JP2011241261A

JP2011241261A - 樹脂組成物

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Publication number: JP2011241261A
Application number: JP2010112566A
Authority: JP
Inventors: Makoto Kato; 誠加藤; Teruaki Sukeoka; 輝明祐岡
Original assignee: Kitagawa Industries Co Ltd
Current assignee: Kitagawa Industries Co Ltd
Priority date: 2010-05-14
Filing date: 2010-05-14
Publication date: 2011-12-01
Anticipated expiration: 2030-05-14
Also published as: JP5515020B2

Abstract

【課題】環境負荷が小さく難燃性を有する樹脂組成物を提供する。
【解決手段】本発明の樹脂組成物は、合成樹脂と、トマトの茎および／または葉からなるフィラーと、を含有することを特徴とする。このような樹脂組成物は、高い難燃性を示す。また難燃剤などを添加する場合と比較して、環境負荷が小さくなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、合成樹脂にトマトの葉や茎を含有してなる樹脂組成物に関する。

従来、合成樹脂に植物を混合してなる複合的な樹脂組成物が提案されている。例えば、植物原料を粉砕した粉末と親水性ポリマー等とを混合して熱間プレス成形を行うことによって、高い強度を有する樹脂を製造する製造方法が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００９−２８６０６１号公報

合成樹脂に難燃性を持たせる場合、難燃剤や充填剤を添加することで樹脂自体の自己消火性を高めたり燃焼スピードを遅くしたりするという対策がとられている。難燃剤や充填剤には環境負荷物質が含まれている可能性があり環境配慮された難燃材料を使用する要求がある。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、環境負荷が小さく、難燃性を有する樹脂組成物を提供することである。

上述した問題を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、合成樹脂と、トマトの茎および／または葉からなるフィラーと、を含有することを特徴とする樹脂組成物である。

このように合成樹脂にトマト（Ｓｏｌａｎｕｍｌｙｃｏｐｅｒｓｉｃｕｍ（Ｌｙｃｏｐｅｒｓｉｃｏｎｅｓｃｕｌｅｎｔｕｍ））の茎や葉をフィラーとして含有する樹脂組成物は、上記合成樹脂単独の場合と比較して高い難燃性を示す。また、合成樹脂に難燃剤を配合する場合と比較して環境負荷が小さい。従って、環境負荷に配慮した良好な物性の樹脂組成物を得ることができる。

また、トマトの茎や葉として、実を収穫した後の植物残渣をフィラーとして利用することができるため、廃棄物の低減を実現でき都合がよい。
なお、フィラーとして利用する部分はトマトの茎および葉の両方でもよいし、いずれか一方でもよい。

また、トマトの茎や葉を圧搾したものをフィラーとして用いれば、製造過程および製造後に水分が滲み出たり、フィラーや樹脂組成物が腐って劣化したりすることを抑制できる。

また、請求項２に記載の発明のように、フィラーは、トマトの茎および／または葉を粉砕したものであってもよい。
このように構成された樹脂組成物であれば、フィラーが分散しやすくなり、一般的な合成樹脂と同様の成形工程にて樹脂組成物を製造することができるうえ、樹脂組成物全体に難燃性を付与することができる。

上述したトマトのフィラーは、含有量が小さすぎるとその効果が小さくなり、また含有量が大きすぎると樹脂組成物の良好な成形を妨げてしまう。適切な含有量は合成樹脂の種類や使用目的によって異なるため適宜設定することができる。

なお、請求項３に記載の樹脂組成物のように、合成樹脂がポリプロピレン（以降、単にＰＰと略す場合がある）またはＥＶＡ樹脂（エチレン‐酢酸ビニル共重合樹脂）である場合には、合成樹脂１００重量部に対して、トマトのフィラーを１０〜４００重量部の範囲で含有させるとよい。

また、請求項４に記載の樹脂組成物のように、合成樹脂が変性ポリフェニレンエーテル（以降、単にＰＰＥと略す場合がある）である場合には、合成樹脂１００重量部に対して、トマトのフィラーを１０〜１００重量部の範囲で含有させるとよい。

請求項３，４のように、合成樹脂がＰＰ，ＥＶＡ，変性ＰＰＥなどを用いた樹脂組成物の場合、射出成形によって所望の形状に良好に成形ができる。
また、ＰＰを用いれば、樹脂組成物がヒンジ特性を持つため、この樹脂組成物を用いた樹脂成形品は、例えば配線を結束して固定する製品であるクランプ製品として使用できるようになる。ＥＶＡはＰＰに相溶して、樹脂組成物におけるトマトのフィラーの含有割合を高めても、ヒンジ特性の低減を和らげることができる。またＰＰＥを用いれば、樹脂組成物の耐熱性、耐衝撃性、耐クリープ性という特性が向上するため、例えばそのような特性を向上させたクランプを製造できる。

本発明の樹脂組成物を用いて製造されたクランプの写真

本発明の樹脂組成物は、トマトの茎や葉から製造されるフィラー（以降、トマトフィラーと述べる場合がある）を合成樹脂と混合して成形することで製造される。以下に、製造方法を説明する。なお、以下の記載において、樹脂組成物とは本発明の樹脂組成物を指す。
＜樹脂組成物の製造＞
（１）トマトフィラーの製造
本発明の樹脂組成物に含有されるトマトの茎または葉は、乾燥させた後に粉末状に破砕した。このトマトフィラーは、粉砕条件を調整したり、メッシュによる分級によって粒度を調整した。なお、乾燥させる前に圧搾を行い、水分を抜いておいてもよい。乾燥の目安としては、水分含量１０ｗｔ％以下が目安となる。

また、トマトフィラーはトマトの葉のみ、あるいは茎のみから製造されていてもよいが、葉および茎の混合物であってもよい。
また、粉末状にしたトマトフィラーを一旦ペレット状に成形し、その後に再度粉砕してもよい。なお、後述する実施例では、粉末状にして６ｍｍメッシュをくぐらせたトマトフィラーをペレット状に成形したもの（以下、トマトフィラーペレットという）を再度粉砕して粉末状とした。その際、再粉砕時の粉砕条件を変更することによりトマトフィラーの粒度調整を行った。
（２）樹脂組成物のペレットの作製
ベースとなる合成樹脂および上記（１）で製造したトマトフィラーをタンブラー式ブレンダーに入れ、ドライブレンドにて均一にした。その後、通常のホッパーを通じて溶融混練機に供給し、溶融混練を行った。溶融混練機としては二軸押出機を用いた。二軸押出機は、材料フィード量を自在に変化させやすいため都合がよいが、一軸押出機を用いてもよい。

続いて、押出機から押し出された樹脂混合物（ストランド）を切断して樹脂組成物のペレットを製造した。切断する方法としては、ストランドを押出機のダイス直後、水冷してカットするウォータリングカット方式と、ストランドをコンベア上で空冷または水槽中で水冷したのちカットするストランドカット方式とが知られている。ストランドの発泡を抑制する必要がある場合には、ストランドをコンベア上で空冷したのちカットするストランドカット方式を用いることが好ましい。

上述した合成樹脂はその種類を特に限定されるものではなく、用途に応じて適宜用いる樹脂を選択することができる。
例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニル，ＡＢＳ樹脂，高密度ポリエチレン，ポリカーボネート，ポリプロピレン，ポリスチレン，ポリウレタン，ＥＶＡ樹脂，変性ポリフェニレンエーテルなどを用いることができる。これらの樹脂は単独で用いてもよいし、複数を混合してもよい。

なお、ポリオレフィン系樹脂とは、エチレン、プロピレン（ホモ、ブロック、ランダム）、ブテン等のオレフィン類の単重合体もしくは共重合体、あるいはこれらのオレフィン類と共重合可能な単量体成分との共重合体である。具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン‐酢酸ビニル共重合体、エチレン‐アクリル酸エチル共重合体、エチレン‐アクリル酸共重合体、エチレン‐メタクリル酸メチル共重合体、エチレン‐α‐オレフィン共重合体、エチレン‐プロピレン共重合体、エチレン‐ブテン共重合体、などである。

また、必要に応じて添加剤、例えば熱安定剤，光安定剤（紫外線吸収剤），酸化防止剤，強化充填剤，帯電防止剤，滑剤，結晶核剤，離型剤，防菌・防カビ剤，また軽量化のための発泡剤などを添加してもよい。

なお、合成樹脂としてポリプロピレンまたはＥＶＡ樹脂を用いる場合には、合成樹脂１００重量部に対してトマトフィラーを１０〜４００重量部の範囲で配合するとよい。また、合成樹脂として変性ポリフェニレンエーテルを用いる場合には、変性ポリフェニレンエーテル１００重量部に対してトマトフィラーを１０〜１００重量部の範囲で配合するとよい。
（３）樹脂成形品の成形
樹脂組成物から作られる樹脂成形品は射出成形、中空成形、回転成形、押出成形、プレス成形などの成形法を適用し、製造することができる。このような成形法で樹脂成形品を形成する場合、射出成形機等の公知の成形機を用いて行うことができる。

樹脂組成物のペレットを溶融させた材料溶融物を金型に射出した後、金型内の溶融物を所期の形状にするため圧力の印加を継続してもよいが、発泡を抑制する必要がある場合には、溶融物の注入の完了とともに圧力の印加を停止することが好ましい。

本実施例の樹脂成形品は加熱工程と充填保持工程を経て成形した。
加熱工程としては材料（トマトフィラー，ベースとなる合成樹脂等）を加熱溶融できればよく、例えばヒーターを用いる方法をとることができる。

充填保持工程は加熱工程後充填保持できればよく、金型などに充填保持する方法をとることができる。金型の保温温度は、樹脂の流動性と粘度を考慮し、６０〜９０℃が好ましい。なお、充填保持工程で金型内に材料溶融物が充填された時、溶融物は金型の保温温度よりも高いが、時間の経過とともに保温温度に近づく。

＜クランプの製造＞
トマトフィラーを含有する樹脂組成物を用いて樹脂成形品であるクランプを製造した。本項で示す実施例１および比較例１の製造条件等は下記表１にも示している。
［実施例１］
樹脂組成物は、トマトフィラー含有量を３０ｗｔ％、ポリプロピレン（ＰＰ）含有量を７０ｗｔ％として、図１（Ａ）に示す樹脂成形品であるクランプを作製した。

トマトフィラーは、上述したトマトフィラーペレットをヘンシェルミキサー（三井三池化工機（株），ＦＭ２０Ｂ）で１０分粉砕したものを用いた。
ＰＰは、株式会社プライムポリマー製、Ｊ２０２１ＧＲを用いた。

上記材料をドライブレンドした後、二軸押出機に投入し、１５５〜１６５℃で押出し、ストランド状にした。空冷後、ストランドカットでペレットを作製した。
次に、上記ペレットを射出成形機に投入しクランプを成形した。なお、加熱温度が１８０℃を超えると材料の発泡が見られたため、１６５〜１７０℃の加熱温度にて成形した。
［比較例１］
材料としてＰＰのみを用い、実施例１と同様の工程にて図１（Ｂ）に示す樹脂成形品（クランプ）を成形した。ＰＰは、実施例１と同様に株式会社プライムポリマー製、Ｊ２０２１ＧＲを用いた。射出成形機の加熱温度は１８０℃とした。

＜樹脂組成物の耐熱性評価＞
樹脂組成物の耐熱性を評価するため、実施例１および比較例１のクランプを１００℃環境下で９００時間経過させ、その後の状態をチェックした。

表２に示すように、ＰＰとして株式会社プライムポリマー製、Ｊ２０２１ＧＲを用いた実施例１の樹脂成形品はロック部分（図１（Ａ）におけるロック１）にのみ割れが発生したが、その他の部分は劣化が無かった。一方、上記樹脂のみで構成された比較例１のものはボロボロに粉化し、劣化部分が黄色く変色した。
＜樹脂組成物の難燃性評価＞
以下の実施例２〜１５で作成した樹脂組成物の難燃性の評価を行った。このとき、溶融混練機としてラボブラストミルを用い、その後プレス成形してシート状の樹脂成形品を作製した。評価の手法については後述する。また、本項で示す実施例実施例２〜１５、および比較例２の製造条件等は下記表３，４に示している。
［実施例２］
樹脂組成物は、トマトフィラー含有量を５０ｗｔ％、ポリプロピレン（ＰＰ）含有量を５０ｗｔ％として、シート状の樹脂成形品を作製した。

トマトフィラーは、トマトの茎のみからなるトマトフィラーペレットをヘンシェルミキサー（三井三池化工機（株），ＦＭ２０Ｂ）で６０分粉砕したものを用いた。
ＰＰは、株式会社プライムポリマー製、Ｊ２０２１ＧＲを用いた。

上記材料をドライブレンドした後、ラボブラストミルに投入して１８０℃で混練し、プレス成形にてシート状の樹脂成形品を得た。
［実施例３］
トマトの葉のみからなるトマトフィラーを用い、樹脂組成物のトマトフィラー含有量を５０ｗｔ％、ＰＰ含有量を５０ｗｔ％として、混合条件が一部異なる以外は実施例２とほぼ同様の操作にてシート状の樹脂成形品を作製した。
［実施例４］
トマトの葉および茎からなるトマトフィラーを用い、樹脂組成物のトマトフィラー含有量を５０ｗｔ％、ＰＰ含有量を５０ｗｔ％として、混合条件が一部異なる以外は実施例２とほぼ同様の操作にてシート状の樹脂成形品を作製した。
［実施例５］
トマトの葉および茎からなるトマトフィラーを用い、樹脂組成物のトマトフィラー含有量を３０ｗｔ％、ＰＰ含有量を７０ｗｔ％として、混合条件が一部異なる以外は実施例２とほぼ同様の操作にてシート状の樹脂成形品を作製した。
［実施例６］
トマトの葉および茎からなるトマトフィラーを用い、樹脂組成物のトマトフィラー含有量を３０ｗｔ％、ＰＰ含有量を７０ｗｔ％として、ヘンシェルミキサーによる粉砕時間を１０分とする点および混合条件が一部異なる以外は実施例２とほぼ同様の操作にてシート状の樹脂成形品を作製した。
［実施例７］
トマトの葉および茎からなるトマトフィラーを用い、樹脂組成物のトマトフィラー含有量を３０ｗｔ％、ＰＰ含有量を７０ｗｔ％として、シート状の樹脂成形品を作製した。なお、ヘンシェルミキサーに変えてワンダーブレンダー（大阪ケミカル製，ＷＢ−１）を用い、粉砕時間１分にて粉砕を行った点、および混合条件が一部異なる以外は実施例２とほぼ同様の操作にて樹脂成形品を作製した。
［実施例８］
トマトの葉および茎からなるトマトフィラーを用い、樹脂組成物のトマトフィラー含有量を３０ｗｔ％、ＰＰ含有量を７０ｗｔ％として、ワンダーブレンダーによる粉砕時間を２分とする点以外は実施例７とほぼ同様の操作にてシート状の樹脂成形品を作製した。
［実施例９］
トマトの葉および茎からなるトマトフィラーを用い、樹脂組成物のトマトフィラー含有量を５０ｗｔ％、ＰＰ含有量を５０ｗｔ％として、ワンダーブレンダーによる粉砕時間を３分とする点および混合条件が一部異なる以外は実施例７とほぼ同様の操作にてシート状の樹脂成形品を作製した。
［実施例１０］
トマトの葉および茎からなるトマトフィラーを用い、樹脂組成物のトマトフィラー含有量を７０ｗｔ％、ＰＰ含有量を３０ｗｔ％として、ワンダーブレンダーによる粉砕時間を３分とする点および混合条件が一部異なる以外は実施例７とほぼ同様の操作にてシート状の樹脂成形品を作製した。
［実施例１１］
トマトの葉および茎からなるトマトフィラーを用い、樹脂組成物のトマトフィラー含有量を５０ｗｔ％、ＰＰ含有量を５０ｗｔ％として、ヘンシェルミキサーによる粉砕時間を１０分とする点およびミキサー温度を２１０℃にするなど混合条件が一部異なる以外は実施例２とほぼ同様の操作にてシート状の樹脂成形品を作製した。
［実施例１２］
トマトの葉のみからなるトマトフィラーを用い、樹脂組成物のトマトフィラー含有量を５０ｗｔ％、ＰＰ含有量を５０ｗｔ％として、ヘンシェルミキサーによる粉砕時間を１０分とする点および混合条件が一部異なる以外は実施例２とほぼ同様の操作にてシート状の樹脂成形品を作製した。
［実施例１３］
トマトの茎のみからなるトマトフィラーを用い、樹脂組成物のトマトフィラー含有量を５０ｗｔ％、ＰＰ含有量を５０ｗｔ％として、ヘンシェルミキサーによる粉砕時間を１０分とする点および混合条件が一部異なる以外は実施例２とほぼ同様の操作にてシート状の樹脂成形品を作製した。
［実施例１４］
トマトの葉および茎からなるトマトフィラーを用い、樹脂組成物のトマトフィラー含有量を３０ｗｔ％、ＰＰ含有量を７０ｗｔ％として、ワンダーブレンダーによる粉砕時間を３分とする点および混合条件が一部異なる以外は実施例７とほぼ同様の操作にてシート状の樹脂成形品を作製した。
［実施例１５］
トマトの葉および茎からなるトマトフィラーを用い、樹脂組成物のトマトフィラー含有量を５６ｗｔ％、ＰＰ含有量を１４ｗｔ％とし、さらにポリリン酸系難燃剤であるＡＰＰ（株式会社鈴裕化学社製、ＦＣＰ−７７０）の含有量を３０ｗｔ％として、ヘンシェルミキサーによる粉砕時間を１０分とする点および混合条件が一部異なる以外は実施例２とほぼ同様の操作にてシート状の樹脂成形品を作製した。
［比較例２］
材料としてＰＰのみを用いてシート状の樹脂成形品を作製した。

上記表３，４に示す難燃性の評価は、ＵＬ９４ＨＢの水平燃焼試験と同様の手順により行った。

表３，４に示すように、比較例２と比べて、トマトフィラーを含有する実施例２〜１４の樹脂成形品は燃焼速度が小さくなった。さらに、実施例３，６，７，９，１０，１２，１３においては、１分当たりの燃焼速度がＨＢ等級である７６．２ｍｍ／ｍｉｎ以下となる高い難燃性を示した。このように、トマトフィラーを含有させることで樹脂成形品の難燃性は向上した。

さらに、実施例１０〜１３に示すように、トマトフィラーを５０ｗｔ以上％混入させると、ドリップ防止効果（樹脂の滴下防止効果）を得ることができた。
また実施例１５については、ＨＢ等級の水平燃焼試験ではなく、ＵＬ９４垂直燃焼試験を行った。その結果、Ｖ−０等級の高い難燃性を示した。
＜トマトフィラーの最大充填量の評価＞
樹脂組成物に対するトマトフィラーの最大充填量を評価した。このとき、溶融混練機としてはラボブラストミルを用いた。本項で示す実施例１６〜１９および比較例３〜５の製造条件、成形の可否は下記表５に示す。
［実施例１６］
樹脂組成物のトマトフィラー含有量を７０ｗｔ％、ＰＰ含有量を３０ｗｔ％として、シート状の樹脂成形品を作製した。

トマトフィラーは、トマトの葉および茎からなるトマトフィラーペレットをヘンシェルミキサーで１０分粉砕したものを用いた。
ＰＰは、サンアロマー株式会社製、ＰＳ５２２Ｍを用いた。

上記材料をドライブレンドした後、ラボブラストミルに投入して１８０℃で混練し、プレス成形にてシート状の樹脂成形品を得た。
［実施例１７］
トマトの葉および茎からなるトマトフィラーを用い、樹脂組成物のトマトフィラー含有量を８０ｗｔ％、ＰＰ含有量を２０ｗｔ％として、混合条件が一部異なる以外は実施例１６とほぼ同様の操作にてシート状の樹脂成形品を作製した。
［比較例３］
トマトの葉および茎からなるトマトフィラー体を用い、樹脂組成物のトマトフィラー含有量を９０ｗｔ％、ＰＰ含有量を１０ｗｔ％として、混合条件が一部異なる以外は実施例１６とほぼ同様の操作にてシート状の樹脂成形品を作製した。
［実施例１８］
樹脂組成物のトマトフィラー含有量を５０ｗｔ％、変性ＰＰＥ含有量を５０ｗｔ％として、シート状の樹脂成形品を作製した。

トマトフィラーは、トマトの葉および茎からなるトマトフィラーペレットをヘンシェルミキサーで１０分粉砕したものを用いた。
変性ＰＰＥは、三菱エンジニアリングプラスチックス製、ユピエースＡＨ−６０を用いた。

上記材料をドライブレンドした後、ラボブラストミルに投入して２８０℃で混練し、プレス成形にてシート状の樹脂成形品を得た。
［比較例４］
トマトの葉および茎からなるトマトフィラーを用い、樹脂組成物のトマトフィラー含有量を７０ｗｔ％、変性ＰＰＥ含有量を３０ｗｔ％として、混合条件が一部異なる以外は実施例１８とほぼ同様の操作にて樹脂成形品を作製した。
［実施例１９］
樹脂組成物のトマトフィラー含有量を８０ｗｔ％、ＥＶＡ含有量を２０ｗｔ％として、シート状の樹脂成形品を作製した。

トマトフィラーは、トマトの葉および茎からなるトマトフィラーペレットをヘンシェルミキサーで１０分粉砕したものを用いた。
ＥＶＡは、三井デュポンポリケミカル株式会社製、ＥＶ３６０を用いた。

上記材料をドライブレンドした後、ラボブラストミルに投入して２００℃で混練し、プレス成形にてシート状の樹脂成形品を得た。
［比較例５］
トマトの葉および茎からなるトマトフィラーを用い、樹脂組成物のトマトフィラー含有量を８５ｗｔ％、ＥＶＡ含有量を１５ｗｔ％として、混合条件が一部異なる以外は実施例１９とほぼ同様の操作にて樹脂成形品を作製した。

成形の可否の評価基準は、崩れることなく所望の形状に成形することができるものを「○」、成形不可能であるものを「×」とした。

合成樹脂としてＰＰおよびＥＶＡを用いた場合には、トマトフィラーを８０ｗｔ％まで含有させても成形することができた。一方、ＰＰＥを用いた場合には、５０ｗｔ％まで含有させても成形することができた。
＜発明の効果＞
以上説明したように、トマトフィラーを含有する樹脂組成物は、一般的な合成樹脂を含有する組成物と同様の手法により成形することができる。成形された樹脂成形品は高い難燃性および耐熱性を示すため、さまざまな用途に用いることができる。また、トマトの葉または茎から製造されるトマトフィラーを用いているため、難燃剤などを添加する場合と比較して環境負荷を小さくすることができ、またトマトの実を収穫した後の廃棄物の低減に役立てることができる。

１・・・ロック

Claims

合成樹脂と、トマトの茎および／または葉からなるフィラーを含有する
ことを特徴とする樹脂組成物。
前記フィラーは、トマトの茎および／または葉を粉砕したものである
ことを特徴とする請求項１に記載の樹脂組成物。
前記合成樹脂は、ポリプロピレン、またはＥＶＡ樹脂であり、
前記合成樹脂１００重量部に対して、前記フィラーを１０〜４００重量部の範囲で含有する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の樹脂組成物。
前記合成樹脂は、変性ポリフェニレンエーテルであり、
前記合成樹脂１００重量部に対して、前記フィラーを１０〜１００重量部の範囲で含有する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の樹脂組成物。