난연성 수지 조성물, 그 제조 방법 및 그 성형 방법 document_id A220623052137

최근, 토양 속에 매립하면, 박테리아 작용에 의해 분해하는 수지(또는 플라스틱)가 주목받고 있다. 생분해성 수지(또는 생분해성 플라스틱)로 불리는 이들 수지는 호기성 박테리아 존재 하에서 물(H2O)과 이산화 탄소(CO2)로 분해하는 특성을 가진다. 생분해성 수지는 농업분야에서 실용화되어 있고, 또한 １회용 상품의 포장재, 및 콤포스트 대응 쓰레기 봉투 등의 재료로서 실용화되어 있다. 생분해성 수지가 토양 중의 박테리아에 의해 분해되는 성질을 이용하여 이것을 폐기 처리할 경우에는, 종래의 소각 처리와 비교하여 각별히 CO2 배출량을 적게 하는 것이 가능하다. 따라서, 생분해성 수지는 지구 온난화 방지 대책의 관점에서 그 사용이 착안되고 있다. 생분해성 수지를 이용한 상품은, 예를 들면 농업분야에서 사용할 경우에는, 사용이 끝난 플라스틱을 회수할 필요가 없기 때문에, 사용자쪽에서도 형편이 좋은 경우가 있다. 이들 이유에 의해, 생분해성 수지의 시장은 확대되어 가고 있다. 또한 최근, 식물 유래의 수지도 전자기기 및 자동차 분야에서 착안되고 있다. 식물 유래의 수지는, 식물원료로부터 얻어지는 모노머를 중합 또는 공중합시킴으로써 얻어진다. 식물 유래의 수지는, 석유 자원에 의지하지 않고 제조되는 것, 원료가 되는 식물이 이산화 탄소를 흡수해서 성장하는 것, 및 소각 처리에 의해 폐기할 경우라도, 일반적으로 연소 칼로리가 적고, 발생하는 CO2 양이 적은 것 등의 이유에 의해 지구환경에 친화적인 수지로서 주목받고 있다. 식물 유래의 수지는 일반적으로 생분해성을 가지지만, 석유 자원의 고갈 방지라고 하는 관점에서만 보면, 반드시 생분해성을 가질 필요는 없다. 즉, 환경보호에 기여하는 수지에는, 생분해성 수지에 더해서, 생분해성을 가지지 않은 식물 유래의 수지도 포함된다. 따라서, 아래의 설명을 포함하는 본 명세서에서, 생분해성 수지(석유 유래 및 식물 유래의 것을 포함한다)와 식물 유래이지만 생분해성을 가지지 않은 수지를 총칭하기 위해서, 편의적으로 「환경 수지」라고 하는 용어를 사용한다. 현재, 환경 수지로서 사용되고 있는 것은, 폴리락트산계(polylactic acid; 이하, 「PLA」로 약칭함), PBS계[폴리부틸렌 숙시네이트(1,4-부탄디올과 숙신산의 공중합 수지)], PET계(변성 폴리에틸렌 테레프탈레이트)의 세 가지로 대별된다. 각각의 특징을 아래의 표 1에 나타낸다. 이들 수지 중에서, PLA는, 앞서 설명한 식물 유래의 수지에 해당한다. PLA 는, 옥수수 또는 고구마 등의 식물이 만들어 내는 당분을 원료로 해서 화학합성함으로써 제조 가능하므로, 공업적 생산의 가능성을 가지고 있다. 그러한 식물 유래의 수지를 함유하는 플라스틱은 바이오 플라스틱이라고도 불린다. PLA는 옥수수를 원료로 한 대량생산이 개시된 것으로부터 특히 착안되어 있고, 생분해성을 요하는 용도뿐만 아니라, 다종다양한 용도에 PLA를 응용할 수 있는 기술을 개발하는 것이 기대되고 있다. 그러나, 이들 환경 수지를 기존의 재료와 치환해서 사용하기 위해서는, 그 특성을 개선할 필요가 있다. 아래의 표 2에, 일반적인 수지인 폴리스티렌(PS), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지(이하, ABS라 함)의 물성과, 환경 수지인 폴리락트산(PLA) 및 폴리부틸렌 숙시네이트(PBS)의 물성을 나타낸다. 「휨 탄성율」 및 「휨 강도」는 강성을 나타내고, 수치가 클수록 강성이 높다. 「아이조드(Izod) 충격강도」는, 시험편이 충격하중을 받아서 파괴될 때의 파괴 에너지를 나타내고, 수치가 클수록 충격이 가하여졌을 때에 파괴되기 어려운 것이다. 「열변형 온도」는, 수지의 변형이 시작되는 온도이며, 수치가 높을수록 고온조건에서의 사용이 가능해진다. 이 표로부터, PLA는 단단하고 무른 것을 알 수 있고, PBS는 연한 것을 알 수 있다. 또한 열적 특성을 비교하면, PLA는 내열성이 부족하고, PBS는 ABS보다도 높은 내열성을 가진 것을 알 수 있다. 이러한 환경 수지의 특성을 개선하는 방법으로서, 다른 성분을 배합하는 방법이 제안되어 있다. 예를 들면, PLA의 내열성을 향상시키기 위해서, PLA에 합성 마이카를 0.5-20wt％ 정도 배합하는 것이 일본국 특개2002-173583호 공보(특허문헌 1)에 제안되어 있다. 일본국 특개2002-173583호 공보는, 생분해성 수지의 가수분해(생분해 작용)를 억제하는 첨가제(예를 들면, 카르보디이미드 화합물)를 배합하는 것도 제안하고 있다. 또한, PLA에 케나프(Kenaf) 섬유를 배합함으로써, 퍼스널 컴퓨터 외장체에 대한 응용 가능성을 보고한 예가 있다(세리자와 등, "케나프 섬유강화 폴리락트산의 개발"[제14회 플라스틱 성형 가공 학회 연차대회 강연 예고집, 제161 페이지 - 제162 페이지, 2003년(비특허문헌 1)]. 구체적으로는, 케나프 섬유를 배합한 PLA 수지를 성형한 후, 어닐(anneal) 공정을 추가하면, PLA 수지의 내열성을 개선할 수 있어, PLA를 퍼스널 컴퓨터 외장체에 응용할 가능성이 높아진다고 보고되고 있다. 한편, 환경 수지는 아니지만, 폴리스티렌(PS) 수지는 물성과 비용의 밸런스가 좋아서 용기·포장, 건재, 잡화, 전기·전자기기, 섬유, 도료·접착제, 자동차, 및 정밀기기 등의 각 분야의 제품에 극히 폭넓게 사용되고 있다. PS 수지 전체의 사용량도 많아서, 폴리스티렌은 염화 비닐, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 함께, 5대 범용(汎用) 수지의 하나이다. 따라서 상기 환경 수지의 개발과 병행하여 폴리스티렌 수지를 사용하는 것은, 앞으로도 여전히 필요로 하게 될 것이다. 상기한 PS 수지의 용도 중에서, 특히 전기·전자제품, 건재, 및 자동차 등의 내구 소비재에서는, 통상적인 PS가 아니고, PS에 부타디엔계 고무를 배합한 하이 임팩트 폴리스티렌(HIPS)이 주로 이용되고 있다. HIPS는 PS의 내충격성을 더욱 향상시킨 것인데, 각종 제품의 외장체 등, 비교적 장기간에 걸쳐 사용되는 부품 또는 부재를 구성하기 위해서 이용된다. 특허문헌 1:일본국 특개2002-173583호 공보 비특허문헌 1:세리자와 등, "케나프 섬유강화 폴리락트산의 개발"(제14회 플라스틱 성형 가공 학회 연차대회 강연 예고집, 제161 페이지-제162 페이지, 2003년)