(57)【要約】【課題】    難燃性成形品の製造に適し、少ない難燃剤の添加量であっても高い難燃性を発揮させることのできる樹脂組成物と、樹脂組成物の難燃性を判定するための難燃性判定方法を提供する。【解決手段】    本発明の樹脂組成物は、熱可塑性樹脂と、セルロース系材料と、リン酸系難燃剤とを含み、下記の関係式（１）及び（２）を満たすものである。【数１】2018162398.tif 000033【数２】2018162398.tif 000034（上式（１）及び（２）において、ＴP、ＴB及びＴCMPは熱重量分析における重量減少速度ピーク時の温度を指し、それぞれ、ＴP：熱可塑性樹脂の重量減少速度ピーク時の温度（℃）、ＴB：セルロース系材料の重量減少速度ピーク時の温度（℃）、ＴCMP：樹脂組成物の重量減少速度ピーク時の温度（℃）である。ただし、樹脂組成物の重量減少速度ピークが２つある場合は低温側の温度をＴCMPとする。）【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂と、セルロース系材料と、リン酸系難燃剤とを含み、下記の関係式（１）及び（２）を満たす、樹脂組成物。
【数１】
2018162398.tif 000031
【数２】
2018162398.tif 000032
（上式（１）及び（２）において、ＴP、ＴB及びＴCMPは熱重量分析における重量減少速度ピーク時の温度を指し、それぞれ、ＴP：熱可塑性樹脂の重量減少速度ピーク時の温度（℃）、ＴB：セルロース系材料の重量減少速度ピーク時の温度（℃）、ＴCMP：樹脂組成物の重量減少速度ピーク時の温度（℃）である。ただし、樹脂組成物の重量減少速度ピークが２つある場合は低温側の温度をＴCMPとする。）
【請求項２】
前記セルロース系材料がセルロース粉末である、請求項１に記載の樹脂組成物。
【請求項３】
前記熱可塑性樹脂がポリオレフィンである、請求項１または２に記載の樹脂組成物。
【請求項４】
前記熱可塑性樹脂がポリエステルである、請求項１または２に記載の樹脂組成物。
【請求項５】
前記ポリエステルがポリ乳酸である、請求項４に記載の樹脂組成物。
【請求項６】
前記リン酸系難燃剤がポリリン酸アンモニウム及び／又はリン酸メラミンである、請求項１から５までのいずれかに記載の樹脂組成物。
【請求項７】
熱可塑性樹脂と、セルロース系材料と、リン酸系難燃剤とを含む樹脂組成物について、下記の判定要素（１）及び（２）に基づいて難燃性を判定する、樹脂組成物の難燃性判定方法。
判定要素（１）：ＴPとＴCMPの差
判定要素（２）：ＴPとＴBの大小関係
（上記判定要素（１）及び（２）において、ＴP、ＴB及びＴCMPは熱重量分析における重量減少速度ピーク時の温度を指し、それぞれ、ＴP：熱可塑性樹脂の重量減少速度ピーク時の温度（℃）、ＴB：セルロース系材料の重量減少速度ピーク時の温度（℃）、ＴCMP：樹脂組成物の重量減少速度ピーク時の温度（℃）である。ただし、樹脂組成物の重量減少速度ピークが２つある場合は低温側の温度をＴCMPとする。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、難燃性成形品の製造に適した樹脂組成物と、樹脂組成物の難燃性を判定するための難燃性判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プラスチック等の有機材料が、家電品、自動車、建材等、多岐にわたって利用されている。
しかし、有機材料は、易燃性、可燃性が欠点として問題となる場合が多い。すなわち、電気機器や自動車部品等に利用する場合、使用環境等によっては、火災の原因あるいは燃焼拡大の原因となる危険がある。
そこで、プラスチックの難燃性を向上させるために、難燃剤を添加することが知られている。
特許文献１には、熱可塑性樹脂と、木質材料粉と、相溶化剤を含む樹脂組成物が開示され、難燃剤としてリン酸系難燃剤を添加した例が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１３３８３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
高い難燃性を得るために難燃剤を大量に添加する場合には、機械的特性の低下や高コスト化の問題を生じる。
そのため、難燃剤の添加量を抑えながらも高い難燃性を発揮させることが望ましい。
そこで、本発明は、難燃性成形品の製造に適し、少ない難燃剤の添加量であっても高い難燃性を発揮させることのできる樹脂組成物と、樹脂組成物の難燃性を判定するための難燃性判定方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者は上記課題を解決するため鋭意検討した結果、セルロースの脱水反応により生成された不燃性ガス及び炭化層形成が難燃性の発揮に重要な役割を果たしており、かつ、リン酸系難燃剤がセルロースの脱水反応を促進することを見出し、このような相乗効果を十分に発揮させるための条件をも見出して、本発明を完成するに至った。
【０００６】
すなわち、本発明にかかる樹脂組成物は、熱可塑性樹脂と、セルロース系材料と、リン酸系難燃剤とを含み、下記の関係式を満たすものである。
【０００７】
【数１】
2018162398.tif 000002
【数２】
2018162398.tif 000003
【０００８】
（上式（１）及び（２）において、ＴP、ＴB及びＴCMPは熱重量分析における重量減少速度ピーク時の温度を指し、それぞれ、ＴP：熱可塑性樹脂の重量減少速度ピーク時の温度（℃）、ＴB：セルロース系材料の重量減少速度ピーク時の温度（℃）、ＴCMP：樹脂組成物の重量減少速度ピーク時の温度（℃）である。ただし、樹脂組成物の重量減少速度ピークが２つある場合は低温側の温度をＴCMPとする。）
【０００９】
また、本発明にかかる樹脂組成物の難燃性判定方法は、熱可塑性樹脂と、セルロース系材料と、リン酸系難燃剤とを含む樹脂組成物について、下記の判定要素（１）及び（２）に基づいて難燃性を判定するものである。
判定要素（１）：ＴPとＴCMPの差
判定要素（２）：ＴPとＴBの大小関係
（上記判定要素（１）及び（２）において、ＴP、ＴB及びＴCMPは熱重量分析における重量減少速度ピーク時の温度を指し、それぞれ、ＴP：熱可塑性樹脂の重量減少速度ピーク時の温度（℃）、ＴB：セルロース系材料の重量減少速度ピーク時の温度（℃）、ＴCMP：樹脂組成物の重量減少速度ピーク時の温度（℃）である。ただし、樹脂組成物の重量減少速度ピークが２つある場合は低温側の温度をＴCMPとする。）
【発明の効果】
【００１０】
本発明の樹脂組成物は、難燃性成形品の製造に適し、少ない難燃剤の添加量であっても高い難燃性を発揮させることができる。
本発明の樹脂組成物の難燃性判定方法は、混練から燃焼試験までのトライ＆エラーの時間を割く必要がなく、簡単な熱重量分析により、難燃性を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例におけるポリプロピレン系試料混練に用いたスクリューセグメントの構成を示す図である。
【図２】実施例におけるポリ乳酸系試料混練に用いたスクリューセグメントの構成を示す図である。
【図３】実施例で作製したダンベル試験片を示す図である。
【図４】実施例で作製した平板試験片を示す図である。
【図５】実施例における水平燃焼試験の試験方法を示す図である。
【図６】実施例における垂直燃焼試験の試験方法を示す図である。
【図７】実施例における炭化層形成速度及び厚さの測定試験の試験方法を示す図である。
【図８】実施例における各試料の発熱速度と温度の関係を示すグラフである。
【図９】実施例における各試料の発熱速度と温度の関係を示すグラフである。
【図１０】実施例における各試料の発熱速度と温度の関係を示すグラフである。
【図１１】実施例における各試料の発熱速度と温度の関係を示すグラフである。
【図１２】実施例における各試料の燃焼時間と炭化層の厚さとの関係を示すグラフである。
【図１３】実施例における各試料の燃焼時間と炭化層の厚さとの関係を示すグラフである。
【図１４】実施例における各試料の燃焼時間と炭化層の厚さとの関係を示すグラフである。
【図１５】実施例における各試料の燃焼時間と炭化層の厚さとの関係を示すグラフである。
【図１６】実施例における各試料（水平燃焼試験後）のＥＤＳによる元素解析結果を示す写真である。
【図１７】実施例における各試料（水平燃焼試験後）のＥＤＳによる元素解析結果を示す写真である。
【図１８】実施例における各試料（垂直燃焼試験後）のＥＤＳによる元素解析結果を示す写真である。
【図１９】実施例における各試料（垂直燃焼試験後）のＥＤＳによる元素解析結果を示す写真である。
【図２０】実施例における各試料の重量減少率と温度の関係を示すグラフである。
【図２１】実施例における各試料の重量減少率と温度の関係を示すグラフである。
【図２２】実施例における各試料の重量減少率と温度の関係を示すグラフである。
【図２３】実施例における各試料の重量減少率と温度の関係を示すグラフである。
【図２４】実施例における各試料の重量減少速度と温度の関係を示すグラフである。
【図２５】実施例における各試料の重量減少速度と温度の関係を示すグラフである。
【図２６】実施例における各試料のＴPとＴCMPの差と、炭化層形成速度との関係を示すグラフである。
【図２７】実施例における各試料のＴPとＴCMPの差と、発熱速度との関係を示すグラフである。
【図２８】実施例における各試料のＴPとＴCMPの差と、炭化層の厚さとの関係を示すグラフである。
【図２９】実施例におけるポリアセタール系試料混練に用いたスクリューセグメントの構成を示す図である。
【図３０】実施例におけるポリアセタール系試料混練に用いたスクリューセグメントの構成を示す図である。
【図３１】実施例におけるポリアセタール系試料について、水平難燃試験の燃焼速度の結果を示す図である。
【図３２】実施例における各試料の重量減少速度と温度の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明にかかる樹脂組成物及び樹脂組成物の難燃性判定方法の好ましい実施形態について詳しく説明する。
ただし、本発明の範囲はこれらの説明に拘束されることはなく、以下の例示以外についても、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜変更実施し得る。
【００１３】
本発明にかかる樹脂組成物は、熱可塑性樹脂と、セルロース系材料と、リン酸系難燃剤とを含む。
【００１４】
熱可塑性樹脂としては、特に限定されないが、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン、ポリオレフィン共重合体、ポリ乳酸やポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル共重合体、及びアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体等が挙げられ、ポリオレフィン又はポリエステルが好ましく、ポリ乳酸が特に好ましい。
【００１５】
セルロース系材料としては、例えば、セルロース粉末が挙げられるほか、木材または木材を粉砕した木粉などセルロース以外の成分（リグニン、ヘミセルロース等）を含むものであってもよいし、繊維状セルロースをチップ化したパルプなどの加工品であってもよい。難燃性付与の点において、セルロース粉末が特に好ましい。
セルロース系材料の大きさは、特に限定されないが、粒径１５０μｍ以下のものが好ましい。粒径が１５０μｍを超えると、成形品の引張強度等の機械特性に問題が出るおそれがある。
セルロース系材料の配合量としては、特に限定されないが、７０重量％以下であることが好ましい。７０重量％を超えると、成形性や成形品の機械特性に問題が出るおそれがある。
【００１６】
リン酸系難燃剤としては、特に限定されないが、例えば、ポリリン酸アンモニウム、リン酸メラミン等が好適である。
リン酸系難燃剤の配合量としては、特に限定されないが、例えば、５〜１５重量％とすることができる。配合量が少なすぎると難燃効果が不十分となるおそれがあり、他方、配合量が多すぎると、成形品の機械的強度が低下するおそれがある。
本発明においては、セルロース系材料とリン酸系難燃剤との相乗効果によって難燃性を付与するので、難燃剤の添加量が少なくとも十分な難燃性を発揮させ得る。
【００１７】
本発明にかかる樹脂組成物は、上記各成分以外にも、本発明の効果を害しない範囲で、他の成分を含んでもよい。
そのような他の成分として、例えば、相溶化剤を挙げることができる。
相溶化剤としては、マトリックス樹脂として使用される熱可塑性樹脂によって適宜決定すればよいが、例えば、ポリプロピレンの場合、無水マレイン酸変性ポリプロピレンが挙げられる。
相溶化剤の配合量としては、熱可塑性樹脂によって適宜決定され、特に限定されないが、得られる成形品の引張強度等の機械特性を確保するために、重量比でセルロース系材料の１／２０以上が好ましく、１／１７〜１／１５がより好ましい。
【００１８】
本発明にかかる樹脂組成物は、下記の関係式を満たすものである。
【００１９】
【数３】
2018162398.tif 000004
【数４】
2018162398.tif 000005
【００２０】
上式（１）及び（２）において、ＴP、ＴB及びＴCMPは熱重量分析における重量減少速度ピーク時の温度を指し、それぞれ、ＴP：熱可塑性樹脂の重量減少速度ピーク時の温度（℃）、ＴB：セルロース系材料の重量減少速度ピーク時の温度（℃）、ＴCMP：樹脂組成物の重量減少速度ピーク時の温度（℃）である。
ただし、樹脂組成物の重量減少速度ピークが２つある場合は低温側の温度をＴCMPとする。
ＴP、ＴB及びＴCMPは、従来公知の微分熱重量（ＤＴＧ）分析により測定することができる。
【００２１】
成形性、成形物の機械的特性なども考慮しつつ、上記関係式を満たすように、本発明にかかる樹脂組成物の各成分の種類、配合等を適宜選択すれば良い。
【００２２】
本発明にかかる樹脂組成物の難燃性判定方法は、熱可塑性樹脂と、セルロース系材料と、リン酸系難燃剤とを含む樹脂組成物について、下記の判定要素（１）及び（２）に基づいて難燃性を判定するものである。
判定要素（１）：ＴPとＴCMPの差
判定要素（２）：ＴPとＴBの大小関係
【００２３】
各成分や、ＴP、ＴB及びＴCMPの意義などについては、本発明にかかる樹脂組成物についての説明と重複するので、説明を割愛する。
【実施例】
【００２４】
以下、実施例及び比較例を用いて、本発明にかかる樹脂組成物及び樹脂組成物の難燃性判定方法について説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００２５】
〔ポリプロピレン系試料の作製〕
＜実施例１＞
熱可塑性樹脂、セルロース系材料、リン酸系難燃剤及び相溶化剤を混練し、樹脂組成物を得た。
熱可塑性樹脂としては、ポリプロピレン（プライムポリマー株式会社製，Ｊ１０８Ｍ，以下「ＰＰ」と略する）を用いた。
セルロース系材料としては、セルロース粉末（日本製紙株式会社製，ＫＣフロックＷ−１００ＧＫ，以下「ＣＰ」と略する）を用いた。
リン酸系難燃剤としては、ポリリン酸アンモニウム（太平化学産業株式会社製，タイエンＫ，以下「ＡＰＰ」と略する）を用いた。
相溶化剤としては、無水マレイン酸変性ポリプロピレン（三洋化成株式会社製，ユーメックス１００１，以下「ＭＡＰＰ」と略する。）を用いた。
配合は、
ＰＰ３６．７重量％、ＣＰ５０重量％、ＡＰＰ１０重量％、ＭＡＰＰ３．３重量％
とした。
混練は、同方向回転二軸押出機「ＺＳＫ１８」（Ｃｏｐｅｒｉｏｎ社製、スクリュー径＝１８ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝４０）を用い、一括混練とした。
スクリューセグメントの構成を図１に示す。スクリュー構成は、熱可塑性樹脂を可塑化させるためのニーディングディスクを１か所、セルロース系材料の分散性を向上させるためのニーディングディスクを２か所とミキシングスクリューを１か所入れ、混練時、試料にせん断力をかけられる構成にした。
セルロース系材料とリン酸系難燃剤は、熱風乾燥器（株式会社いすゞ製作所製，強制循環式恒温器そよかぜ、以下同様）で８０℃、２４時間熱風乾燥した。
混練条件を下表に示す。丸数字は図１の位置関係と対応している。
【表１】
2018162398.tif 000006
【００２６】
＜実施例２，３、比較例１〜１３＞
原料ないし配合量を下表２のとおりに変更したこと以外は実施例１と同様にして、実施例２，３の各樹脂組成物、比較例１の樹脂混練物、比較例２〜１３の各樹脂組成物を試料として得た。
【００２７】
【表２】
2018162398.tif 000007
【００２８】
表２中の数値は重量％を表す。
表２中、Ｐｕｌｐは、繊維状セルロースをチップ化したパルプ（Ｆｉｂｒｉａ製，ＢＬＥＡＣＨＥＤ  ＥＵＣＡＬＹＰＴＵＳ  ＫＲＡＦＴ  ＰＵＬＰ−Ｔｒｅｓ  Ｌａｇｏａｓ  ｍｉｌｌ）を指す（以下も同様に「Ｐｕｌｐ」と略記する）。Ｐｕｌｐの平均繊維長は１６５７μｍのものを使用した。
表２中、ＢＦは、バイオフィラー（プレジール株式会社製，広島県庄原市産）を指す（以下も同様に「ＢＦ」と略記する）。このＢＦはセルロース成分以外にリグニン及びヘミセルロースを含む木粉である。
参照の便宜のため、実施例１の配合も表２に併記している。
【００２９】
〔ポリ乳酸系試料の作製〕
＜実施例４＞
熱可塑性樹脂、セルロース系材料及びリン酸系難燃剤を混練し、樹脂組成物を得た。
熱可塑性樹脂としては、ポリ乳酸（Ｚｈｅｊｉａｎｇ  Ｈｉｓｕｎ  Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ，ＲＥＶＯＤＥ１１０，以下「ＰＬＡ」と略）を用いた。
セルロース系材料としては、実施例１と同様、ＣＰを用いた。
リン酸系難燃剤としては、実施例１と同様、ＡＰＰを用いた。
配合は、
ＰＬＡ６０重量％、ＣＰ３０重量％、ＡＰＰ１０重量％
とした。
混練は、実施例１と同様、同方向回転二軸押出機「ＺＳＫ１８」（Ｃｏｐｅｒｉｏｎ社製、スクリュー径＝１８ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝４０）を用いた。
ＰＬＡとＣＰを先に一括混練しマスターバッチを作製し、その作製したＰＬＡ／ＣＰペレットとＡＰＰをよく混ぜ合わせホッパーから投入する２回混練とした。
スクリューセグメントの構成を図２に示す。スクリュー構成は、熱可塑性樹脂を可塑化させるためのニーディングディスクを１か所入れ、その先はすべてフルフライトスクリュにし、混練時に試料が発熱しない温度条件とスクリュー構成にした。
混練前に、ＰＬＡは真空乾燥器（ヤマト科学株式会社製，ＡＤＰ３００）で９０℃、３時間真空乾燥し、ＣＰとＡＰＰは熱風乾燥器で８０℃、２４時間熱風乾燥した。
混練条件を下表３に示す。丸数字は図２の位置関係と対応している。
【００３０】
【表３】
2018162398.tif 000008
【００３１】
＜実施例５、比較例１４〜１９＞
原料ないし配合量を下表４のとおりに変更したこと以外は実施例４と同様にして、実施例５、比較例１４の樹脂混練物、比較例１５〜１９の各樹脂組成物を試料として得た。
【００３２】
【表４】
2018162398.tif 000009
【００３３】
表４中の数値は重量％を表す。
参照の便宜のため、実施例４の配合も表４に併記している。
【００３４】
〔試験〕
＜試験片の作製＞
上記実施例ないし比較例にかかる各試料（二軸押出機を用いて作製した各ペレット）から、射出成形機（東洋機械金属株式会社製，ＰＬＡＳＴＲＥＴ−４０Ｖ）を用いて、図３に示す試料評価用のダンベル試験片を作製した。
同様に、上記実施例ないし比較例にかかる各試料を用いて、図４に示す平板試験片を作製した。
ダンベル試験片の射出成形の条件を表５に、平板試験片の射出成形の条件を表６に、それぞれ示す。
「ＰＰ系」、「ＰＬＡ系」とあるのは、それぞれ、上記「ポリプロピレン系試料の作製」で得た各試料、上記「ポリ乳酸系試料の作製」で得た各試料に対応する。
なお、射出成形は、各試料（ペレット）を熱風乾燥器で８０℃、２４時間熱風乾燥させてから行った。
【００３５】
【表５】
2018162398.tif 000010
【００３６】
【表６】
2018162398.tif 000011
【００３７】
＜試験方法＞
（１）燃焼試験
（１−１）水平燃焼試験
上記「試験片の作製」の項で作製したダンベル試験片の片端を切断して使用して試験を行った。試験条件はＵＬ９４規格を参考に行った。
燃焼させる部分の寸法は長さ８０ｍｍ、幅１０ｍｍ、厚さ４ｍｍとした。
試験片に自由端から２０ｍｍ及び８０ｍｍの箇所に標線をつけた。
また、すべての試験片は試験前に８０℃で２４時間熱風乾燥を行った。試験片の本数は各試料につき５本とした。
試験装置を図５に示す。試験片の長さ方向は水平に、幅方向は水平に対して４５°の角度で保持し、試験片の下端から１０ｍｍの位置に滴下の影響を防ぐための金網を設置した。寸法が２３０ｍｍ×１３０ｍｍの物を使用した。点火には可燃ガス（榮製機株式会社製，ＲＴ−２０／ＨＣシリーズ用Ｒ２００）を燃料とするガストーチバーナーを使用した。ストップウォッチは０．１秒目盛の物を使用した。
【００３８】
（１−２）垂直燃焼試験
上記（１−１）の水平燃焼試験において自己消火性を示した試料のみに対して、垂直燃焼試験を行った。試験条件はＵＬ９４のＶ−０規格を参考に行った。実験に用いた試験片は水平燃焼試験に用いたものと同様のものを使い、試験片の本数は各試料につき５本とした。
試験装置を図６に示す。試験片を垂直に固定し、水平燃焼試験と同様のバーナー、ストップウォッチを用いて試験を行った。試験方法は空気の流れを感じない室内で、バーナーは試験片から離して点火し、炎の高さ約２０ｍｍの安定した青色炎に調整した。炎は試験片の下端に試験片の長さ方向に対して２０°の角度で炎の中心部を１０秒間接炎した。燃焼時間を記録し、燃焼が途中で止んだ場合は再び１０秒間接炎し、燃焼時間を記録、燃焼の合計時間を求めた。
【００３９】
（２）コーンカロリーメータ
上記「試験片の作製」の項で作製した平板試験片の発熱量及び発熱速度の測定をコーンカロリーメータ（株式会社東洋精機製作所製、ＣＯＮＥＣＡＬＯＲＩＭＥＴＥＲ  IIIＣ３）で行った。試験片の寸法は５０ｍｍ×５０ｍｍ×３．３ｍｍとし、コーンヒータ下端と試験片上面の距離は２５ｍｍ、ヒーター温度７３４．５℃で輻射量５０．０Ｗ／ｍ2とした。試験片は試験前に熱風乾燥器で８０℃、２４時間熱風乾燥を行った．
【００４０】
（３）炭化層形成速度及び厚さの測定
上記「試験片の作製」の項で作製したダンベル試験片を切断し、４ｍｍ×１０ｍｍ×１０ｍｍの試験片とした。
ガストーチバーナーを図７に示すように使用して試験片を燃焼させた。燃焼試験と同様のバーナー、ストップウォッチを用いて試験を行った。１０秒、２０秒、３０秒と１０秒間隔で燃焼時間を増やしていった。燃焼後、試験片を水没させ急冷した。試験片は試験前に熱風乾燥器で８０℃、２４時間熱風乾燥を行った。
燃焼した試験片は８０℃で２４時間乾燥させて、形成させた炭化層が崩れないように樹脂（サカモト工機製，キング埋込樹脂及びキング埋込樹脂専用添加剤  硬化剤，促進剤）で硬化させた。２４時間硬化させた後、試験片中央部を電動のこぎりで切断し、断面上部を実体顕微鏡（ＭＴ９４３０，メイジテクノ株式会社）で撮影した。撮影した試験片の炭化層をコンピュータソフトＳｉｇｍａ  Ｐｒｏ  Ｓｃａｎ  ５で各条件当たり１２０箇所測定した。
【００４１】
（４）炭化物観察
上記「（１）燃焼試験」後の炭化物を、走査電子顕微鏡（日本電子株式会社製，ＪＳＭ７００１ＦＤ，以下「ＳＥＭ」と略）を用いて観察した。ＳＥＭを用いて元素分析（以下ＥＤＳと略）を行った。具体的には、水素、炭素、窒素、酸素、リンの元素分析を行った。加速電圧は２０ｋＶで観察した。
【００４２】
（５）熱重量分析
上記「試験片の作製」の項で作製したダンベル試験片をチップ状に切断したものを試料とし、示差熱量分析装置（島津製作所株式会社製、ＤＴＧ−５０Ｈ）を用いて熱重量測定を行った。セルはアルミニウムを用いた。試験に用いた試料は１０〜１１ｍｇとし、空気中で試験を行った。昇温速度１０℃／ｍｉｎで６００℃まで昇温した。ホールド時間は０時間でその後、−１０℃／ｍｉｎで４０℃まで冷却した。
【００４３】
＜試験結果＞
（１）燃焼試験の結果
水平・垂直燃焼試験の結果を表７，８に示す。
【００４４】
【表７】
2018162398.tif 000012
【００４５】
【表８】
2018162398.tif 000013
【００４６】
（２）コーンカロリーメータの結果
コーンカロリーメータの結果を表９，１０に示す。
【００４７】
【表９】
2018162398.tif 000014
【００４８】
【表１０】
2018162398.tif 000015
【００４９】
図８に、
実施例１（ＰＰ／ＭＡＰＰ３．３ｗｔ％／ＣＰ５０ｗｔ％／ＡＰＰ１０ｗｔ％）、
比較例１（ＰＰ）、
比較例２（ＰＰ／ＭＡＰＰ３．３ｗｔ％／ＡＰＰ１０ｗｔ％）、
比較例５（ＰＰ／ＭＡＰＰ３．３ｗｔ％／ＣＰ５０ｗｔ％）
の各試料における発熱速度と温度の関係を示す。
【００５０】
図９に、
実施例２（ＰＰ／ＭＡＰＰ３．３ｗｔ％／Ｐｕｌｐ５０ｗｔ％／ＡＰＰ１０ｗｔ％）、
比較例１（ＰＰ）、
比較例２（ＰＰ／ＭＡＰＰ３．３ｗｔ％／ＡＰＰ１０ｗｔ％）、
比較例１０（ＰＰ／ＭＡＰＰ３．３ｗｔ％／Ｐｕｌｐ５０ｗｔ％）
の各試料における発熱速度と温度の関係を示す。
【００５１】
図１０に、
実施例３（ＰＰ／ＭＡＰＰ３．３ｗｔ％／ＢＦ５０ｗｔ％／ＡＰＰ１０ｗｔ％）、
比較例１（ＰＰ）、
比較例２（ＰＰ／ＭＡＰＰ３．３ｗｔ％／ＡＰＰ１０ｗｔ％）、
比較例１３（ＰＰ／ＭＡＰＰ３．３ｗｔ％／ＢＦ５０ｗｔ％）
の各試料における発熱速度と温度の関係を示す。
【００５２】
図１１に、
実施例５（ＰＬＡ／ＣＰ４０ｗｔ％／ＡＰＰ１０ｗｔ％）、
比較例１４（ＰＬＡ）、
比較例１５（ＰＬＡ／ＡＰＰ１０ｗｔ％）、
比較例１８（ＰＬＡ／ＣＰ４０ｗｔ％）
の各試料における発熱速度と温度の関係を示す。
【００５３】
（３）炭化層形成速度及び厚さの測定の結果
炭化層形成速度測定の結果を表１１，１２に示す。
【００５４】
【表１１】
2018162398.tif 000016
【００５５】
【表１２】
2018162398.tif 000017
【００５６】
図１２に、
実施例１（ＰＰ／ＭＡＰＰ３．３ｗｔ％／ＣＰ５０ｗｔ％／ＡＰＰ１０ｗｔ％）、
比較例４（ＰＰ／ＭＡＰＰ３．３ｗｔ％／ＣＰ３０ｗｔ％）、
比較例５（ＰＰ／ＭＡＰＰ３．３ｗｔ％／ＣＰ５０ｗｔ％）、
比較例７（ＰＰ／ＭＡＰＰ３．３ｗｔ％／ＣＰ３０ｗｔ％／ＡＰＰ１０ｗｔ％）
の各試料における燃焼時間と炭化層の厚さとの関係を示す。
【００５７】
図１３に、
実施例２（ＰＰ／ＭＡＰＰ３．３ｗｔ％／Ｐｕｌｐ５０ｗｔ％／ＡＰＰ１０ｗｔ％）、
比較例９（ＰＰ／ＭＡＰＰ３．３ｗｔ％／Ｐｕｌｐ３０ｗｔ％）、
比較例１０（ＰＰ／ＭＡＰＰ３．３ｗｔ％／Ｐｕｌｐ５０ｗｔ％）、
比較例１２（ＰＰ／ＭＡＰＰ３．３ｗｔ％／Ｐｕｌｐ３０ｗｔ％／ＡＰＰ１０ｗｔ％）
の各試料における燃焼時間と炭化層の厚さとの関係を示す。
【００５８】
図１４に、
実施例３（ＰＰ／ＭＡＰＰ３．３ｗｔ％／ＢＦ５０ｗｔ％／ＡＰＰ１０ｗｔ％）、
比較例１３（ＰＰ／ＭＡＰＰ３．３ｗｔ％／ＢＦ５０ｗｔ％）
の各試料における燃焼時間と炭化層の厚さとの関係を示す。
【００５９】
図１５に、
実施例４（ＰＬＡ／ＣＰ３０ｗｔ％／ＡＰＰ１０ｗｔ％）、
実施例５（ＰＬＡ／ＣＰ４０ｗｔ％／ＡＰＰ１０ｗｔ％）、
比較例１７（ＰＬＡ／ＣＰ３０ｗｔ％）、
比較例１８（ＰＬＡ／ＣＰ４０ｗｔ％）
の各試料における燃焼時間と炭化層の厚さとの関係を示す。
【００６０】
（４）炭化物観察の結果
ＥＤＳにより、
比較例５（ＰＰ／ＭＡＰＰ３．３ｗｔ％／ＣＰ５０ｗｔ％）、
比較例１８（ＰＬＡ／ＣＰ４０ｗｔ％）
の水平燃焼試験後の炭化物について、リンの元素解析を行った結果を、それぞれ図１６及び図１７に示す。
【００６１】
また、ＥＤＳにより、
実施例１（ＰＰ／ＭＡＰＰ３．３ｗｔ％／ＣＰ５０ｗｔ％／ＡＰＰ１０ｗｔ％）、
実施例５（ＰＬＡ／ＣＰ４０ｗｔ％／ＡＰＰ１０ｗｔ％）
の垂直燃焼試験後の炭化物のリンの元素解析を行った結果を、それぞれ図１８及び図１９に示す。
図１８及び図１９の（ａ）は１０秒間の一回接炎後，（ｂ）は１０秒間の二回接炎後の炭化物のＥＤＳ解析の結果を示す。
【００６２】
これらＥＤＳの結果は、画像上に表示されている直線に沿って波形が出ていればリンが存在するということである。
【００６３】
（５）熱重量分析の結果
熱重量分析の結果をそれぞれ表１３〜１６に示す。
下記表中、Ｔｉ１（℃）及びＴｅ１（℃）は、それぞれ、１つ目のピークにおける重量減少開始温度及び重量減少終了温度であり、Ｔｉ２（℃）及びＴｅ２（℃）は、それぞれ、２つ目のピークにおける重量減少開始温度及び重量減少終了温度である。Ｔ5%は重量が５％減少した時の温度（℃）である。
また、Ｖmax１は重量減少速度の１つ目のピークであり、Ｔmax１はＶmax１の時の温度である。Ｖmax２は重量減少速度の２つ目のピークであり、Ｔmax２はＶmax２の時の温度である。
【００６４】
【表１３】
2018162398.tif 000018
【００６５】
【表１４】
2018162398.tif 000019
【００６６】
【表１５】
2018162398.tif 000020
【００６７】
【表１６】
2018162398.tif 000021
【００６８】
図２０に、
実施例１（ＰＰ／ＭＡＰＰ３．３ｗｔ％／ＣＰ５０ｗｔ％／ＡＰＰ１０ｗｔ％）、
比較例１（ＰＰ）、
比較例２（ＰＰ／ＭＡＰＰ３．３ｗｔ％／ＡＰＰ１０ｗｔ％）、
比較例５（ＰＰ／ＭＡＰＰ３．３ｗｔ％／ＣＰ５０ｗｔ％）、
比較例６（ＰＰ／ＭＡＰＰ３．３ｗｔ％／ＣＰ１０ｗｔ％／ＡＰＰ１０ｗｔ％）、
比較例７（ＰＰ／ＭＡＰＰ３．３ｗｔ％／ＣＰ３０ｗｔ％／ＡＰＰ１０ｗｔ％）
の各試料における重量減少率と温度の関係を示す。
参考のために、セルロース粉末（Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ  Ｐｏｗｄｅｒ）のデータも併記した。
【００６９】
図２１に、
実施例２（ＰＰ／ＭＡＰＰ３．３ｗｔ％／Ｐｕｌｐ５０ｗｔ％／ＡＰＰ１０ｗｔ％）、
比較例１（ＰＰ）、
比較例２（ＰＰ／ＭＡＰＰ３．３ｗｔ％／ＡＰＰ１０ｗｔ％）、
比較例１０（ＰＰ／ＭＡＰＰ３．３ｗｔ％／Ｐｕｌｐ５０ｗｔ％）、
比較例１１（ＰＰ／ＭＡＰＰ３．３ｗｔ％／Ｐｕｌｐ１０ｗｔ％／ＡＰＰ１０ｗｔ％）、
比較例１２（ＰＰ／ＭＡＰＰ３．３ｗｔ％／Ｐｕｌｐ３０ｗｔ％／ＡＰＰ１０ｗｔ％）
の各試料における重量減少率と温度の関係を示す。
【００７０】
図２２に、
実施例３（ＰＰ／ＭＡＰＰ３．３ｗｔ％／ＢＦ５０ｗｔ％／ＡＰＰ１０ｗｔ％）、
比較例１（ＰＰ）、
比較例２（ＰＰ／ＭＡＰＰ３．３ｗｔ％／ＡＰＰ１０ｗｔ％）、
比較例１３（ＰＰ／ＭＡＰＰ３．３ｗｔ％／ＢＦ５０ｗｔ％）
の各試料における重量減少率と温度の関係を示す。
【００７１】
図２３に、
実施例４（ＰＬＡ／ＣＰ３０ｗｔ％／ＡＰＰ１０ｗｔ％）、
実施例５（ＰＬＡ／ＣＰ４０ｗｔ％／ＡＰＰ１０ｗｔ％）、
比較例１４（ＰＬＡ）、
比較例１５（ＰＬＡ／ＡＰＰ１０ｗｔ％）、
比較例１８（ＰＬＡ／ＣＰ４０ｗｔ％）、
比較例１９（ＰＬＡ／ＣＰ１０ｗｔ％／ＡＰＰ１０ｗｔ％）
の各試料における重量減少率と温度の関係を示す。
参考のために、セルロース粉末（Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ  Ｐｏｗｄｅｒ）のデータも併記した。
【００７２】
図２０，図２３に示した重量減少挙動を重量減少速度へ変換した図を図２４，図２５に示す。
【００７３】
＜考察＞
（１）難燃機構について
樹脂の難燃化には、「着火→熱分解→可燃性ガスの発生→燃焼→発熱→熱分解・・・」のサイクルを断ち切る必要がある。
そのサイクルを断ち切る方法として、１つ目に「不燃性ガスの気相による難燃機構」が挙げられる。これは水蒸気などの不燃性ガスによる吸熱効果や樹脂の熱分解から発生した可燃性ガス希釈効果によって難燃化する方法である。
２つ目に「断熱層形成の固相による難燃機構」が挙げられる。これは炭化層等の断熱層を形成することにより、燃焼熱の断熱効果や樹脂の熱分解から発生した可燃性ガス遮断効果によって、樹脂を難燃化する方法である。
以下の考察に見るように、本発明における難燃性の発揮は、上記２つの難燃機構が重要な役割を果たしていると考えられる。
【００７４】
（２）熱可塑性樹脂単体について
ＰＰ単体及びＰＬＡ単体では水平燃焼試験において自己消火に至らなかった（表７，８の比較例１，１４参照。）。両試料とも水平燃焼中に燃焼熱による滴下・溶融がみられた。
また、ＰＰ単体よりもＰＬＡ単体の方が、燃焼速度、発熱速度ともに遅い結果となった（表７〜１０の比較例１，１４参照。）。
この結果は、ＰＰとＰＬＡの化学式の違いにあると考えられる。
すなわち、ＰＰとＰＬＡのそれぞれの化学式は（Ｃ3Ｈ6）n、（Ｃ3Ｈ4Ｏ2）nである。ＰＰは自身に酸素原子を持たないため、空気中の酸素と酸化反応し燃焼する。さらに空気中の酸素だけでは酸素不足になり不完全燃焼を引き起こすため、一酸化炭素やすすといった燃焼拡大の原因物質を生成してしまう。その結果、非常に発熱速度が大きくなり燃焼が拡大したと考えられる。
一方で、ＰＬＡは自身に酸素原子を持つため、燃焼中に酸素不足にならない。そのため、完全燃焼となり、二酸化炭素と水の不燃性ガスを生成する。その結果、ＰＰに比べ発熱速度が小さくなったと考えられる。しかし、ＰＬＡだけでは燃焼拡大を止める程、不燃性ガスを生成することが出来なかったため、自己消火に至らなかったと考えられる。
【００７５】
（３）セルロース系材料のみの添加について
セルロース系材料のみを添加した場合、ＰＰ系試料においてもＰＬＡ系試料においても水平燃焼試験では自己消火しなかった（表７，８の比較例３〜５，８〜１０，１３，１６〜１８参照。）。単純にＣＰの添加量を増やせば、燃焼熱による滴下や溶融現象が抑えられた。
表９，１０と図８〜１１より、ＰＰ系試料、ＰＬＡ系試料のいずれにおいても、セルロース系材料を添加することにより、発熱速度が低下することが分かった。
この結果は、セルロース系材料が燃焼熱によって脱水反応し、生成された水の吸熱反応によるものと考えられる。
すなわち、セルロース系材料を添加することで「不燃性ガスの気相による難燃機構」が発現したと考えられる。
一方で、脱水反応によって炭素が生成されているはずである。しかし、表１１，１２から分かるように、ＰＰ系試料においても、ＰＬＡ系試料においても、炭化層形成速度が遅い。
この理由として、脱水反応せず水分子ではなく、水素のみが抜けた可能性がある。水素が抜けると、残った炭素と酸素が結合して一酸化炭素などの可燃性ガスになっている可能性が高いと言われている（斉藤勝，たかが木炭されど木炭（１），林産試だより，１０月号，（１９９３），ｐｐ．６−１２）。
セルロース系材料を添加すると脱水反応で生成された水の吸熱反応を起こすが、その一方で、脱水反応せず水素のみが抜けた結果、炭化層として残るべき炭素が一酸化炭素などの可燃性ガスとなって燃焼が拡大したと考えられる。
【００７６】
（４）リン酸系難燃剤のみの添加について
リン酸系難燃剤のみを添加した場合、ＰＰ系試料では燃焼拡大し、ＰＬＡ系試料では水平燃焼試験で自己消火性を示した（表７の比較例２、表８の比較例１５参照。）。
表９，１０と図８〜１１より、ＰＰ系試料、ＰＬＡ系試料のいずれにおいても、リン酸系難燃剤を添加することにより、発熱速度が低下することが分かった。
ＡＰＰは加熱されると起こる「アンモニアの離脱」と「脱水反応による水の発生」といった不燃性ガスの生成にも優れている。この不燃性ガスによる「可燃性ガスの希釈効果」や「水の吸熱反応」が発現したのではないかと考えられる。つまり、ＡＰＰを添加することで「不燃性ガスの気相による難燃機構」が発現したと考えられる。
ＰＬＡの場合、これに加え、上述の通り完全燃焼により不燃性ガスを生成するため、「不燃性ガスの気相による難燃機構」がより強力に発現したと考えられる。
以上の理由から、ＰＬＡ／ＡＰＰのみ水平燃焼試験によって自己消火性を示したと考えられる。しかし、燃焼中に発生した滴下物に炎が燃え移っていた。たとえ自己消火性を示したとしても、この滴下物によって他に燃え移る可能性があると考えた。そのため、本実験では最も悪い難燃性であるＨＢ評価を与えた。
【００７７】
（５）セルロース系材料とリン酸系難燃剤の併用について
上記（２）〜（４）に示すとおり、熱可塑性樹脂は易燃性が高く、また、セルロース系材料やリン酸系難燃剤を単独で添加するだけでは十分な難燃性は得られない。
しかし、セルロース系材料とリン酸系難燃剤を併用することによって、相乗効果により、高い難燃性が得られる。ＰＰ系試料、ＰＬＡ系試料のいずれにおいても、水平燃焼試験において滴下物も見られなかった。
【００７８】
セルロース系材料やリン酸系難燃剤を単独で添加した場合と明らかに違うのは、炭化層形成である。
ＰＰ系試料においてもＰＬＡ系試料においても炭化層形成速度が増加していることが分かる（表１１の実施例１〜３、比較例７，１２、表１２の実施例４，５参照。）。
理由として、リン酸系難燃剤によるセルロース系材料の脱水反応の促進により炭化層形成が増加し、これより「炭化層形成の固相による難燃機構」が発現したためであると考えられる。
さらに、リン酸系難燃剤と一緒に添加するセルロース系材料の量を増やすと、リン酸系難燃剤によって促進させるセルロース系材料の量が増加するので炭化層形成速度は増加する。
ＰＰ系試料とＰＬＡ系試料とで炭化層形成速度にほとんど変化はなかった（表１１の比較例７と表１２の実施例４参照。）。
つまり、ＡＰＰによるＣＰの炭化層形成の促進はＰＰとＰＬＡの違い（燃焼の仕方等）によって差は見られない。
「炭化層形成の固相による難燃機構」は熱可塑性樹脂の違いによらず発現することが分かった。
【００７９】
しかし、ＣＰ１０ｗｔ％添加とＣＰ３０ｗｔ％添加ではＡＰＰの添加量が同じにも関わらず、ＰＰとＰＬＡで自己消火性に違いが見られた（表７の比較例６，７と、表８の比較例１９、実施例４参照。）。
この理由として、ＡＰＰのみの添加した場合と同様、ＰＬＡは完全燃焼により不燃性ガスを生成するため「不燃性ガスの気相による難燃機構」がより強力に発現したと考えられる。
【００８０】
ＣＰ５０ｗｔ％添加のＰＰ系試料（実施例１）は、垂直燃焼試験において、１０秒間の２回接炎を行っても、非常に良い自己消火性を示した。
ＣＰ３０ｗｔ％添加及びＣＰ４０ｗｔ％添加の各ＰＬＡ系試料（実施例４，５）も、垂直燃焼試験において、１０秒間の２回接炎を行っても、非常に良い自己消火性を示した。
図１６〜１９から分かるとおり、Ｖ−０評価を得たこれらの試料の炭化層は、炭化したＣＰがリン成分で被覆されている。そのため、１回目の接炎で生成された炭素が、２回目の接炎で酸化せずに炭化層として残った。
さらに、ＣＰの添加量が多いと、ＡＰＰによるＣＰの脱水反応の促進により炭化層形成速度が増加し、「炭化層形成の固相による難燃機構」がより強力に発現したと考えられる。
このようにセルロース系材料による炭化層がリン酸系難燃剤によるリン成分で被覆されることで、「炭化層形成の固相による難燃機構」が良好に発揮される。
【００８１】
図８〜１０を参照すると、セルロース系材料を添加した各ＰＰ系試料では、２つ凸のような曲線を描いているのが分かる。
１つ目の凸は初期の発熱に対して炭化層を形成したため発熱が抑えられた挙動を表している。２つ目は材料に熱を与え続けた結果、一度形成した炭化層が崩れ内部の樹脂が露呈したため再び発熱したことを表している。
一方で、図１１を参照すると、セルロース系材料を添加したＰＬＡ系試料では、２つ目の凸を描いておらず、発熱速度もＰＰ系試料に比べて低いことが分かる。
この理由として、第１に、発熱の初期段階で形成した炭化層が与え続けられる熱によって崩れなかったこと、第２に、炭化層が崩れてＰＬＡが露呈したとしても、ＰＬＡの完全燃焼による不燃性ガスとＡＰＰの効果による不燃性ガスの希釈効果により発熱が抑えられたこと、以上２つの理由が考えられる。
よって、ＰＰ系試料よりもＰＬＡ系試料のほうが、「不燃性ガスの気相による難燃機構」の効果が大きいため難燃性に優れていることが分かった。
【００８２】
上記に関連して、ＰＰ系試料におけるセルロース系材料の種類による違いについてみてみると、まず、１つ目の凸は、ＢＦ添加の試料が一番大きな発熱速度である。つまり、ＣＰ添加及びＰｕｌｐ添加の試料に比べ、ＢＦ添加の試料において、初期の発熱を抑え難かったと言える。
セルロース系材料のみの添加（リン酸系難燃剤不使用）では、併用の場合の上記結果とは逆で、ＢＦ添加が一番小さな発熱速度であったことから、セルロース成分の方がリン酸系難燃剤と相性が良いのではないかと考えられる。
ＢＦに含まれる天然リグニンは、セルロースやヘミセルロースと共に強固な複合材料を形成している（高野俊幸，リグニンの利用に向けて，「ネットワークポリマー」，Ｖｏｌ．３１，Ｎｏ．５，（２０１０），ｐｐ．２１３−２２３）。そのためリグニンの存在により、ＡＰＰによる脱水反応がされ難かったのではないかと考えられる。
２つ目の凸を見てみると、発熱速度のピークは大きな差は見られない。しかし、ピーク後の発熱挙動を見てみると、特にＰｕｌｐ添加の試料が発熱していることが分かる。
理由として、粒子状に粉砕しているＣＰやＢＦに比べて、Ｐｕｌｐは繊維長が大きいため、ＡＰＰと反応する比表面積が、ＣＰやＢＦに比べて低下してしまい、「不燃性ガスの気相による難燃機構」と「炭化層形成の固相による難燃機構」が作用し難く、総発熱速度が増加したと考えられる。
実際、炭化層形成速度もＰｕｌｐ添加の試料が一番小さかった（表１１の実施例１〜３参照。）。
よって、リグニン等の複雑な構造を持たないセルロース成分が多く、粒子サイズが小さいセルロース系材料が、難燃発現に有効であることが分かった。今回の場合、ＣＰがこの条件を満たしており、ＡＰＰの脱水反応の効果が大きいため、より良い難燃性を得られることが分かった。
【００８３】
以上に詳述したとおり、熱可塑性樹脂の難燃化には、リン酸系難燃剤によるセルロース系材料の脱水反応の促進が有効であることが分かった。脱水反応の促進によって、セルロース系材料添加の利点である「水」と「炭素」を大量に生成できたと考えられる。
その結果、生成された「水」は「不燃性ガスの気相による難燃機構」へ、「炭素」は「炭化層形成の固相による難燃機構」へ作用し、最も良い難燃性であるＶ−０評価を得ることができたと考えられる。
【００８４】
（６）難燃性を発現させるためのパラメータについて
次に、熱重量分析の結果から、脱水反応が如何に低温で起こるかが「不燃性ガスの気相による難燃機構」と「炭化層形成の固相による難燃機構」を発現させる重要な要因であると考えた。
また、低温でセルロース系材料の脱水反応が起こった後に、熱可塑性樹脂の熱分解が起こることで、非常に脱水反応の効果を得やすいと考えた。
そこで、熱重量分析における重量減少ピーク速度に達した時の温度について、熱可塑性樹脂とセルロース系材料の大小関係と、熱可塑性樹脂と樹脂組成物の差に着目した。
なお、低温過程（＜３００℃）での主な熱分解反応が脱水であるという報告（河本晴雄，セルロースの熱分解反応と分子構造，木材学会誌，Ｖｏｌ．６１，Ｎｏ．１，（２０１５），ｐｐ．１２７−１３３）から、低温側（ここでは３００℃より低温）で重量減少のピーク（下に凸）を示す場合は、その低温側のピーク温度について考えることとした。
すなわち、表１３〜１６におけるＴmax１について、熱可塑性樹脂のＴmax１をＴP、セルロース系材料のＴmax１をＴB、樹脂組成物のＴmax１をＴCMPとしたときのＴPとＴBの大小関係及びＴP−ＴCMPに着目した。
ＴPとＴCMPの差を使って、炭化層形成速度、発熱速度、炭化層の厚さとの関係を整理したグラフを、それぞれ、図２６〜２８に示す。
これらのグラフより、ＴP−ＴCMPの値が大きいほど炭化層形成速度が上昇し、それに伴って発熱速度が低下することが分かる。
つまり、熱可塑性樹脂の熱分解のピーク時の温度から如何に樹脂組成物の脱水反応のピークの温度を低下させるかが、難燃を発現するための要因の１つであると言える。
【００８５】
各実施例及び比較例におけるＴP、ＴB、ＴCMP、ＴP−ＴCMPの値と難燃性の結果を整理すると、下表のとおりである。
【表１７】
2018162398.tif 000022
【００８６】
【表１８】
2018162398.tif 000023
【００８７】
【表１９】
2018162398.tif 000024
【００８８】
【表２０】
2018162398.tif 000025
【００８９】
今回最も良い難燃性であるＶ−０を達成した実施例１〜５におけるＴP−ＴCMPの値が、それぞれ１１３℃、１０８℃、９７℃、１１９℃、１２５℃であり、他の比較例は最も悪い難燃性であるＨＢの評価であり、ＴP−ＴCMPの値が最大で９３℃であった（比較例１９）。
また、Ｖ−０を達成した実施例１〜５は、いずれもＴP＞ＴBの条件を満たしている。
この結果から、セルロース系材料の脱水反応を促進することにより、Ｖ−０を達成するためには、ＴP＞ＴBの条件を満たした上で、ＴP−ＴCMPの値が９５℃以上必要であると分かる。
ＴP−ＴCMPの値が大きいということは、それだけ低温で脱水反応が発生していることである。より低温で脱水反応が起きることによって、その分多くの「水」と「炭素」が生成され、炭化層が分厚くなる。
【００９０】
実施例１〜５がＶ−０を達成した理由は、脱水反応促進によって炭化層の厚さが一定以上に達したことにより、材料内部を燃焼継続温度以下に保ったためと考えられる。
上記関係式の発見によって、今後様々な熱可塑性樹脂をセルロース系材料の脱水反応の促進によってＶ−０を目指す際に、混練から燃焼試験までのトライ＆エラーの時間を割く必要がなく、ＴP−ＴCMPの値は、Ｖ−０達成を出来るかどうかを判定する簡単なパラメータになる。
【００９１】
〔追加実験：ポリアセタール系試料を用いた実験〕
本発明の技術的意義をさらに明確するため、ポリアセタール系試料を用いた実験を追加的に行った。
【００９２】
＜ポリアセタール系試料の作製＞
（比較例２０）
熱可塑性樹脂、セルロース系材料及びリン酸系難燃剤を混練し、樹脂組成物を得た。
熱可塑性樹脂としては、ポリアセタール（三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製ユピタール（Ｆ２０）、以下ＰＯＭと略）を用いた。
セルロース系材料としては、ＢＦを用いた。粒子径が５０μｍ〜１５０μｍのものを用いた。
リン酸系難燃剤としては、ＡＰＰを用いた。
配合は、
ＰＯＭ４４重量％、ＢＦ３６重量％、ＡＰＰ１０重量％
とした。
混練は、以下のように行った。
すなわち、まず、ＰＯＭとＢＦを同方向回転二軸押出機（Ｃｏｐｅｒｉｏｎ社製，ＺＳＫ１８，スクリュー径＝１８ｍｍ，Ｌ／Ｄ＝４０）を用いて溶融混練した。
スクリューセグメントの構成を図２９に示す。スクリューの構成はＢＦの分散性を向上させるためにニーディングディスクを２か所とミキシングスクリューを１か所入れ、混練時、試料にせん断力をかけられる構成とした。
混練前にＰＯＭとＢＦは熱風乾燥器で８０℃、２４時間熱風乾燥した。
混練条件を下表２１に示す。丸数字は図２９の位置関係と対応している。
なお、得られたペレットを、以下、「ＰＯＭ／ＢＦペレット」と称する。
【００９３】
【表２１】
2018162398.tif 000026
【００９４】
次に、ＰＯＭ／ＢＦペレットに対してＡＰＰを添加し、同方向回転二軸押出機（Ｃｏｐｅｒｉｏｎ社製，ＺＳＫ１８，スクリュー径＝１８ｍｍ，Ｌ／Ｄ＝４０）を用いて溶融混練を行った。スクリューセグメントの構成は上記と同様、図２９に示すとおりである。
ＰＯＭ／ＢＦペレットとＡＰＰは、混練前に熱風乾燥器で８０℃、２４時間乾燥させた。
混練条件を下表２２に示す。丸数字は図２９の位置関係と対応している。
【００９５】
【表２２】
2018162398.tif 000027
【００９６】
（比較例２１）
熱可塑性樹脂、セルロース系材料及びリン酸系難燃剤を混練し、樹脂組成物を得た。
熱可塑性樹脂としてはＰＯＭを用いた。
セルロース系材料としては、ＢＦを用いた。粒子径が５０μｍ〜１５０μｍのものを用いた。
リン酸系難燃剤としては、ポリリン酸メラミン（三和ケミカル株式会社製，ＭＰＰ−Ａ，以下ＭＰＰと略）を用いた。
配合は、
ＰＯＭ４４重量％、ＢＦ３６重量％、ＭＰＰ１０重量％
とした。
混練は、以下のように行った。
まず、比較例２０と同様にして、ＰＯＭ／ＢＦペレットを得た。
次に、ＰＯＭ／ＢＦペレットに対してＭＰＰを添加し、同方向回転二軸押出機（Ｔｈｅｒｍｏ  Ｆｉｓｈｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製，Ｔｈｅｒｍｏ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  ＨＡＡＫＥ  Ｐｒｏｃｅｓｓ１１，スクリュー径＝１１ｍｍ，Ｌ／Ｄ＝４０）を用いて溶融混練した。
スクリューセグメントの構成を図３０に示す。スクリューの構成はＢＦの分散性を向上させるためにニーディングディスクを３か所入れ、混練時、試料にせん断力をかけられる構成とした。
ＰＯＭ／ＢＦペレットとＭＰＰは、混練前に熱風乾燥器で８０℃で２４時間乾燥させた。
混練条件は、スクリュー回転速度：１５０ｒｐｍ、ヒーター設定温度：１８０℃とした。
【００９７】
（比較例２２）
リン酸系難燃剤として、ＭＰＰ１０重量％に代え、ＡＰＰ７重量％とメラミン（三井化学株式会社製，以下ＭＥと略）３重量％を併用したこと以外は、比較例２１と同様にして、樹脂組成物を得た。
【００９８】
（比較例２３）
比較例２０に記載のＰＯＭ／ＢＦペレットを比較例２３とした。
配合は、
ＰＯＭ６０重量％、ＢＦ４０重量％
である。
【００９９】
＜試験＞
（試験片の作製）
ＰＰ系試料、ＰＬＡ系試料と同様にして、図３に示す試料評価用のダンベル試験片を作製した。
ただし、射出成形の条件は、表２３に示すとおりとした。
【０１００】
【表２３】
2018162398.tif 000028
【０１０１】
（試験方法）
上記で作製した試験片を用いて、ＰＰ系試料、ＰＬＡ系試料における「（１）燃焼試験」、「（５）熱重量分析」と同様の試験を行った。
【０１０２】
（試験結果）
水平燃焼試験より得られた燃焼速度の結果を図３１に示す。
ＢＦ、ＡＰＰ、ＭＥを添加した比較例２２のみ、自己消火性を示した。自己消火までにかかった時間は、７７．６６秒であった。
しかし、この比較例２２の試験片について垂直燃焼試験を行なったところ、１回目の接炎で自己消火に至らなかった。
また、熱重量分析を行った結果を下表に示す。
【０１０３】
【表２４】
2018162398.tif 000029
【０１０４】
図３２に、
比較例２０（ＰＯＭ／ＢＦ（３：２）＋ＡＰＰ（Ｋ）１０ｗｔ％）、
比較例２１（ＰＯＭ／ＢＦ（３：２）＋ＭＰＰ１０ｗｔ％）、
比較例２２（ＰＯＭ／ＢＦ（３：２）＋ＡＰＰ（Ｋ）７ｗｔ％＋ＭＥ３ｗｔ％）、
比較例２３（ＰＯＭ／ＢＦ（３：２））
の各ＤＴＧ曲線を示す。
参考のために、ポリアセタールのみのデータ（ＰＯＭ）も併記した。
【０１０５】
（考察）
上記各比較例におけるＴP、ＴB、ＴCMP、ＴP−ＴCMPの値と難燃性の結果を整理すると、下表のとおりである。
【０１０６】
【表２５】
2018162398.tif 000030
【０１０７】
上記ＰＯＭ系試料にかかる比較例の結果からも、Ｖ−０を達成するためには、ＴP＞ＴBの条件を満たし、ＴP−ＴCMPの値が９５℃以上必要であることが確認できた。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2018162398.tif 000043
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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