説明

難燃性樹脂組成物、及び難燃性樹脂成形体

【課題】バイオマス材料を主原料とした樹脂組成物に関して、耐久性や機械的強度等の物理特性に優れ、かつ高い難燃性をも兼ね備えた繊維強化難燃性組成物を提供する。
【解決手段】(A)熱可塑性ポリエステル樹脂、(B)セルロースを主成分とする繊維、(C)第一の難燃剤を含有しており、前記(A):(B)=95:5〜5:95であり、 前記(A)熱可塑性ポリエステル樹脂は、原料の一部として、バイオマス材料を含むものであり、(C)第一の難燃剤は、下記式(1)により表される2,4,6−トリアミノ−1,3,5−トリアジン骨格を有するリン酸塩(ポリリン酸メラミン)であり、前記(B)セルロースを主成分とする繊維の含有量を100重量部としたときに、前記(C)第一の難燃剤は、1〜20重量部であることを特徴とする繊維強化難燃性樹脂組成物を提供する。
(C366n・Hn+2n3n+1・・・(1)

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、複写機やプリンター等の画像出力機器や家電製品等の電気・電子機器に使用される樹脂部品を構成する樹脂組成物に関する。
特に、原料の一部がバイオマス材料からなる樹脂材料であって、難燃性と機械的強度の両立を図った樹脂組成物に関する。
【背景技術】
【0002】
近年の地球温暖化問題に代表される環境保全への意識の高まりから、化石資源の使用量を削減するための技術開発が盛んに行われている。例えばプラスチック原料としてバイオマス材料を適用する技術が挙げられる。バイオマス材料を原料としたプラスチックとしては、ポリ乳酸が知られている。
しかし、ポリ乳酸は、熱変形温度が50〜60℃と低く、また、耐衝撃性も1〜2(kJ/m2)と低いため、電気製品等の耐久消費材の材料として直接使用することはできないという問題があった。
【0003】
上述したような問題点に鑑みて、下記引用文献1、及び下記引用文献2に、ポリカーボネート樹脂のような化石資源を原料とした樹脂を半分程度ブレンドして使用した技術についての提案がなされている。
しかし、これらの技術においては、実用上の耐熱性や物理的強度を得るために汎用プラスチックの含有量が高く、地球環境保全への対策という観点においては効果が低いものである。
【0004】
一方、下記特許文献3には、ポリ乳酸に紙紛等の有機充填材を添加して樹脂の機械的強度等を向上させた技術についての提案がなされている。
しかし、この材料は難燃性が低いため、実用上必要な難燃効果を得るために所定の難燃剤を多量に含有されなければならず、やはり環境負荷が増してしまうという問題を有している。
【0005】
上述したように、環境保全の観点からバイオマス材料を原料として適用した材料を、複写機やプリンター等の画像出力機器、家電製品等の電気・電子機器に利用することに鑑みれば、実用的に充分な耐熱性、機械的強度、及び難燃性を備えていることが要求される。
【0006】
上記特性のうち、難燃性を向上させる難燃剤としては、従来から多くの材料が公知である。例えば、臭素系難燃剤、リン系難燃剤、窒素化合物系難燃剤、シリコーン系難燃剤および無機系難燃剤が挙げられる。
これら難燃剤が発揮する難燃機構について、下記に例を示して説明する。
第1は、臭素系難燃剤に代表されるハロゲン系化合物である。燃焼した炎に対し、ハロゲン系化合物を酸化反応負触媒として機能させることにより燃焼速度を低下させるものである。
第2は、リン系難燃剤、またはシリコーン系難燃剤である。燃焼中に樹脂の表面にシリコーン系難燃剤をブリードさせたり、リン酸系難燃剤を樹脂内で脱水反応を起こさせたりすることにより、表面にチャー(炭化物)を生成させ、断熱皮膜を形成し、燃焼を止めるものである。
第3は、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム等の無機系難燃剤である。樹脂の燃焼によってこれらの化合物が分解するときの吸熱反応や、生成した水の持つ蒸発潜熱等により樹脂全体を冷却させ、燃焼を止めるものである。
【0007】
しかしながら、上述した各種難燃剤が有効な効果を発揮するためには、樹脂中に大量に添加しなければならない。具体的な数値で示すと、ベースになる樹脂100重量部に対して10〜30重量部程度必要であり、多いものでは50重量部程度必要な場合もある。
このように有効な難燃効果を得るために難燃剤の添加量を多くすると、樹脂材料の機械的強度の低下を招来するという問題を生じる。特にポリ乳酸は、衝撃強度の高い材料ではないため、耐久消費材として利用できなくなるおそれがある。
【0008】
また、上述した難燃剤は、化石資源を原料として合成されるものが多いことから、樹脂中の難燃剤含有量が高いと、環境負荷削減効果が著しく低くなってしまうという問題がある。
また、従来公知の難燃剤は、それ自体として有害な物質が多い。例えば臭素系難燃剤は、焼却時に熱分解によりダイオキシン類が発生するものであり、リン系難燃剤は、化学物質過敏症(アレルギー)の原因となるおそれもある。
よって今後においては、より安全で、かつ添加量が少量であっても充分な難燃効果を発揮できる難燃剤の開発が切望されている。
【0009】
微量で高い難燃効果を発揮する難燃剤に関して、下記引用文献4に技術提案がなされている。この技術は、難燃性の評価として、UL94燃焼試験法に準拠する方法による試験を行う技術に関するものである。
これによると、ポリ乳酸やポリエチレンテレフタレート(PET)のような熱可塑性ポリエステル樹脂に対しては、微量の添加で難燃効果が得られたが、ポリ乳酸にポリカーボネート樹脂をブレンドした場合や、ポリ乳酸にセルロース繊維をブレンドした場合、すなわち耐衝撃性等の機械的強度を向上させた樹脂においては実用上充分な難燃効果は得られないという問題を有している。
【0010】
【特許文献1】特開2006−335909号公報
【特許文献2】特開2007−56247号公報
【特許文献3】特開2005−23260号公報
【特許文献4】特開2006−233006号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
そこで本発明においては、環境保全の観点からバイオマス材料を主原料とした樹脂組成物に関して、耐久性や機械的強度等の物理特性に優れ、かつ高い難燃性をも兼ね備えたものとすることを目的とした。
【課題を解決するための手段】
【0012】
請求項1の発明においては、少なくとも、(A)熱可塑性ポリエステル樹脂、(B)セルロースを主成分とする繊維、(C)第一の難燃剤を含有しており、前記(A)熱可塑性ポリエステル樹脂と(B)セルロースを主成分とする繊維の配合比率が、95:5〜5:95であり、前記(A)熱可塑性ポリエステル樹脂は、少なくとも原料の一部として、バイオマス材料を含む、脂肪族ポリエステル樹脂、芳香族ポリエステル樹脂の、少なくともいずれか一種類を含有しているものであり、前記(C)第一の難燃剤は、下記式(1)により表される2,4,6−トリアミノ−1,3,5−トリアジン骨格を有するリン酸塩(ポリリン酸メラミン)であり、前記(B)セルロースを主成分とする繊維の含有量を100重量部としたとき、前記(C)第一の難燃剤は1〜20重量部であることを特徴とする繊維強化難燃性樹脂組成物を提供する。
(C366n・Hn+2n3n+1・・・(1)
【0013】
請求項2の発明においては、前記ポリリン酸メラミンの他に、第二の難燃剤として、脂肪族スルホン酸化合物、芳香族スルホン酸化合物、脂肪族カルボン酸化合物、芳香族カルボン酸化合物及びこれらの金属塩の、少なくともいずれか一種を含有しているものとし、 前記(A)熱可塑性ポリエステル樹脂の含有量を100重量部とした時に、前記第二の難燃剤は、0.001〜1重量部であることを特徴とする請求項1に記載の繊維強化難燃性樹脂組成物を提供する。
【0014】
請求項3の発明においては、前記脂肪族スルホン酸化合物、芳香族スルホン酸化合物、脂肪族カルボン酸化合物、芳香族カルボン酸化合物の、それぞれの金属塩が、ナトリウム塩、又はカリウム塩の少なくともいずれかであることを特徴とする請求項2に記載の難燃性樹脂組成物を提供する。
【0015】
請求項4の発明においては、前記(A)の熱可塑性ポリエステル樹脂が、ポリ乳酸樹脂または微生物産生樹脂(ポリヒドロキシアルカン酸)のうちの、少なくともいずれかを含有しているものとすることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の繊維強化難燃性樹脂組成物を提供する。
【0016】
請求項5の発明においては、前記(B)セルロースを主成分とする繊維が、少なくとも原料の一部として、バイオマス材料を用いていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の繊維強化難燃性樹脂組成物を提供する。
【0017】
請求項6の発明においては、前記(A)熱可塑性ポリエステル樹脂と、前記(B)セルロースを主成分とする繊維との重量比が、95:5〜50:50の範囲として、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の維強化難燃性樹脂組成物を用いて、射出成形法によって成形したことを特徴とする成形体。
【発明の効果】
【0018】
請求項1の発明によれば、バイオマス材料を主原料とした樹脂組成物に関して、高い耐久性や機械的強度等の物理特性を有し、高い難燃性を有し、かつ環境負荷低減化に好適な繊維強化難燃性樹脂組成物が提供できた。
【0019】
請求項2の発明によれば、従来公知の難燃剤を極めて少量としたときも、高い難燃効果が確実に得られる繊維強化難燃性樹脂組成物が提供できた。
【0020】
請求項3の発明によれば、難燃剤の構成材料を特定したことにより、前記効果に加え、高い難燃効果が確実に得られた。
【0021】
請求項4、5の発明によれば、化石資源使用量の削減、及び二酸化炭素の排出量の低減化効果が得られ、環境負荷低減化に好適な、繊維強化難燃性樹脂組成物が提供された。
【0022】
請求項6の発明によれば、高い耐久性や機械的強度等の物理特性を有し、高い難燃性を有し、かつ環境負荷低減化に好適な繊維強化難燃性樹脂組成物を用いた成形体を、成形加工時のスクリュー滞留などの熱履歴により物性低下を起こすことなく確実に得ることができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【0023】
本発明においては、少なくとも、(A)熱可塑性ポリエステル樹脂、(B)セルロースを主成分とする繊維、(C)第一の難燃剤を含有している繊維強化難燃性樹脂組成物を提供する。
(A)熱可塑性ポリエステル樹脂と(B)セルロースを主成分とする繊維の配合比率は、95:5〜5:95であるものとする。
(A)熱可塑性ポリエステル樹脂は、少なくとも原料の一部として、バイオマス材料を含む、脂肪族ポリエステル樹脂、芳香族ポリエステル樹脂の、少なくともいずれか一種類を含有しているものである。
(C)第一の難燃剤としては、特に、下記式(1)により表される2,4,6−トリアミノ−1,3,5−トリアジン骨格を有するリン酸塩(ポリリン酸メラミン)を適用するものとし、(B)セルロースを主成分とする繊維の含有量を100重量部としたとき、前記(C)第一の難燃剤の含有量は1〜20重量部とする。
(C366n・Hn+2n3n+1・・・(1)
【0024】
(A)熱可塑性ポリエステルについて説明する。
熱可塑性ポリエステル樹脂は、少なくとも原料の一部がバイオマス材料からなる樹脂であるものとする。具体的に、ポリ乳酸樹脂、微生物産生樹脂であるポリヒドロキシアルカン酸類、例えば、P(3HB)、P(3HB-co-3HV)、P(3HB-co-3HA)、P(3HB-co-3HHx)、P(3HB-co-4HB)より選定される1種、または2種類以上の混合物が挙げられる。
【0025】
(B)セルロースを主成分とする繊維について説明する。
セルロースを主成分とする繊維は、植物繊維をそのまま乾燥、粉砕したリグニンやヘミセルロース等の他の成分を含んでいるものも適用できる。また、植物繊維をアルカリ処理で脱リグニンした後に乾燥、粉砕したもの、パルプや古紙を粉砕したもの、更に細かく粉砕しミクロフィブリル化したもの、微生物産生のバクテリアセルロース等が使用できる。
適用する植物の種類については、特に限定されるものではなく、例えば、ジュート、ケナフ、竹等の生育の早い植物、あるいは可食部を採取した後の稲わら、トウモロコシ、さとうきび等、環境との調和を考慮して、適宜選択することができる。
【0026】
前記(A)熱可塑性ポリエステル樹脂と、前記(B)セルロースを主成分とする繊維の配合比率は、95:5〜5:95であるものとするが、最終的に得られる樹脂組成物を射出成形法により加工する場合には、(A):(B)=95:5〜50:50の範囲が望ましい。(B)セルロースを主成分とする繊維が50%を超えると加熱溶融時の流動性が悪化する傾向があるからである。
【0027】
次に、(C)第一の難燃剤について説明する。
本発明においては、(C)難燃剤としては、特に、前記(1)式で表される2,4,6−トリアミノ−1,3,5−トリアジン骨格を有するリン酸塩(ポリリン酸メラミン)を適用する。この難燃剤は、上述した(A)熱可塑性ポリエステル樹脂、及び(B)セルロースを主成分とする繊維の双方に対して優れた難燃効果を有していることが確かめられている。
【0028】
前記(C)第一の難燃剤のほか、従来公知の難燃剤(第二の難燃剤)を含有していてもよく、脂肪族スルホン酸化合物、芳香族スルホン酸化合物、脂肪族カルボン酸化合物、芳香族カルボン酸化合物、及びこれらの金属塩の、少なくともいずれか一種が適用できる。
【0029】
脂肪族スルホン酸は、一般式:R−SO3Hで表されるものとし、Rは炭素鎖で構成されている化合物を示す。Rは直鎖構造、分岐鎖を有する構造、環状構造、ヒドロキシ基を含む構造のいずれであってもよい。
具体的には、カンファースルホン酸を含むモノテルペン類のスルホン酸、およびそのナトリウム塩、もしくはカリウム塩が好適に用いられるが、他のメタンスルホン酸、プロパンスルホン酸、ブタンスルホン酸、オクタンスルホン酸等の脂肪族スルホン酸も適用できる。
【0030】
芳香族スルホン酸は、ベンゼン環を含むスルホン酸である。
具体的に、ドデシルベンゼンスルホン酸以外のアルキルベンゼンスルホン酸、およびそのナトリウム塩、もしくはカリウム塩が適用できる。また、クロロベンゼンスルホン酸、ジクロロベンゼンスルホン酸、トリクロロベンゼンスルホン酸、アミノベンゼンスルホン酸、ジアミノベンゼンスルホン酸、ニトロベンゼンスルホン酸、ジニトロベンゼンスルホン酸、ヒドラジノベンゼンスルホン酸、ヒドロキシベンゼンスルホン酸、ラウリルベンゼンスルホン酸、ホルミルベンゼンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸等の芳香族スルホン酸も適用できる。
【0031】
脂肪族カルボン酸は、一般式:R−COOHで表わされるものとし、Rは炭素鎖で構成されている化合物を示す。例えば、炭素鎖が単結合のみの飽和脂肪酸、炭素鎖に二重結合または三重結合が含まれる不飽和脂肪酸、およびそのナトリウム塩、もしくはカリウム塩が挙げられる。
また、Rは直鎖構造のみならず、分岐鎖を持つ分岐脂肪酸、環状構造を持つ環状脂肪酸、ヒドロキシ基を含むヒドロキシル脂肪酸等であってもよい。
【0032】
芳香族カルボン酸は、ベンゼン環を含むカルボン酸である。本発明においては、例えば、安息香酸、メチル安息香酸、ジメチル安息香酸、トリメチル安息香酸、イソプロピル安息香酸、フタル酸、メチルイソフタル酸、フェニル酢酸、フェニルプロパン酸、フェニルアクリル酸、サリチル酸、ヒドロキシ安息香酸、ヒドロキシメチル安息香酸、ジヒドロキシ安息香酸、メトキシ安息香酸、ジメトキシ安息香酸、トリヒドロキシ安息香酸、ジヒドロキシメトキシ安息香酸、ヒドロキシジフェニル酢酸、ヒドロキシフェニルプロパン酸等の芳香族カルボン酸、およびそのナトリウム塩、もしくはカリウム塩を適用できる。
【0033】
第二の難燃剤の添加量については、(A)熱可塑性ポリエステル樹脂100重量部に対して、0.001〜1重量部の範囲とすることにより、充分な難燃効果が得られた。
【0034】
上述した本発明の繊維強化難燃性樹脂組成物については、従来公知の各種添加剤を適宜用いることができる。
例えば、相溶化剤、可塑化剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、加工助剤、帯電防止剤、着色剤、加水分解抑制剤等の各種添加剤を適宜選定して配合することができる。
【0035】
〔実施例、比較例〕
以下、本発明の繊維強化難燃性樹脂組成物について、具体的な実施例、及び比較例を作製して難燃性と成形性の評価を行った
【0036】
(実施例1)
<繊維強化難燃性樹脂組成物の作製>
ポリ乳酸樹脂とセルロース繊維とを90:10の重量比で混合した。セルロース繊維の含有量を100重量部と換算した時に、第一の難燃剤(ポリリン酸メラミン)を1〜20重量部の範囲で、すなわち、ポリ乳酸樹脂とセルロース繊維の合計量を100重量部とした時に、0.1、1、2重量部の範囲で添加した。これらをドライブレンドした後に、単軸混練押出機で180℃の温度で溶融混練して、3mm角程度の成形用ペレットを作製した(サンプル1〜3)。
なお、ポリ乳酸樹脂には、三井化学株式会社製のレイシア H−100Jを使用した。
セルロース繊維には、ダイセル化学株式会社製のセリッシュ PC−110Tを粉砕、乾燥したものを使用した。
第一の難燃剤には、株式会社三和ケミカル製のポリリン酸メラミン MPP−Bを使用した。
【0037】
<UL94垂直燃焼試験片の作製>
上述のようにして作製したペレット(サンプル1〜3の三種類)を、棚式の熱風乾燥機を用いて50℃で12時間乾燥処理を施し、その後、型締力50トンの電動式射出成形機を使用して金型温度40℃、シリンダー温度180℃、射出速度20mm/sec、射出圧力100MPa、冷却時間60secの設定で、UL94垂直燃焼試験用の短冊試験片を作製した。
作製した短冊試験片は、幅13mm、長さ125mm、厚さ1.6mmである。
【0038】
<UL94垂直燃焼試験>
上述のようにして作製した試験片を、50℃で72時間のエージングした後、湿度20%のデシケータ内で3時間冷却した。
試験片を5本で1セットとし、UL94規格に準拠した垂直燃焼試験を行った。
試験方法について説明する。
各試験片の上端部をクランプし、垂直状態で保持し、各試験片の下端部から300±10mm下方に脱脂綿(0.8g以下、50mm角)を置き、後述する燃焼試験によって溶融物が脱脂綿上に落下することを確認する。
各試験片の下端部からバーナーで接炎(1回目)を10±1秒間行い、その後、約300mm/秒の速度でバーナーを試験片から離す。燃焼が消えたら直ちにバーナーをサンプルの下端部に戻し、接炎(2回目)を10±1秒間行った。
5本1セットの試験片について、合計10回の接炎を行い、各試験片の燃焼時間を記録した。
ここで、「燃焼時間」とは、離炎後の燃焼継続時間を意味する。
1回目の燃焼時間をt1、2回目の燃焼時間をt2、2回目の燃焼後火種継続時間をt3とした。
ここで、「2回目の燃焼後火種継続時間」とは、試験片において炎は消えているが、試験片に赤く火種が残った状態が続く時間を言うものとする。
【0039】
<UL94垂直燃焼試験の判定方法>
上述したUL94垂直燃焼試験による判定を下記の方法により行った。
(1)各試験片の、測定された離炎後の燃焼継続がt1、t2であり、これらが10秒以下ならV-0、30秒以下ならV-1もしくはV-2と判定した。
V-1、V-2判定上区別する境界については、下記(5)記載の評価による、燃焼時の滴下物でコットン着火するかどうかが基準となる。コットン着火した場合はV-2になり、着火が無い場合には、V-1となる。
(2)5本の試験片全ての燃焼継続時間(t1+t2)が、50秒以下ならばV-0、250秒以下ならばV-1もしくはV-2と判定した。
(3)2回目接炎後の燃焼継続時間と火種継続時間の合計(t2+t3)が、30秒以下ならばV-0、60秒以下ならばV-1もしくはV-2と判定した。
(4)クランプまで燃える燃焼がないことを確認できれば、合格とした。
(5)燃焼物や落下物による脱脂綿の発火について評価した。発火無しならばV-0もしくはV-1と判定し、発火ありならV-2と判定した。
ここで、発火が無い場合のV-0とV-1の境界は、上記(2)、(3)の燃焼継続時間(t1+t2)と(t2+t3)の測定結果が基準となる。t1+t2が50秒以下ならばV-0となり、50秒より大きく250秒以下ならばV-1となる。
また、t2+t3が30秒以下ならばV-0となり、30秒より大きく60秒以下ならばV-1となる。
上記(1)〜(5)のそれぞれについて、V-0、V-1、V-2の条件を全て満たすものが実用上合格レベルにあるものと評価した。
【0040】
<アイゾット衝撃試験用試験片の作製>
上述のようにして作製した成形用ペレットを、棚式の熱風乾燥機を使用して50℃で12時間乾燥処理を施した。その後、型締力50トンの電動式射出成形機を使用して、金型温度40℃、シリンダー温度180℃、射出速度20mm/s、射出圧力100MPa、冷却時間60secの設定条件で、アイゾット衝撃試験用試験片を作製した。
試験片のサイズは、長さ64mm、幅12.7mm、厚さ12.7mmで、A切欠きを入れた2号A試験片であるものとした。
【0041】
<アイゾット衝撃試験>
JIS K 7110に準拠したアイゾット衝撃試験を行った。
【0042】
(実施例2)
<繊維強化難燃性樹脂組成物の作製>
実施例1で使用したポリ乳酸樹脂と、セルロース繊維とを90:10の重量比で混合した。ポリ乳酸樹脂とセルロース繊維の合計量を100重量部とした時に、第一の難燃剤(ポリリン酸メラミン)1重量部を添加した。
更に、ポリ乳酸樹脂の量を100重量部と換算した時に、第二の難燃剤として脂肪族系スルホン酸化合物であるカンファースルホン酸を0.056重量部、すなわち、ポリ乳酸樹脂とセルロース繊維の合計量を100重量部とした時に0.05重量部を添加した。これをドライブレンドした後に、単軸混練押出機で180℃の温度で溶融混練して、3mm角程度の成形用ペレットを作製した(サンプル4)。
カンファースルホン酸には、関東化学株式会社製の試薬1級を使用した。
【0043】
<UL94垂直燃焼試験片の作製>
前記実施例1と同様の方法により、電動式射出成形機を使用して、UL94垂直燃焼試験用の試験片を作製した。
【0044】
<UL94垂直燃焼試験およびその判定方法>
前記実施例1と同様の方法で、UL94垂直燃焼試験を行い、燃焼性を判定・評価した。
【0045】
<アイゾット衝撃試験用試験片の作製およびアイゾット衝撃試験>
前記実施例1と同様の方法で、電動式射出成形機を使用して、アイゾット衝撃試験用の試験片を作製し、JIS K 7110に準拠したアイゾット衝撃試験を行った。
【0046】
(実施例3)
<繊維強化難燃性樹脂組成物の作製>
実施例1で使用したポリ乳酸樹脂とセルロース繊維を90:10の重量比で混合し、ポリ乳酸樹脂とセルロース繊維の合計量を100重量部とした時に、第一の難燃剤(ポリリン酸メラミン)1重量部を添加し、更に、ポリ乳酸樹脂の含有量を100重量部と換算した時に、第二の難燃剤として芳香族系スルホン酸化合物であるドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを0.056重量部、すなわち、ポリ乳酸樹脂とセルロース繊維の合計量を100重量部とした時に0.05重量部を添加した。これをドライブレンドした後に、単軸混練押出機で180℃の温度で溶融混練して、3mm角程度の成形用ペレットを作製した(サンプル5)。
なお、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムには、関東化学株式会社製の試薬鹿1級を使用した。
【0047】
<UL94垂直燃焼試験片の作製>
前記実施例1と同様の方法で、電動式射出成形機を使用して、UL94垂直燃焼試験用の試験片を作製した。
【0048】
<UL94垂直燃焼試験およびその判定方法>
前記実施例1と同様の方法で、UL94垂直燃焼試験を行い、燃焼性を判定・評価した。
【0049】
<アイゾット衝撃試験用試験片の作製およびアイゾット衝撃試験>
前記実施例1と同様の方法で、電動式射出成形機を使用して、アイゾット衝撃試験用の試験片を作製し、JIS K 7110に準拠したアイゾット衝撃試験を行った。
【0050】
(比較例1)
<繊維強化難燃性樹脂組成物の作製>
実施例1で使用したポリ乳酸樹脂とセルロース繊維とを90:10の重量比で混合し、難燃剤を添加せずに、ドライブレンドした後に、単軸混練押出機で180℃の温度で溶融混練して、3mm角程度の成形用ペレットを作製した(サンプル6)。
【0051】
<UL94垂直燃焼試験片の作製>
前記実施例1と同様の方法で、電動式射出成形機を使用して、UL94垂直燃焼試験用の試験片を作製した。
【0052】
<UL94垂直燃焼試験およびその判定方法>
前記実施例1と同様の方法で、UL94垂直燃焼試験を行い、燃焼性を判定・評価した。
【0053】
<アイゾット衝撃試験用試験片の作製およびアイゾット衝撃試験>
前記実施例1と同様の方法で、電動式射出成形機を使用して、アイゾット衝撃試験用の試験片を作製し、JIS K 7110に準拠したアイゾット衝撃試験を行った。
【0054】
(比較例2)
<繊維強化難燃性樹脂組成物の作製>
実施例1で使用したポリ乳酸樹脂とセルロース繊維とを90:10の重量比で混合し、第二の難燃剤として硫酸メラミン((C366n・H2SO4)を、セルロース繊維の含有量を100重量部と換算した時に10重量部、すなわち、ポリ乳酸樹脂とセルロース繊維の合計量を100重量部とした時に1重量部を添加した。ドライブレンドした後に、単軸混練押出機で180℃の温度で溶融混練して、3mm角程度の成形用ペレットを作製した(サンプル7)。
第二の難燃剤には、株式会社三和ケミカル製の硫酸メラミン アピノン−901を使用した。
【0055】
<UL94垂直燃焼試験片の作製>
前記実施例1と同様の方法で、電動式射出成形機を使用して、UL94垂直燃焼試験用の試験片を作製した。
【0056】
<UL94垂直燃焼試験およびその判定方法>
前記実施例1と同様の方法で、UL94垂直燃焼試験を行い、燃焼性を判定・評価した。
【0057】
<アイゾット衝撃試験用試験片の作製およびアイゾット衝撃試験>
前記実施例1と同様の方法で、電動式射出成形機を使用して、アイゾット衝撃試験用の試験片を作製し、JIS K 7110に準拠したアイゾット衝撃試験を行った。
【0058】
(比較例3)
<繊維強化難燃性樹脂組成物の作製>
実施例1で使用したポリ乳酸樹脂とセルロース繊維とを90:10の重量比で混合し、第二の難燃剤として前記実施例2で使用したカンファースルホン酸を、ポリ乳酸樹脂とセルロース繊維の合計量を100重量部とした時に、0.5重量部の割合で添加した。ドライブレンドした後に、単軸混練押出機で180℃の温度で溶融混練して、3mm角程度の成形用ペレットを作製した(サンプル8)。
【0059】
<UL94垂直燃焼試験片の作製>
前記実施例1と同様の方法で、電動式射出成形機を使用して、UL94垂直燃焼試験用の試験片を作製した。
【0060】
<UL94垂直燃焼試験およびその判定方法>
前記実施例1と同様の方法で、UL94垂直燃焼試験を行い、燃焼性を判定・評価した。
【0061】
<アイゾット衝撃試験用試験片の作製およびアイゾット衝撃試験>
前記実施例1と同様の方法で、電動式射出成形機を使用して、アイゾット衝撃試験用の試験片を作製し、JIS K 7110に準拠したアイゾット衝撃試験を行った。
【0062】
(比較例4)
前記実施例1で使用したポリ乳酸樹脂のみを用いて成形用ペレットを作製した(サンプル9)。
【0063】
<UL94垂直燃焼試験片の作製>
前記実施例1と同様の方法で、電動式射出成形機を使用して、UL94垂直燃焼試験用の試験片を作製した。
【0064】
<UL94垂直燃焼試験およびその判定方法>
前記実施例1と同様の方法で、UL94垂直燃焼試験を行い、燃焼性を判定・評価した。
【0065】
<アイゾット衝撃試験用試験片の作製およびアイゾット衝撃試験>
前記実施例1と同様の方法で、電動式射出成形機を使用して、アイゾット衝撃試験用の試験片を作製し、JIS K 7110に準拠したアイゾット衝撃試験を行った。
【0066】
(比較例5)
<繊維強化難燃性樹脂組成物の作製>
実施例1で使用したポリ乳酸樹脂とセルロース繊維とを90:10の重量比で混合し、セルロース繊維の含有量を100重量部と換算したときに、第一の難燃剤(ポリリン酸メラミン)を、0.1、30重量部としたもの、すなわちポリ乳酸樹脂とセルロース繊維の合計量を100重量部としたときに、前記第一の難燃剤が0.01、及び3重量部として添加したものを、それぞれドライブレンドし、その後、単軸混練押出機で180℃の温度で溶融混練して、3mm角程度の成形用ペレットを作製した(サンプル10、11)。
【0067】
<UL94垂直燃焼試験片の作製>
前記実施例1と同様の方法で、電動式射出成形機を使用して、UL94垂直燃焼試験用の試験片を作製した。
【0068】
<UL94垂直燃焼試験およびその判定方法>
前記実施例1と同様の方法で、UL94垂直燃焼試験を行い、燃焼性を判定・評価した。
【0069】
<アイゾット衝撃試験用試験片の作製およびアイゾット衝撃試験>
前記実施例1と同様の方法で、電動式射出成形機を使用して、アイゾット衝撃試験用の試験片を作製し、JIS K 7110に準拠したアイゾット衝撃試験を行った。
【0070】
〔試験結果〕
上述した実施例1〜3、比較例1〜5の、サンプル1〜11における、UL94垂直燃焼試験、及びアイゾット衝撃試験の評価結果を下記〔表1〕に示す。
【0071】
【表1】

【0072】
本発明実施例1〜3のサンプル1〜5は、比較例4(サンプル9)と比較して、いずれにおいても、セルロース繊維成分を含有させたことにより機械的強度(アイゾット衝撃値)の向上効果が得られたことが確かめられた。
また、実施例1〜3においては、難燃剤としてポリリン酸メラミンを所定量含有させたことにより、セルロース繊維成分に対しても優れた難燃効果が発揮されており良好な難燃性の評価が得られた。
実施例2(サンプル4)、実施例3(サンプル5)においては、従来から汎用されている難燃剤として、それぞれ、カンファースルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを更に含有させたので、実施例1よりも一層優れた難燃効果が発揮されたことが確かめられた。
比較例1〜4(サンプル6〜9)においては、実用上充分な難燃性が得られなかった。特に比較例2(サンプル7)、比較例3(サンプル8)の評価結果から、従来汎用されている難燃剤(硫酸メラミン、カンファースルホン酸)を用いるのみでは、セルロース繊維成分に対する充分な難燃効果が得られないことが確かめられた。
また、実施例1〜3(サンプル1〜5)と、比較例5(サンプル10、11)の評価結果を比較することにより、ポリリン酸メラミンの添加量は、セルロースを主成分とする繊維の含有量を100重量部としたときに、1〜20重量部の範囲に特定することが好適であり、これにより優れた難燃効果と実用上充分な機械的強度の双方の特性の両立が図られることが明確になった。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも、(A)熱可塑性ポリエステル樹脂、(B)セルロースを主成分とする繊維、(C)第一の難燃剤を含有しており、
前記(A)熱可塑性ポリエステル樹脂と(B)セルロースを主成分とする繊維の配合比率が、95:5〜5:95であり、
前記(A)熱可塑性ポリエステル樹脂は、少なくとも原料の一部として、バイオマス材料を含む、脂肪族ポリエステル樹脂、芳香族ポリエステル樹脂の、少なくともいずれか一種類を含有しているものであり、
前記(C)第一の難燃剤は、下記式(1)により表される2,4,6−トリアミノ−1,3,5−トリアジン骨格を有するリン酸塩(ポリリン酸メラミン)であり、
前記(B)セルロースを主成分とする繊維の含有量を100重量部としたときに、前記(C)第一の難燃剤は、1〜20重量部であることを特徴とする繊維強化難燃性樹脂組成物。
(C366n・Hn+2n3n+1・・・(1)
【請求項2】
前記ポリリン酸メラミンの他、第二の難燃剤として、脂肪族スルホン酸化合物、芳香族スルホン酸化合物、脂肪族カルボン酸化合物、芳香族カルボン酸化合物及びこれらの金属塩の、少なくともいずれか一種を含有しており、
前記(A)熱可塑性ポリエステル樹脂の含有量を100重量部とした時に、前記第二の難燃剤は、0.001〜1重量部であることを特徴とする請求項1に記載の繊維強化難燃性樹脂組成物。
【請求項3】
前記第二の難燃剤を構成する、脂肪族スルホン酸化合物、芳香族スルホン酸化合物、脂肪族カルボン酸化合物、芳香族カルボン酸化合物の、それぞれの金属塩が、ナトリウム塩、又はカリウム塩の少なくともいずれかであることを特徴とする請求項2に記載の難燃性樹脂組成物
【請求項4】
前記(A)の熱可塑性ポリエステル樹脂が、ポリ乳酸樹脂または微生物産生樹脂(ポリヒドロキシアルカン酸)のうちの、少なくともいずれかを含有しているものとすることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の繊維強化難燃性樹脂組成物。
【請求項5】
前記(B)セルロースを主成分とする繊維が、少なくとも原料の一部として、バイオマス材料を用いていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の繊維強化難燃性樹脂組成物。
【請求項6】
前記(A)熱可塑性ポリエステル樹脂と、前記(B)セルロースを主成分とする繊維との重量比が、95:5〜50:50の範囲として、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の維強化難燃性樹脂組成物を用いて、射出成形法によって成形したことを特徴とする成形体。

【公開番号】特開2008−303288(P2008−303288A)
【公開日】平成20年12月18日(2008.12.18)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−151417(P2007−151417)
【出願日】平成19年6月7日(2007.6.7)
【出願人】(000006747)株式会社リコー (37,907)
【Fターム(参考)】