JP2005041997A - 生分解性樹脂組成物及びそれを用いたシート材料 - Google Patents

Abstract

【課題】 難燃性を有する新規な生分解性樹脂組成物及びそれを用いたシート材料を提供する。
【解決手段】
（１） 脂肪族ポリエステル系樹脂を主成分とし、重合度が900以上のポリリン酸アンモニウムが１質量％以上含まれることを特徴とする生分解性樹脂組成物。
（２） 脂肪族ポリエステル系樹脂がポリ乳酸系樹脂であることを特徴とする上記（１）記載の生分解性樹脂組成物。
（３） 上記（１）もしくは（２）に記載の生分解性樹脂組成物よりなる生分解性シート材料。
（４） 生分解性繊維よりなる布帛もしくは不織布と、上記（１）もしくは（２）に記載の生分解性樹脂組成物よりなる層とが積層されてなることを特徴とする生分解性複合シート材料。
（５） 生分解性繊維がポリ乳酸系繊維であることを特徴とする上記（４）に記載の生分解性複合シート材料。
【選択図】 なし

Description

本発明は難燃性に優れた生分解性樹脂組成物及びシート材料に関するものである。

近年、植物資源を原料とするポリ乳酸等の脂肪族ポリエステル系樹脂が生分解性樹脂として注目されており、土木分野をはじめ農業、園芸、食品など様々な分野で利用されつつある。脂肪族ポリエステル系樹脂は熱可塑性樹脂であることから、種々の形状に成形できる利点を生かして、フィルムや繊維等の成形品として、また、それら成形品から構成されたシート材料として、多岐にわたって利用が提案されている。かかる脂肪族ポリエステル系樹脂の成形品の利用において、防火上の用途制限を回避するためには難燃性の向上が不可欠であり、難燃剤の使用による脂肪族ポリエステル系樹脂の難燃性の向上が検討されている（例えば、特許文献１参照）。
特開2001−303387号公報

本発明は、このような現状に鑑みてなされたものであり、難燃性を有する新規な生分解性樹脂組成物及びそれを用いたシート材料を提供することを課題とするものである。

本発明は、上記の課題を解決するものであり、次の（１）〜（５）の発明を包含する。
（１） 脂肪族ポリエステル系樹脂を主成分とし、重合度が900以上のポリリン酸アンモニウムが１質量％以上含まれることを特徴とする生分解性樹脂組成物。
（２） 脂肪族ポリエステル系樹脂がポリ乳酸系樹脂であることを特徴とする上記（１）記載の生分解性樹脂組成物。
（３） 上記（１）もしくは（２）に記載の生分解性樹脂組成物よりなる生分解性シート材料。
（４） 生分解性繊維よりなる布帛もしくは不織布と、上記（１）もしくは（２）に記載の生分解性樹脂組成物よりなる層とが積層されてなることを特徴とする生分解性複合シート材料。
（５） 生分解性繊維がポリ乳酸系繊維であることを特徴とする上記（４）に記載の生分解性複合シート材料。

本発明によれば、難燃性に優れた生分解性樹脂組成物が容易に得られ、また、難燃性に優れるだけでなく、水に濡れても白化現象を生じない生分解性シート材料及び生分解性複合材料を提供することができる。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明の生分解性樹脂組成物は、脂肪族ポリエステル系樹脂を主成分とする。脂肪族ポリエステル系樹脂としては、特に限定されるものではないが、例えば乳酸、グリコール酸、乳酸ヒドロキシブチルカルボン酸等のヒドロキシアルキルカルボン酸、グリコリド、ラクチド、ブチロラクトン、カプロラクトン等の脂肪族ラクトン、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール等の脂肪族ジオール、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸等の脂肪族ジカルボン酸等の重合原料より重合された脂肪族ポリエステル系樹脂が挙げられる。脂肪族ポリエステル系樹脂の中でも、耐熱性や機械的特性等に優れている点から、ポリ乳酸系樹脂が好ましく、光学異性体を有するポリ乳酸同士を組み合わせることにより種々の特性のポリ乳酸系樹脂として用いることができる。

本発明の生分解性樹脂組成物には、難燃剤としてポリリン酸アンモニウムが含まれており、そのポリリン酸アンモニウムの重合度としては９００以上である。これは、リン酸アンモニウムが水溶性物質であり、ポリリン酸アンモニウムでも重合度が低いと水溶性であることによる。つまり、ポリリン酸アンモニウムを生分解性樹脂組成物に含有させた場合、ポリリン酸アンモニウムの重合度が低くても難燃効果は得られるが、当該生分解性樹脂組成物が水に接するとポリリン酸アンモニウムが溶け出すおそれがあり、例えば雨水等に接触することの多い屋外での使用においては樹脂成形品表面のポリリン酸アンモニウムが溶け出して白化現象を起こしたり、徐々に難燃効果が薄れるなどの問題が生じるからである。本発明者らは、重合度が９００以上のポリリン酸アンモニウムを難燃剤として用いることにより、難燃効果を実現するとともに上記問題を解決できることを見出したものである。すなわち、ポリリン酸アンモニウムの重合度が低すぎると、生分解性樹脂組成物が水と接触したときにポリリン酸アンモニウムが溶出したり膨潤したりして不都合を生じることになるので、重合度が９００以上のポリリン酸アンモニウムを用いるのであり、好ましくは重合度が１０００程度のポリリン酸アンモニウムを用いる。

また、本発明の生分解性樹脂組成物における重合度が９００以上のポリリン酸アンモニウムの含有量としては、１質量％以上とする必要があり、２〜２５質量％が好ましく、５〜２０質量％がより好ましい。当該含有量が１質量％未満では、十分な難燃効果が得られない。一方、２５質量％を超えると加工性が悪くなったり成形品の強度が弱くなる傾向にあるので好ましくない。

本発明において、生分解性樹脂組成物中に重合度が９００以上のポリリン酸アンモニウムを含有させる方法としては、特に限定されるものではなく、従来より公知の、樹脂に難燃剤を添加する方法に準じて行なえばよい。例えば、ポリ乳酸系樹脂等の脂肪族ポリエステル系樹脂からなるチップと重合度が９００以上のポリリン酸アンモニウムとを混合して、脂肪族ポリエステル系樹脂中に重合度が９００以上のポリリン酸アンモニウムを溶融分散させればよく、必要に応じ、引き続いて繊維やフィルム等に成形してもよい。また、適当な溶剤を用いて溶解させた脂肪族ポリエステル樹脂中に、重合度が９００以上のポリリン酸アンモニウムを溶解もしくは分散させてもよく、必要に応じ、引き続いてコーティングや接着に用いてもよい。

また、本発明の生分解性樹脂組成物には、必要に応じて顔料、染料、可塑剤、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤、安定剤、カップリング剤、希釈剤、増粘剤、発泡剤、分散剤、消泡剤、防黴剤、防藻剤等の各種添加剤が含まれていてもよい。

本発明の生分解性樹脂組成物は、重合度が９００以上のポリリン酸アンモニウムを１質量％以上含有させていることにより、難燃性を有するものであるが、難燃性の指標である限界酸素指数としては、２６以上であることが好ましい。限界酸素指数が２６未満では、難燃性が不足する場合があるので好ましくない。

上記したような本発明の生分解性樹脂組成物を成形原料として、公知の手法によりフィルム、布帛、不織布等のシート状物とすることにより、本発明の生分解性シート材料が得られる。この生分解性シート材料は、本発明の生分解性樹脂組成物よりなるシート材料であるから、難燃性に優れた生分解性シート材料である。また、水に接触させても、ポリリン酸アンモニウムの溶出による白化現象や難燃性の低下は生じないので、雨水等にさらされる屋外での使用に耐えるものである。

また、生分解性繊維よりなる布帛もしくは不織布（以下、生分解性布帛等と略記することがある）に、上記したような本発明の生分解性樹脂組成物よりなる層を積層させることにより、本発明の生分解性複合シート材料が得られる。生分解性布帛等としては、特に限定されるものではなく、例えばウール、コットン、麻等の天然繊維、レーヨン等のセルロース系再生繊維、あるいは脂肪族ポリエステル系樹脂等の生分解性樹脂を紡糸して得られる繊維から構成されたものを用いることができる。生分解性布帛等としては、本発明の生分解性樹脂組成物よりなる層と同系統の素材という点で、脂肪族ポリエステル系樹脂繊維よりなるものが好ましく、中でも耐熱性や機械的強度に優れたポリ乳酸系繊維よりなるものが好ましい。本発明の生分解性樹脂を成形して得られる繊維よりなる生分解性布帛も好ましい。

本発明の生分解性複合シート材料を得るために、生分解性布帛等に本発明の生分解性樹脂組成物よりなる層を積層させる方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、本発明の生分解性樹脂組成物をコーティング材やディッピング材として用い、生分解性布帛等に従来公知の手法に準じてコーティングやディッピングを施せばよい。また、本発明の生分解性樹脂組成物をフィルム状に成形したものを用いて、生分解性布帛等に貼り合せてもよい。

本発明の生分解性複合シート材料は、難燃性に優れた生分解性複合シート材料であり、その限界酸素指数としては２６以上であることが好ましい。また、水に接触させても、ポリリン酸アンモニウムの溶出による白化現象や難燃性の低下は生じないので、雨水等にさらされる屋外での使用に耐えるものである。

次に本発明を実施例、比較例により具体的に説明する。

なお、各特性の評価は以下の方法で実施した。
１．燃焼性（限界酸素指数）
ＪＩＳ L−１０９１ E法に準じた。
２．分解性
各サンプルをコンポスターに投入し、80℃温度下に14日間放置し、試験後各試料の残存状態で評価した。試験後の残渣が無いものを○とし、有るものを×とした。
３．白化現象
各サンプルを水に24時間浸漬し、白化現象が生じるか否かを確認した。白化現象が認められたものを×、白化現象が認められなかったものを○とした。
（実施例１〜２、比較例１〜３）
ポリ乳酸樹脂チップ（カーギルダウ社製、「Nature Works 4020（商品名）」（乳酸光学異性体L／D比が９９／１、融点１７１℃、数平均分子量14000）と、重合度１０００のポリリン酸アンモニウム（クラリアントジャパン社製、PecoflamTC203）又は重合度が１０以下のポリリン酸アンモニウム（クラリアントジャパン社製、PecoflamTC151Liqとを、下記表１に示される配合割合でタンブラーにより混合した後、３０ｍｍφの二軸ベント式押し出し機で溶融混錬した後ペレット化することにより、本発明の生分解性樹脂組成物のペレットを得た。

さらに、得られたペレットを用いてＴダイ成形により、厚み２００μｍのフィルムを得た。

なお、得られたフィルムの特性を評価した結果を下記表１に示す。

表１に示されるように、実施例１では限界酸素指数が２６以上であって難燃性に優れており、分解性にも優れ、白化現象は生じなかった。実施例２では実施例１よりもポリリン酸アンモニウムの含有量が多くした結果、難燃性がさらに向上した反面、フィルムは若干脆くなっていた。

これら実施例に対して比較例１、２は、ポリリン酸アンモニウムが十分な量含まれていないため、難燃性に劣るものであった。また、比較例3はポリリン酸アンモニウムの重合度が低いため、難燃性は十分に具備しているものの、白化現象が生じた。
（実施例3〜4、比較例４〜6）
1120dtex/192fil、強度4.0cN/dtex、伸度30%のポリ乳酸繊維を80T/mで４本合撚して得られた糸条を経緯糸として用い、経糸密度20本/2.54cm、緯糸密度20本/2.54cmとして、2/2ななこ組織にて製織することにより、目付600ｇ/m²の生分解性織物を得た。

ポリ乳酸樹脂水分散体（第一工業製薬株式会社製、「プラセマL110 （商品名）」 、固形分５０質量％）と、上記実施例１又は比較例３で用いたポリリン酸アンモニウムとを、下記表2に示す配合割合にてディスパーサーで混合分散させた後、当該分散液を、上記で得られた生分解性織物にディッピング加工し、１２０℃×１分で熱処理することにより、下記表２に示す目付けの生分解性複合シート材料（樹脂加工布）を得た。

なお、得られた生分解性複合シート材料の特性を評価した結果を下記表２に示す。

表２に示されるように、実施例３では限界酸素指数が２６以上であって難燃性に優れており、分解性にも優れ、白化現象は生じなかった。実施例４では実施例３よりもポリリン酸アンモニウムの含有量が多くした結果、難燃性がさらに向上した反面、ディッピングにより形成された層は若干脆くなっていた。

これら実施例に対して比較例４、５は、ポリリン酸アンモニウムが十分な量含まれていないため、難燃性に劣るものであった。また、比較例６はポリリン酸アンモニウムの重合度が低いため、難燃性は十分に具備しているものの、白化現象が生じた。

Claims (5)

1. 脂肪族ポリエステル系樹脂を主成分とし、重合度が900以上のポリリン酸アンモニウムが１質量％以上含まれることを特徴とする生分解性樹脂組成物。
2. 脂肪族ポリエステル系樹脂がポリ乳酸系樹脂であることを特徴とする請求項１記載の生分解性樹脂組成物。
3. 請求項１もしくは２に記載の生分解性樹脂組成物よりなる生分解性シート材料。
4. 生分解性繊維よりなる布帛もしくは不織布と、請求項１もしくは２に記載の生分解性樹脂組成物よりなる層とが積層されてなることを特徴とする生分解性複合シート材料。
5. 生分解性繊維がポリ乳酸系繊維であることを特徴とする請求項４に記載の生分解性複合シート材料。