JP2003519617A - 改善された熱安定性水酸化アルミニウムの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 改善した熱安定性の水酸化アルミニウムは、４００℃〜６００℃の乾燥ガス温度で水酸化アルミニウムの水性スラリーのスプレー乾燥によって製造される。得られた水酸化アルミニウムは、高処理温度を有するポリマー系における難燃剤として適している。この水酸化アルミニウムは、低い比表面積および良好な流体力学的性質を有する。本発明の１つの局面において、スプレー乾燥器中の滞留時間が０．５〜１０秒、好ましくは、１〜５秒である方法が提供される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、改善された熱安定性水酸化アルミニウムの製造方法に関する。この
改善された熱安定性アルミニウムは、プラスチック複合材料中に組み込まれ得、
この処理温度は、２００℃を超える。

【０００２】 水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）_３）は、ポリマー系における難燃剤として
広く使用される。約２００℃の温度を超える加熱の際、水酸化アルミニウムは、
酸化アルミニウムと水とに分解し始める。この反応は、吸熱性であり、すなわち
、ポリマー自体から熱を吸収する。放出された水の量は、水酸化アルミニウムの
３４．６重量％に相当する。これらの因子両方は、燃焼過程を抑制し、そして温
度低下を保つことによって可燃性ガスの形成を低減するように作用する。

【０００３】 難燃剤として有用であるために、水酸化アルミニウムは、ポリマー処理の間、
安定なままでなければならない。これは、この水酸化アルミニウムが２００℃を
超えて処理されるポリマーに対して不適切とみなされる。

【０００４】 先行技術は、この制限の周辺の１つの方法が、高温で放出された水の一部を脱
離するためにこの水酸化アルミニウムを予熱すべきことを示す。しかし、このア
プローチにおいて固有の不利点が存在する： ・難燃作用に有効な水（蒸気）の量が減少される。 ・２００℃を超えて加熱される際、水酸化アルミニウム（アルミニウム三水酸化
物）の一部は、３分の１の量の水しか含まない酸化アルミニウム水酸化物（Ａｌ
ＯＯＨ、「アルミナ一水酸化物」）に転化されて、約５２０℃まで（すなわち、
プラスチック材料の効果的な難燃性のために有用な範囲を十分超える温度まで）
、熱安定性となる。 ・高温で水蒸気の継続的な初期放出に対して安定化する手段としての水の部分的
な脱離は、水酸化アルミニウムの比表面積の増加によって達成される。この増加
した表面は、熱安定化結晶の表面の吸湿性を付与する微細な多孔性形態にある。
増加した比表面積は、さらにより高い吸油性および合成樹脂におけるより高い粘
性を伴う。

【０００５】 本発明によって解決される課題とは、改善された熱安定性、高い水含量および
低い比表面積を有する水酸化アルミニウムの単純かつ経済的な製造方法を提供し
得ることであった。

【０００６】 本発明によれば、この課題は請求項１に記載の方法によって解決されている。

【０００７】 水酸化アルミニウム（アルミニウム三水酸化物）は、脱水温度での滞留時間が
十分に短い場合に、付随する比表面積の増加なく、かつ酸化アルミニウム水酸化
物の形成をほとんど伴わないかまたは全く伴わずに、高温で部分的に脱水され得
ることが見出されている。本発明によれば、これは、（吸入口での）４００℃〜
６００℃の乾燥ガス温度で、従来の水酸化アルミニウムの水性スラリーのスプレ
ー乾燥によって達成される。

【０００８】 好ましくは、乾燥ガスの温度は、４５０℃〜５５０℃である。

【０００９】 スプレー乾燥器からの射出ガスの温度は、好ましくは、２００℃〜３００℃で
ある。

【００１０】 スプレー乾燥器中での水酸化アルミニウムの滞留時間は、好ましくは０．５〜
１０秒、より好ましくは１〜５秒である。

【００１１】 好ましくは、開始水酸化アルミニウムの平均粒子サイズは、２μｍ以下である
。有利には、粗粒子（例えば、＞１０μｍ）は、スプレー乾燥の前に除去される
。開始材料として用いられる水酸化アルミニウムスラリーは、バイヤー法のアル
ミン酸ナトリウム溶液からの結晶化、ろ過および熱湯での十分な洗浄、ならびに
スプレー乾燥に供給するのに適切なスラリーを得るために十分な量の水への再ス
ラリー化によって製造され得る。代表的には、スラリーの固体含有量は、４０〜
６０重量％である。

【００１２】 本発明の方法は、（開始材料と比較して）水酸化アルミニウムの比表面積の顕
著な増加なく、かつ強熱減量（ＬＯＩ）値の実質的な減少なしに、改善された熱
安定性という目的を達成する。さらに、Ｘ線回折図は、微量の酸化アルミニウム
水酸化物（ベーマイト、ＡｌＯＯＨ）のみの形成を明らかにする。それ故、これ
は、効果的な難燃剤の水酸化アルミニウム（アルミニウム三水酸化物）の最大保
持率を示す。

【００１３】 本発明の生成物は、特に環境にやさしい印刷回路基盤の適用分野において産業
上重要であり、ここで、現在、水酸化アルミニウムを用いて、先行技術の水酸化
アルミニウム（アルミニウム三水酸化物）の吸湿性に付随する問題なしに（ベー
マイトの存在に起因する粘性レベルの増加および難燃効果の減少なく）、ＵＬ−
９４ Ｖ０の燃焼率を達成し得る。

【００１４】 以下の非限定例は、本発明の方法を例証する。各実施例における開始材料は、
Ｍａｒｔｉｎａｌ（登録商標）ＯＬ−１０４型（製造元：Ａｌｕｓｕｉｓｓｅ
Ｍａｒｔｉｎｓｗｅｒｋ ＧｍｂＨ，Ｂｅｒｇｈｅｉｍ，Ｇｅｒｍａｎｙ）の異
なるバッチ由来の水酸化アルミニウムであった。

【００１５】 （比較例１） ３．７５ｍ^２／ｇの非表面積を有する水酸化アルミニウムＭａｒｔｉｎａｌ（
登録商標）ＯＬ−１０４（Ａｌｕｓｕｉｓｓｅ Ｍａｒｔｉｎｓｗｅｒｋ Ｇｍ
ｂＨ，Ｂｅｒｇｈｅｉｍ，Ｇｅｒｍａｎｙ）のサンプルを、種々の期間、種々の
温度にて炉中で加熱した。サンプルの大きさは、各々の場合において１００ｇで
あった。加熱処理の後、各サンプルの強熱減量（ＬＯＩ）および非表面積を測定
し、そしてＸ線回折図を記録した。得られた結果を、表１に示す。

【００１６】

【表１】 これらのデータは、低温と延長時間との組み合せが、強熱減量が減少するにつれ
て比表面積の増加を引き起こすことを示す。

【００１７】 全ての場合において、Ｘ線回折から証明されるように、いくつかの酸化アルミ
ニウム水酸化物が形成された。

【００１８】 （比較例２） 未処理のＭａｒｔｉｎａｌ（登録商標）ＯＬ−１０４および実施例１において
２００℃／１時間の処理によって得られたこの水酸化アルミニウムを、１５０ｐ
ｈｒ（１００樹脂分の１）の充填レベルを用いて不飽和ポリエステル樹脂Ｓｙｎ
ｏｌｉｔｅ（登録商標）００２０−Ｎ−２（ＤＳＭ ＢＡＳＦ Ｓｔｒｕｃｔｕ
ｒａｌ Ｒｅｓｉｎｓ）中に分散させた。比較粘度測定を、１０ｒｐｍでＳｐｉ
ｎｄｌｅ ３を有するＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄ ＨＢＴ粘度計を用いて２３℃にて
行った。この結果を、表２に示す。

【００１９】

【表２】 これらの結果は、加熱処理が、樹脂／水酸化アルミニウム混合の粘度を大体２０
％まで増加したことを示す。

【００２０】 （実施例１） 約５ｋｇのＭａｒｔｉｎａｌ（登録商標）ＯＬ−１０４（５３重量％固体）の
水性スラリーを、約５ｋｇ／ｈのスラリー供給速度および３００ｋｇ／ｈの空気
流を有するＮｉｒｏ（Ｎｉｒｏ Ａ／Ｓ，Ｓｏｅｂｅｒｇ，Ｄｅｎｍａｒｋ）ス
プレー乾燥器（「Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｍｉｎｏｒ」型）中でスプレー乾燥し
た。約３秒の固体滞留時間で、吸入ガス温度は４８０℃であり、そして射出口温
度は約２００℃であった。約２．５ｋｇの生成物を、乾燥器から回収した。この
生成物は、４．３ｍ^２／ｇの比表面積および３３．２重量％の強熱減量を有した
（開始材料：各々、４．５ｍ^２／ｇおよび３４．６重量％）。すなわち、この比
表面積は、変化の無い本方法の実験誤差内にあった。

【００２１】 この生成物の流体力学的性質を、比較例２において記載されるように測定した
。この結果を、表３に示す。

【００２２】

【表３】 これらの結果は、スプレー乾燥が、この生成物の流体力学的性質に有意に影響を
及ぼさなかったことを示す。

【００２３】 （実施例２） 基本的に、この製造を産業レベルまで拡大したことを除いて、実施例１と同じ
手順を行った。今回は、１時間あたり１５０〜４５０ｋｇのスループットを有す
るＮｉｒｏ乾燥器（「ＳＤ−００８０−ＣＮ／ＣＲ型）を、約１０００ｋｇ／ｈ
の空気流で用いた。開始材料Ｍａｒｔｉｎａｌ（登録商標）ＯＬ−１０４（比表
面積４．６ｍ^２／ｇ）を、約５０重量％固体となるよう水中にスラリーした。乾
燥器への空気の吸入温度を、４００℃と５８０℃との間で変化させ得た。射出温
度を、２００℃と３００℃との間で変化させた。反応炉における総滞留時間は、
２〜１０秒であった。この乾燥生成物を、プラスチックで裏打ちしたペーパーバ
ッグ中にバッグした。 この生成物の特徴は、以下の通りである： 強熱減量（重量％） ３２．５ 比表面積（ｍ^２／ｇ） ４．８ 吸油性（ｍｌ／１００ｇ） ２８ 合成樹脂中の粘度（Ｐａ・ｓ） １６０

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 改善された熱安定性水酸化アルミニウムの製造方法であって
   、該方法は、４００℃〜６００℃の乾燥ガス温度で水酸化アルミニウムの水性ス
   ラリーをスプレー乾燥する工程、を包含する、方法。
2. 【請求項２】 前記乾燥ガス温度が、４５０℃〜５５０℃である、請求項１
   に記載の方法。
3. 【請求項３】 スプレー乾燥器からの射出ガス温度が２００℃〜３００℃で
   ある、請求項１または請求項２に記載の方法。
4. 【請求項４】 前記スプレー乾燥器中の滞留時間が０．５〜１０秒、好まし
   くは、１〜５秒である、請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の方法。
5. 【請求項５】 開始水酸化アルミニウムの平均粒子サイズが２μｍ以下であ
   る、請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載の方法。