JP4850923B2

JP4850923B2 - 不燃性成形物用樹脂組成物及びこの樹脂組成物で形成した不燃性照明カバー

Info

Publication number: JP4850923B2
Application number: JP2009091184A
Authority: JP
Inventors: 福男菅野; 孝雄本島; 和美田中
Original assignee: AGC Matex Co Ltd
Current assignee: AGC Matex Co Ltd
Priority date: 2009-04-03
Filing date: 2009-04-03
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2029-04-03
Also published as: JP2010241929A

Description

本発明は、鉄道車両等で使用される照明カバーのような不燃性で光線透過性を有する成形物を形成するための不燃性成形物用樹脂組成物と、この樹脂組成物で形成した不燃性照明カバーとに関するものである。

平成１６年１２月２７日付けで改正された「鉄道に関する技術上の基準を定める省令等の解釈基準」（以下、「省令等の解釈基準」という）では、鉄道車両の客室天井材料の耐燃焼性と耐溶融滴下性とを確保するために、コーンカロリーメーターによる燃焼試験と溶融滴下性の判定が追加された。

従来、照明カバーとしては、光線透過率や成形加工性などに優れたポリカーボネートやアクリル樹脂などの熱可塑性樹脂が多く用いられてきた。しかしながら、これらの熱可塑性樹脂製の照明カバーは、前記「省令等の解釈基準」に改正で追加された耐燃焼性や耐溶融滴下性等の不燃基準を満たさないおそれがある。

一方、不燃性の照明カバーとしてガラスを用いたものが知られているが、ガラス製の照明カバーは、ガラスの質量が大きいために重量が重くなり、車両を軽量化して省エネルギーを実現しようとする鉄道車両の要求を満たすことができないという問題や、カバー形状の設計に制限があるといったような問題がある。

また、特許文献１及び２においては、フッ素樹脂含浸ガラスクロスシートなどからなる不燃性照明カバーも提案されている。しかしながら、ガラスクロスシートを用いた照明カバーは、クロスの目に入った汚れが掃除し難いという問題や、剛性が不足して形状の保持力が弱いといった問題がある。

製品形状の自由度・剛性・熱溶融滴下性という観点から、照明カバーを熱硬化性樹脂で形成することも考えられる。このような熱硬化性樹脂の例として、特許文献３には、難燃性熱硬化性樹脂組成物が提案されている。しかし、この樹脂組成物は、建材が対象であるため、透明性に欠け、照明カバーには適さない。一方、特許文献４においては、透明性及び耐熱水性に優れた熱硬化性樹脂組成物が提案されているが、この樹脂組成物は、透明性については優れているものの、耐燃焼性が不十分であり、不燃性の照明カバーには使用することができない。さらに、特許文献５、６においては、アクリル系や不飽和ポリエステル系樹脂に水酸化アルミニウムを配合した熱硬化系成形材料が提案されているが、耐燃焼性・光線透過率・成形性などの点において不十分なものである。

特開２００６−２５２８９２号公報特開平７−１０１３３５号公報特開２００４−２６３０２３号公報特開平５−２７０８７７号公報特開平５−１５５９９３号公報特開平６−２９９０５５号公報

本発明の技術的課題は、前記従来の問題点に鑑み、不燃性と光線透過性とに優れた成形物を得るための樹脂組成物を提供すると共に、この樹脂組成物で形成した不燃性照明カバーを提供することにある。

前記課題を解決するため、本発明によれば、屈折率が１．５３〜１．５８の間にある不飽和ポリエステル樹脂と、水酸化アルミニウム及び水酸化マグネシウムと、ビニルモノマーと、硬化剤とを含有し、前記水酸化アルミニウムと水酸化マグネシウムとの配合比が６０〜９５重量％：４０〜５重量％であると共に、ビニルモノマーを含んだ不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対する前記水酸化アルミニウムと水酸化マグネシウムとの合計配合量が３２０重量部〜５００重量部であることを特徴とする不燃性照明カバー用樹脂組成物が提供される。

また、本発明によれば、前記樹脂組成物を加熱加圧成形して得られる不燃性照明カバーが提供される。

本発明の樹脂組成物は前述した構成を備えているため、これを加熱加圧成形することにより、優れた不燃性と光線透過性とを兼ね備えた成形品を得ることができる。また、本発明によって得られた照明カバーは、改正された「省令等の解釈基準」の不燃基準に適合する優れた不燃性を有すると共に、優れた光線透過性を有するため、鉄道用の照明に好適に使用することができる。

鉄道車両等の照明に使用される照明カバーは、樹脂組成物を所定の形状に成形することにより得られるが、この照明カバーは、コーンカロリーメーターによる燃焼試験結果と溶融滴下性とが一定の基準に適合していることが重要であり、それ以外にも、照明カバーとして必要な光線透過性を有すること、軽量で適度の剛性があること、成形性に優れていることなどが要求される。

このような要求を満足できる照明カバーについて鋭意検討を重ねた結果、前記樹脂組成物として、特定の屈折率を有する不飽和ポリエステル樹脂に、水酸化アルミニウムと水酸化マグネシウムとを特定の割合で配合したものを用いることにより、この樹脂組成物で形成した照明カバーが優れた不燃性と光線透過性とを併せ持ち、その不燃性が前記不燃基準を十分満足するものであることを見出し、本発明をなすに至ったものである。

以下、本発明の実施の形態について説明する。本発明の樹脂組成物には、熱硬化性樹脂が使用される。その中でも特に、硬化時間が比較的短くまた成形性にも優れた前記不飽和ポリエステル樹脂が使用される。この不飽和ポリエステル樹脂は、光線透過性の点から屈折率が１．５３から１．５８であることが望ましい。

前記不飽和ポリエステル樹脂としては、化学構造中のベンゼン骨格による慣用名がオルソ系、イソ系、ビスフェノール系、ヘット酸系などの市販されている種々の樹脂が好適に使用できるが、耐燃焼性や光線透過率等の観点から、ヘット酸系の不飽和ポリエステル樹脂がより好ましい。

前記不飽和ポリエステル樹脂には、ビニルモノマーが配合される。このビニルモノマーとしては、スチレンモノマー、メタクリル酸メチルモノマー、ジアリルフタレートモノマー、トリアリルシアヌレートモノマーなど既知のものが好適に使用可能であるが、硬化特性や強度あるいはコストの面からはスチレンモノマーが好ましく、耐熱性やハンドリングの面ではジアリルフタレートモノマーが好ましいため、より好ましくは前記スチレンモノマーとジアリルフタレートモノマーとを併用することである。

本発明においては、成形物に不燃性と光線透過性とをバランス良く兼備させるため、前記不飽和ポリエステル樹脂に、不燃性付与剤として、前記水酸化アルミニウムと水酸化マグネシウムとを併用して配合することが必須である。
水酸化アルミニウムのみを用いた場合には、成形物の不燃性は優れるものの、光線透過率が劣ることになる。また、水酸化マグネシウムのみを用いた場合には、成形物の不燃性が劣るだけでなく、その配合量が通常の配合量（２〜３％程度）を僅かに越えただけで、不飽和ポリエステル樹脂中のエステル結合部位あるいは末端カルボン酸とマグネシウム原子との金属架橋反応が生じ、樹脂組成物の粘度が高くなって成形に適さなくなってしまうおそれがある。
これに対し、前記水酸化アルミニウムと水酸化マグネシウムとを併用すると共に、それらを特定の割合で配合することにより、前述した問題が解消されて成形品に不燃性と光線透過性とをバランス良く兼備させ得ることが実験から知得された。

そこで、前述した点について鋭意実験を重ねた結果、水酸化アルミニウムと水酸化マグネシウムとの配合割合を６０〜９５重量％：４０〜５重量％とすると共に、ビニルモノマーを含む不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対し、前記水酸化アルミニウムと水酸化マグネシウムとを合計で３２０重量部〜５００重量部配合することにより、成形物に不燃性と光線透過性とをバランス良く兼備させることができ、不燃基準に適合して光線透過性にも優れる照明カバーを容易に成形できることを見出した。
ここで、前記水酸化アルミニウムと水酸化マグネシウムとの配合量が３２０重量部より少ないと、不燃基準に適合しないおそれがあり、５００重量部を越えると、粘度が高くなって樹脂成形品としての成形が困難になるおそれがある。

前記水酸化アルミニウム及び水酸化マグネシウムは、未処理でも構わないが、より好ましくは、シラン系、チタン、アルミ系のカップリング剤や飽和脂肪酸又は不飽和脂肪酸そのものか、若しくはその金属塩により表面処理を施したものを用いるのが良い。

前記不飽和ポリエステル樹脂に用いられる硬化触媒としては、例えば、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ベンゾイルパーオキサイト、メチエチルケトンパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシ―２−エチルヘキサノエート、１，１−ジ―ブチルパーオキシシクロヘキサノン等の有機過酸化物が挙げられる。これらの硬化触媒の量は、ビニルモノマーを含む不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対して０．５〜３重量部であることが好ましい。

また、本発明の照明カバーは、前記不飽和ポリエステル樹脂と水酸化アルミニウム及び水酸化マグネシウムとを含む樹脂組成物を、型に入れて加熱加圧成形することにより得られるが、前記樹脂組成物には、その目的を損なわない範囲内で、無機充填剤や、硬化剤、重合禁止剤、増粘増、離型剤、着色剤、顔料、熱安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、低収縮剤、分散剤、カップリング剤、光拡散剤等の添加剤を配合することができる。

前記無機充填剤としては、タルクや炭酸カルシウム、マイカ、ベントナイト、カリオン、シリカ、アルミナ、ガラス繊維、ガラスバルーン、ガラスフレークなど、市販されているものの中から選ばれたものを単独でまたは２種以上組み合わせて使用することが可能である。

前記不飽和ポリエステル樹脂と不燃性付与剤や無機充填剤及び添加剤との混合は、種々の公知の方法で実施することが可能である。例えば、各種ミキサー、ニーダー、押出機、エクストルーダーなどを用いて混合する方法や、ミキサーで不飽和ポリエステル樹脂と添加剤とを混合したあと、その混合物と不燃性付与剤及び無機充填剤とをニーダーで混合する方法などを用いることができる。さらに、得られた不飽和ポリエステル樹脂組成物を、押出機でバルク状の成形材料（バルクモールディングコンパウンド）にすることも可能である。

また、前記樹脂組成物による照明カバーの成形には、公知の種々の加圧成形方法を用いることができる。例えば、プレス機を使用するコンプレッション成形法や、トランスファ成形法、インジェクション成形法などの加熱加圧成形法が用いられる。これによって得られる成形物の表面形状に特に制限はなく、光沢面、しぼ面、梨地など各種表面形状に仕上げることができるが、光を拡散させるようにする場合はしぼ面とすることが好ましく、光沢面にブラスト加工やサンディング加工等を行うことにより光の拡散効果を得ることもできる。

以下、実施例により本発明を説明する。ただし、これらの実施例は単なる実施の態様の一例であり、本発明の技術的範囲がこれらの実施例によって限定的に解釈されるものでないことは当然である。

なお、以下の実施例において、成形性の評価は、加熱加圧成形（コンプレッション成形）において平板金型を使用し、材料を所定の形状に充填出来るか否かで判定した。また、耐燃焼性試験は、鉄道車両用材料試験の燃焼試験（一般材）及びコーンカロリーメーター試験（天井材）の試験法において実施した。さらに光線透過率は、ＪＩＳＫ７１０５準拠し、Ｃ光源にて全光線透過率を測定した。測定機は、濁度計ＮＤＨ２０００（日本電色工業社製）を使用した。

屈折率１．５７の不飽和ポリエステル樹脂(商品名：ＦＭＳ７８３、日本ユピカ社製、スチレンモノマー３５重量％含有品)１００重量部と、硬化剤（商品名：トリゴノックス１１７、化薬アクゾ社製）２．３重量部とを、カウエルミキサーにより分散させた後、水酸化アルミニウムと水酸化マグネシウムとを８４重量％：１６重量％の割合で配合した不燃性付与剤３３０重量部と、ガラス繊維２５重量部とを加え、ニーダーにより混合して樹脂組成物を製作した。

次に、前記樹脂組成物を、温度１４０℃に加熱した金型に入れ、コンプレッション成形によって縦３００ｍｍ×横３００ｍｍ×厚み２ｍｍの成形品を製作した。

前記成形品は、燃焼性評価において「省令等の解釈基準」に規定された不燃基準を満たしており、また、ＪＩＳＫ７１０５による全光線透過率の測定結果は５６％で、照明カバーとして必要な透明性を具備するものであった。この結果も含めて成形品の評価を表１に示す。

水酸化アルミニウムと水酸化マグネシウムとの配合比を７０重量％：３０重量％としたこと以外は実施例１と同様の手順に従って樹脂組成物を製作し、これを実施例１と同様の成形品に成形して評価した。その結果を表１に示す。
表１から明らかなように、この実施例２の成形品は、全光線透過率・耐燃焼性・成形性共に満足できるものである。

水酸化アルミニウムと水酸化マグネシウムとの配合比を８４重量％：１６重量％とすると共に、不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対する水酸化アルミニウムと水酸化マグネシウムとの合計配合量を３６０重量部したこと以外は、実施例１と同様の手順に従って樹脂組成物を製作し、これを実施例１と同様の成形品に成形して評価した。その結果を表１に示す。
表１から明らかなように、この実施例３の成形品は、全光線透過率・耐燃焼性・成形性共に満足できるものである。

水酸化アルミニウムと水酸化マグネシウムとの配合比を９０重量％：１０重量％とすると共に、不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対する水酸化アルミニウムと水酸化マグネシウムとの合計配合量を５００重量部したこと以外は、実施例１と同様の手順に従って樹脂組成物を製作し、これを実施例１と同様の成形品に成形して評価した。その結果を表１に示す。
表１から明らかなように、この実施例４の成形品は、全光線透過率・耐燃焼性・成形性共に満足できるものである。

比較例１

不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対して水酸化アルミニウムのみを３３０重量部配合し、それ以外は実施例１と同様の手順に従って樹脂組成物を製作し、これを実施例１と同様の成形品に成形して評価した。その結果を表１に示す。
表１から明らかなように、この比較例１の成形品は、全光線透過率が３４％と低く、照明カバーには適さないものである。

比較例２

水酸化アルミニウムと水酸化マグネシウムとの配合比を５０重量％：５０重量％としたこと以外は実施例１と同様の手順に従って樹脂組成物を製作し、これを実施例１と同様の成形品に成形して評価した。その結果を表１に示す。
表１から明らかなように、この比較例２の成形品は、全光線透過率・耐燃焼性・成形性共に満足できるものではなかった。

比較例３

表１に示す組成比で、実施例１に示す手順に従って熱硬化性樹脂組成物を製作したが、ニーダーによる混練時点で粘度上昇のためトルクオーバーとなり、その時点で混練を中止した。そして、この材料を温度１４０℃に加熱した金型に入れ、コンプレッション成形によって厚みが２ｍｍの成形品を得ようとしたが、流れ性が不十分なことから成形品の厚みは３ｍｍとなった。
この成形品は、外観不良であり、かつ燃焼性評価で「省令等の解釈基準」に規定された不燃基準を満たさなかった。

本発明の樹脂組成物は前記構成を有するため、加熱加圧成形によって任意の形状に成形することが可能である。また、この樹脂組成物を成形して得られた照明カバーは、不燃性であると同時に光線透過性にも優れ、例えば鉄道車両、トンネル内、船舶、建造物などに設置する照明用のカバーとして好適に使用することが可能である。

Claims

屈折率が１．５３〜１．５８の間にある不飽和ポリエステル樹脂と、水酸化アルミニウム及び水酸化マグネシウムと、ビニルモノマーと、硬化剤とを含有し、前記水酸化アルミニウムと水酸化マグネシウムとの配合比が６０〜９５重量％：４０〜５重量％であると共に、ビニルモノマーを含んだ不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対する前記水酸化アルミニウムと水酸化マグネシウムとの合計配合量が３２０重量部〜５００重量部であることを特徴とする不燃性照明カバー用樹脂組成物。
請求項１に記載の樹脂組成物を加熱加圧成形して得られる不燃性照明カバー。