(57)【要約】【課題】照明器具用の透光性樹脂成形体において、地球環境に対する負荷が小さい植物由来プラスチックであるポリ乳酸樹脂（ＰＬＡ）を用い、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤の添加による樹脂の黄変を抑制する。【解決手段】透光性樹脂成形体４は、カルボジイミド系の加水分解防止剤５を含有するＰＬＡ６中に、カルボジイミド構造を有しない被覆材料７によって被覆されたベンゾフェノン系紫外線吸収剤８を分散させた組成物４０から形成される。被覆材料７が、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤８１の表面を覆うことにより、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤８１と加水分解防止剤５との会合が防止されるので、樹脂の黄変を抑制することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カルボジイミド系の加水分解防止剤を含有するポリ乳酸樹脂中に、カルボジイミド構造を有しない被覆材料によって被覆されたベンゾフェノン系紫外線吸収剤を分散させた組成物から成ることを特徴とする透光性樹脂成形体。
【請求項２】
前記ポリ乳酸樹脂中に、さらにベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤が含有されていることを特徴とする請求項１に記載の透光性樹脂成形体。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の透光性樹脂成形体を備えた照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明器具用の透光性樹脂成形体及びそれを備えた照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、照明器具には、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）をはじめとする様々な石油由来のプラスチック材料が用いられている。これらの石油由来のプラスチック材料は、強度や光学特性に優れているが、限りある化石資源を消費するので、地球環境に対する負荷が大きい。また、石油由来のプラスチックは、その廃却処分に際して、固定化されていた二酸化炭素を大気中に放出するため、地球温暖化現象に悪影響を及ぼす。
【０００３】
そのため、近年では、石油由来のプラスチックに替えて、植物由来のプラスチックを製品筐体等に利用することが注目されている。特に、ポリ乳酸樹脂（ＰＬＡ）は、トウモロコシやサトウキビといった再生可能資源である植物を原料とするため、石油等の化石資源の消費量を削減することができ、また、生分解性を有するため、廃棄処分される際の環境に対する負荷が小さい。更に、ＰＬＡは、他の植物由来プラスチックと比較して、コスト面や、加工性、強度といった樹脂特性に優れ、例えば、特許文献１に示されるように、ＰＬＡを用いた熱可塑性樹脂組成物及びその成形品が開発されている。
【０００４】
プラスチック材料は、照明器具の様々な部品に用いられるが、照明カバー、シーリング用グローブ、パネル又はブラケット等といった透光性樹脂成形体に最も多く使用される。そのため、これらの透光性樹脂成形体に植物由来プラスチックであるＰＬＡを用いることができれば、化石資源消費量の削減、及び二酸化炭素排出量の削減に対する寄与が大きいものと期待される。
【０００５】
しかし、ＰＬＡから成る樹脂成形体は、蛍光灯等の放電灯から出射される紫外線によって樹脂が劣化して、ブリードアウトを生じたり、樹脂成形体の強度が低下することがある。そのため、特許文献１に示される樹脂成形体においては、成形体を構成するベース樹脂中にベンゾフェノン系紫外線吸収剤等を添加することにより、紫外線による樹脂の劣化を抑制している。
【特許文献１】特許３２５６３５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＰＬＡは、石油由来プラスチックを原料とする樹脂に比べて、加水分解し易く、耐候性及び耐久性が低い。そこで、ＰＬＡを用いた樹脂成形体においては、樹脂中にカルボジイミド系加水分解防止剤を添加することで、耐候性及び耐久性の向上を図っている。カルボジイミド系加水分解防止剤は、ＰＬＡの末端にあるカルボン酸を封鎖することにより耐加水分解性を向上させる。
【０００７】
加水分解防止剤を添加したＰＬＡを用いた樹脂成形体の側断面の一例を図５に示す。この樹脂成形体１０４は、ＰＬＡ１０６をベース樹脂とし、このＰＬＡ１０６中にカルボジイミド系加水分解防止剤１０５及びベンゾフェノン系紫外線吸収剤１８１が添加されている。しかし、このような樹脂成形体１０４においては、樹脂中にベンゾフェノン系紫外線吸収剤１８１が添加されると、黄変が生じることがあった。これは、ＰＬＡ１４０中に添加されたカルボジイミド系加水分解防止剤１０５が、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤１８１と会合することにより、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤１８１の紫外線吸収領域を長波側にシフトさせ、その吸収帯が青色光領域に及ぶことによるものと考えられる。そのため、ＰＬＡは、種々の工業的用途に対して利用されることが期待されるにも拘わらず、照明カバーやシーリング用グローブ等の樹脂成形体に適用するのは困難であった。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するものであり、地球環境に対する負荷が小さい植物由来プラスチックであるＰＬＡを用い、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤の添加による樹脂の黄変を抑制した透光性樹脂成形体、及びそれを備えた照明器具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】
【０００９】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、透光性樹脂成形体において、カルボジイミド系の加水分解防止剤を含有するポリ乳酸樹脂中に、カルボジイミド構造を有しない被覆材料によって被覆されたベンゾフェノン系紫外線吸収剤を分散させた組成物から成るものである。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１に記載の透光性樹脂成形体において、前記ポリ乳酸樹脂中に、さらにベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤が含有されているものである。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の透光性樹脂成形体を備えた照明器具である。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、カルボジイミド構造を有しない被覆材料が、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤の表面を覆うことにより、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤と加水分解防止剤との会合が防止されるので、樹脂の黄変を抑制することができる。
【００１３】
請求項２の発明によれば、樹脂中にベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤が添加されることにより、耐紫外線劣化性能が更に向上する。また、略３９０ｎｍからの吸収カーブがシャープに立ち上がる吸光特性が得られるので、樹脂成形体を透過した照明光の黄味を低減でき、正の走光性昆虫の誘引を抑制した低誘虫性能を賦与することができる。
【００１４】
請求項３の発明によれば、ＰＬＡを照明器具用の透光性樹脂成形体としての用途を広げることができ、これらに使用される化石資源の消費量を削減し、大気中への二酸化炭素の放出量を抑制して、地球温暖化防止に貢献することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の一実施形態に係る透光性樹脂成形体及びこれを備えた照明器具について、図１及び図２を参照して説明する。本実施形態の照明器具１は、光源２と、この光源２を固定する器具本体３と、器具本体３に装着される透光性樹脂成形体（以下、樹脂成形体）４とを備える。照明器具１は、光源２に環状蛍光ランプ等が用いられるタイプに限らず、例えば、光源２に複数の直管型蛍光ランプ等が用いられるタイプであってもよく、その形状やタイプは特に限定されない。器具本体３及び樹脂成形体４は、光源２の形状や種類に応じた適宜の形状に形成される。樹脂成形体４は、光源２から出射される光を任意に拡散配光させると共に、ユーザが光源２を直接見ることによって不快に感じるグレアを低減する照明器具カバーとして用いられる。また、樹脂成形体４は、照明器具カバーに限らず、パネル又はブラケット等、照明器具に用いられる様々な透光性樹脂成形体に適用可能である。
【００１６】
樹脂成形体４は、ポリ乳酸樹脂（以下、ＰＬＡ）６に、カルボジイミド系加水分解防止剤５を含有させると共に、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤８１の表面を、カルボジイミド構造を有しない被覆材料７で被覆して作製された被覆処理ベンゾフェノン系紫外線吸収剤８を分散させて成る組成物４０から形成される。
【００１７】
ＰＬＡ６は、Ｌ−乳酸を重合して得られる樹脂又はＬ−乳酸及びＤ−乳酸のステレオコンプレックス体樹脂をベース樹脂とする。一般に、ＰＬＡは加水分解しやすいため、本実施形態においては、１００部のＰＬＡ６に対して、カルボジイミド系加水分解防止剤５が０．１〜５重量部添加される。このカルボジイミド系加水分解防止剤５は、ＰＬＡの末端のカルボン酸を封鎖するために添加されるものであり、例えば、ポリカルボジイミドが好適に用いられる。
【００１８】
ベンゾフェノン系紫外線吸収剤８１は、下記の一般式で示され、例えば、２―ヒドロキシ―４―ｎ―オクトオキシベンゾフェノン、２―ヒドロキシ―４―ｎ―ドデシルオキシベンゾフェノン、２，２’―ジヒドロキシ―４，４’―ジメトキシベンゾフェノン、ビス（５―ベンゾイル―４―ヒドロキシ―２―メトキシフェニル）メタン等が用いられる。
【００１９】
【化１】
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【００２０】
次に、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤８１の被覆方法について、図３（ａ）（ｂ）を参照して説明する。一般に、ある特定の物質を被覆（カプセル化）する方法としては、化学的、物理化学的方法、又は機械的方法等が用いられる。化学的方法としては、界面重合法、ｉｎ−ｓｉｔｅ重合法（界面反応法）等がある。また、物理化学的方法としては、液中乾燥法、コアセルベーション法等がある。また、機械的方法としては、噴霧乾燥法、乾式混合法等がある。本実施形態においては、上記のいずれの被覆方法が用いられてもよいが、被覆処理された物質の粒度のシャープさや、製造し易さ等の観点から、ｉｎ−ｓｉｔｅ重合法を用いることが望ましい。
【００２１】
ｉｎ−ｓｉｔｅ重合法は、被覆処理の対象である物質８１と、単数種又は複数種のモノマー７０とを水等の水性溶媒９中に分散させた状態に置き、モノマー７０同士を重合させて、物質８１の周囲にポリマー６を析出させることによって、物質８１の表面を被覆する方法であり、使用するモノマー７０を適宜に選択することによって種々の性能を有する被覆処理物質８が得られる。本実施形態においては、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤８１の表面に被覆材料７を被覆させる。被覆材料７は、カルボジイミド構造を有しない共重合体であれば特に限定はなく、例えば、アクリロニトリル及びメチルメタクリレートの重合により生成されるアクリロニトリル／メチルメタクリレート共重合物等が用いられる。
【００２２】
本実施形態の樹脂成形体４は、カルボジイミド構造を有しない被覆材料７が、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤８１の表面を覆うことにより、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤８１と加水分解防止剤５との会合が防止されるので、樹脂の黄変を抑制することができる。また、このような樹脂成形体４を照明用グローブとして照明器具１に適用することは、植物由来プラスチックであるＰＬＡの用途を広げ、照明器具に使用される化石資源の消費量を削減すると共に、大気中への二酸化炭素の放出量を抑制して、地球温暖化の防止に貢献することができる。
【００２３】
より好ましくは、図４に示すように、ＰＬＡ６中には、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤８２が更に添加される。ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤８２は、下記の一般式で表され、例えば、２−(３−ｔｅｒｔ−ブチル−５−メチル−２−ヒドロキシフェニル)−５−クロロベンゾトリアゾール、２―（２’―ヒドロキシ―５’―メチルフェニル）ベンゾトリアゾール、２―（２’―ヒドロキシ―３’，５’―ジ―ｔｅｒｔ―アミルフェニル）ベンゾトリアゾール、２―（２’―ヒドロキシ―３’，５’―ビス（α，α’―ジメチルベンジル）フェニルベンゾトリアゾール、２，２’メチレンビス［４―（１，１，３，３―テトラメチルブチル）―６―（２Ｈ―ベンゾトリアゾール―２―イル）フェノール］、メチル―３―［３―ｔｅｒｔ―ブチル―５―（２Ｈ―ベンゾトリアゾール―２―イル）―４―ヒドロキシフェニルプロピオネートとポリエチレングリコールとの縮合物等が用いられる。
【００２４】
【化２】
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【００２５】
上記のベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤８２が添加されることにより、樹脂成形体４の耐紫外線劣化性能が更に向上する。また、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤８２の添加により、略３９０ｎｍからの吸収カーブがシャープに立ち上がるようになるので、この樹脂成形体４を備えた照明器具１においては、樹脂成形体４を透過した照明光の黄味を低減でき、また、正の走光性昆虫の誘引を抑制した低誘虫性能を賦与することができる。
【００２６】
ＰＬＡ６には、上述した紫外線吸収剤の他に、光拡散剤微粒子が添加されてもよい。光拡散剤微粒子としては、例えば、有機微粒子や無機微粒子等が、使用条件等に応じて適宜に用いられる。有機微粒子としては、例えば、架橋スチレン系微粒子、架橋又は高分子量アクリル系微粒子、架橋スチレン−アクリル系微粒子、架橋スチレン−ブタジエン系微粒子、架橋シリコーン微粒子、架橋シロキサン系微粒子、架橋ウレタン系微粒子、メラミン系重合体等が挙げられる。無機微粒子としては、例えば、炭酸カルシウム、フッ化カルシウム、フッ化カリウム、リン酸カルシウム、酸化亜鉛、硫酸マグネシウム、硫酸バリウム、酸化チタン、チタン酸カリウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、アルミナ、マイカ、酸化セリウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸バリウム、結晶形シリカ、不定形シリカ、ガラスフレーク、ガラス繊維、ガラスビーズ、クレー等が挙げられ、これらの無機微粒子に表面処理を施したものもある。透過性光拡散体の材料として使用される際には、可視光線の透過性を損なわずに適度な光拡散性を付与できる硫酸バリウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、架橋シリコーン微粒子、架橋シロキサン系微粒子が好ましい。
【００２７】
次に、本実施形態の樹脂成形体４において、具体的な構成材料、作製方法及び作製された樹脂成形体４の効果について、比較例と対比して説明する。
【００２８】
（被覆処理ベンゾフェノン系紫外線吸収剤の作製）
ベンゾフェノン系紫外線吸収剤（Ｕｖｉｎｕｌ／ＢＡＳＦ）４５０重量部、アクリロニトリル５８重量部、メチルメタクリレート１０重量部、パーロイルＩＰＰ−５０（ジイソプロピルパーオキシジカーボネート；日本油脂社製）１．４重量部及びドデシルベンゼンスルホン酸カルシウム４．５重量部を混合した。次に、水性媒体として水６００重量部及びスノーテックスＳ(コロイダルシリカ；日産化学社製)１１３重量部を混合して水性媒体を調整した。その後、上記材料及び水性媒体を混合し、ホモミキサー（特殊機化工業社製）を用い１０，０００ｒｐｍで２分間撹拌混合し、５５℃で６時間反応させた。その結果、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤の表面が、アクリロニトリル／メチルメタクリレート共重合物によって被覆されると共に、水性媒体が除去されることにより、被覆処理ベンゾフェノン系紫外線吸収剤が得られた。
【００２９】
（実施例１）
ポリ乳酸樹脂（Ｕ’ｚ  Ｓ−０９／トヨタ自動車製）１００重量部に対し、上記被覆処理ベンゾフェノン系紫外線吸収剤を０．４部、シリコーン樹脂ビーズ（ＭＳＰ−Ｓ０２０／日興リカ製）を５部、加水分解防止剤（カルボジライト/日清紡製）を２部添加したものを、ヘンシェルミキサーで攪拌した。その後、短軸押出機にて溶融混練した後、ストランド状に押出しペレット状にカットしたものを成形材料とした。次に、上記成形材料を、シート押出機を用いて幅４５０ｍｍ、厚さ１．８ｍｍのシート状に押出した。得られたシートを４００ｍｍ×４００ｍｍ×１．８ｍｍのサイズに裁断し、圧空成形機を用いて図１に示したようなシーリング形状に成形し、これを実施例１とした。
【００３０】
（実施例２）
ポリ乳酸樹脂（Ｕ’ｚ  Ｓ−０９／トヨタ自動車製）１００重量部に対し、上記被覆処理ベンゾフェノン系紫外線吸収剤を０．４部、シリコーン樹脂ビーズ（ＭＳＰ−Ｓ０２０／日興リカ製）を５部、加水分解防止剤（カルボジライト／日清紡製）を２部添加した他に、更にベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤（Ｔｉｎｕｖｉｎ３２６／チバスペシャリティケミカルズ製）を１．９０部添加したこと点を除き、上記実施例１と同様の方法により、シーリング用グローブを作製して、これを実施例２とした。
【００３１】
（比較例１）
ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＶＨ−００１／三菱レイヨン製）５０重量部、ポリ乳酸樹脂（Ｕ’ｚ  Ｓ−０９／トヨタ自動車製）５０重量部の、計１００重量部に対して、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤（Ｕｖｉｎｕｌ／ＢＡＳＦ製）を０．２３部、シリコーン樹脂ビーズ（ＭＳＰ−Ｓ０２０／日興リカ製）を５部、加水分解防止剤（カルボジライト／日清紡製）を２部添加したものをヘンシェルミキサーで攪拌した。その後、短軸押出機にて溶融混練した後、ストランド状に押出しペレット状にカットしたものを、シート押出機を用いてシート厚１．８ｍｍになるよう単層押出を行った。得られたシートを４００ｍｍ×４００ｍｍ×１．８ｍｍのサイズに裁断し、圧空成形機を用いて図１に示したようなシーリング形状に成形し、これを比較例１とした。
【００３２】
作製された実施例１、実施例２及び比較例１の樹脂成形体（シーリング用グローブ）の外観評価を行った。外観評価は、４０℃、８０％ＲＨで６０時間放置した後の外観を、製造直後のものと比較することにより評価した。その結果を表１に示す。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
表１に示したように、比較例１の樹脂成形体には、黄変が認められたのに対して、実施例１及び実施例２の樹脂成形体には、変色が認められなかった。すなわち、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤を被覆処理することにより、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤と加水分解防止剤との会合を防止でき、樹脂の黄変を抑制できることが分かった。なお、実施例２において、樹脂中に添加されたベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤は、樹脂の変色等に影響しない。しかし、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤のみを用いた樹脂成形体は、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤及びベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤の両方を用いた樹脂成形体に比べて、紫外線吸収能が大幅に低下する。そのため、上記実施例２に示したように、これら２つの紫外線吸収剤を用いることが望ましい。
【００３５】
なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤以外の紫外線吸収剤であっても、加水分解防止剤の添加によって変色又は変質等を生じるものについては、上述した被覆処理を行った後に樹脂材料中に添加することにより、その性質等を損なうことなく、樹脂組成物に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態に係る透光性樹脂成形体及びこれを備えた照明器具の側断面構成図。
【図２】同透光性樹脂成形体の側断面図。
【図３】（ａ）（ｂ）はベンゾフェノン系紫外線吸収剤の被覆方法を説明する図。
【図４】同透光性樹脂成形体のより好ましい形態を示す側断面図。
【図５】従来の透光性樹脂成形体の側断面図。
【符号の説明】
【００３７】
１    照明器具
４    透光性樹脂成形体
４０    組成物
５    カルボジイミド系加水分解防止剤
６    ポリ乳酸樹脂（ＰＬＡ）
７    被覆材料
８    被覆されたベンゾフェノン系紫外線吸収剤
８１    ベンゾフェノン系紫外線吸収剤
８２    ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤
【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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