(57)【要約】【課題】  難燃性ポリ乳酸樹脂組成物、およびそれからなる成形体を提供する。【解決手段】  ポリ乳酸樹脂と、金属水酸化物とを含有する樹脂組成物であって、ポリ乳酸樹脂と金属水酸化物との質量比（ポリ乳酸樹脂／金属水酸化物）が８０／２０〜９５／５であり、ポリ乳酸樹脂のメルトフローレートが５０〜１５０ｇ／１０分であることを特徴とする難燃性ポリ乳酸樹脂組成物。ポリ乳酸樹脂と金属水酸化物との合計１００質量部に対し、脂肪酸金属塩を０．０１〜３質量部含有することを特徴とする上記樹脂組成物。上記樹脂組成物を成形してなる難燃性ポリ乳酸樹脂成形体。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリ乳酸樹脂と、金属水酸化物とを含有する樹脂組成物であって、ポリ乳酸樹脂と金属水酸化物との質量比（ポリ乳酸樹脂／金属水酸化物）が８０／２０〜９５／５であり、ポリ乳酸樹脂のメルトフローレートが５０〜１５０ｇ／１０分であることを特徴とする難燃性ポリ乳酸樹脂組成物。
【請求項２】
ポリ乳酸樹脂と金属水酸化物との合計１００質量部に対し、脂肪酸金属塩を０．０１〜３質量部含有することを特徴とする請求項１記載の樹脂組成物。
【請求項３】
請求項１または２記載の樹脂組成物を成形してなる難燃性ポリ乳酸樹脂成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリ乳酸樹脂と金属水酸化物とを含有する難燃性ポリ乳酸樹脂組成物、およびそれを成形してなる成形体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、成形用の原料としては、ポリプロピレン（ＰＰ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂（ＡＢＳ）、ポリアミド（ＰＡ６、ＰＡ６６など）、ポリエステル（ＰＥＴ、ＰＢＴなど）、ポリカーボネート（ＰＣ）等の樹脂が使用されている。このような樹脂から製造された成形体は、成形性、機械的強度に優れているが、廃棄する際、ゴミの量を増すうえに、自然環境下でほとんど分解されないために、埋設処理しても半永久的に地中に残留する。
【０００３】
一方、近年、環境保全の見地から、ポリ乳酸をはじめとする生分解性ポリエステル樹脂が注目されている。生分解性樹脂の中でもポリ乳酸、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネートなどは、大量生産可能なためコストも安く、有用性が高い。そのうち、ポリ乳酸は既にトウモロコシやサツマイモ等の植物を原料として工業生産が可能となっており、使用後に焼却されても、これらの植物の生育時に吸収した二酸化炭素を考慮すると、炭素の収支として中立であることから、特に、地球環境への負荷の低い樹脂とされている。
しかしながら、ポリ乳酸を単体で使用し、電気製品等の筺体に成形して利用する場合、成形体の難燃性が不充分であり、その燃焼性により、安全上に問題があった。
【０００４】
そこで、ポリ乳酸樹脂に難燃性を付与するために、種々の一般的な難燃剤がポリ乳酸樹脂に配合されている。
例えば、特許文献１においては、表面処理を施した水酸化物を添加することで、難燃性が得られることが開示されている。また、特許文献２においては、難燃剤に加えて、加水分解抑制剤を加えることで、難燃性と保存特性の両立が可能であることが開示されている。しかしながら、特許文献１や２において得られる難燃性は、Ｖ−２にとどまり、前記用途への使用に際しては未だ不充分なレベルであった。
また、特許文献３においては、特定の難燃剤を用いることによって、Ｖ−０を得る方法が開示されている。しかしながら、この方法は石油由来樹脂成分を必須としているため、環境負荷が大きいものであった。
さらに、特許文献４においては、エポキシ化合物を併用することによりＶ−０が得られることが開示されている。加えて、特許文献５においては、水酸化物に繊維を併用することでＶ−０が得られることが開示されている。しかしながら、特許文献４や５では、Ｖ−０を得るためには、難燃剤をポリ乳酸樹脂１００質量部に対して２０質量部を超えて配合しなければならず、ポリ乳酸樹脂が本来有している物性性能が大きく損なわれることがあった。
【特許文献１】特開２００５−１３９４４１号公報
【特許文献２】特開２００５−１６２８７３号公報
【特許文献３】特開２００５−３４４０４２号公報
【特許文献４】特開２００６−０１６４４６号公報
【特許文献５】特開２００６−０８９６４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、前記の問題点を解決しようとするものであり、ポリ乳酸本来の物性が損なわれることがない難燃性ポリ乳酸樹脂組成物、およびそれからなる成形体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】
【０００６】
本発明者は、前記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、特定のメルトフローレートを有するポリ乳酸樹脂に金属水酸化物を配合することで前記課題が解決されることを見出し、本発明に到達した。
すなわち本発明の要旨は、下記の通りである。
（１）ポリ乳酸樹脂と、金属水酸化物とを含有する樹脂組成物であって、ポリ乳酸樹脂と金属水酸化物との質量比（ポリ乳酸樹脂／金属水酸化物）が８０／２０〜９５／５であり、ポリ乳酸樹脂のメルトフローレートが５０〜１５０ｇ／１０分であることを特徴とする難燃性ポリ乳酸樹脂組成物。
（２）ポリ乳酸樹脂と金属水酸化物との合計１００質量部に対し、脂肪酸金属塩を０．０１〜３質量部含有することを特徴とする（１）記載の樹脂組成物。
（３）上記（１）または（２）記載の樹脂組成物を成形してなる難燃性ポリ乳酸樹脂成形体。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、難燃性および成形性に優れた樹脂組成物を提供することができる。この樹脂組成物を電気製品の筐体などに用いることで、低環境負荷材料であるポリ乳酸樹脂の使用範囲を大きく広げることができ、産業上の利用価値はきわめて高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の樹脂組成物は、ポリ乳酸樹脂を主成分とし、金属水酸化物を含む樹脂組成物である。
本発明においてポリ乳酸樹脂としては、耐熱性、成形性の面からポリ（Ｌ−乳酸）、ポリ（Ｄ−乳酸）、およびこれらの混合物または共重合体を用いることができるが、Ｄ−乳酸とＬ−乳酸との比率（Ｄ／Ｌ）は、０／１００〜１０／９０、または、９０／１０〜１００／０であることが好ましい。Ｄ／Ｌが１０／９０〜９０／１０では成形の際固化不良などの支障が生じる場合があり好ましくない。また、生分解性の観点からは、ポリ（Ｌ−乳酸）を主体とすることが好ましい。
【０００９】
ポリ乳酸樹脂の融点は、光学純度によってその融点が異なるが、本発明においては、成形体の機械的特性や耐熱性を考慮すると、融点を１６０℃以上とすることが好ましい。ポリ（Ｌ−乳酸）を主体とするポリ乳酸樹脂において、融点を１６０℃以上とするためには、Ｄ−乳酸成分の割合を約３モル％未満とすればよい。
【００１０】
本発明においてポリ乳酸樹脂の２１０℃、荷重２１．２Ｎにおけるメルトフローレート（ＪＩＳ規格Ｋ−７２１０（試験条件４）による値）は、５０〜１５０ｇ／１０分であることが必要であり、５０〜１００ｇ／１０分であることが好ましい。ポリ乳酸樹脂のメルトフローレートが５０ｇ／１０分未満であると、これに難燃剤を添加しても、樹脂組成物に難燃性を付与することができない。一方、ポリ乳酸樹脂のメルトフローレートが１５０ｇ／１０分を超えると、これから得られる成形体は実用的な機械的強度を有していない場合がある。
【００１１】
ポリ乳酸樹脂のメルトフローレートを上記の範囲に調節する方法として、メルトフローレートが大きすぎる場合は、少量の鎖長延長剤、例えば、ジイソシアネート化合物、ビスオキサゾリン化合物、エポキシ化合物、酸無水物等を用いて樹脂の分子量を増大させる方法が挙げられる。逆に、メルトフローレートが小さすぎる場合はメルトフローレートの大きなポリエステル樹脂や低分子量化合物と混合する方法が挙げられる。
なお、ポリ乳酸樹脂は公知の溶融重合法で、あるいは、さらに固相重合法を併用して製造される。
【００１２】
本発明の難燃性ポリ乳酸樹脂組成物は、金属水酸化物を含有する。金属水酸化物は、火災など際の高温に遇うと、含有される結晶水部分が分解されて周囲の熱を奪う作用を有するため、大きな難燃性を呈する。
本発明において使用する金属水酸化物としては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化ジルコニウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウムなどが挙げられる。これらのうち、難燃性を付与する効果が高く、また樹脂組成物に含有させても、得られる成形体の機械的物性に対して影響が小さいことから、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムを使用することが好ましい。
【００１３】
本発明の樹脂組成物において、ポリ乳酸樹脂と金属水酸化物とは、その質量比（ポリ乳酸樹脂／金属水酸化物）が、８０／２０〜９５／５であることが必要である。金属水酸化物の含有量が５質量％未満では十分な難燃性が得られず、２０質量％を超えると樹脂がドリップするため面着火し、高い難燃性が得られない。
【００１４】
本発明の樹脂組成物は、ポリ乳酸樹脂と金属水酸化物とを混合することによって製造することができる。
ポリ乳酸樹脂と金属水酸化物とを混合する方法は、特に限定されないが、一軸あるいは二軸の押出機を用いて溶融混練する方法を挙げることができる。混練状態をよくする意味で二軸の押出機を使用することが好ましい。混練温度は（ポリ乳酸樹脂の融点＋５℃）〜（ポリ乳酸樹脂の融点＋１００℃）の範囲が、また、混練時間は２０秒〜３０分が好ましい。この範囲より低温や短時間であると、混練が不充分となり、逆に、高温や長時間であると樹脂の分解や着色が起きる場合があり、ともに好ましくない。
【００１５】
本発明の樹脂組成物には、脂肪酸金属塩を含有してもよい。樹脂組成物に脂肪酸金属塩を含有させることにより、樹脂組成物の成形性を安定化することができる。
脂肪酸金属塩を構成する脂肪酸としては、カルボキシル基１個を有する鎖状のカルボン酸が挙げられ、直鎖状でもよく、側鎖を有するものであってもよい。脂肪酸の具体例としては、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘニン酸、パルミトレイン酸、オレイン酸、エイコセン酸、エルシン酸、エライジン酸、トランス１１エイコセン酸、トランス１３ドコセン酸、リノール酸、リノレン酸、リシノール酸、エルカ酸等が挙げられる。
一方、脂肪酸金属塩を構成する金属としては、周期表の１Ａ、２Ａ及び３Ｂ族の原子が好ましく、具体例としては、カリウム、カルシウム、マグネシウム、バリウム、アルミニウムなどが挙げられる。その他の族の金属、例えば、亜鉛あるいは鉄では、逆に熱劣化を促進してしまうので好ましくない。
脂肪酸金属塩の具体例としては、例えば、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸アルミニウム、ラウリン酸カルシウム、ラウリン酸マグネシウム、ラウリン酸アルミニウム等が挙げられる。これらは１種でもよく２種類以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でもステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸アルミニウム、ラウリン酸カルシウム、ラウリン酸マグネシウム及びラウリン酸アルミニウムが好ましい。
脂肪酸金属塩の含有量は、ポリ乳酸樹脂と金属水酸化物との合計１００質量部に対して、０．０１〜３質量部であることが好ましく、０．０２〜１質量部であることがさらに好ましく、０．０５〜０．５質量部であることがより好ましい。脂肪酸金属塩の含有量が０．０１質量部未満では、成形機のホッパーでペレットの食い込み不良が起こり、成形が困難となることがあり、一方、３質量部を超えると、計量が安定せず成形が困難となることがある。
脂肪酸金属塩を本発明の樹脂組成物に添加する方法としては、これらをドライブレンドする方法などが挙げられる。
【００１６】
本発明の樹脂組成物にはその特性を大きく損なわない限りにおいて、顔料、熱安定剤、酸化防止剤、無機充填材、植物繊維、耐候剤、可塑剤、滑剤、離型剤、帯電防止剤等を添加することができる。
熱安定剤や酸化防止剤としては、例えば、ヒンダードフェノール類、ヒンダードアミン、イオウ化合物、銅化合物、アルカリ金属のハロゲン化物などが例示される。
無機充填材としては、例えば、タルク、炭酸カルシウム、炭酸亜鉛、ワラストナイト、シリカ、アルミナ、マグネシア、ケイ酸カルシウム、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カルシウム、アルミノ珪酸ナトリウム、珪酸マグネシウム、ガラスバルーン、カーボンブラック、酸化亜鉛、三酸化アンチモン、ゼオライト、ハイドロタルサイト、金属繊維、金属ウイスカー、セラミックウイスカー、チタン酸カリウム、窒化ホウ素、グラファイト、炭素繊維などが例示される。植物繊維としては、例えば、ケナフ繊維などが例示される。
なお、本発明の樹脂組成物にこれらを混合する方法は特に限定されない。
【００１７】
本発明の樹脂組成物は、射出成形、ブロー成形、押出成形、インフレーション成形、および、シート加工後の真空成形、圧空成形、真空圧空成形等の成形方法により、各種成形体とすることができる。とりわけ、射出成形法を採ることが好ましく、一般的な射出成形法のほか、ガス射出成形、射出プレス成形等も採用できる。本発明の樹脂組成物に適した射出成形条件の一例を挙げれば、シリンダ温度を樹脂組成物の融点または流動開始温度以上、好ましくは１７０〜２４０℃、最適には１７０〜２００℃の範囲とし、また、金型温度は樹脂組成物の（融点−２０℃）以下とするのが適当である。成形温度が低すぎると成形体にショートが発生するなど操業性が不安定になったり、過負荷に陥りやすく、逆に、成形温度が高すぎると樹脂組成物が分解し、得られる成形体の強度が低下したり、着色する等の問題が発生しやすく、ともに好ましくない場合がある。
【００１８】
本発明の樹脂組成物を用いた成形体の具体例としては、パソコン筐体部品および筐体、携帯電話筐体部品および筐体、その他ＯＡ機器筐体部品等の電化製品用樹脂部品、バンパー、インストルメントパネル、コンソールボックス、ガーニッシュ、ドアトリム、天井、フロア、エンジン周りのパネル等の自動車用樹脂部品等が挙げられる。また、フィルム、シート、中空成形品などとすることもできる。
【実施例】
【００１９】
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。実施例および比較例の樹脂組成物の評価に用いた測定法は次のとおりである。
（１）メルトフローレート（ＭＦＲ）：
ＪＩＳ規格Ｋ−７２１０に準拠して、温度２１０℃、荷重２１．２Ｎにて測定した。
（２）難燃性：
ＵＬ９４に準拠して測定した。試験片は１．５ｍｍ厚のものを用いた。難燃性は、Ｖ−０であることが好ましい。
（３）成形性：
成形機のホッパーでのペレットの食い込み状況により、成形性を下記のとおり判定した。
◎：ペレットの食い込み不良が発生せず、成形作業が大変良好。
○：ペレットの食い込み不良がほとんど発生せず、成形作業が良好。
×：ペレットの食い込み不良が発生し、成形作業が困難。
【００２０】
また、実施例、比較例に用いた各種原料は次の通りである。
（１）ポリ乳酸樹脂：
ＰＬＡ１：カーギルダウ社製  ６２５１Ｄ、ＭＦＲ＝９１ｇ／１０分、Ｄ／Ｌ＝１．３／９８．７、融点１６８℃。
ＰＬＡ２：カーギルダウ社製  ６２５１Ｄ、ＭＦＲ＝６８ｇ／１０分、Ｄ／Ｌ＝１．３／９８．７、融点１６８℃。
ＰＬＡ３：カーギルダウ社製  ６３５０Ｄ、ＭＦＲ＝５４ｇ／１０分、Ｄ／Ｌ＝５．０／９５．０、融点１５３℃。
ＰＬＡ４：カーギルダウ社製  ３００１Ｄ、ＭＦＲ＝３６ｇ／１０分、Ｄ／Ｌ＝１．４／９８．６、融点１６８℃。
ＰＬＡ５：カーギルダウ社製  ３００１Ｄ、ＭＦＲ＝２１ｇ／１０分、Ｄ／Ｌ＝１．５／９８．５、融点１６８℃。
ＰＬＡ６：ＰＬＡ１を沸騰水中で２４０時間煮沸後、１００℃で８時間熱風乾燥したものを使用した。ＭＦＲ＝１８５ｇ／１０分、融点１５０℃。
（２）金属水酸化物：
水酸化マグネシウム（協和化学工業社製  キスマ５Ｅ）
（３）脂肪酸金属塩：
ステアリン酸マグネシウム（大日化学社製）
【００２１】
実施例１
ポリ乳酸樹脂（ＰＬＡ１）９０質量部と、金属水酸化物１０質量部とをドライブレンドして、二軸押出機（池貝製ＰＣＭ３０型）の根元供給口から供給し、バレル温度１８０℃、スクリュー回転数１５０ｒｐｍ、吐出３ｇ／ｈの条件で、ベントを効かせながら押出しを実施した。押出機先端から吐出された樹脂をペレット状にカッティングして樹脂組成物のペレットを得た。
得られたペレットを９０℃×２４時間真空乾燥したのち、東芝機械社製ＩＳ−８０Ｇ型射出成形機を用いて、金型表面温度を１５℃に調整しながら、燃焼試験用試験片を作製し、燃焼試験に供した。
【００２２】
実施例２〜７、および比較例１〜６
表１に示すように、ポリ乳酸樹脂、金属水酸化物の量や種類を変更した以外は実施例１と同様にして樹脂組成物のペレットを得た。得られたペレットを９０℃×２４時間真空乾燥したのち、表１に示す量の脂肪酸金属塩をドライブレンドした後、実施例１と同様にして試験片を作製し、燃焼試験に供した。
【００２３】
実施例１〜７、比較例１〜６の評価結果をまとめて表１に示す。
【００２４】
【表１】
2009263523.tif 000002
【００２５】
表１から明らかなように、実施例１〜７においては、難燃性に優れた樹脂組成物が得られた。また実施例６、７においては、脂肪酸金属塩を含有させたため、成形機のホッパーでペレットの食い込み不良が発生せず、成形性にも優れた樹脂組成物が得られた。
一方、比較例１〜３においては、金属水酸化物の含有量が本発明で規定した範囲外であるため、また、比較例４、５においては、ポリ乳酸樹脂のメルトフローレートが本発明で規定した範囲より小さいため、いずれも難燃性に劣る結果となった。また、比較例６においては、ポリ乳酸樹脂のメルトフローレートが本発明で規定した範囲より大きいため、成形した試験片は機械的強度が低く脆弱であり、難燃性を評価することができなかった。