JP2006111835A

JP2006111835A - ポリオレフィン発泡体用粉末状難燃性付与物質及びその製造方法

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Publication number: JP2006111835A
Application number: JP2004325685A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Nakahara; 利浩中原
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-10-13
Filing date: 2004-10-13
Publication date: 2006-04-27

Abstract

【課題】塩素等のハロゲン物質を含有することなくポリオレフィン発泡体に難燃特性を付与する。
【解決手段】難燃剤成分として、硫酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、ペンタエリトリトール及びリン酸エステルを主な原料として混入し、難燃特性を有したノンハロゲン系のポリオレフィン発泡体用粉末状難燃性付与物質及びその製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、難燃剤成分として、硫酸アンモニウム、リン酸アンモニウム及びジシアンジアミドを主な原料として混入し、難燃特性を有したノンハロゲン系のポリオレフィン発泡体用粉末状難燃性付与物質及びその製造方法に関する。

従来，発泡体は，建築，建設，自動車，スポーツ用品及びその他の分野にわたって広範囲に使用されている成形組成物であって，環境への影響及び安定性の点から，世界各国及び国内において各種の規制によって難燃性が要求されている。

ポリオレフィン発泡体に対し難燃の加工の取り組みが多く行われるようになったが、高度な難燃性を実現するために、ポリオレフィン発泡体にハロゲン化物（例えば、塩素、臭素に代表されるハロゲン系添加型難燃剤、ハロゲン系反応型難燃剤等）を配合する、あるいは上記ハロゲン化物と酸化アンチモンを併用して配合する、または金属酸化物を配合する等の処理が施されてきた。

しかしながら、近年、ハロゲン化材料及び金属酸化物は環境に対する悪影響のため、環境保護の立場から、地球環境に優しい製品の開発が叫ばれるようになっている。ポリオレフィン発泡体もその例外ではなく、この様な観点からすれば、従来の様なハロゲン化物を用いたポリオレフィン発泡体は、燃焼時に有害なハロゲンガスを発生するため好ましくない。また、酸化アンチモンは重金属化合物であり、燃焼時に発生する煙は有毒であることから、安全な化合物とは言えない。また、金属酸化物も使用を避けるべきである。

従って、機械的特性（弾性率、強度、耐衝撃性等）及び難燃性を全て満足しながら、且つ燃焼時に有害ガスを発生しないポリオレフィン発泡体の開発が望まれている。

従来技術として、ハロゲン化物を用いずに難燃化を図った例としては、例えば、特公昭６２−５５５５０に記載の樹脂組成物は、フェノール樹脂組成物の難燃性を更に高めることを目的としてなされたものであり、難燃剤として水酸化アルミニウムを用いている。具体的にはレゾール型フェノール樹脂に、水酸化アルミニウムと石膏を配合した樹脂組成物であるが、この樹脂組成物は、樹脂に対する水酸化アルミニウムと石膏の配合量が多すぎるため、樹脂の流動性が悪いと指摘されている。また、難燃性を高めるために難燃添加剤として三酸化アンチモンを用いることが推奨されており、燃焼時に有害ガスを発生する恐れが残っている。

さらに、特開平８−２７３５５には、水酸化アルミニウム粉末、水酸化マグネシウム粉末を配合したフェノール樹脂が開示されているが、水酸化マグネシウムを合成樹脂に使用する場合の大きな問題点として、満足し得る難燃性を得るためには多量の配合が必要であり、そのため樹脂本来の特性が著しく損なわれてしまうことが指摘されている。また、水酸化マグネシウムは本来酸溶解性であるため、樹脂複合体の耐酸性は極めて悪いものとなってしまう。

従来、難燃剤として既知のものとしては、カルボン酸とアミドによりセルロース系材料に難燃特性を持たせたもの（例えば特開平８−３３３５７９号）や難燃性硬化性組成物（例えば特開２００４−１１５７９７号）など、一定の物質又は基質を難燃剤の添加物として製造時に混入することにより、難燃性を与える非常に多くの特許又は製剤がある。

また、耐火特性を持たせた塗料（特開２００４−１０７６６５号）は、製品表面に塗料の塗膜を形成させ、絶縁層を形成する耐火性塗料として報告されている。

そこで、高度な難燃性を有し、且つ、塩素などのハロゲン物質を含まず燃焼時に有害ガスを発生しない様な環境親和性を備え、安価で、機械的特性に優れたポリオレフィン発泡体用粉末状難燃性付与物質が求められている。

本発明では、発泡体であるポリオレフィン発泡体形成時に混入させる粉末状物質であり、硫酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、ペンタエリトリトール及びリン酸エステルを配合したことを特徴とするポリオレフィン発泡体用粉末状難燃性付与物質とする。

前記難燃性付与物質は、硫酸アンモニウム４０Ｗｔ％、リン酸アンモニウム３０Ｗｔ％、ペンタエリトリトール２０Ｗｔ及びリン酸エステル１０Ｗｔであることを特徴とする。

また、前記難燃性付与物質は、４１℃に保たれた水溶液に硫酸アンモニウム加え溶解し７５℃まで加熱し、前記水溶液を４８℃に冷却しリン酸アンモニウムを加え、前記水溶液を５３℃に加熱しペンタエリトリトールを加え溶解し、前記水溶液を６０℃まで加熱しリン酸エステルを加え溶解し、乾燥工程を経て難燃成分を取り出し、難燃性付与物質が１０〜５０μｍの平均粒径を有する粉末状とすることを特徴とする。

本発明による粉末状難燃性付与物を混入させたポリオレフィン発泡体によれば、ポリオレフィン発泡体に難燃特性を有すことが可能となり、且つ、難燃性付与物にハロゲン、特に塩素を含まないため、仮に空気中で前記ポリオレフィン発泡体が熱量を発する、いわゆる燃焼しても、難燃性付与物を原因とするダイオキシンに代表される塩素の結合した特に有害な燃焼ガスの発生を回避することが可能である。

発明の実施するための最良の形態

以下、本発明を詳細に説明する。本発明の粉末状難燃性付与物は、図１に示されるように、配合材料を次の比率（重量比）で添加し生成した物質である。

水に添加する順に、硫酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、ペンタエリトリトール及リン酸エステルであり、計１００Ｗｔ％の各材料を規定の配合順序、配合温度により配合する。

粉末状難燃剤成分の水溶液に対する濃度は５．０Ｗｔ％から４０Ｗｔ％、好適には４０Ｗｔ％とする。４０Ｗｔ％を超える難燃剤成分の含有量では、水溶液に対する溶解度を超え、結晶となって析出する可能性を有すが、後述する乾燥工程を経ることとなるため、水溶液中の成分濃度を飽和近傍まで高く保つことで、粉末状に精製する効率を高めるためである。

本発明による粉末状難燃剤の製造方法における工程の概略は、以下のとおりである。

まず、硫酸アンモニウム（Ａｍｍｏｎｉｕｍｓｕｌｆａｔｅ）は、分子式（ＮＨ_４）_２ＳＯ_４、水１００ｇへの溶解度７５ｇ、融点２８０℃、分子量１３２．１４、常温で無色又は白色の結晶性粉末である。この硫酸アンモニウム粉末４０Ｗｔ％を、４５℃に保たれた水溶液に加え撹拌し、やがて硫酸アンモニウムが溶解し、無色透明の溶液となる。そして、前記水溶液を７５℃まで加熱する。

その後前記水溶液を４８℃に冷却し、リン酸アンモニウム（ＡｍｍｏｎｉｕｍＤｉｈｙｄｒｏｇｅｎＰｈｏｓｐｈａｔｅ）３０Ｗｔ％を加え、完全に溶解するまで撹拌する。リン酸アンモニウムは、分子式ＮＨ_４Ｈ_２ＰＯ_４、融点１９０℃、分子量１１５．０２５５、常温で無色又は白色の粉末又は結晶であり、主に、水溶性肥料、消火剤、発酵助剤、防炎剤、ホーロー釉薬、排水処理剤、金属表面処理剤等の用途に供している物質である。

続いて、前記水溶液を５３℃に加熱し、ペンタエリトリトール（Ｐｅｎｔａｅｒｙｔｈｒｉｔｏｌ）２０Ｗｔ％を加え撹拌する。ペンタエリトリトールは、分子式Ｃ（ＣＨ_２ＯＨ）_４、水１００ｇへの溶解度５．５６ｇ、融点２５７℃、沸点２７６℃、分子量１３６．１４７４、常温で白色結晶固体である。

続いて前記水溶液を６０℃まで加熱し、リン酸エステル（ｐｈｏｓｐｈａｔｅ）１０Ｗｔ％を加え、結晶が水溶液中に溶解するまで強く撹拌する。リン酸エステルは、分子式ＰＯ（ＯＨ）_３、分子量９７．９９５０６、陰イオン系の合成界面活性剤として高い効果を発揮し、また、デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）においては、ｐＨ＝７の状態で酸性プロトンが１つ残っている状態で、各デオキシリボースの水酸基とつながっているという構造・特性は、よく知られている。

以上の工程を経て得られた水溶液は無色透明であるが、６０℃から常温に徐冷すると溶解していた成分が析出する。最良の形態は、水溶液の温度を６０℃の成分析出のない温度に保ち、乾燥工程に入る。

この水溶液を、次いで、２０〜１００℃で乾燥する。これは乾燥室中で行うことができる。しかし、好ましくは、高温空気流中において、例えば、熱風受熱連続乾燥装置である坂本技研社製のスプレー・ドライヤー中で、６０℃の温度を保った水溶液を特殊ノズル（噴射式）又は高速回転円盤（遠心式）で微粒化し、単位体積当りの表面積を増大しながら、連続して熱風を接触させ瞬間的に乾燥を行い、濃縮、ろ過、粉砕、分級、乾燥という多くの工程を一挙に省略し、液状より直ちに粒状や粉末の乾燥製品を得ることが望ましい。従って、難燃成分の変質が極めて少なくなる。

この方法により精製された粉末状難燃性付与物質は、１０〜５０μｍの平均粒度となる。驚くべきことに、本発明による粉末状難燃性付与物質はその粒径が小さいほど難燃特性高まるため、この場合好適には１０μｍの平均粒度が最も望ましい。

粉末状難燃性付与物質のポリオレフィン発泡体に対する割合は５．０Ｗｔ％から４０Ｗｔ％、好適には４０Ｗｔ％とする。４０Ｗｔ％を超える粉末状難燃剤成分の含有量では、ポリオレフィン発泡体の十分な強度が確保できない可能性を有し、５．０Ｗｔ％に満たない含有量では、ポリオレフィン発泡体に対する難燃性付与物質としての難燃性能を示さないためである。

本発明は、以上の構成材料を必須成分とするものであるが、これらの他に、難燃性、成形性及び機械的特性を著しく損なわない範囲において、無機充填剤（例えば炭酸カルシウム等）、着色剤（例えば酸化チタン等）、内部離型剤（例えばステアリン酸亜鉛等）、熱可塑性樹脂（例えば粉末ポリエチレン等）、熱硬化性樹脂（例えばＡＢＳ樹脂等）等を含有してもよい。ただし、これらの材料はすべてハロゲンを含有しないことが必須条件である。

本発明を、このように好適な様式で述べたが、特許請求の範囲の思想及び範囲から逸脱することなく、本発明は、いくつかの変更及び改変をすることができるということは、明らかである。

本発明の実施における粉末状難燃性付与物の配合材料の重量比を示す表である。本発明における粉末状難燃性付与物の投入順序及び製造工程を示す図である。

Claims

発泡体であるポリオレフィン発泡体形成時に混入させる粉末状物質であり、硫酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、ペンタエリトリトール及びリン酸エステルを配合したことを特徴とするポリオレフィン発泡体用粉末状難燃性付与物質。
前記難燃性付与物質は、硫酸アンモニウム４０Ｗｔ％、リン酸アンモニウム３０Ｗｔ％、ペンタエリトリトール２０Ｗｔ及びリン酸エステル１０Ｗｔであることを特徴とする請求項１のポリオレフィン発泡体用粉末状難燃性付与物質の製造方法。
前記難燃性付与物質は、４１℃に保たれた水溶液に硫酸アンモニウム加え溶解し７５℃まで加熱し、前記水溶液を４８℃に冷却しリン酸アンモニウムを加え、前記水溶液を５３℃に加熱しペンタエリトリトールを加え溶解し、前記水溶液を６０℃まで加熱しリン酸エステルを加え溶解し、乾燥工程を経て難燃成分を取り出し、難燃性付与物質が１０〜５０μｍの平均粒径を有する粉末状とすることを特徴とする請求項１か請求項２のいずれかに記載のポリオレフィン発泡体用粉末状難燃性付与物質の製造方法。