JP2002302676A

JP2002302676A - 難燃性付与用複合材料、及び難燃性高分子複合材料

Info

Publication number: JP2002302676A
Application number: JP2001194509A
Authority: JP
Inventors: Yoshifumi Yoshida; 宜史吉田
Original assignee: Ishizuka Glass Co Ltd
Current assignee: Ishizuka Glass Co Ltd
Priority date: 2001-01-31
Filing date: 2001-06-27
Publication date: 2002-10-18

Abstract

(57)【要約】【課題】低添加量で高い難燃性付与が可能であるとと
もに、樹脂等に添加した場合に樹脂物性の低下や、樹脂
の変色を伴わない難燃性付与用複合材料を安価に提供す
る。【解決手段】難燃性付与用複合材料として、ＮＯ基又
はＮＯｘ（ｘは２以上の自然数）基を含む硝酸アンモニ
ウム粉末１０と、加熱により水を生成する水酸化アルミ
ニウム粉末３９とを、基質となるべき高分子材料４１中
に配合・混練し、コンパウンド５３１を得る。これを所
定の成形法により成形した高分子複合材料は高い難燃性
を示すものとなり、難燃性付与用複合材料を複合する前
の高分子特性と大きく変化していない難燃性高分子複合
材料となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂等から構成さ
れる材料に対し高い難燃性を付与することが可能な難燃
性付与用複合材料、及び難燃性高分子複合材料に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】樹脂材料は、化学的、物理的に優れた性
能を有し、成形性及び加工性にも優れていることによ
り、広範囲な分野で使用され、需要が伸びているが、殆
どの樹脂材料は燃えやすいのが大きな欠点であるため、
その使用が制限されており、樹脂材料の難燃化が望まれ
ている。

【０００３】樹脂材料を難燃化するための難燃剤として
は、ハロゲン系難燃剤が主流であるが、ハロゲン系難燃
剤から発生するダイオキシンやフランの問題から環境保
護上好ましくなく、エコロジカルな難燃剤の開発、実用
化が望まれている。ノンハロゲン系のリン系難燃剤もリ
ンの水素化物であるホスフィンが発生し、好ましくな
い。

【０００４】また、水酸化アルミニウムや水酸化マグネ
シウム等の無機系難燃剤があり、水酸化アルミニウムは
低有害性、低発煙性、電気絶縁性も良好、しかも低コス
トであるため難燃剤の中では需要量も多い。しかし、問
題点として機械的性質、耐水性の低下、多量（１５０部
以上）配合するためのコンパウンドの粘度上昇、４００
℃以上の高温での難燃効果が低いこと、あるいは成形加
工温度が高い樹脂の加工時に脱水発泡し易い等がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した従来
の問題点を解決して、低添加量で高い難燃性付与が可能
な難燃性付与用複合材料と、それを含む難燃性高分子複
合材料とを安価に提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段及び作用・効果】上記課題
を解決するために、本発明の難燃性付与用複合材料は、
高分子材料を主体として構成される難燃性付与の対象物
（以下、難燃性付与対象物とも言う）中に分散させるか
又は表面に定着させることにより当該対象物に難燃性を
付与するために使用され、ＮｘＯｙ（ｘ，ｙは自然数）
で表される基と、加熱により水を生成する水系基とを含
むことを特徴とする。

【０００７】このようなＮｘＯｙ（ｘ，ｙは自然数）で
表される基と、加熱により水を生成する水系基（水成分
生成基）とを含む難燃性付与用複合材料は、樹脂等の難
燃性付与対象材料に対して混入ないし定着等により複合
（添加）することができる。この場合、例えば難燃性付
与対象材料に高熱（例えば５００℃以上）が付与された
場合に、水系基による難燃性の付与効果と、高熱により
ＮｘＯｙ（ｘ，ｙは自然数）で表される基に基づいて生
成する窒素含有の燃焼阻害性気体による難燃性の付与効
果とが相俟って、難燃性付与対象材料に対して高い難燃
性を付与することが可能となる。具体的には、例えばＵ
Ｌ９４燃焼性試験（本明細書では、第５版：１９９６年
１０月２６日によるものを採用する）にてテストしたと
きに、Ｖ−０〜Ｖ−２の範囲を充足する難燃性能を付与
することが可能となる。

【０００８】前記ＮｘＯｙ（ｘ，ｙは自然数）で表され
る基は、次亜硝酸塩又は亜硝酸塩又は硝酸塩、もしくは
それらの誘導体として含有されているものとすることが
できる。また、前記加熱により水を生成する水系基は、
水酸基又は結晶水を含む水系化合物（水和系化合物ある
いは含ＯＨ系化合物として捉えることもできる）、もし
くはその誘導体として含有されているものとすることが
できる。さらに、本発明の難燃性付与用複合材料は、前
記ＮｘＯｙ（ｘ，ｙは自然数）で表される基を含む化合
物を、前記加熱により水を生成する水系基を含む化合物
と反応させたものとして含むものとすることができる。
具体的には、水酸化物と硝酸を反応させて得られる硝酸
系複合化合物、例えば同一分子中に水酸基及び又は結晶
水を含む基と、ＮｘＯｙ（ｘ，ｙは自然数）で表される
基とを少なくとも含むも化合物とすることができる。

【０００９】上記次亜硝酸塩又は亜硝酸塩又は硝酸塩
は、例えば、次亜硝酸ナトリウム、亜硝酸アンモニウ
ム、亜硝酸カリウム、亜硝酸銀、亜硝酸ナトリウム、亜
硝酸バリウム、硝酸亜鉛、硝酸アルミニウム、硝酸アン
モニウム、硝酸イッテルビウム、硝酸イットリウム、硝
酸インジウム、硝酸ウラニル、硝酸カドミウム、硝酸カ
リウム、硝酸ガリウム、硝酸カルシウム、硝酸銀、硝酸
クロム、硝酸コバルト、硝酸ジルコニウム、硝酸水銀、
硝酸スズ、硝酸ストロンチウム、硝酸セシウム、硝酸セ
リウム、硝酸タリウム、硝酸鉄、硝酸銅、硝酸ナトリウ
ム、硝酸鉛、硝酸ニッケル、硝酸尿素、硝酸パラジウ
ム、硝酸バリウム、硝酸ビスマス、硝酸マグネシウム、
硝酸マンガン、硝酸リチウム等を用いることができる。

【００１０】なお、上記次亜硝酸塩又は亜硝酸塩又は硝
酸塩は、非金属性とすることができる。この場合、難燃
性付与対象材料としての樹脂等が難燃性付与用複合材料
の添加により変色（金属イオンに基づく）する等の問題
が解消される。したがって、例えば樹脂等を含む難燃性
付与対象材料に対して着色を行う場合にも、所望の色調
に簡便に着色することが可能となり得る。また、例えば
樹脂等を含む難燃性付与対象材料を成形した場合、成形
後の材料が変色する問題が生じる場合があったが、本発
明の難燃性付与用複合材料を用いることにより該問題が
解消され、成形時の変色が生じ難くなる。具体的に、例
えば非金属性の硝酸アンモニウム（NH₄NO₃）は、安価で
しかも難燃性及び変色抑制の効果が大きく、本発明に用
いる硝酸塩として適している。

【００１１】上記水系化合物としては金属水酸化物、具
体的には水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水
酸化カルシウムの少なくともいずれかを主成分とするも
のを例示することができる。この場合、当該水系化合物
の上記難燃性効果は一層高いものとなる。なお、前記水
系化合物は水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、
水酸化カルシウムから選択される２以上の混合物として
用いることも可能である。なお、該水系化合物は、その
組成中に複数の金属元素を含む化合物とすることができ
る。例えば、カルシウム・アルミネート水和物（3CaO・A
l₂O₃・6H_２O）、ハイドロタルサイト（Mg₆Al_２(OH)₁₆CO₃
・4H_２O）等を例示することができる。この場合、ハイド
ロタルサイト（Mg₆Al_２(OH)₁₆CO₃・4H_２O）は、水酸基及
び結晶水を含み、複数の金属元素を組成中に含む化合物
とされている。

【００１２】また、水酸化アルミニウム、水酸化マグネ
シウム、水酸化カルシウム以外にも、例えば、水酸化亜
鉛、水酸化セリウム、水酸化鉄、水酸化銅、水酸化チタ
ン、水酸化バリウム、水酸化ベリリウム、水酸化マンガ
ン、水酸化ストロンチウム、水酸化ジルコニウム、水酸
化ガリウム等を例示することができる。さらに、結晶水
を含む化合物（含水塩、水和物）として、硫酸銅水和物
（CuSO_４・5H_２O）、塩化クロム水和物（CrCl₃・6H₂O）、
硫酸ニッケル水和物（NiSO₄・7H₂O）等を例示することが
できる。

【００１３】上記難燃性付与用複合材料は、加熱により
燃焼阻害性気体を分解生成するものとすることができ
る。この場合、難燃性付与対象材料に高熱が付与された
場合に、燃焼阻害性気体が発生し、該燃焼阻害性気体が
難燃性付与対象材料への難燃効果をさらに向上させる。
この難燃性向上は、燃焼阻害性気体により燃焼のための
酸素が、難燃性付与対象材料付近において相対的に減少
するためであると推測される。具体的に、燃焼阻害性気
体としては、ＮｘＯｙ（ｘ，ｙは自然数）で表される基
に基づいて生成する窒素を含有するものとすることがで
きる。この場合、例えば窒素含有ガスとしてＮ_２ガスや
ＮＯ_２ガス、ＮＯガス、Ｎ_２Ｏガス等が発生し、これが
難燃性付与対象材料への難燃効果をさらに向上させる。

【００１４】次に、本発明の難燃性高分子複合材料は、
上記難燃性付与用複合材料を高分子材料からなる基質中
に分散、もしくは基質表面に定着したことを特徴とす
る。この難燃性高分子複合材料は、上述したように高い
難燃性を示すとともに、上記難燃性付与用複合材料を用
いているため、その高分子材料本来の性質を損なうこと
もなく、また、良好な成形性を保ったものとなり得る。
一方、難燃性高分子複合材料の製造に使用され、未硬化
の熱硬化性樹脂を含有する主剤と、該主剤を硬化させる
ための硬化剤とからなり、前記難燃性付与用複合材料を
前記主剤又は硬化剤の少なくともいずれかに配合されて
なり、前記主剤と前記硬化剤とを混合することにより、
熱硬化性樹脂を基質としてこれに前記難燃性付与用複合
材料を分散させた難燃性高分子複合材料が得られるよう
にした難燃性高分子複合材料製造用組成物を提供するこ
ともできる。さらに、難燃性付与用複合材料が高分子基
質中に分散された粒状成形物として構成され、個々の粒
状成形物よりも大体積の二次形状に再成形するために使
用される難燃性高分子複合材料成形体製造用マスターバ
ッチを提供することもできる。

【００１５】なお、本発明の難燃性付与用複合材料は、
従来からある無機系及び／又は有機系の難燃剤（難燃材
料）とを組み合わせて構成することもできる。具体的
に、このような無機系及び／又は有機系の難燃剤として
は、例えば、エコロジカルなノンハロゲン系難燃材料で
ある白雲母、金雲母、黒雲母、絹雲母等の雲母類、カオ
リン、滑石、沸石、ホウ砂、ダイアスポア、石膏等の鉱
物類、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化アン
チモン、二酸化珪素等の金属系酸化物、炭酸カルシウム
等の金属化合物、ホウ酸亜鉛、硫化亜鉛、スズ酸亜鉛等
の亜鉛系難燃材料、赤燐、リン酸エステル、ポリリン酸
アンモニウム等のリン系化合物、低融点ガラスを含んで
構成されるガラス系難燃材料等に代表される無機系難燃
材料、及びリン系、シリコーン系、窒素系の有機系難燃
材料、さらには金属粉末等を用いることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に示す実施例を参照して説明する。図１は、本発明の
難燃性付与用複合材料を複合した難燃性高分子複合材料
からなるマスターバッチの製造方法の一例を、マスター
バッチ粒子の種々の形態とともに示す模式図である。難
燃性付与用複合材料として、ＮｘＯｙ（ｘ，ｙは自然
数）で表される基を含む硝酸アンモニウム粉末（非金属
性硝酸化合物）１０と、加熱により水（Ｈ_２Ｏ）を生成
する水系基（例えば、水酸基又は結晶水等）を含む水酸
化アルミニウム（水系化合物）３９とを、基質となるべ
き高分子材料（本実施例では、熱可塑性樹脂を使用して
いる）４１中に配合・混練し、コンパウンド５３１が得
られる。なお、難燃性付与用複合材料は、予め硝酸アン
モニウム粉末１０と、水酸化アルミニウム粉末３９とを
所定の配合比で混ぜ合わせたものを用いることもでき
る。

【００１７】コンパウンド５３１は、例えばペレット等
の粒状に成形することによりマスターバッチ粒子３２と
することができる。マスターバッチ粒子３２は、例えば
球換算した直径による寸法にて０．１〜１０ｍｍ程度
（例えば１〜４ｍｍ程度）の大きさを有するものであ
る。マスターバッチ粒子３２の形状は、特に限定される
ものではないが、例えば図１（ｂ）に示すように、軟化
させたコンパウンドをストランド状に押し出して、これ
を所定長に切断することにより、柱状（例えば円柱状）
形態の粒子を得ることができる。なお、図１（ｃ）及び
（ｄ）は、マスターバッチ粒子３２の別の形状例を示し
ており、前者は球状のもの（例えば型成形等により製造
できる）、後者はフレーク状のもの（例えばシート状物
の破砕・整粒により製造できる）を示すが、これに限定
されるものではない。

【００１８】なお、硝酸アンモニウム粉末（硝酸アンモ
ニウム粒子）１０には、表面処理を施すことができる。
例えば、表面処理剤として、少なくとも炭素成分を含有
し、高分子材料４１と硝酸アンモニウム粉末（硝酸アン
モニウム粒子）１０との親和性を向上させることが可能
なものを用いることができる。具体的には、シラン系、
チタネート系、アルミニウム系、ジルコアルミニウム
系、脂肪酸系、油脂系、ワックス類、界面活性剤類のう
ちのいずれかを用いることが可能である。

【００１９】その表面処理の一例として、珪素成分及び
／又は金属成分と酸素とを含有し、例えば加熱によりガ
ラス質セラミックスを生じるガラス前駆体組成物をゾル
ゲル法によりコーティングすることが可能である。図２
は、その硝酸アンモニウム粒子１０へのコーティングの
態様を概念的に示す模式図である。硝酸アンモニウム粒
子１０の表面には、ガラス前駆体組成物２が複合化され
ており、粒子１０は模式的に球状に描いているが、製法
により形状は種々に変化し、必ずしも球状とはならない
ことも多い。ガラス前駆体組成物２と硝酸アンモニウム
粒子１０との複合化の形態は、例えば、図２（ａ）に示
すように、ガラス前駆体組成物２が硝酸アンモニウム粒
子１０の表面をほぼ全体にわたって均一に被覆された状
態や、図２（ｂ）に示すように、硝酸アンモニウム粒子
１０の表面にガラス前駆体組成物２が部分的に付着し、
一部の表面が未被覆となって露出している形態であって
もよい。また、図２（ａ）に示した球状の硝酸アンモニ
ウム粒子１０を粉砕又は解砕させた形状の、例えば図２
（ｃ）のような構成の不定形の硝酸アンモニウム粒子１
０となることもある。いずれにしろ、上記のような硝酸
アンモニウム粒子１０と、図１に示した水酸化アルミニ
ウム粉末３９とを例えば高分子材料等からなる難燃性付
与対象材料の基質に複合化（基質中への分散及び／又は
表面定着）することで、該難燃性付与対象材料に難燃性
を付与することが可能となる。

【００２０】図２（ａ）において、硝酸アンモニウム粒
子１０に被膜ないし付着されたガラス前駆体組成物２の
厚さは、例えば０．０１〜１．０μｍ程度とされる。こ
のような硝酸アンモニウム粒子１０と、上記水酸化アル
ミニウム粒子３９（図１参照）とを含む難燃性付与用複
合材料は、難燃性付与効果が大きく、該難燃性付与用複
合材料１０の量が、例えば高分子材料等の難燃性付与対
象材料に対して１０〜１００重量部、好ましくは３０〜
８０重量部程度の少量添加で十分な難燃性を付与するこ
とが可能である。この場合、少量添加であるため、樹脂
等の難燃性付与対象材料の物性変化も少なく、また、コ
スト面でも大幅な削減が可能となる。

【００２１】以下、図１に示したマスターバッチを用い
た成形体（二次成形体）の製造方法を、図３に示すよう
な射出成形を採用する場合を例にとって説明する。な
お、成形方法は、その目的に応じて種々の公知のものを
採用可能なことは言うまでもなく、例えば、圧縮成形、
トランスファ成形、押出成形、ブロー成形、カレンダ成
形、積層成形、シートフォーミング等の方法により成形
体を得ることが可能である。図３において、射出成形装
置５０１は、成形部５０２、その成形部５０２に溶融樹
脂を供給するスクリュ式射出装置等の射出装置５０３等
により構成される。成形部５０２は、金型５０５、その
金型５０５を型締め及び型開きするための、カムもしく
はクランク機構等の機械式駆動機構や油圧シリンダ等の
流体圧機構等で構成される駆動機構５０６を備えるとと
もに、溶融樹脂を金型５０５に供給するランナ５２１に
は、スプル５０３ａを介して射出装置５０３の射出ノズ
ル５０３ｂが接続されている。

【００２２】射出装置５０３は、バンドヒータ５０８等
の熱源で加熱される加熱シリンダ５０７内に、シャフト
５１２を介して油圧モータ５１３により駆動される供給
用のスクリュ５０９が収容され、これにマスターバッチ
Ｐを供給するホッパ５１０が備えられたものである。ス
クリュ５０９を回転させることによりホッパ５１０から
マスターバッチＰが供給され、加熱シリンダ５０７内で
加熱により高分子材料基質が溶融されて溶融コンパウン
ドとなり、溜まり部５０７ａ内に溜められる。その後、
スクリュ５０９を油圧シリンダ５１１により所定距離前
進させると、ノズル５０３ｂからランナ５２１を通って
金型５０５内に所定量の溶融コンパウンドが射出され
る。

【００２３】図４に示すように、金型５０５のキャビテ
ィ５０５ａ内に射出された溶融コンパウンドＣは、高分
子材料基質が凝固することにより本発明の難燃性付与用
複合材料が複合された高分子複合材料となり、これを型
開きすることにより、キャビティ形状に対応した高分子
複合材料成形体としての二次成形体３６が得られる。

【００２４】なお、図５（ａ）に示すように、マスター
バッチ粒子３２を単独で使用して成形体を得るようにし
てもよいが、同図（ｂ）に示すように、マスターバッチ
粒子の高分子基質と同材質あるいは異材質の高分子材料
からなる希釈高分子材料粒子４０を適量配合することに
より、複合粒子の含有率が、マスターバッチ粒子３２中
の含有率よりも小さい二次成形体を製造することもでき
る。この場合、二次成形体中の複合粒子の含有率は、マ
スターバッチ粒子３２中の複合粒子の含有率と、そのマ
スターバッチ粒子３２に対する希釈高分子材料粒子４０
の配合比率によって定まる。

【００２５】なお、このような希釈用のマスターバッチ
粒子中の複合粒子の含有率は、例えば重量比率にて２０
〜６７重量％と高いが、複合粒子をこのような高い含有
率にて基質中に均一分散させるために、分散剤を配合す
ることが望ましい。分散剤としては、例えば金属セッケ
ンを好適に使用することができる。金属セッケン分は、
例えば有機酸成分が、ナフテン酸（ナフテート）、ラウ
リン酸（ラウレート）、ステアリン酸（ステアレー
ト）、オレイン酸（オレエート）、２−エチルヘキサニ
ック酸（オクテート）、あまに油あるいは大豆油脂肪酸
（リノレート）、トール油（トーレート）、ロジン等
（レジネート）からなるものを例示できる。また、金属
の種類は下記のようなものを例示できる。・ナフテネート系（Ａｌ、Ｃａ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｐ
ｂ、Ｍｎ、Ｚｎ等）・レジネート系（Ａｌ、Ｃａ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｐ
ｂ、Ｍｎ、Ｚｎ等）・リノレート系（Ｃｏ、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｍｎ等）・ステアレート系（Ｃａ、Ｚｎ等）・オクテート系（Ｃａ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｍｎ、Ｚｎ
等）・トーレート系（Ｃａ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｍｎ、Ｚｎ
等）これらのうち、ステアリン酸Ｃｕやステアリン酸Ｚｎ
を、分散効果に特に優れる金属セッケンの具体例として
挙げることができる（ステアリン酸処理）。なお、金属
セッケンの複合材料中への配合量は、多すぎると材料強
度や均質性に問題が生じ、少なすぎると分散効果が不十
分となるので、これらの不具合が生じないよう、例えば
０．０１〜３重量％（例えば０．３重量％）の範囲内に
て選定するのがよい。

【００２６】なお、上記の例以外にも、例えば硝酸アン
モニウム粉末１０と高分子材料４１とを配合したマスタ
ーバッチＡ（図示略）と、水酸化アルミニウム粉末３９
と高分子材料４１とを配合したマスターバッチＢ（図示
略）とを予め用意し、各マスターバッチＡ，Ｂを混ぜ合
わせて成形体を得ることも可能である。さらに、マスタ
ーバッチＡと水酸化アルミニウム粉末３９を配合して成
形体を得たり、マスターバッチＢと硝酸アンモニウム粉
末１０を配合して成形体を得たりすることも可能であ
る。

【００２７】なお、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂（ウレ
タンゴムを含む）あるいはシリコーン樹脂など、未硬化
樹脂成分が含有される主剤と、その未硬化樹脂成分を硬
化させるための硬化剤とからなる２液混合型の注型樹脂
材料、接着剤あるいは塗料を、本発明の難燃性付与用複
合材料が複合された難燃性高分子複合材料として構成す
ることも可能である。具体的には、この目的のため、未
硬化樹脂成分を含有する主剤と、その未硬化樹脂成分を
硬化させるための硬化剤とから構成され、難燃性付与用
複合材料を主剤又は硬化剤の少なくともいずれかに配合
されてなり、主剤と硬化剤とを混合することにより、熱
硬化性樹脂を基質としてこれに難燃性付与用複合材料を
分散させた難燃性高分子複合材料が得られるようにした
難燃性高分子複合材料製造用組成物を使用することがで
きる。

【００２８】図６に、その具体例についてエポキシ樹脂
の場合を例に取って説明する。すなわち、主剤５５０
は、例えばビスフェノール系の未硬化エポキシ樹脂成分
中に、難燃性付与用複合材料と、必要に応じて難燃助
剤、充填剤、顔料や染料等の着色剤あるいは分散剤等を
配合したものであり、適当な溶媒により粘度調整がなさ
れている。一方、硬化剤５５１は、アミンやイソシアナ
ート、酸無水物などの硬化成分を溶媒中に溶解ないしは
分散させたものである。そして、使用する直前に（ａ）
に示すように両剤５５０，５５１を所定比率にて混合
し、混合組成物５５２のポットライフ時間内に目的に応
じた処置を行う。すなわち、混合組成物５５２を注型用
樹脂材料として使用する場合は、（ｂ）に示すようにこ
れを型５５３に注型して硬化させることにより、所期の
形状の難燃性高分子複合材料成形体を得る。また、混合
組成物５５２を塗料として使用する場合は、（ｃ）に示
すようにこれを被塗装物５５４の塗装面に塗布して硬化
させることにより、難燃性高分子複合材料塗膜５５５を
得る。さらに、混合組成物５５２を接着剤として使用す
る場合は、（ｄ）に示すようにこれを被接着物５５６
ａ，５５６ｂの接着面に塗布して貼り合わせる、難燃性
接着層５５７により被接着物５５６ａ，５５６ｂが接着
された接着構造が得られる。

【００２９】次に、難燃性付与用複合材料は高分子基質
の表面に定着することも可能である。図７は、そのいく
つかの例を示している。図７（ａ）は、高分子基質５０
の表面に形成された接着樹脂層５６０を介して硝酸アン
モニウム粒子１０と水酸化アルミニウム粒子３９とを接
着形態により定着する例を示す。なお、高分子基質５０
中に、さらに硝酸アンモニウム粒子１０と水酸化アルミ
ニウム粒子３９とを分散させておいてもよい（以下も同
様）。また、図７（ｂ）に示すように、定着された硝酸
アンモニウム粒子１０と水酸化アルミニウム粒子３９と
の表面側を、さらに樹脂等によるオーバーコート５６１
で覆うようにしてもよい。

【００３０】図７（ｃ）では、例えば成形金型５０５の
キャビティの内面に硝酸アンモニウム粒子１０と水酸化
アルミニウム粒子３９とを塗布しておき、次いでキャビ
ティ内を溶融樹脂５７０で満たして凝固させることによ
り、塗布された硝酸アンモニウム粒子１０と水酸化アル
ミニウム粒子３９とを成形体５３６を形成する基質５０
の表面に一体化させる例である。図７（ｄ）は、硝酸ア
ンモニウム粒子１０と水酸化アルミニウム粒子３９との
表面を定着樹脂層５６２で予め覆っておき、加熱により
定着樹脂層５６２を軟化させつつ基質５０の表面に付着
させて後、樹脂を硬化させることにより、硝酸アンモニ
ウム粒子１０と水酸化アルミニウム粒子３９とを定着す
る例である。この場合、基質５０は、不要な変形が生じ
ない程度の温度にて予熱しておくと、定着樹脂層５６２
の軟化・付着を容易に行うことができる。図７（ｅ）
は、硝酸アンモニウム粒子１０と水酸化アルミニウム３
９とを基質５０表面に投射したり、圧入することによ
り、基質５０の表層部に硝酸アンモニウム粒子１０と水
酸化アルミニウム粒子３９とを埋め込む方法である。こ
の場合、基質５０の少なくとも表層部を加熱等により軟
化させておくと埋込を容易に行うことができる。

【００３１】

【実施例】本発明の難燃性付与用複合材料について以下
の実験を行った。ＮｘＯｙ（ｘ，ｙは自然数）で表され
る基を含む硝酸アンモニウム（硝安）１５ｇと、加熱に
より水を生成する水系基を含む水酸化アルミニウム（水
アル）１５０ｇと、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）３００
ｇとをそれぞれ混合し、押出・射出成形機にて高分子材
料成形体を得た（サンプル１）。また、硝酸アンモニウ
ム（硝安）６０ｇと、水酸化アルミニウム（水アル）２
１０ｇと、ポリエチレン樹脂（ＰＥ）３００ｇとをそれ
ぞれ混合し、押出・射出成形機にて高分子材料成形体を
得た（サンプル２）。さらに、硝酸アンモニウム（硝
安）に対し図２に示したゾルゲル法によりＳｉＯ_２成分
のコーティング処理を施し、上記サンプル１と同様の配
合比にて混合し、押出・射出成形機にて高分子材料成形
体を得た（サンプル３）。同じく、硝酸アンモニウム
（硝安）に対しステアリン酸処理を施し、上記サンプル
１と同様に高分子材料成形体を得た（サンプル４）。

【００３２】これら得られたサンプル１〜４について、
酸素指数法による燃焼試験（ＪＩＳＫ７２０１）、及び
ＵＬ９４燃焼性試験（第５版：１９９６年１０月２６日
によるもの）、成形性の良否（オイル状のメヤニが出て
こなければ良好とする）、樹脂への着色の有無（目視確
認）、引張強度（試験法ＪＩＳＫ７１１３）について試
験した。結果を表１に示す。

【００３３】

【表１】

【００３４】各サンプルともに、酸素指数ＯＩ及びＵＬ
９４の試験において良好な結果を示し、十分な難燃性が
付与されていることが分かる。また、成形性も全てにお
いて良好であった。さらに、樹脂への着色も全てのサン
プルにおいて見られなかった。引張試験においては特に
硝酸アンモニウムに対しゾルゲル法によるＳｉＯ_２成分
のコーティング、ステアリン酸処理によるコーティング
を施したサンプル３，４については、未処理のサンプル
１，２に比較して高い結果が得られた。なお、硝酸アン
モニウムに代えて亜硝酸アンモニウムを用いて上記と同
様の試験を行ったところ、ほぼ同様の良好な結果が得ら
れた。

【００３５】次に、表２に示すように、サンプル１にお
いて硝酸アンモニウム（硝安）を添加しない場合のサン
プル１ａ、及び硝安の代わりに硝酸亜鉛を用いたサンプ
ル１ｂについて上記と同様の試験を行い、サンプル１と
の比較検討を行った。

【００３６】

【表２】

【００３７】硝安を添加しないサンプル１ａは、難燃効
果が殆ど得られず、また、硝安の代わりに硝酸亜鉛を用
いたサンプル１ｂは、サンプル１とほぼ同様の難燃効果
が得られたものの、成形性の低下、及び樹脂への着色等
の問題が生じ、引張強度も低下した。なお、樹脂に対し
て水酸化アルミニウムのみを添加した場合と、樹脂に対
して水酸化アルミニウム及び硝安を添加した場合とにお
いて、いずれも白色で変色がみられなかった。この場
合、水酸化アルミニウムの色しか呈しないということで
樹脂に対して任意の着色が可能であることは自明であ
る。一方、硝安の代わりに金属塩として硝酸亜鉛を用い
た場合に変色がみられ、しかもこの変色は温度条件によ
りその度合いが異なり、樹脂への着色を自由に行うこと
が困難となり得る。

【００３８】次に、表３に示すように、サンプル２にお
いて硝安を添加しない場合のサンプル２ａ、及び硝安の
代わりに硝酸亜鉛を用いたサンプル２ｂについて上記実
施例と同様の試験を行い、サンプル２との比較検討を行
った。

【００３９】

【表３】

【００４０】硝安を添加しないサンプル２ａは、難燃効
果が殆ど得られず、また、硝安の代わりに硝酸亜鉛を用
いたサンプル２ｂは、サンプル２とほぼ同様の難燃効果
が得られたものの、成形性の低下、及び樹脂への着色等
の問題が生じ、引張強度も低下した。

【００４１】さらに、表４に示すように、サンプル１に
おいて硝酸アンモニウム（硝安）の代わりに硝酸グアニ
ジンを用いたサンプル５、サンプル１において水酸化ア
ルミニウムの代わりに水酸化マグネシウムを用いたサン
プル６、サンプル６において硝酸アンモニウムの代わり
に硝酸グアニジンを用いたサンプル７について上記と同
様の試験を行い、サンプル１との比較検討を行った。

【００４２】

【表４】

【００４３】いずれのサンプル１，５〜７も、高い難燃
性を示しており、添加による樹脂特性の低下及び着色の
問題も生じない結果となった。以上の結果から、本発明
のＮｘＯｙ（ｘ，ｙは自然数）で表される基（例えば硝
酸アンモニウム及び／又は亜硝酸アンモニウム、硝酸グ
アンジン等）、及び加熱により水を生成する水系基（水
酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等）を含む難燃
性付与用複合材料を樹脂等の高分子材料（難燃性付与対
象材料）に複合化した高分子複合材料は、高い難燃性を
示すとともに、複合化前の樹脂特性（対象材料本来の特
性）がほぼ変化しない難燃性高分子複合材料となること
が分かる。

【００４４】なお、本明細書において「主成分」あるい
は「主体とする」とは、特に断りがないかぎり、最も重
量含有率の高くなる成分を意味するものとして用いた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の難燃性付与用複合材料を複合した難燃
性高分子複合材料からなるマスターバッチの製造方法の
一例を、マスターバッチ粒子の種々の形態とともに示す
模式図。

【図２】難燃性付与用複合材料の形態をいくつか例示し
て示す模式図。

【図３】射出成形機の一例を示す断面模式図。

【図４】射出成形により成形体を製造する一例を示す工
程説明図。

【図５】マスターバッチのいくつかの使用形態を示す説
明図。

【図６】二液混合型樹脂により本発明の難燃性付与用複
合材料を複合した難燃性高分子複合材料を得る方法と、
その適用形態をいくつか例示して示す説明図。

【図７】高分子材料基質の表面に難燃性付与用複合材料
を定着する方法をいくつか例示して示す工程説明図。

【符号の説明】

１０硝酸アンモニウム粒子３９水酸化アルミニウム粒子５０難燃性付与対象材料

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０８Ｋ 3/28 Ｃ０８Ｋ 3/28 Ｃ０８Ｌ 101/00 Ｃ０８Ｌ 101/00 Ｃ０９Ｋ 21/14 Ｃ０９Ｋ 21/14 Ｆターム(参考） 4F006 AA34 AA37 AA42 AB34 AB37 AB39 AB54 AB72 AB74 BA04 CA00 DA00 DA04 4H028 AA04 AA08 AA12 AA42 AB04 BA06 4J002 AA001 CD001 CK021 CP031 DE047 DE077 DE087 DE147 DF026 DF036 FA086 FA087 FD136 FD137

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高分子材料を主体として構成される難燃
性付与の対象物（以下、難燃性付与対象物とも言う）中
に分散させるか又は表面に定着させることにより当該対
象物に難燃性を付与するために使用され、ＮｘＯｙ
（ｘ，ｙは自然数）で表される基と、加熱により水を生
成する水系基とを含むことを特徴とする難燃性付与用複
合材料。
【請求項２】前記ＮｘＯｙ（ｘ，ｙは自然数）で表さ
れる基は、次亜硝酸塩又は亜硝酸塩又は硝酸塩、もしく
はそれらの誘導体として含有されている請求項１に記載
の難燃性付与用複合材料。
【請求項３】上記次亜硝酸塩又は亜硝酸塩又は硝酸塩
は、非金属性である請求項２に記載の難燃性付与用複合
材料。
【請求項４】前記加熱により水を生成する水系基は、
水酸基及び／又は結晶水を含む水系化合物、もしくはそ
の誘導体として含有されている請求項１ないし３のいず
れかに記載の難燃性付与用複合材料。
【請求項５】前記水系基は金属水酸化物である請求項
１ないし４のいずれかに記載の難燃性付与用複合材料。
【請求項６】前記水系基は、その組成中に複数の金属
元素を含む化合物である請求項１ないし５のいずれかに
記載の難燃性付与用複合材料。
【請求項７】前記水系基は水酸化アルミニウム、水酸
化マグネシウム、水酸化カルシウムの少なくともいずれ
かを主成分とするものである請求項１ないし６のいずれ
かに記載の難燃性付与用複合材料。
【請求項８】前記水系基は水酸化アルミニウム、水酸
化マグネシウム、水酸化カルシウムから選択される２以
上の混合物である請求項１ないし７のいずれかに記載の
難燃性付与用複合材料。
【請求項９】加熱により燃焼阻害性気体を分解生成す
る請求項１ないし８のいずれかに記載の難燃性付与用複
合材料。
【請求項１０】前記燃焼阻害性気体として、窒素を含
有するものが生成される請求項９記載の難燃性付与用複
合材料。
【請求項１１】請求項１ないし１０のいずれかに記載
の難燃性付与用複合材料を、高分子材料からなる基質中
に分散させたことを特徴とする難燃性高分子複合材料。
【請求項１２】請求項１ないし１０のいずれかに記載
の難燃性付与用複合材料を、高分子材料からなる基質の
表面に定着したことを特徴とする難燃性高分子複合材
料。
【請求項１３】加熱により燃焼阻害性気体を分解生成
する請求項１１又は１２に記載の難燃性高分子複合材
料。
【請求項１４】前記燃焼阻害性気体として、窒素を含
有するものが生成される請求項１３に記載の難燃性高分
子複合材料。