃、より好ましくは190〜220℃、更に好ましくは195〜220℃で混練し、冷却して得られた架橋ポリ乳酸樹脂を含む、前記<1>〜<9>いずれかに記載のポリ乳酸樹脂組成物。
<11> ポリカルボジイミドの使用量が、ポリ乳酸樹脂100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.25質量部以上、さらに好ましくは0.5質量部以上であり、好ましくは5質量部以下、より好ましくは2質量部以下、さらに好ましくは1.5質量部以下であり、好ましくは0.1〜5質量部、より好ましくは0.25〜2質量部、さらに好ましくは0.5〜1.5質量部である、前記<10>に記載のポリ乳酸樹脂組成物。
<12> ポリ乳酸樹脂と架橋ポリ乳酸樹脂の合計中、架橋ポリ乳酸樹脂の含有量(架橋ポリ乳酸樹脂と未架橋ポリ乳酸樹脂の合計量中の架橋ポリ乳酸樹脂の含有量)は、好ましくは30〜100質量%、より好ましくは50〜100質量%、さらに好ましくは80〜100質量%である、前記<10>又は<11>記載のポリ乳酸樹脂組成物。
<13> 架橋ポリ乳酸樹脂に、該架橋ポリ乳酸樹脂100質量部に対して、トリアリールホスフェートを10質量部を超えて、50質量部以下、メラミン化合物を10〜100質量部を、溶融混練して得られた架橋ポリ乳酸樹脂組成物であって、前記トリアリールホスフェートが、炭素数1又は2のアルキル基を有するアルキルアリール基を1つ以上含み、前記トリアリールホスフェートと前記メラミン化合物の質量比(トリアリールホスフェート/メラミン化合物)が0.2〜3である、ポリ乳酸樹脂組成物。
<14> 架橋ポリ乳酸樹脂のカルボキシル基末端濃度が、好ましくは20mmol/kg以下、より好ましくは15mmol/kg以下、更に好ましくは12mmol/kg以下、より更に好ましくは10mmol/kg以下であり、3mmol/kg以上であることが好ましく、好ましくは3〜20mmol/kg、より好ましくは3〜15mmol/kg、更に好ましくは3〜12mmol/kg、より更に好ましくは3〜10mmol/kgである、前記<10>〜<13>いずれかに記載のポリ乳酸樹脂組成物。
<15> ポリ乳酸樹脂組成物中の架橋ポリ乳酸樹脂の配合又は含有量が、好ましくは30質量%以上、より好ましくは40質量%以上、さらに好ましくは50質量%以上であり、好ましくは80質量%以下、より好ましくは70質量%以下、さらに好ましくは60質量%以下であり、好ましくは30〜80質量%、より好ましくは40〜70質量%、さらに好ましくは50〜60質量%である、前記<10>〜<14>いずれかに記載のポリ乳酸樹脂組成物。
<16> トリアリールホスフェートの配合又は含有量が、架橋ポリ乳酸樹脂100質量部に対して、10質量部を超えるものであり、好ましくは11質量部以上、より好ましくは15質量部以上、更に好ましくは20質量部以上、より更に好ましくは25質量部以上であり、50質量部以下であり、好ましくは42質量部以下、より好ましくは38質量部以下であり、また、10質量部を超え、50質量部以下であり、好ましくは11〜50質量部、より好ましくは15〜42質量部、さらに好ましくは15〜38質量部、より更に好ましくは20〜38質量部、より更に好ましくは25〜38質量部である、、前記<10>〜<15>いずれかに記載のポリ乳酸樹脂組成物。
<17> トリアリールホスフェートが、炭素数1又は2のアルキル基を有するアルキルアリール基を1つ以上含むトリアリールホスフェートであって、好ましくは、以下の一般式:
(RArO)(ArO)3−xPO
(式中、Arはベンゼン環を示し、R、Rは、同一又は異なって、水素原子あるいは炭素数1又は2のアルキル基を示すが、共に水素原子である場合は除く。xは1〜3の整数を示す)
で表される化合物である、前記<1>〜<16>いずれかに記載のポリ乳酸樹脂組成物。
<18> トリアリールホスフェートが、好ましくはトリキシレニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、ジキシレニルフェニルホスフェート、ジクレジルフェニルホスフェート、キシレニルジフェニルホスフェート、及びクレジルジフェニルホスフェートからなる群より選ばれる少なくとも1種であり、より好ましくはトリキシレニルホスフェート及び/又はクレジルジフェニルホスフェートである、前記<1>〜<17>いずれかに記載のポリ乳酸樹脂組成物。
<19> メラミン化合物の配合又は含有量が、架橋ポリ乳酸樹脂100質量部に対して、10質量部以上であり、好ましくは20質量部以上、より好ましくは33質量部以上であり、100質量部以下であり、好ましくは70質量部以下、より好ましくは60質量部以下、更に好ましくは55質量部以下であり、また、10〜100質量部、好ましくは20〜70質量部、より好ましくは20〜60質量部、さらに好ましくは33〜60質量部、より更に好ましくは33〜55質量部である、前記<10>〜<18>いずれかに記載のポリ乳酸樹脂組成物。
<20> メラミン化合物が、好ましくはリン酸メラミン、リン酸ジメラミン、ポリリン酸メラミン、ピロリン酸メラミン、フタル酸メラミン、メラミンフタルイミド、ホウ酸メラミン、リン酸メラミンアンモニウム、ポリリン酸メラミンアンモニウム、メラミンシアヌレート、メラミンイソシアヌレートからなる群より選ばれる少なくとも1種であり、より好ましくはポリリン酸メラミン、メラミンシアヌレート、及びメラミンイソシアヌレートからなる群より選ばれる少なくとも1種であり、さらに好ましくはメラミンシアヌレート及び/又はメラミンイソシアヌレートである、前記<1>〜<19>いずれかに記載のポリ乳酸樹脂組成物。
<21> 架橋ポリ乳酸樹脂100質量部に対して、好ましくは、トリアリールホスフェートの配合量が11〜50質量部であって、メラミン化合物の配合量が20〜70質量部であり、より好ましくは、トリアリールホスフェートの配合量が15〜42質量部であって、メラミン化合物の配合量が20〜70質量部であり、さらに好ましくは、トリアリールホスフェートの配合量が15〜38質量部であって、メラミン化合物の配合量が20〜60質量部であり、さらに好ましくは、トリアリールホスフェートの配合量が20〜38質量部であって、メラミン化合物の配合量が33〜60質量部である、さらに好ましくは、トリアリールホスフェートの配合量が25〜38質量部であって、メラミン化合物の配合量が33〜55質量部である、前記<10>〜<20>いずれかに記載のポリ乳酸樹脂組成物。
<22> ポリ乳酸樹脂組成物におけるトリアリールホスフェートとメラミン化合物の質量の比(トリアリールホスフェート/メラミン化合物)が、0.2以上、好ましくは0.3以上、より好ましくは0.4以上、更に好ましくは0.5以上であり、3以下、好ましくは2以下、より好ましくは0.9以下、更に好ましくは0.8以下であり、また、0.2〜3であり、好ましくは0.3〜2、より好ましくは0.4〜2、さらに好ましくは0.4〜0.9、より更に好ましくは0.5〜0.8である、前記<1>〜<21>いずれかに記載のポリ乳酸樹脂組成物。
<23> 架橋ポリ乳酸樹脂100質量部に対して、トリアリールホスフェートとメラミン化合物の合計配合量が、好ましくは40質量部以上、より好ましくは50質量部以上、更に好ましくは70質量部以上であり、好ましくは120質量部以下、より好ましくは90質量部以下、更に好ましくは85質量部以下であり、好ましくは40〜120質量部、より好ましくは50〜90質量部、更に好ましくは70〜85質量部である、前記<10>〜<22>いずれかに記載のポリ乳酸樹脂組成物。
<24> 更に、有機結晶核剤を配合して、溶融混練してなる、前記<1>〜<23>いずれかに記載のポリ乳酸樹脂組成物。
<25> 有機結晶核剤の配合又は含有量が、ポリ乳酸樹脂100質量部に対して、好ましくは0.1〜5質量部、より好ましくは0.5〜3質量部、さらに好ましくは0.7〜3質量部、よりさらに好ましくは0.7〜2質量部である、前記<24>に記載のポリ乳酸樹脂組成物。
<26> 有機結晶核剤の配合又は含有量が、架橋ポリ乳酸樹脂100質量部に対して、好ましくは0.1〜5質量部、より好ましくは0.5〜3質量部、さらに好ましくは0.7〜3質量部、よりさらに好ましくは0.7〜2質量部である、前記<24>に記載のポリ乳酸樹脂組成物。
<27> 更に、可塑剤を配合し、溶融混練してなる、前記<1>〜<26>いずれかに記載のポリ乳酸樹脂組成物。
<28> 可塑剤の配合又は含有量が、ポリ乳酸樹脂100質量部に対して、好ましくは0.1〜30質量部、より好ましくは1〜30質量部、さらに好ましくは3〜25質量部、よりさらに好ましくは5〜20質量部、更により好ましくは6〜18質量部である、前記<27>に記載のポリ乳酸樹脂組成物。
<29> 可塑剤の配合又は含有量が、架橋ポリ乳酸樹脂100質量部に対して、好ましくは0.1〜30質量部、より好ましくは1〜30質量部、さらに好ましくは3〜25質量部、よりさらに好ましくは5〜20質量部、更により好ましくは6〜18質量部である、前記<27>に記載のポリ乳酸樹脂組成物。
<30> 溶融混練温度が、好ましくは170℃以上、より好ましくは180℃以上であり、好ましくは240℃以下、より好ましくは220℃以下であり、好ましくは170〜240℃、より好ましくは170〜220℃、さらに好ましくは180〜220℃である、前記<1>〜<29>いずれかに記載のポリ乳酸樹脂組成物。
<31> 前記<1>〜<30>いずれかに記載のポリ乳酸樹脂組成物を射出成形して得られる成形体。
<32> 前記<1>〜<30>いずれかに記載のポリ乳酸樹脂組成物を好ましくは180℃以上であり、好ましくは220℃以下、より好ましくは210℃以下であり、好ましくは180〜220℃、より好ましくは180〜210℃のシリンダーに供給して、好ましくは110℃以下、より好ましくは90℃以下、さらに好ましくは80℃以下であり、好ましくは30℃以上、より好ましくは40℃以上、さらに好ましくは60℃以上であり、好ましくは30〜110℃、より好ましくは40〜90℃、さらに好ましくは60〜80℃の金型内に射出成形することを特徴とする、前記<31>記載の成形体の製造方法。
<33> ポリ乳酸樹脂、トリアリールホスフェート、メラミン化合物、及びカルボジイミド化合物を含む原料を溶融混練する、ポリ乳酸樹脂組成物の製造方法であって、該ポリ乳酸樹脂100質量部に対して、トリアリールホスフェートが10質量部を超えて、50質量部以下、メラミン化合物が10〜100質量部であって、前記トリアリールホスフェートが、炭素数1又は2のアルキル基を有するアルキルアリール基を1つ以上含み、前記トリアリールホスフェートと前記メラミン化合物の質量比(トリアリールホスフェート/メラミン化合物)が0.2〜3である、前記<1>記載のポリ乳酸樹脂組成物の製造方法。
<34> 架橋ポリ乳酸樹脂、トリアリールホスフェート、及びメラミン化合物を含む原料を溶融混練する、ポリ乳酸樹脂組成物の製造方法であって、該架橋ポリ乳酸樹脂100質量部に対して、トリアリールホスフェートを10質量部を超えて、50質量部以下、メラミン化合物が10〜100質量部であって、前記トリアリールホスフェートが、炭素数1又は2のアルキル基を有するアルキルアリール基を1つ以上含み、前記トリアリールホスフェートと前記メラミン化合物の質量比(トリアリールホスフェート/メラミン化合物)が0.2〜3である、前記<9>記載のポリ乳酸樹脂組成物の製造方法。
<35> 溶融混練温度が、好ましくは170℃以上、より好ましくは180℃以上であり、好ましくは240℃以下、より好ましくは220℃以下であり、好ましくは170〜240℃、より好ましくは170〜220℃、さらに好ましくは180〜220℃である、前記<33>又は<34>記載のポリ乳酸樹脂組成物の製造方法。
<36> 前記<1>〜<30>いずれかに記載のポリ乳酸樹脂組成物を射出成形して得られる成形体を用いる、該成形体からの前記トリアリールホスフェートのブリードの抑制方法。
以下、実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるものではない。なお、例中の部は、特記しない限り質量部である。
ポリカルボジイミドで処理したポリ乳酸樹脂の製造例1
ポリ乳酸樹脂としてポリ乳酸樹脂(a−1)(NatureWorks製、4032Dカルボキシル基末端濃度22mmol/kg)50部と、ポリカルボジイミド系架橋剤としてポリ(ジシクロヘキシルメタンカルボジイミド)(日清紡ケミカル社製、カルボジライトLA−1)0.5部を、2軸押出機(池貝鉄工社製、PCM−45)にて、シリンダーの設定温度200℃、回転数100rpm、30kg/hの供給量で溶融混練し、溶融混練物のストランドカットを行い、ポリ乳酸樹脂がポリカルボジイミド系架橋剤により架橋した架橋ポリ乳酸樹脂(架橋ポリ乳酸樹脂)のペレット(径:3〜4mm)を得た。得られた架橋ポリ乳酸樹脂のカルボキシル基末端濃度は、7mmol/kgであった。
実施例1〜22及び比較例1〜9
[工程A]
表1〜4に示す組成物原料を、同方向噛み合型二軸押出機(東芝機械社製 TEM−41SS)を用いて190℃で溶融混練し、ストランドカットを行い、ポリ乳酸樹脂組成物のペレットを得た。なお、得られたペレットは、110℃で2時間除湿乾燥し、水分量を500ppm以下とした。尚、実施例17〜22には、前記ポリカルボジイミドで処理したポリ乳酸樹脂を用いた。
[工程B]
工程Aで得られたペレットを、シリンダー温度を200℃とした射出成形機(日本製鋼所 J75E−D)を用いて射出成形し、金型温度80℃、成形時間60秒でテストピース〔角柱状試験片(125mm×12mm×6mm)、(125mm×12mm×1.6mm)、(63mm×13mm×6mm)〕を得た。
なお、表1〜4における原料は以下の通りである。
〔ポリ乳酸樹脂〕
4032D:ポリ乳酸樹脂、Nature Works4032D(ネイチャーワークス社製)
〔有機結晶核剤〕
スリパックスH:エチレンビス12−ヒドロキシステアリン酸アミド(日本化成社製)
PPA−Zn:無置換のフェニルホスホン酸亜鉛塩(日産化学工業社製)
〔炭素数1又は2のアルキル基を有するアルキルアリール基を1つ以上含む、トリアリールホスフェート(トリアリールホスフェート)〕
CDP:クレジルジフェニルホスフェート(大八化学工業社製)
TXP:トリキシレニルホスフェート(大八化学工業社製)
〔他のリン系化合物〕
TPP:トリフェニルホスフェート(大八化学工業社製)
レオフォス65:トリアリールホスフェートイソプロピル化物(味の素ファインテクノ社製)
SPB−100:ヘキサフェノキシシクロホスファゼン(大塚化学社製)
HCA:9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナンスレン−10−オキサイド(三光社製)、ジアリール化合物
Fyrolflex RDP:1,3−フェニレンビス(ジフェニルホスフェート)(ICL−IP JAPAN社製)
〔メラミン化合物〕
メラミンシアヌレート:MC−6000(日産化学工業社製)
ポリリン酸メラミン:アピノンMPP−A(三和ケミカル社製)
〔含窒素化合物〕
スルファミン酸グアニジン:アピノン-101(三和ケミカル社製)
〔カルボジイミド化合物〕
ポリカルボジイミド:スタバクゾールP(Rhein Chemie社製)、芳香族ポリカルボジイミド化合物
モノカルボジイミド:スタバクゾールI LF(Rhein Chemie社製)
LA−1:カルボジライトLA−1(日清紡ケミカル社製)、脂環族ポリカルボジイミド化合物
得られた成形体の特性を、下記の試験例1〜4の方法に従って評価した。結果を表1〜4に示す。
試験例1<難燃性の評価>
テストピース〔角柱状試験片(125mm×12mm×1.6mm)〕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、垂直に保持した試料の下端に10秒間ガスバーナーの炎を接炎させて、その後燃焼が30秒以内に止まったならば、さらに10秒間接炎させるという燃焼試験を5個の試料について実施した。UL94垂直燃焼試験(UL94V)の判定基準に基づき、V−2、V−1、V−0の判定を行った。判定基準を以下に示した。なお、これらの判定基準に当てはまらないものについては難燃性をNotとした。
・V−0
いずれの接炎の後も、10秒以上燃焼を続ける試料がない。
5個の試料に対する10回の接炎に対する総燃焼時間が50秒を超えない。
固定用クランプの位置まで燃焼する試料がない。
試料の下方に置かれた脱脂綿を発火させる、燃焼する粒子を落下させる試料がない。
2回目の接炎の後、30秒以上赤熱を続ける試料がない。
・V−1
いずれの接炎の後も、30秒以上燃焼を続ける試料がない。
5個の試料に対する10回の接炎に対する総燃焼時間が250秒を超えない。
固定用クランプの位置まで燃焼する試料がない。
試料の下方に置かれた脱脂綿を発火させる、燃焼する粒子を落下させる試料がない。
2回目の接炎の後、60秒以上赤熱を続ける試料がない。
・V−2
いずれの接炎の後も、30秒以上燃焼を続ける試料がない。
5個の試料に対する10回の接炎に対する総燃焼時間が250秒を超えない。
固定用クランプの位置まで燃焼する試料がない。
試料の下方に置かれた脱脂綿を発火させる、燃焼する粒子の落下が許容される。
2回目の接炎の後、60秒以上赤熱を続ける試料がない。
試験例2<耐衝撃性の評価>
テストピース(63mm×13mm×6mm)を用いて、ASTM D256に基づき、Izod衝撃試験機(安田精機製作所社製)を使用して、n=10にて衝撃試験を実施してIzod衝撃強度(J/m)を測定し、それらの数平均値を示した。Izod衝撃強度(J/m)が高いほど耐衝撃性に優れることを示す。Izod衝撃強度(J/m)は、60J/m以上が好ましく、65J/m以上がより好ましい。
試験例3<耐久性の評価>
テストピース(125mm×12mm×6mm)を用いて温度60℃/湿度85%の条件で恒温室に400時間保管し、その後室温で1晩静置後、試験例2の耐衝撃性の評価を実施した。得られた結果については、耐久性試験実施前の初期物性値から保持率[%]を算出した。算出方法については下記に示す。
保持率[%]=(耐久性試験実施後の耐衝撃性試験結果)/(耐久性試験実施前の耐衝撃性試験結果)×100
耐久性(保持率[%])は、55%以上が好ましく、60%以上がより好ましく、70%以上が更に好ましく、80%以上が更により好ましい。
試験例4<耐ブリード性の評価>
テストピース(125mm×12mm×1.6mm)を用いて温度60℃/湿度85%の条件で恒温室に1週間静置後、その表面外観における添加剤のブリードの有無を目視で観察し、下記の判定基準で耐ブリード性の評価を行った。ブリードが少ないほど、耐ブリード性に優れることを示す。
3:目視でも確認できず、指でなぞっても液体が付着しない。
2:目視では確認できないが、指でなぞると指にわずかに液体の付着感がある。
1:目視で成形体表面に液滴が確認され、指でなぞると指に液体が付着し、成形体表面に液体の筋が生じる。
Figure 0006192988
Figure 0006192988
Figure 0006192988
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表1〜3の結果から、ポリ乳酸樹脂、特定の難燃剤、特定の加水分解抑制剤を配合した本発明のポリ乳酸樹脂組成物(実施例1〜18)は、60(J/m)以上の耐衝撃性を示し、耐久性についても71%以上の保持率を達成した。さらに本発明のポリ乳酸樹脂組成物は、優れた耐ブリード性を示し、V−1以上の難燃性を達成することが可能であった。また、表4の結果から、架橋ポリ乳酸樹脂であって、カルボジイミド化合物を用いない実施例19〜22は、実施例1〜18と比較して耐久性が低下するものの、耐衝撃性、耐ブリード性に優れ、V−1以上の難燃性を達成することが可能であった。
一方、比較例3、5〜9に示すポリ乳酸樹脂組成物は、耐ブリード性に劣るものであり、実用的ではなかった。比較例3のトリアリールホスフェートとメラミン化合物の質量比(トリアリールホスフェート/メラミン化合物)が大きすぎる場合、比較例5の縮合リン酸エステル、比較例6のメラミン化合物以外の含窒素化合物、比較例7のイソプロピル基を有するアルキルアリールホスフェート、比較例8のアルキル基を有さないトリアリールホスフェート、比較例9のホスファゼン化合物を配合した場合では、いずれも耐ブリード性が十分ではなかった。また、CDP量が少なく、トリアリールホスフェートとメラミン化合物の質量比(トリアリールホスフェート/メラミン化合物)が小さすぎる比較例1は、耐ブリード性に優れるものであるが、耐衝撃性が低く、比較例2のホスファフェナンスレン化合物を配合した場合は耐ブリード性が改善されるものの、難燃性が劣るものであった。また、カルボジイミド化合物を用いない比較例4は、難燃性、耐久性が十分でなかった。
以上の結果より、本発明のポリ乳酸樹脂組成物は、難燃性、耐衝撃性、耐ブリード性、耐久性のバランスに優れるものであることが分かる。
本発明のポリ乳酸樹脂組成物は、情報家電の筐体等の家電部品として好適に使用することができる。

Claims (21)

  1. ポリ乳酸樹脂に、該ポリ乳酸樹脂100質量部に対して、トリアリールホスフェートを10質量部を超えて、50質量部以下、メラミン化合物を10〜100質量部、及びカルボジイミド化合物を配合し、溶融混練して得られるポリ乳酸樹脂組成物であって、前記トリアリールホスフェートが、炭素数1又は2のアルキル基を有するアルキルアリール基を1つ以上含み、前記トリアリールホスフェートと前記メラミン化合物の質量比(トリアリールホスフェート/メラミン化合物)が0.2〜3であるポリ乳酸樹脂組成物。
  2. カルボジイミド化合物の配合量が、ポリ乳酸樹脂100質量部に対して、0.1〜10質量部である、請求項1に記載のポリ乳酸樹脂組成物。
  3. カルボジイミド化合物が、芳香族ポリカルボジイミド化合物を含む、請求項1又は2に記載のポリ乳酸樹脂組成物。
  4. ポリ乳酸樹脂組成物に配合されるカルボジイミド化合物とトリアリールホスフェートの質量比(カルボジイミド化合物/トリアリールホスフェート)が0.01〜0.1である、請求項1〜3のいずれかに記載のポリ乳酸樹脂組成物。
  5. ポリ乳酸樹脂100質量部に対して、トリアリールホスフェートとメラミン化合物との合計配合量が40〜120質量部である請求項1〜4いずれかに記載のポリ乳酸樹脂組成物。
  6. ポリ乳酸樹脂100質量部に対して、トリアリールホスフェートの配合量が15〜38質量部であって、メラミン化合物の配合量が20〜60質量部である、請求項1〜5いずれかに記載のポリ乳酸樹脂組成物。
  7. ポリ乳酸樹脂100質量部に対して、トリアリールホスフェートの配合量が20〜38質量部であって、メラミン化合物の配合量が33〜60質量部である、請求項1〜6いずれかに記載のポリ乳酸樹脂組成物。
  8. ポリ乳酸樹脂が、ポリ乳酸樹脂とポリカルボジイミドとを予め180〜230℃で混練し、冷却して得られた架橋ポリ乳酸樹脂を含む、請求項1〜7いずれか記載のポリ乳酸樹脂組成物。
  9. 架橋ポリ乳酸樹脂に、該架橋ポリ乳酸樹脂100質量部に対して、トリアリールホスフェートを10質量部を超えて、50質量部以下、メラミン化合物を10〜100質量部をを配合し、溶融混練して得られたポリ乳酸樹脂組成物であって、前記トリアリールホスフェートが、炭素数1又は2のアルキル基を有するアルキルアリール基を1つ以上含み、前記トリアリールホスフェートと前記メラミン化合物の質量比(トリアリールホスフェート/メラミン化合物)が0.2〜3である、ポリ乳酸樹脂組成物。
  10. 架橋ポリ乳酸樹脂のカルボキシル基末端濃度が3〜20mmol/kgである、請求項8又は9に記載のポリ乳酸樹脂組成物。
  11. トリアリールホスフェートが、トリキシレニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、ジキシレニルフェニルホスフェート、ジクレジルフェニルホスフェート、キシレニルジフェニルホスフェート、及びクレジルジフェニルホスフェートからなる群から選ばれる一種以上である請求項1〜10いずれか記載のポリ乳酸樹脂組成物。
  12. メラミン化合物がメラミンシアヌレート又はメラミンイソシアヌレートである請求項1〜11いずれか記載のポリ乳酸樹脂組成物。
  13. 架橋ポリ乳酸樹脂100質量部に対して、トリアリールホスフェートとメラミン化合物との合計配合量が40〜120質量部である請求項8〜12いずれかに記載のポリ乳酸樹脂組成物。
  14. 更に、有機結晶核剤を配合してなる、請求項1〜13のいずれかに記載のポリ乳酸樹脂組成物。
  15. 架橋ポリ乳酸樹脂100質量部に対して、トリアリールホスフェートの配合量が15〜38質量部であって、メラミン化合物の配合量が20〜60質量部である、請求項8〜14のいずれかに記載のポリ乳酸樹脂組成物。
  16. 架橋ポリ乳酸樹脂100質量部に対して、トリアリールホスフェートの配合量が20〜38質量部であって、メラミン化合物の配合量が33〜60質量部である、請求項8〜15のいずれかに記載のポリ乳酸樹脂組成物。
  17. 請求項1〜16いずれかに記載のポリ乳酸樹脂組成物を射出成形して得られる成形体。
  18. 請求項1〜16いずれかに記載のポリ乳酸樹脂組成物を180〜220℃のシリンダーに供給して、30〜110℃の金型内に射出成形する、成形体の製造方法。
  19. ポリ乳酸樹脂、トリアリールホスフェート、メラミン化合物、及びカルボジイミド化合物を含む原料を溶融混練する、ポリ乳酸樹脂組成物の製造方法であって、該ポリ乳酸樹脂100質量部に対して、トリアリールホスフェートが10質量部を超えて、50質量部以下、メラミン化合物が10〜100質量部であって、前記トリアリールホスフェートが、炭素数1又は2のアルキル基を有するアルキルアリール基を1つ以上含み、前記トリアリールホスフェートと前記メラミン化合物の質量比(トリアリールホスフェート/メラミン化合物)が0.2〜3である、請求項1記載のポリ乳酸樹脂組成物の製造方法。
  20. 架橋ポリ乳酸樹脂、トリアリールホスフェート、及びメラミン化合物を含む原料を溶融混練する、ポリ乳酸樹脂組成物の製造方法であって、該架橋ポリ乳酸樹脂100質量部に対して、トリアリールホスフェートが10質量部を超えて、50質量部以下、メラミン化合物が10〜100質量部であって、前記トリアリールホスフェートが、炭素数1又は2のアルキル基を有するアルキルアリール基を1つ以上含み、前記トリアリールホスフェートと前記メラミン化合物の質量比(トリアリールホスフェート/メラミン化合物)が0.2〜3である、請求項9記載のポリ乳酸樹脂組成物の製造方法。
  21. 請求項1〜16いずれかに記載のポリ乳酸樹脂組成物を射出成形して得られる成形体を用いる、該成形体からの前記トリアリールホスフェートのブリードの抑制方法。
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