(57)【要約】【課題】環境安全性を高めつつ、難燃性を向上させることができる熱可塑性樹脂組成物を提供する。【解決手段】熱可塑性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂と、難燃剤と、を含有する。難燃剤は、第１粒子と、第１粒子に比べて平均粒子径の小さい第２粒子と、を含む。第１粒子及び第２粒子の材質が酸化マグネシウムである。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂と、難燃剤と、を含有し、
前記難燃剤は、第１粒子と、前記第１粒子に比べて平均粒子径の小さい第２粒子と、を含み、
前記第１粒子及び前記第２粒子の材質が酸化マグネシウムである、
熱可塑性樹脂組成物。
【請求項２】
前記第１粒子の平均粒子径は、５０μｍ以上１５０μｍ以下の範囲内である、
請求項１に記載の熱可塑性樹脂組成物。
【請求項３】
前記第２粒子の平均粒子径は、１μｍ以上５０μｍ未満の範囲内である、
請求項１又は２に記載の熱可塑性樹脂組成物。
【請求項４】
質量基準で、前記第１粒子の含有量が、前記第２粒子の含有量の１倍以上４倍以下の範囲内である、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
【請求項５】
前記第１粒子及び前記第２粒子の合計の含有量が、前記熱可塑性樹脂組成物の全量に対して１質量％以上２０質量％以下の範囲内である、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
【請求項６】
前記難燃剤は、ハロゲン化合物を更に含み、
前記ハロゲン化合物の含有量が、前記熱可塑性樹脂組成物の全量に対して５質量％以下の範囲内である、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の熱可塑性樹脂組成物を成形する工程を含む、
成形品の製造方法。
【請求項８】
熱可塑性樹脂と、難燃剤と、を含有し、
前記難燃剤は、第１粒子と、前記第１粒子に比べて平均粒子径の小さい第２粒子と、を含み、
前記第１粒子及び前記第２粒子の材質が酸化マグネシウムである、
成形品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に熱可塑性樹脂組成物、成形品の製造方法及び成形品に関し、より詳細には熱可塑性樹脂と難燃剤とを含有する熱可塑性樹脂組成物、成形品の製造方法及び成形品に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、難燃性樹脂組成物を開示する。この難燃性樹脂組成物は、オレフィン系樹脂と複合難燃剤とを含有している。複合難燃剤は、水酸化マグネシウム及び酸化マグネシウムからなる。水酸化マグネシウムは、天然産ブルーサイトを粉砕したものであり、特定の表面処理剤で表面処理されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１８９９０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、天然産ブルーサイトを使用することで、難燃性樹脂組成物の成形品の柔軟性を向上させようとしているが、難燃性に関してはなお改良の余地がある。
【０００５】
本開示の目的は、環境安全性を高めつつ、難燃性を向上させることができる熱可塑性樹脂組成物、成形品の製造方法及び成形品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様に係る熱可塑性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂と、難燃剤と、を含有する。前記難燃剤は、第１粒子と、前記第１粒子に比べて平均粒子径の小さい第２粒子と、を含む。前記第１粒子及び前記第２粒子の材質が酸化マグネシウムである。
【０００７】
本開示の一態様に係る成形品の製造方法は、前記熱可塑性樹脂組成物を成形する工程を含む。
【０００８】
本開示の一態様に係る成形品は、熱可塑性樹脂と、難燃剤と、を含有する。難燃剤は、第１粒子と、前記第１粒子に比べて平均粒子径の小さい第２粒子と、を含む。第１粒子及び前記第２粒子の材質が酸化マグネシウムである。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、環境安全性を高めつつ、難燃性を向上させることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
１．概要
本実施形態に係る熱可塑性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂と、難燃剤と、を含有する。難燃剤は、第１粒子と、第１粒子に比べて平均粒子径の小さい第２粒子と、を含む。第１粒子及び第２粒子の材質が酸化マグネシウムである。熱可塑性樹脂組成物を成形して成形品が製造される。
【００１１】
ここで、酸化マグネシウムは環境安全性が高い。さらに酸化マグネシウムは熱伝導率が高い。第１粒子及び第２粒子は、平均粒子径が異なるので、より多くの箇所で相互に接触し得る。このような接触によって、成形品の広範囲にわたって熱伝導パス（熱が伝わる経路）を形成することができる。
【００１２】
成形品の表面部分に接炎されると、その熱は熱伝導パスにより周囲に拡散されるので、成形品の表面温度の上昇を遅らせることができる。これにより、成形品の着火を遅延させることができる。
【００１３】
したがって、本実施形態に係る熱可塑性樹脂組成物によれば、環境安全性を高めつつ、難燃性を向上させることができる。
【００１４】
２．詳細
（１）熱可塑性樹脂組成物
熱可塑性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂と、難燃剤と、を含有する。以下、熱可塑性樹脂組成物に含有される成分について詳述する。
【００１５】
（１．１）熱可塑性樹脂
熱可塑性樹脂は、特に限定されず、全般的に使用可能である。熱可塑性樹脂は、汎用プラスチック、エンジニアリングプラスチック及びスーパーエンジニアリングプラスチックなどに大別される。
【００１６】
汎用プラスチックの具体例として、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）、ポリウレタン（ＰＵＲ）、ＡＢＳ樹脂及びＡＳ樹脂などが挙げられる。
【００１７】
エンジニアリングプラスチックの具体例として、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル（ｍ−ＰＰＥ）及び環状ポリオレフィン（ＣＯＰ）などが挙げられる。
【００１８】
スーパーエンジニアリングプラスチックの具体例として、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリサルフォン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、非晶ポリアリレート（ＰＡＲ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、熱可塑性ポリイミド（ＰＩ）及びポリアミドイミド（ＰＡＩ）などが挙げられる。
【００１９】
（１．２）難燃剤
難燃剤は、酸化マグネシウムを材料とする第１粒子及び第２粒子を含む。特に断らない限り、第１粒子及び第２粒子は、それぞれ１つの粒子を意味するのではなく、それぞれ複数の粒子の集合体（粉末）を意味する。第２粒子は、第１粒子に比べて平均粒子径が小さい。なお、平均粒子径は、レーザ回折法により測定して得られる。
【００２０】
上記の第１粒子及び第２粒子を含む難燃剤を含有する熱可塑性樹脂組成物の成形品は、その表面部分に接炎されても、その熱は、表面部分にとどまることなく、成形品内に形成された熱伝導パスにより周囲に拡散される。この熱の拡散で、成形品の表面温度の上昇を遅らせることができる。これにより、成形品の着火を遅延させることができる。
【００２１】
ここで、難燃剤が第１粒子を含み、かつ、第２粒子を含まない場合を想定すると、第１粒子同士は接触し得るが、これらの間に隙間が残ってしまうおそれがある。この隙間は熱が伝わりにくい。
【００２２】
逆に、難燃剤が第１粒子を含まず、かつ、第２粒子を含む場合を想定すると、第２粒子同士は接触し得るが、平均粒子径が小さいため、より多くの第２粒子を含ませる必要があり、熱可塑性樹脂組成物の成形性が悪化したり、第２粒子の分散性が低下したりするおそれがある。分散性が低下すると、成形品に均一に熱伝導パスを形成できないおそれがある。
【００２３】
上記の２つの場合に対して、本実施形態では、難燃剤が第１粒子と第２粒子とを含んでいる。第１粒子及び第２粒子は、平均粒子径が異なるので、より多くの箇所で相互に接触し得る。第１粒子同士が接触する場合に残ってしまう隙間に第２粒子を入り込ませることができる。このようにして、第１粒子同士の接触に加え、第１粒子と第２粒子との接触、及び、第２粒子同士の接触も実現し得る。第１粒子同士間の隙間を第２粒子で埋めることで、熱が伝わりにくい箇所を減少させることができる。
【００２４】
第１粒子及び第２粒子の材質が酸化マグネシウムである。酸化マグネシウムは環境安全性が高い。特にハロゲン化合物及びリン化合物に比べて、酸化マグネシウムは環境安全性が高い。
【００２５】
さらに酸化マグネシウムは熱伝導率が高い。具体的には酸化マグネシウムの熱伝導率は４５Ｗ／ｍ・Ｋ以上６０Ｗ／ｍ・Ｋ以下の範囲内である。そのため、第１粒子及び第２粒子は、熱が伝わりやすい。上述のように、第１粒子同士の接触、第１粒子と第２粒子との接触、及び、第２粒子同士の接触が実現し得るので、このような接触によって、成形品の広範囲にわたって熱伝導パスを形成することができる。
【００２６】
第１粒子の平均粒子径は、５０μｍ以上１５０μｍ以下の範囲内であることが好ましい。第１粒子の平均粒子径が５０μｍ以上であることで、第１粒子同士間の隙間を埋める第２粒子の平均粒子径を小さくし過ぎなくすることができる。第１粒子の平均粒子径が１５０μｍ以下であることで、第１粒子同士間の隙間が大きくなることを抑制することができる。
【００２７】
第２粒子の平均粒子径は、１μｍ以上５０μｍ未満の範囲内であることが好ましい。第２粒子の平均粒子径が１μｍ以上であることで、分散性の低下を抑制することができる。第２粒子の平均粒子径が５０μｍ未満であることで、第１粒子同士間の隙間を埋めやすくなる。
【００２８】
質量基準で、第１粒子の含有量が、第２粒子の含有量の１倍以上４倍以下の範囲内であることが好ましい。言い換えると、第１粒子と第２粒子との質量比は４：１〜１：１の範囲内であることが好ましい。第１粒子の含有量が、第２粒子の含有量の１倍以上であることで、平均粒子径の小さい第２粒子の含有量が相対的に過剰となることを抑制し、良好な分散性を維持することができる。第１粒子の含有量が、第２粒子の含有量の４倍以下であることで、第１粒子同士間の隙間の増加を抑制することができる。
【００２９】
第１粒子及び第２粒子の合計の含有量が、熱可塑性樹脂組成物の全量に対して１質量％以上２０質量％以下の範囲内であることが好ましい。第１粒子及び第２粒子の合計の含有量が１質量％以上であることで、成形品の広範囲にわたって熱伝導パスを形成することができる。第１粒子及び第２粒子の合計の含有量が２０質量％以下であることで、熱可塑性樹脂組成物の成形性の悪化を抑制することができる。さらに熱可塑性樹脂本来の性質が損なわれることを抑制することもできる。
【００３０】
環境安全性を低下させない限り、難燃剤は、ハロゲン化合物を更に含むことが好ましい。ハロゲン化合物の具体例として、臭素化合物及び塩素化合物が挙げられる。臭素化合物の具体例として、臭素化芳香族トリアジン及び臭素化芳香族ポリマーが挙げられる。ハロゲン化合物の含有量が微量であっても、酸化マグネシウムを材質とする第１粒子及び第２粒子を含む難燃剤と併用することで、熱可塑性樹脂組成物の難燃性を向上させることができる。難燃剤がハロゲン化合物を更に含む場合には、ハロゲン化合物の含有量が、熱可塑性樹脂組成物の全量に対して５質量％以下の範囲内である。ハロゲン化合物の含有量が５質量％以下であることで、環境安全性を高い状態に維持しつつ、ハロゲン化合物による難燃機能も利用することができる。
【００３１】
（１．３）その他
熱可塑性樹脂組成物は、酸化マグネシウムに比べて熱伝導率の低い金属酸化物及び金属水酸化物（以下それぞれ「低熱伝導性金属酸化物」及び「低熱伝導性金属水酸化物」という場合がある）を実質的に含有しないことが好ましい。なお、実質的に含有しないとは、不可避的であれば不純物などとして含有してもよいという意味である。
【００３２】
熱可塑性樹脂組成物が、低熱伝導性金属酸化物及び低熱伝導性金属水酸化物のうちの少なくともいずれかを実質的に含有する場合であっても、その含有量は、本実施形態の効果を損なわない限り、必要最小限であることが好ましい。
【００３３】
上記のように、低熱伝導性金属酸化物及び低熱伝導性金属水酸化物を実質的に含有しない又は必要最小限含有することで、熱伝導パスの熱伝導性が低下することを抑制することができる。言い換えると、熱伝導率の低い金属酸化物及び金属水酸化物で、酸化マグネシウムの熱伝導率の高さを減殺しないようにすることができる。
【００３４】
ここで、低熱伝導性金属酸化物の具体例として、酸化アルミニウムが挙げられる。酸化アルミニウムの熱伝導率は約２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上３５Ｗ／ｍ・Ｋ以下の範囲内である。一方、低熱伝導性金属水酸化物の具体例として、水酸化マグネシウムが挙げられる。水酸化マグネシウムの熱伝導率は約８Ｗ／ｍ・Ｋである。なお、一般的には、難燃剤は、水酸化マグネシウムを含むが、本実施形態では、熱可塑性樹脂組成物は、難燃剤として水酸化マグネシウムを実質的に含有しないことが好ましい。
【００３５】
（１．４）調製方法
熱可塑性樹脂組成物の調製方法は、特に限定されない。すなわち、熱可塑性樹脂及び難燃剤を混練装置で混練することによって、熱可塑性樹脂組成物を調製することができる。混練装置の具体例として、押出機、バンバリーミキサー、ニーダー及びロールが挙げられる。
【００３６】
（２）成形品及びその製造方法
成形品の製造方法は、熱可塑性樹脂組成物を成形する工程を含む。成形方法は、特に限定されない。成形方法の具体例として、射出成形、押出し成形、ブロー（空中）成形、真空成型、圧空成形、圧延成形、注型成形、発泡成形及び粉末成形が挙げられる。これらの方法などで本実施形態に係る熱可塑性樹脂組成物を成形することで、環境安全性及び難燃性の高い成形品を製造することができる。
【００３７】
本実施形態に係る成形品は、熱可塑性樹脂と、難燃剤と、を含有する。難燃剤は、第１粒子と、第１粒子に比べて平均粒子径の小さい第２粒子と、を含む。第１粒子及び第２粒子の材質が酸化マグネシウムである。つまり、成形品は、本実施形態に係る熱可塑性樹脂組成物を成形して製造されているので、環境安全性を高めつつ、難燃性を向上させることができる。すなわち、本実施形態に係る成形品の表面部分に接炎されても、その熱は、成形品の広範囲にわたって形成された熱伝導パスにより周囲に拡散されるので、成形品の表面温度の上昇を遅らせることができる。これにより、成形品の着火を遅延させることができる。
【００３８】
成形品の形状は、特に限定されない。形状の具体例として、板状、線状、球状、環状、管状、網状、筐体状及び容器状が挙げられる。成形品の用途も特に限定されない。
【００３９】
３．まとめ
以上説明したように、第１の態様に係る熱可塑性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂と、難燃剤と、を含有する。難燃剤は、第１粒子と、第１粒子に比べて平均粒子径の小さい第２粒子と、を含む。第１粒子及び第２粒子の材質が酸化マグネシウムである。
【００４０】
この態様によれば、環境安全性を高めつつ、難燃性を向上させることができる。
【００４１】
第２の態様に係る熱可塑性樹脂組成物は、第１の態様において、第１粒子の平均粒子径は、５０μｍ以上１５０μｍ以下の範囲内である。
【００４２】
この態様によれば、第１粒子の平均粒子径が５０μｍ以上であることで、第１粒子同士間の隙間を埋める第２粒子の平均粒子径を小さくし過ぎなくすることができる。第１粒子の平均粒子径が１５０μｍ以下であることで、第１粒子同士間の隙間が大きくなることを抑制することができる。
【００４３】
第３の態様に係る熱可塑性樹脂組成物は、第１又は２の態様において、第２粒子の平均粒子径は、１μｍ以上５０μｍ未満の範囲内である。
【００４４】
この態様によれば、第２粒子の平均粒子径が１μｍ以上であることで、分散性の低下を抑制することができる。第２粒子の平均粒子径が５０μｍ未満であることで、第１粒子同士間の隙間を埋めやすくなる。
【００４５】
第４の態様に係る熱可塑性樹脂組成物は、第１〜３のいずれかの態様において、質量基準で、第１粒子の含有量が、第２粒子の含有量の１倍以上４倍以下の範囲内である。
【００４６】
この態様によれば、第１粒子の含有量が、第２粒子の含有量の１倍以上であることで、平均粒子径の小さい第２粒子の含有量が相対的に過剰となることを抑制し、良好な分散性を維持することができる。第１粒子の含有量が、第２粒子の含有量の４倍以下であることで、第１粒子同士間の隙間の増加を抑制することができる。
【００４７】
第５の態様に係る熱可塑性樹脂組成物は、第１〜４のいずれかの態様において、第１粒子及び第２粒子の合計の含有量が、熱可塑性樹脂組成物の全量に対して１質量％以上２０質量％以下の範囲内である。
【００４８】
この態様によれば、第１粒子及び第２粒子の合計の含有量が１質量％以上であることで、成形品の広範囲にわたって熱伝導パスを形成することができる。第１粒子及び第２粒子の合計の含有量が２０質量％以下であることで、熱可塑性樹脂組成物の成形性の悪化を抑制することができる。さらに熱可塑性樹脂本来の性質が損なわれることを抑制することもできる。
【００４９】
第６の態様に係る熱可塑性樹脂組成物は、第１〜５のいずれかの態様において、難燃剤は、ハロゲン化合物を更に含む。ハロゲン化合物の含有量が、熱可塑性樹脂組成物の全量に対して５質量％以下の範囲内である。
【００５０】
この態様によれば、ハロゲン化合物の含有量が微量であっても、酸化マグネシウムを材質とする第１粒子及び第２粒子を含む難燃剤と併用することで、熱可塑性樹脂組成物の難燃性を向上させることができる。ハロゲン化合物の含有量が５質量％以下であることで、環境安全性を高い状態に維持しつつ、ハロゲン化合物による難燃機能も利用することができる。
【００５１】
第７の態様に係る成形品の製造方法は、第１〜６のいずれかの態様に係る熱可塑性樹脂組成物を成形する工程を含む。
【００５２】
この態様によれば、環境安全性及び難燃性の高い成形品を製造することができる。
【００５３】
第８の態様に係る成形品は、熱可塑性樹脂と、難燃剤と、を含有する。難燃剤は、第１粒子と、第１粒子に比べて平均粒子径の小さい第２粒子と、を含む。第１粒子及び第２粒子の材質が酸化マグネシウムである。
【００５４】
この態様によれば、環境安全性を高めつつ、難燃性を向上させることができる。
【実施例】
【００５５】
以下、本開示を実施例によって具体的に説明するが、本開示は実施例に限定されない。
【００５６】
＜実施例１〜６及び比較例１〜４＞
表１に示す配合に従って、熱可塑性樹脂、難燃剤及びその他の成分を配合し、混練装置を用いて混練することによって、熱可塑性樹脂組成物を調製した。引き続き成形装置を用いて熱可塑性樹脂組成物を成形して、成形品（試験試料）を製造した。各成分の詳細は以下のとおりである。
【００５７】
〔熱可塑性樹脂〕
・アクリル樹脂：三菱ケミカル株式会社製、「ＶＨ００１」
〔難燃剤〕
・酸化マグネシウム（第１粒子）：宇部マテリアルズ株式会社製、「ＲＦシリーズ」（平均粒子径１００μｍ）
・酸化マグネシウム（第２粒子）：宇部マテリアルズ株式会社製、「ＲＦシリーズ」（平均粒子径１０μｍ）
・臭素化合物Ａ：第一工業製薬株式会社製、臭素化芳香族トリアジン、「ピロガードＳＲ−２４５」
・臭素化合物Ｂ：第一工業製薬株式会社製、臭素化芳香族ポリマー、「ピロガードＳＲ−４６０Ｂ」
・水酸化マグネシウム：宇部マテリアルズ株式会社製（平均粒子径１０μｍ）
〔その他〕
・酸化アルミニウム：住友化学株式会社製（平均粒子径５０μｍ）
＜ニードルフレーム試験＞
試験試料の難燃性を評価するため、ＩＥＣ  ６０６９５−１１−５に準拠して、試験試料にニードルフレームを接炎し、ニードルフレーム試験を行った。試験結果を表１に示す。
【００５８】
【表１】
2019127558.tif 000002
【００５９】
表１から明らかなように、実施例１〜６の難燃性は良好であったが、比較例１〜４の難燃性は不良であった。