(57)【要約】【課題】本発明による熱可塑性樹脂複合材は、難燃効果として木炭を組成中に含み、相溶することなく表層を覆う木炭にポリホウ酸ナトリウムを含浸させることを特徴としている。また本発明による熱可塑性樹脂複合材は、混錬により製造された複合材を任意の濃度のポリホウ酸ナトリウム水溶液に沈め木炭に含浸させるか、あるいは塗布する。表層にのみポリホウ酸ナトリウムが付着するために使用後に容易に洗い流すことができる。ゆえにこれまでは難燃作用と環境負荷の軽減の両立が困難であったが、本発明はその両方の課題を満たすことを目標としている。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
木炭にポリホウ酸ナトリウムを含浸させることを特徴とする熱可塑性樹脂複合材。
【請求項２】
ポリホウ酸ナトリウムを難燃効果として使用することを特徴とする請求項１に記載の熱可塑性樹脂複合材。
【請求項３】
表層にある木炭部分にポリホウ酸ナトリウムを含浸することを特徴とする請求項1に記載の熱可塑性樹脂複合材。
【請求項４】
組成中に含まれている木炭を難燃効果として使用することを特徴とする請求項１に記載の熱可塑性樹脂複合材。
【請求項５】
母材となる樹脂が生分解性を有する特徴のある請求項１に記載の熱可塑性樹脂複合材。
【請求項６】
母材となる樹脂の1部が生分解性を有する特徴のある請求項１に記載の熱可塑性樹脂複合材。
【請求項７】
母材となる樹脂が植物由来であることを特徴とする請求項１に記載の熱可塑性樹脂複合材。
【請求項８】
母材となる樹脂の1部が植物由来であることを特徴とする請求項１に記載の熱可塑性樹脂複合材
【請求項９】
請求項1に記載の熱可塑性樹脂複合材が、押出機による混錬により複合材化されることを特徴とする請求項1から７に記載の熱可塑性樹脂複合材。
【請求項１０】
組成中に含まれる木炭が破砕、粉砕、超微粉砕、ジェットミルやビーズミル、攪拌機、ミキサー、あるいは高圧ホモジナイザー等で超微粒子化されていることを特徴とする請求項１から９に記載の熱可塑性樹脂複合材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、難燃効果として木炭にポリホウ酸ナトリウムを含浸させることを特徴とする熱可塑性樹脂複合材料とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の難燃技術はハロゲン等を使用することが多く、例えば赤リンや黄リンを組成中に含むと後に廃棄する際、環境、人体ともに少なからず悪影響を与えることが懸念されていた。
【０００３】
環境に悪影響を与えないという理由から、水酸化マグネシウムや水酸化アルミニウムなどの水酸基を含む無機物が難燃効果として使用されることもあったが、期待されていたほどの効果がなく、場合によっては成形不良の原因になることもあった。
【０００４】
難燃性に効果があり、しかも廃棄や焼却の際に環境に負荷を与えることのない添加剤もしくは熱可塑性複合材が市場になかった。
【０００５】
ポリホウ酸ナトリウムを直接樹脂に含浸させることができなかった。
【０００６】
【特許文献１】特開2006-341453
【特許文献２】特開2006-112700
【特許文献３】特開2003-267760
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、熱可塑性樹脂複合材の組成中に、木炭を混錬し、その木粉にポリホウ酸ナトリウムを含浸させ難燃効果を持たせるものである。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、熱可塑性樹脂に求められる難燃性の効果を損なうことなく、使用に無理がなく、製造方法が平易であることである。
【０００９】
また本発明による熱可塑性複合材は、使用後に焼却等の廃棄の際に人体にとって有害なガスなどを発生させることなく、環境に負荷を与えないものである。
【００１０】
加えて熱可塑性複合材の組成であるが、含まれる母材、もしくはその1部が植物由来の原料であり、ポリホウ酸ナトリウムが無機物であること、さらに組成中に含まれる木炭が廃材等の有効活用であれば熱可塑性複合材の原料は、枯渇の恐れのある石油原料の使用を少なくとも軽減させ、植物の利用が母材もしくは母材の1部に含むことにより、木炭は有限資源の再利用につながるものとなる。
【００１１】
さらに組成中に含まれる母材が生分解性を有する場合、これまでの難燃性を向上させる添加剤を組成中に含むと使用後に添加剤だけを取り除くことは困難であった。水酸基を含む無機物あったとしても土中や堆肥中でその無機物だけが分解せずに残ってしまう。しかし本発明による表層の木炭に含浸するものであれば、使用後に洗い流せるので、分解を損なうことや分解させる環境に悪影響が及ぶことがない。
【００１２】
ポリホウ酸ナトリウムを熱可塑性樹脂に直接含浸させることはこれまでできなかった。本発明による熱可塑性樹脂複合材によれば組成中に含まれる母材となる樹脂ではなく、木炭に含浸さることによりこれまでの課題を克服している。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
熱可塑性樹脂と木炭とは、相溶性が極めて低いゆえに混錬すると表層に木炭が表れ全体を覆う。その表層にある木炭にポリホウ酸ナトリウムを含浸させ難燃効果を持たせるものである。ポリホウ酸ナトリウムには水溶性があり、加えて表層に付着させているだけなので、使用後に平易に洗い流すことができる。さらに木炭には、木材あるいは廃材となる木材を利用して微粉炭を製造し木材の伐採を軽減することができる。また使用する母材には生分解性樹脂、植物由来の樹脂と混錬する場合であれば土中、堆肥中での分解の際にも、生分解する環境に悪影響を及ぼす心配がない。さらには汎用樹脂やリサイクルした再生ペレットに混錬しても同様に相溶性がないために表層を木炭が覆いその表層の木炭にポリホウ酸ナトリウムを含浸させ難燃効果を持たせることもできる。
【００１４】
また、使用する木炭の原料としては杉、松、ヒノキ、スプルス等を使用できる。さらに竹、いぐさ、稲、藁、麻、ケナフ等を使用することもできる。使用する木炭やさらに別の炭化物が廃材の再利用であれば、より望ましい資源の再利用となる。
【００１５】
本発明による熱可塑性樹脂複合材の母材には生分解性樹脂であることはたいへん望ましい。使用後にポリホウ酸ナトリウムは水溶性がありかつ表層のみに含浸しているゆえに、平易に洗い流すことができ、その後に土中、あるいは堆肥中での分解において分解を損なうことや分解せずに組成中に含まれる物資が残ることもないからである。母材となる生分解性樹脂としては、ポリ乳酸系樹脂、脂肪族芳香族ポリエステル系樹脂、脂肪族ポリエステル系樹脂、生分解を有す芳香族ポリエステル系樹脂、ポリカプロラクトン系樹脂さらに澱粉基コポリエステル系樹脂などが挙げられる。その中から少なくとも1種類以上を組成に含むことができる。
【００１６】
さらに本発明による熱可塑性樹脂複合材の母材にはカプロラクトン−ブタンジオール−コハク酸共重合体、酢酸セルロース系可塑性樹脂、澱粉脂肪酸エステル系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリヒドロキシブチレート（PHB）またはポリヒドロキシバリレート（PHV）もしくはその共重合体（PHVB）ポリ３ヒドロキシ酪酸３ヒドロキシヘキサン酸などを含む共重合ポリエステルであるポリヒドロキシアルカノエート（PHA）などの中から少なくとも1種類以上の生分解性樹脂を重量％で0.01〜40％含めることもできるが物性や耐熱性が低下するので注意をする必要がある。
【００１７】
加えて石油原原料の枯渇が問題視される場合、母材を植物由来の樹脂、例えばポリ乳酸系樹脂に現行の汎用樹脂、例えばポリプロピレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリカーボネード系樹脂、ポリエステル系樹脂、ナイロン系樹脂などの中から少なくとも1種類以上を組み合わせることにより、有効な資源の利用が可能となる。さらに再生品もしくはリサイクルペレットを活用すればさらに環境負荷を下げることができる。
【００１８】
本発明における熱可塑性樹脂複合材の目的は、環境負荷を低めることにあるゆえに、分散を良好にするための分散剤や安定剤、難燃剤を含む添加剤等の使用に関しては、土壌を汚染する可能性のあるものや、人体に悪影響を与える可能性のあるものは避けるべきである。
【００１９】
本発明における熱可塑性樹脂複合材の混錬には短軸、2軸にかかわりなく従来通りの方法で母材となる樹脂に練りこむことができる。そのときには比重の差に注意することにより平易に熱可塑性複合材とすることができる。
【００２０】
ポリホウ酸ナトリウムは母材となる樹脂を混錬する前には含まないことが望ましい。水溶性があるゆえに水冷の際に溶出してしまい、難燃効果が低下してしまうからである。また複合材の組成中に残ったポリホウ酸ナトリウムが急激な吸湿をして複合材が割れてしまうからである。さらに使用後に平易に洗い流せる特徴を生かすためにも射出成形の後に表層に含浸させる工程をおくことが望ましい。
【発明の効果】
【００２１】
これまで熱可塑性樹脂の難燃効果にはハロゲン等が利用されていたが、使用後に焼却等を行う場合環境や人体に悪影響を与えることが少なからず懸念させていた。他にも水酸基を含む無機物が使用されることもあったが効果は期待されていたほどではなかった。いずれにしても1度、組成中にそれらの添加剤を含むと使用後に取り除くことが難しかった。しかし本発明にように木炭と熱可塑性樹脂の複合材を混錬により生産し、その後に任意の濃度のポリホウ酸ナトリウム水溶液に沈め表層の木炭に含浸させるか、あるいは塗布することを特徴とする熱可塑性樹脂複合材であれば、何年効果を損なうことなく、使用後に用意に洗い流すことができる。その後に母材となる熱可塑性樹脂を焼却や生分解によって環境に負荷をかけることなく処分できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
熱可塑性複合材に含まれる木炭は、0.001nm〜10mm 程度に微粉状にした後、熱焼成するか、もしくは熱焼成した後に微粉状して0.001nm〜10mmの粒形にする。また微粉状にする工程は、使用する用途により任意にその形状が変えられるので、様々な用途に合わせて製造できるが、いずれの場合でも成形不良等の原因にならない程度に微粉状する必要がある。射出成形であれば粒形は0.5ｍｍ以下が望ましい。
【００２３】
上記の方法により製造される松、スプルス、ヒノキ、杉等の木材、さらには廃材の再利用であればさらに望ましい。微粉炭で粒形が0.001nm〜10mmとなる炭粉末の中から少なくとも1種類以上を組成中に重量％で0.01％〜99.9％含むことができるが、望ましくは重量％で0.1％〜20％程度である。
【００２４】
廃材の再利用ということであれば竹、イグサ、稲、ケナフなど天然原料を上記の方法で熱焼成して炭化物を製造し、本発明における熱可塑性樹脂複合材に混錬してポリホウ酸ナトリウムを含浸させることも可能である。
【００２５】
生分解することを特徴としたポリ乳酸系樹脂、脂肪族芳香族ポリエステル系樹脂、脂肪族ポリエステル系樹脂、生分解を有する芳香族ポリエステル系樹脂、ポリカプロラクトン系樹脂さらに澱粉基コポリエステル系樹脂などが挙げられる。その中から少なくとも1種類以上の樹脂を母剤とし難燃効果を持たせる場合であれば、組成中に重量％にして0.１％〜99.9％、組成中の母材の重量％にして１％〜20％がさらに望ましい。
【００２６】
ポリホウ酸ナトリウムは予め任意の濃度の水溶液にしたものを使用できる。木炭が表層を覆った熱可塑性複合材をその中に沈めて含浸させることができる。ポリホウ酸ナトリウム溶液の濃度は水溶液の温度をたかめることにより高濃度にすることもできるが通常使用する水溶液の濃度は0.01%〜90％でさらに望ましくは1％〜30％程度で難燃効果が得られるものである。
【００２７】
本発明における熱可塑性樹脂複合材の母材となる樹脂であるが、環境配慮型の難燃効果という特長を活かすためには、植物由来の樹脂であるポリ乳酸系樹と汎用樹脂からなるバイオマスプラスチックにすることもできる。組成中に含むポリ乳酸系樹脂はポリ乳酸系樹脂重量％にして0.1％〜99.9％、汎用樹脂は重量％にして0.1％〜99.9％にすることができる。汎用樹脂の例としてはポリプロピレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネード系樹脂などが上げられる。その中から少なくとも1種類以上を選択することができる。さらには汎用樹脂の中でも再生ペレットなど、リサイクルしているものであれば、石油を含めて有資源のためにはさらに望ましいものとなる。さらに熱可塑性樹脂複合材における組成中の割合は重量％にしてポリ乳酸系樹脂3％〜99％、汎用樹脂も同様に3％〜99％で成形条件、使用するに際して必要となる機械的物性などを考慮して、組成を組むことが必要である。
【００２８】
また石油由来の樹脂を母材とする場合であれば、ポリエステル系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ナイロン系樹脂などの汎用樹脂を含む熱可塑性樹脂などの中から少なくとも1種類以上を母材として混錬し、熱可塑性樹脂複合材とすることができる。
【００２９】
本発明における熱可塑性樹脂複合材には各種の添加剤を用途また必要に応じて使用することもできる。その中には、耐候安定剤、核剤等のマスターバッチなどがある。
【００３０】
この生分解組成樹脂組成物における具体例としては、生分解性を有する芳香族ポリエステル系樹脂の具体例としてはデュポン社製の「バイオマックス4024」、「バイオマックス4044」もしくは「バイオマックス4026」、「バイオマックス4046」などが挙げられる。加えて植物由来で生分解性を有するポリ乳酸の具体例としては、三井化学社製のレイシア、東レ社製のエコディア、ユニチカ社製のテラマック、三菱樹脂社製のエコロージュなどが挙げられる。さらに脂肪族芳香族ポリエステルにはBASF社製の「エコフレックス」、もしくは利来化学社製の「ENPOL 8060」、「ENPOL 8060M」、が挙げられる。
【実施例１】
【００３１】
以下、本発明の実施例を挙げるが、本発明はかかる実施例によって何ら制限されるものではない。
【００３２】
表1のような条件で、炭化炉の温度を200度から、600度に過熱して熱焼成し、その後にハンマーミル等の粉砕機もしくは破砕機で粉砕した粉炭をふるいにかけて30メッシュパスした微粉炭を重量％にして15％を三井化学社製のレイシア「Ｈ１００−Ｊ」に混錬して本発明における熱可塑性樹脂複合材を製造した。
【００３３】
【表１】
2008222753.tif 000002
【００３４】
表２のような条件で、炭化炉の温度を200度から、600度に過熱して熱焼成し、その後にハンマーミル等の粉砕機
もしくは破砕機で粉砕した粉炭をふるいにかけて30メッシュパスした微粉炭を重量％にして１5％をデュポン社製の「バイオマックス4024」に混錬して、本発明における熱可塑性樹脂複合材を製造した。
【００３５】
【表２】
2008222753.tif 000003
【００３６】
表３のような条件で、炭化炉の温度を200度から、600度に過熱して熱焼成し、その後にハンマーミル等の粉砕機
もしくは破砕機で粉砕した粉炭をふるいにかけて30メッシュパスした微粉炭を比重比率にして５％を三井化学社製のレイシア「Ｈ１００−Ｊ」、リサイクルした再生ポリプロピレン樹脂とともに混錬して、本発明における熱可塑性樹脂複合材を製造した。微粉炭が相溶せずに表層を覆う形となった。
【００３７】
【表３】
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【００３８】
表４のような条件で、炭化炉の温度を200度から、600度に過熱して熱焼成し、その後にハンマーミル等の粉砕機
もしくは破砕機で粉砕した粉炭をふるいにかけて30メッシュパスした微粉炭を比重％にして３％を三井化学社製のレイシア「Ｈ１００−Ｊ」、リサイクルした再生ポリプロピレン樹脂とともに混錬して、本発明における熱可塑性樹脂複合材を製造した。微粉炭が相溶せずに表層を覆う形となった。
【００３９】
【表４】
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【００４０】
表６のような条件で、炭化炉の温度を300度から、600度に過熱して熱焼成したケナフを重量％にして10％とデュポン社製の「バイオマックス4026」に混錬して、本発明における熱可塑性樹脂複合材を製造した。
【００４１】
【表５】
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