(57)【要約】【課題】  優れた難燃性、成形性を有するポリ乳酸系樹脂組成物、及び、該樹脂組成物からなる発泡成形体をを提供することにある。【解決手段】  乳酸成分の異性体比率（Ｌ体／Ｄ体）が、９２／８〜８／９２であるポリ乳酸系樹脂１００重量部に対し、ポリイソシアネート化合物を１重量部以上５重量部以下含み、且つリン系化合物を３重量部以上１０重量部以下含むポリ乳酸系樹脂組成物及び該樹脂からなる発泡成形体。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
乳酸成分の異性体比率（Ｌ体／Ｄ体）が、９２／８〜８／９２であるポリ乳酸系樹脂１００重量部に対し、ポリイソシアネート化合物を１重量部以上５重量部以下含み、且つリン系化合物を３重量部以上１０重量部以下含むポリ乳酸系樹脂組成物。
【請求項２】
リン系化合物がアンモニウムポリホスフェートである請求項１記載のポリ乳酸系樹脂組成物。
【請求項３】
請求項１又は２記載のポリ乳酸系樹脂に発泡剤として炭素数５以下の炭化水素類を含浸させた発泡性ポリ乳酸系樹脂組成物。
【請求項４】
請求項３記載の発泡性ポリ乳酸系樹脂組成物からなるポリ乳酸系樹脂発泡粒子。
【請求項５】
請求項４記載のポリ乳酸系樹脂発泡粒子からなるポリ乳酸系樹脂発泡成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、難燃性、成形性に優れたポリ乳酸系樹脂組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、石油事情、また環境問題といった観点から、従来の合成樹脂製品はリサイクル、リユースされるようになってきている。主に魚箱、家電緩衝材、食品用トレー等に使用される発泡スチロール（発泡ポリスチレン）も例外ではなく、破砕減容して主にマテリアルリサイクルされるようになってきている。
【０００３】
しかし、こういったマテリアルリサイクルの試みは卸売市場で発生する使用済み魚箱、大型家電の緩衝材等、使用済みのものの回収が容易なものに限られており、一般小売業者、飲食店で発生するものや末端消費者が直接自宅に持ち帰る商品に使用されているものの回収率は極めて低い。
【０００４】
回収が困難な発泡スチロール製品は一般ゴミと一緒に廃棄されることが多いが、相応の設備を有しない焼却処分場では、その高い燃焼熱ゆえに焼却炉を傷めてしまう。
【０００５】
これらの状況に鑑み、燃焼熱が低く炉を傷めず、しかも微生物による分解が可能な発泡成形体として、ポリ乳酸系樹脂発泡体及びその成形体が、特許文献１で開示されている。
【０００６】
しかし、特許文献１のポリ乳酸系樹脂発泡成形体は難燃性については言及されておらず、難燃性が無いことが予測される。
【０００７】
特許文献２には、尿素、リン酸アンモニウム、ポリリン酸アンモニウム、グアニジン系の化合物が生分解性樹脂の、非発泡の成形体において、難燃剤として有効に機能することが記載されている。しかし、特許文献２では発泡体に触れておらず、難燃剤の添加量が２０〜８０重量部と多く、特許文献２記載の樹脂をそのまま発泡体に適用しても、発泡体の気泡壁に悪影響をおよぼして破泡が発生しやすくなる為、成形性が著しく悪化し良好な外観を有する発泡成形体が得られない。
【０００８】
特許文献３にはハロゲン系、リン系、ケイ素系、無機系化合物が生分解性樹脂の押出発泡体において、難燃剤として有効に機能することが記載されている。
【０００９】
しかし、特許文献３は発泡剤として熱分解型発泡剤のみが開示されているが、熱分解型発泡剤は発泡温度が比較的高温となるため、熱分解温度が低いポリ乳酸系樹脂のような生分解性樹脂においては、特許文献２と同様に発泡体の気泡壁に悪影響をおよぼし破泡が発生しやすくなる為、成形性が著しく悪化し良好な外観を有する発泡成形体が得られない。
【特許文献１】国際公開９９／２１９１５パンフレット
【特許文献２】特開２００４−２７０７９号公報
【特許文献３】特開２００４−２７７５５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、優れた難燃性、成形性を有するポリ乳酸系樹脂組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは上述の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに至った。
【００１２】
即ち、本発明の第１は、乳酸成分の異性体比率（Ｌ体／Ｄ体）が、９２／８〜８／９２であるポリ乳酸系樹脂１００重量部に対し、ポリイソシアネート化合物を１重量部以上５重量部以下含み、且つリン系化合物を３重量部以上１０重量部以下含むポリ乳酸系樹脂組成物に関する。
【００１３】
好ましい実施態様としては、リン系化合物がアンモニウムポリホスフェートである前記記載のポリ乳酸系樹脂組成物に関し、別の好ましい態様としては、前記記載のポリ乳酸系樹脂に発泡剤として炭素数５以下の炭化水素類を含浸させた発泡性ポリ乳酸系樹脂組成物に関する。
【００１４】
本発明の第２は、前記記載の発泡性ポリ乳酸系樹脂組成物からなるポリ乳酸系樹脂発泡粒子に関し、本発明の第３は、前記記載のポリ乳酸系樹脂発泡粒子からなるポリ乳酸系樹脂発泡成形体に関する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、優れた難燃性、成形性を有するポリ乳酸系樹脂組成物を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１７】
本発明に使用するポリ乳酸系樹脂としては、結晶性の高い樹脂は発泡ガスを含浸する際や、予備発泡をする際に結晶化し、発泡性、成形性を阻害する為、乳酸成分の異性体比率（Ｌ体／Ｄ体）が、９２／８〜８／９２、好ましくは９０／１０〜１０／９０のものが用いられる。
【００１８】
本発明のポリ乳酸系樹脂組成物は、ポリイソシアネート化合物を含んでなる。
【００１９】
例示されるポリイソシアネート化合物としては芳香族ポリイソシアネート、脂環族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネー等がある。例えば、芳香族ポリイソシアネートとしては、トリレン、ジフェニルメタン、ナフチレン、トリフェニルメタンを骨格とするポリイソシアネート化合物がある。また、脂環族ポリイソシアネートとしては、イソホロン、水酸化ジフェニルメタンを骨格とするポリイソシアネート化合物がある。また、脂肪族ポリイソシアネートとしてはヘキサメチレン、リジンを骨格とするポリイソシアネート化合物がある。これらはいずれも使用可能であるが、汎用性、ハンドリング性等から芳香族ポリイソシアネートが好ましく、さらに好ましくはトリレン、ジフェニルメタン系のポリイソシアネート、特に好ましくはジフェニルメタン系ポリイソシアネートが使用される。
【００２０】
ポリイソシアネート化合物の添加量は、ポリ乳酸系樹脂１００重量部に対して１重量部以上５重量部以下であり、好ましくは１重量部以上３重量部以下である。ポリイソシアネート化合物の添加量が１重量部以上であれば、ポリ乳酸系樹脂組成物に７０℃以上９０℃以下の発泡温度域で良好な発泡性を示す為に必要な粘度を付与することができ、５重量部以下にすることで、発泡性を阻害することのない粘度を付与することができる。
【００２１】
本発明に使用されるリン系化合物は、分子中にリン原子を有するものであれば特に制限は無く、例えば三酸化リン、四酸化リン、五酸化リン等のリン酸化物、リン酸、亜リン酸、次亜リン酸、メタリン酸、ピロリン酸、ポリリン酸等のリン酸化合物、モノアンモニウムホスフェート、ジアンモニウムホスフェート、アンモニウムポリホスフェート等のリン酸アンモニウム塩、メラミンホスフェート、メラミンジホスフェート、メラミンポリホスフェート等のリン酸メラミン塩、リン酸リチウム、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウム等のリン酸金属塩等のリン酸塩類、トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリブチルホスフェート、トリ（２−エチルヘキシル）ホスフェート、トリブトキシエチルホスフェート、モノイソデシルホスフェート、２−アクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート、２メタクリロイルオキエチルアシッドホスフェート等の脂肪族系リン酸エステル類、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリキシレニルホスフェート、トリス（イソプロリルフェニル）ホスフェート、トリナフチルホスフェート、クレジルジ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、ジフェニル（２−エチルヘキシル）ホスフェート、ジ（イソプロピルフェニル）フェニルホスフェート、ジフェニル−２−アクリロイルオキシエチルホスフェート、ジフェニル−２−メタクリロイルオキシエチルホスフェート等の芳香族系リン酸エステル類等が挙げられる。これらはいずれも使用可能であるが、汎用性、ハンドリング性等からリン酸アンモニウム塩類が好ましく、特に好ましくはアンモニウムポリホスフェートが使用される。
【００２２】
リン系化合物の添加量は、ポリ乳酸系樹脂１００重量部に対して３重量部以上１０重量部以下であり、好ましくは５重量部以上７重量部以下である。リン系化合物の添加量を３重量部以上にすることで、十分な難燃性を有するポリ乳酸系発泡成形体が得られ、１０重量部以下であれば、良好な成形性を有する。
【００２３】
本発明のポリ乳酸系樹脂組成物には、発泡セルの均一化、細孔化を目的として、無機粉体等の気泡調整剤（発泡核剤）を添加しても良い。具体的には、タルク、雲母、粘土鉱物、炭酸カルシウム、炭酸水素ナトリウム、クエン酸等が使用可能であるが、特にこれらに限定されるものではない。
【００２４】
また、本発明のポリ乳酸系樹脂組成物中には、帯電防止剤、着色剤、酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤等の各種添加剤を含んでいてもよい。
【００２５】
本発明のポリ乳酸系樹脂組成物を得るには公知の方法が使用可能であり、例えば単軸又は二軸混練機で溶融混練する方法等があるが、特に二軸混練機で溶融混練する方法が好適に使用される。又、溶融状態のポリ乳酸系樹脂組成物を粒子化する方法としては、例えばストランドカットや水中カットによって粒子化する方法等があるが、特に水中カットによって粒子化する方法が好適に使用される。
【００２６】
本発明の発泡性ポリ乳酸系樹脂組成物は、粒子化されたポリ乳酸系樹脂組成物と発泡剤、分散媒としての水を密閉容器内に充填し、ポリ乳酸系樹脂組成物の軟化温度以上に加熱した後、十分に冷却後取り出すことにより得られる。
【００２７】
発泡性ポリ乳酸系樹脂組成物を得る為に、発泡剤として炭素数５以下の炭化水素類、例えば、エタン、プロパン、ノルマルブタン、イソブタン、ノルマルペンタン、イソペンタン等を使用することが好ましい。さらに好ましくは、ノルマルブタン、イソブタン、ノルマルペンタン、イソペンタンが使用される。炭素数が５以下の炭化水素類を発泡剤として使用することで、十分な発泡性且つ良好な外観を有する発泡成形体が得られ易い。
【００２８】
又、発泡剤は２種類以上を併用しても良い。さらに、発泡剤の添加量は粒子化されたポリ乳酸系樹脂組成物１００重量部に対して４重量部以上が好ましい。発泡剤の添加量を４重量部以上にすることで十分な発泡性且つ良好な外観を有する発泡成形体が得られ易い。
【００２９】
発泡剤を含浸する時に樹脂の分散性を改善し、膠着を防ぐ目的で分散助剤を添加しても良い。分散助剤としてはポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、多糖類等の高分子物質を使用することも可能であるが、界面活性剤、特に非イオン系界面活性剤が好適に使用される。
【００３０】
例えば、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンパルミチルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類やＴｗｅｅｎ２０（商標）、Ｔｗｅｅｎ４０（商標）、Ｔｗｅｅｎ６０（商標）、Ｔｗｅｅｎ８０（商標）等のポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル類、Ｓｐａｎ２０（商標）、Ｓｐａｎ６０（商標）、Ｓｐａｎ８０（商標）等のソルビタン脂肪酸エステル類等が挙げられる。
【００３１】
さらに、発泡剤含浸時に着色成分や機能性を付与する成分を含浸しても良い。例えば、帯電防止剤、芳香剤、消臭剤、防腐剤、抗菌剤、各種着色剤などがあげられる。
【００３２】
本発明のポリ乳酸系樹脂発泡粒子を得る方法は、発泡性ポリ乳酸系樹脂組成物を水蒸気や熱風、高周波等によって発泡させる方法が適用できるが、発泡スチロール用の予備発泡機を用いる方法が最も簡便で一般的である。
【００３３】
本発明のポリ乳酸系樹脂発泡成形体を得る方法は、ポリ乳酸系発泡粒子を発泡スチロールや発泡ポリエチレン、発泡ポリプロピレン等の成形に用いる成形機によって成形する方法が最も簡便で一般的であるが、予備発泡の工程を経ず、金型内で発泡と成形を同時に行うこともできる。
【実施例】
【００３４】
以下、実施例によって本発明を詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。尚、評価は下記の方法で行った。
【００３５】
（評価方法）
（１）発泡倍率の測定方法：内容積２０００ｃｍ３のポリエチレン製カップに発泡粒子を擦切り一杯量り取り、重量を測定し、風袋重量を差引いて発泡粒子の重量をもとめた。発泡倍率は、発泡粒子の重量と見かけ体積（２０００ｃｍ３）から下記の式により求めた。
発泡倍率＝見かけ体積（２０００ｃｍ３）／発泡粒子の重量（ｇ）
【００３６】
（２）成形性の評価方法：型内成形を行い以下の基準で目視にて評価した。
○：良好
×：不良
【００３７】
（３）難燃性の評価方法：ＪＩＳ  Ａ  ９５１１（発泡プラスチック保温材）４．１３．１測定方法Ａに準じた評価を行った。
○：消火時間が３秒以内。
×：消火時間が３秒を超える或いは消火しなかった。
【００３８】
（実施例１）
乳酸成分の異性体比率（Ｌ体／Ｄ体）が９０／１０であるポリ乳酸樹脂１００重量部に対してアンモニウムポリホスフェート「ペコフレームＴＣ−２０４」（クラリアントジャパン（株）製）を３重量部ドライブレンドし、ポリイソシアネート化合物「ミリオネートＭＲ−２００」（日本ポリウレタン工業（株）製）を２重量部添加しつつ２軸混練機「ＴＥＭ−３５Ｂ」（東芝機械（株）製）にてシリンダ温度１８５℃で溶融混練し、水中カッターを用いて約１ｍｍφに粒子化されたポリ乳酸系樹脂組成物を得た。得られたポリ乳酸樹脂組成物を１００重量部、水１００重量部、発泡剤として混合ブタン（ノルマルブタン／イソブタン＝７０／３０）２５重量部とを密閉容器に充填し、９４℃で９０分間保持し、発泡剤を含浸させた。十分に冷却後取り出し、乾燥して発泡性ポリ乳酸系樹脂組成物を得た。得られた発泡性ポリ乳酸樹脂粒子を発泡スチロール用予備発泡機「ＤＹＨＬ−３００」（ダイセン工業（株））にて発泡温度８８℃で発泡させ、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子を得た。さらに、得られたポリ乳酸系樹脂発泡粒子を２４時間以上常温で保管・熟成後、発泡スチロール用成形機「ＶＳ−３００Ｌ−ＭＣ」（ダイセン工業（株））にて、３００ｍｍ×３００ｍｍ×３０ｍｍのポリ乳酸系樹脂発泡成形体を得た。得られた発泡成形体の難燃性の評価を行った。
【００３９】
（実施例２、３）
アンモニウムポリホスフェートの添加量をそれぞれ５重量部（実施例２）及び１０重量部（実施例３）としたこと以外は実施例１と同様にして得られたポリ乳酸系樹脂発泡成形体の難燃性の評価を行った。
【００４０】
（実施例４）
乳酸成分の異性体比率（Ｌ体／Ｄ体）が８８／１２であるポリ乳酸樹脂を使用したこと以外は実施例２と同様にして得られたポリ乳酸系樹脂発泡成形体の難燃性の評価を行った。
【００４１】
（実施例５）
ポリイソシアネート化合物の添加量を５重量部としたこと以外は実施例２と同様にして得られたポリ乳酸系樹脂発泡成形体の難燃性の評価を行った。
【００４２】
（実施例６）
発泡剤をペンタンとしたこと以外は実施例２と同様にして得られたポリ乳酸系樹脂発泡成形体の難燃性の評価を行った。
【００４３】
（比較例１）
アンモニウムポリホスフェートを添加しなかったこと以外は実施例１と同様にして得られたポリ乳酸系樹脂発泡成形体の難燃性の評価を行った。
【００４４】
（比較例２）
アンモニウムポリホスフェートを１重量部添加しこと以外は実施例１と同様にして得られたポリ乳酸系樹脂発泡成形体の難燃性の評価を行った。
【００４５】
（比較例３）
アンモニウムポリホスフェートを１５重量部添加したこと以外は実施例１と同様にしたものの、良好な外観を有する発泡成形体は得られずその後の評価は不可能であった。
【００４６】
（比較例４）
乳酸成分の異性体比率（Ｌ体／Ｄ体）が９５／５であるポリ乳酸樹脂を使用したこと以外は実施例１と同様に発泡まで行ったものの、発泡粒子が得られずその後の評価は不可能であった。
【００４７】
（比較例５）
ポリイソシアネート化合物の添加量を０．５重量部としたこと以外は実施例１と同様にしたものの、良好な外観を有する発泡成形体は得られずその後の評価は不可能であった。
【００４８】
（比較例６）
発泡剤をヘキサンとしたこと以外は実施例１と同様にしたものの、良好な外観を有する発泡成形体は得られずその後の評価は不可能であった。
【００４９】
実施例１〜６及び比較例１〜６の各評価結果を表１に示す。
【００５０】
【表１】
2007138062.tif 000002