(57)【要約】【課題】本発明は、カーボンブラックを配合した樹脂組成物から得られた成形品がPAHに関して安全であることを目的とするとともに、PAHに関する規制をクリアーするという課題を解決するものであり、カーボンブラックに代替する黒色顔料、その顔料を含む組成物および成形品を得るための方法を提供することを目的とする。【解決手段】バイオマス材料を原料とする炭化材料を樹脂組成物またはプラスチック成形品の添加物として用いるカーボンブラックの代替品として用いる方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂とカーボンブラックからなるプラスチック成形品の製造工程において、該カーボンブラックをバイオマス材料から得られた炭化材料によって代替して用いる方法。
【請求項２】
バイオマス材料が、竹または木材であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
バイオマス材料が、竹であることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
バイオマス材料が、モウソウ竹であることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の製造工程において得られた樹脂組成物。
【請求項６】
樹脂が熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項５に記載の樹脂組成物。
【請求項７】
樹脂がポリオレフィン系樹脂であることを特徴とする請求項６に記載の樹脂組成物。
【請求項８】
ポリオレフィン系樹脂がポリエチレン、ポリプロピレンであることを特徴とする請求項６に記載の樹脂組成物。
【請求項９】
請求項５〜８のいずれかに記載された樹脂組成物を成形してなる成形品。
【請求項１０】
請求項５〜８のいずれかに記載された樹脂組成物を成形してなるフィルム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチック成形品に用いられる樹脂組成物の添加物およびその添加物を含む樹脂組成物およびその成形品に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチック製品は、多くの用途で用いられているが、これらの製品の中には、玩具、自転車、ヘルメット、コピー機、ファクシミリ、シュレッダーおよびプリンターなどに用いられる成形品および包装材に用いられる各種シート、フィルムなどのように、皮膚との接触が予想される製品が含まれている。さらに、このような製品の中には、着色および遮光等種々の目的で黒色顔料を用いている場合が多い。そして黒色顔料としては、多くの場合、各種製法により得られるカーボーブラックが用いられることが多い。
【０００３】
カーボンブラックには、国際がん研究所（IARC）の2Bグループに属し、発がん性とされている物質が含まれているもの、また、米国食品医薬品庁（FDA）の規格に不適合なものもある。したがって、その用途に応じて、新たな規制が設けられた場合には、あるいは、規制には至らないが安全性に関する問題が提起された場合には、その規格に適合させるため、または不測の事態に対応して、通常使用されるカーボンブラックに替えて、規制に適合する材料または非カーボンの材料を使用することが必要となる。たとえば、FDAの規定に合致しないカーボンブラックに替えて、非カーボンの素材を利用したカーボンレス遮光フィルム（株式会社  武田産業  カーボンレス遮光バリアフィルム TNS-2）が販売されている。
【０００４】
近年、FDAの規格では、ベンゾ(a)ピレンなどの含有量について規制がなされている。ベンゾ(a)ピレンは多環芳香族炭化水素（以下略語としてPAH: Polycyclic Aromatic Hydrocarbon)と総称される化合物の一つである。PAHによる環境汚染の問題は身近な問題ではあるが、PCB、ダイオキシン類などより関心が低いのが現状であり、日本においては、現時点においてはPAHに関する規制は存在しない。
【０００５】
ドイツにおいては、近年、機器・製品安全法（GPSG法）に基づいて検査され、安全性が認証された製品にGSマークを付すことが行われている。GSマークの認証は、認証機関として正式に認証を受けた機関のみが行うことができ、PAHの評価が必須となっている。
【０００６】
日本においてはPAHに関する具体的な検討および対策は十分ではなく、市販のカーボンブラックがPAHに関するGSマーク認定の基準をクリアーするかについては明確な情報がないのが現状であり、今後、カーボンブラックについてもGSマーク取得のための対策がなされていくものと予想される。
【０００７】
カーボンブラックの安全性に対する対策としては、前述のように、従来のカーボンブラックの代替としてカーボンブラック以外の素材により、遮光フィルムを用いた製品が販売されている（株式会社武田産業カーボンレス遮光バリアフィルム  ）。しかしながら、用途に応じて、個別に処方を検討していくことは容易ではなく、PAH規制に対する簡易な対策が望まれるところである。
【０００８】
バイオマス材料は、環境にやさしい材料として注目されており、バイオマス材料の利用が種々の分野で検討がなされている。しかしながら、PAHは、木材にも含まれている可能性があり、さらに、有機物が不完全燃焼する際に生成される化学物質であるといわれており、今までPAHという観点からはその安全性十分な検討がなされていない状況では、バイオマス材料から得られる炭化材料が必ずしもPAHという観点から十分に安全であるとは言えないともいえる。
【０００９】
モウソウ竹や樫を原料として製造される、竹炭や備長炭は、優れた吸着性能からシャンプ−、ボディソ−プ、フェイスソ−プ、フェイスパック、石鹸、ハブラシ、ヘヤ−ブラシ、マスク、アイマスク等に用いられている。また、竹炭は食品にも用いられており注目されているが、PAHの厳しい規格であるGSマークの認定が得られるか否かは明確ではない。
【００１０】
また、竹炭や備長炭の粉末は存在するがこれをカーボンブラックの代替として利用することは検討されておらず、PAH対策という観点からこれをカーボンブラックの代替とすることが可能であるかについての情報はなかった。例えば、特許文献１には、木炭粉末を樹脂に添加することにより得られる樹脂組成物およびそれから得られる成形品が開示されている。木炭の太陽が放射する紫外線を含む電磁波の大半を吸収する作用の利用と、腐敗性細菌の増殖抑制作用を利用した、樹脂原料と成形物を得るためになされたものであり、カーボンブラックの代替という観点はない。また、PAHについての記載はない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００９−２９３００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、カーボンブラックを配合した樹脂組成物から得られた成形品が、PAHに関して安全であることを目的とするとともに、PAHに関する規制をクリアーするという課題を解決するものであり、カーボンブラックに代替する黒色顔料、その顔料を含む組成物および成形品を得るための方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
発明者は、従来のカーボンブラックおよびバイオマスから得られたカーボンブラックについて鋭意検討を重ねた結果、現在使用されているカーボンブラックにはPAHが含まれているものがあるのに対して、バイオス材料である竹を原料とする竹炭にはPAHが含まれていない、すなわち検出限界以下であることを見出し、本発明に至った。
【００１４】
すなわち、本発明は以下のとおり要約される。
［１］樹脂とカーボンブラックからなるプラスチック成形品の製造工程において、該カーボンブラックをバイオマス材料から得られた炭化材料によって代替して用いる方法。
［２］バイオマス材料が、竹または木材であることを特徴とする［１］に記載の方法。
［３］バイオマス材料が、竹であることを特徴とする［２］に記載の方法。
［４］バイオマス材料が、モウソウ竹であることを特徴とする［３］に記載の方法。
［５］上記［１］〜［４］のいずれかに記載の製造工程において得られた樹脂組成物。
［６］樹脂が熱可塑性樹脂であることを特徴とする［５］に記載の樹脂組成物。
［７］樹脂がポリオレフィン系樹脂であることを特徴とする［６］に記載の樹脂組成物。
［８］ポリオレフィン系樹脂がポリエチレン、ポリプロピレンであることを特徴とする［７］に記載の樹脂組成物。
［９］上記［５］〜［８］のいずれかに記載された樹脂組成物を成形してなる成形品。
［１０］上記［５］〜［８］のいずれかに記載された樹脂組成物を成形してなるフィルム。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、バイオマス材料で得られた炭化材料、例えば、竹炭、備長炭など、をカーボンブラックに替えて配合することにより、PAHという観点から安全なプラスチック製品を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
バイオマス炭化材
本発明に係るバイオマス炭化材は、バイオマスを公知の方法により炭化することにより得られる。バイオマス材料としては、竹および各種木材が用いられる。竹としては、たとえば、モウソウ竹が入手しやすく好ましく用いられるが、特に限定されない。各種木材としては、従来から炭として用いられている木材が使用でき、特に限定されない。たとえば、樫を用いた備長炭などが挙げられるが、コストの観点からは、必ずしも好ましいとは言えない。竹は、優れた素材として近年注目されているが、本発明の用途においては、安価である点で好ましいといえる。
【００１７】
竹を用いる場合、その炭化温度は、４００〜１０００℃であり、炭化温度の違いにより、炭化後の細孔径が異なる。すなわち、アンモニア、などの吸着では、４００-５００℃、ホルムアルデヒド、ベンゼン、トルエン、インドールおよびノネナールなどの吸着のためには、９００-１０００℃が好ましいといわれており、用途により設定することは可能である。
【００１８】
備長炭は、樫を１０００℃以上の高温で炭化させることにより一般的であり、従来公知の方法で得られる。
得られた炭化材料は炭化した後、使用目的、目標粒度に応じで、従来公知の方法で粉砕することができ、従来用いられているカーボンブラックと同様の粒径、粒度分布にすることができる。中粉砕ではローターミル、微粉砕ではジェットミル等が用いられる。これにより、平均粒径１〜２００ミクロンの粉体を得ることができる。
樹脂組成物
樹脂組成物には、種々の目的で添加物（フィラー）が用いられている。カーボンブラックは、プラスチック製品の着色、遮光またはその両者などを目的として多用されている。カーボンブラックは、FDAの規定に適合しないものがあり、また、PAH規制に関しては、日本においては十分にその適合性が検討されていない。
【００１９】
本発明では、カーボンブラックでは、PAHに適合しないカーボンブラックが存在することに鑑み、PAHが検出されないバイオマス材料を従来用いられていたカーボンブラック材料に置き換えて使用することを特徴とする。
【００２０】
バイオマスを原料とする炭化材料はPAHを含まないことを特徴とするが、他の性質は、本願発明の樹脂組成物および成形品に用いられるカーボンブラックと異なることはない。すなわち、樹脂との相溶性、遮光性、黒色含量、導電性などは、特に相違点はないため、配合量を変更することなく、そのまま置き換えて用いることができる。本発明において「置き換えて用いる」とは、現実に存在する成形品に用いられているカーボンブラック対して置き換える場合だけでなく、従来公知の技術によりカーボンブラックを用いて配合を設計して、それをバイオマス炭化材に置き換える場合も含む。
【００２１】
樹脂組成物を構成する樹脂としては特に制限はなく、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂が用いられる。
熱硬化性樹脂としては、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等が挙げられる。
【００２２】
熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン樹脂、ABS樹脂、ポリ塩化ビニール、ナイロン、PET等が挙げられる。中でも、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂が好ましい。
【００２３】
本発明の樹脂組成物において、樹脂とバイオマス炭化材との混合は、従来公知の方法で行うことができるため、混合方法を変更する必要はない。
混合方法としては、従来公知の方法として、加圧型ニーダー、単軸或は多軸押出機を用いて混合する方法が挙げられ、適宜変更することも可能である。
成形品
成形品としては、各種部品、シート、フィルムなどが挙げられる。成形する場合も、カーボンブラックをバイオマス炭化材に変更したこと以外は変更することなく製造が可能である。
【００２４】
フィルムの分野においては、特に遮光フィルムとしてカーボンブラックが用いられており、その代替についても同様である。
【実施例】
【００２５】
以下、実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定するものではない。
各例で使用した、原材料、樹脂組成物の製造方法、成形品の成形条件および成形品のＰＡＨ試験方法は次の通りである。
【００２６】
＜原材料＞
（Ａ）ポリプロピレン（以下、ＰＰと略すことがある。）
ランダムコポリマー（ＭＦＲ：７．０ｇ／１０分、密度：０．９ｇ／ｃｍ3、融        点：１２５℃）
（Ｂ）気相法リニア低密度ポリエチレン（以下、Ｌ−ＬＤＰＥと略すことがある。）（        ＭＦＲ：０．９ｇ／１０分、密度：０．９２ｇ／ｃｍ3、融点：１２３℃）
高圧法低密度ポリエチレン（以下、Ｌ−ＤＰＥと略すことがある。）（ＭＦＲ：      ２．０ｇ／１０分、密度：０．９２ｇ／ｃｍ3、融点：１１３℃）
（Ｃ）変性ポリプロピレン（以下、ＭＡＰＰと略すことがある。）（マレイン酸付加量        ３重量％）  相溶化剤とし用いる。
【００２７】
（竹炭）原料：モウソウ竹、竹炭１００％、竹炭パウダー（平均粒径５μｍ）９００℃          以上の高温で長時間かけて焼いた炭をジェットミルで分級したもの。
（カーボンブラック）ファーネスブラック：芳香族炭化水素からなる油を高温ガス中で          不完全燃焼させて得られたもの、微粉末。
【００２８】
＜樹脂組成物の製造方法＞
表１および表２に示す配合割合の原料を、室温下で、ヘンシェルミキサーにより３分    間攪拌して混合した後、二軸押出機（ＴＥＸ３０）のバレル設定温度１８０℃、スク    リュー回転数１１０ｒｐｍで６ｋｇ／１時間の押出量で樹脂組成物のペレットを得た    。その後、この樹脂組成物のペレットを乾燥機により１２０℃、４時間乾燥した後、    各種成形を行った。
【００２９】
＜成形品の成形条件＞
（１）射出成形条件：シリンダー温度１６０℃、金型温度６０℃、スクリュー回転数          ５０ｒｐｍ、射出速度１５０ｍｍ／ｓｅｃ。
【００３０】
（２）インフレーション成形条件：シリンダー温度１５０℃  、スクリュー回転数３          ５ｒｐｍ、ダイスＧＡＰ２−３ｍｍ、膨比２倍、フィルム暑さ７０μｍ。
＜成形品のＰＡＨ試験方法＞
実施例１、２、比較例１の配合割合を表１に示す。表１に示された配合割合で、前記製造方法に従って混練を行い、樹脂組成物を得た。ついで包丁の柄の金型を用いて、前記射出成形条件に従って射出成形を行った。得られた（１）および（２）の成形条件により得られたそれぞれの成形品のＰＡＨ試験を行って評価した。ＰＡＨ試験は、ＳＧＳ社（SGS Japan Inc.）に依頼して行った。結果を同じく表１示す。
【００３１】
【表１】
2013147620.tif 000002
表１からも明らかなように、竹炭を配合した実施例１および実施例２の本発明の樹脂組成物からなる成形品はＰＡＨ試験に合格しているのに対して、カーボンブラックを配合した比較例１の成形品はＰＡＨ試験に不合格であった。
【００３２】
カーボンブラックを用いた比較例１では、ＧＳマーク認定における規制物質であるフェナントレン、フルオランテン、ピレン、ベンゾ（ａ）ピレン、ベンゾ（ｇ，ｈ，ｉ）ベリレンなどが規制値を超えて検出された。
【００３３】
これに対し、実施例２においては、竹炭を多量に加えたにもかかわらず、ＰＡＨの規制物質は検出されず、安全性が高いことを示している。
実施例３、４、比較例２の配合割合を表２に示す。表２に示された配合割合で、前記製造方法に従って混練を行い、樹脂組成物を得た。ついで前記インフレーション成形条件に従って成形を行い、厚さ７０μｍのフィルムを作成した。得られたフィルムのＰＡＨ試験を行って評価した。結果を同じく表２に示す。
【００３４】
【表２】
2013147620.tif 000003
表２からも明らかなように、竹炭を配合した実施例３および実施例４の本発明の樹脂組成物からなる成形品はＰＡＨ試験に合格しているのに対して、カーボンブラックを配合した比較例２の成形品はＰＡＨ試験に不合格であった。
【００３５】
カーボンブラックを用いた比較例２では、ＧＳマーク認定における規制物質であるフェナントレン、フルオランテン、ピレン、ベンゾ（ａ）ピレン、ベンゾ（ｇ，ｈ，ｉ）ベリレンなどが規制値を超えて検出された。
【００３６】
これに対し、実施例４においては、竹炭を多量に加えたにもかかわらず、ＰＡＨの規制物質は検出されず、安全性が高いことを示している。