JP2736545B2

JP2736545B2 - 水酸化マグネシウム粒子

Info

Publication number: JP2736545B2
Application number: JP10827989A
Authority: JP
Inventors: 之彦浅野; 敬一相川; 幸夫津田; 和彦岩本
Original assignee: UBE MATERIARUZU KK
Current assignee: UBE MATERIARUZU KK
Priority date: 1989-04-27
Filing date: 1989-04-27
Publication date: 1998-04-02
Anticipated expiration: 2013-04-02
Also published as: JPH02289421A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の分野］本発明は、水酸化マグネシウム粒子に関する。さらに
詳しくは、本発明は、熱可塑性樹脂の充填剤、特に難燃
化剤として有利に使用される水酸化マグネシウム粒子に
関する。

［発明の背景］従来から、熱可塑性樹脂に配合する難燃化剤として、
水酸化マグネシウムを使用することが知られている。上
記水酸化マグネシウム粒子を難燃化剤として配合して得
られる難燃性樹脂は、燃焼しても有害ガスあるいは腐食
性ガスを発生せず、分子中にハロゲン分子を有する難燃
性樹脂あるいはハロゲン系難燃化剤を配合して得られる
樹脂に比較して安全であるので、電気部品、電線外被材
およびケーブル外被材などの用途に広く用いられてい
る。

水酸化マグネシウム粒子を熱可塑性樹脂に配合して難
燃性を得るためには、該樹脂100重量部に対して水酸化
マグネシウム粒子を例えば50重量部程度充填する必要が
あり、さらに充分な難燃性を得るためには数重量倍程度
まで充填しなければならない。ところが、水酸化マグネ
シウムは水酸基を有しており親水性であるので、水酸化
マグネシウム粒子は、有機高分子体である熱可塑性樹脂
に対する分散性が低く、該樹脂に上述の量にて充填した
場合には、樹脂の耐衝撃性、引張強伸度などの機械的特
性、および成形加工性（通常、メルトインデックスで表
わされる）が低下する傾向がある。

そこで、上述の水酸化マグネシウム粒子を難燃化剤と
して配合して得られる難燃化熱可塑性樹脂の問題点を解
決するために、水酸化マグネシウムなど水酸基を有する
金属化合物の表面を界面活性剤で被覆（コーティング）
することが提案されている。たとえば、特開昭52−3026
2号公報には、水酸化マグネシウム、塩基性炭酸マグネ
シウム、ハイドロタルサイト類似化合物など表面が正に
帯電している粉体の表面に、アルキル硫酸、アルキルア
リールスルホン酸、高級脂肪酸のアルカリ金属塩などア
ニオン系表面活性剤を化学吸着させてモノレイヤー（単
分子の薄層）を形成することにより上記の粉体表面を親
油性（疎水性）化する技術が開示されている。上記公報
の記載によれば、粉体表面を界面活性剤で親油性化する
ことにより、該粉体の熱可塑性樹脂に対する分散性を改
良することができるとされている。

しかしながら、本発明者の検討によれば、上記の方法
により粉体の熱可塑性樹脂に対する分散性はある程度改
良できるものの、該粉体を配合した熱可塑性樹脂は成形
加工性が低減する傾向があることが判明した。熱可塑性
樹脂の成形加工性が低減すると、例えば押出成形により
ケーブル外被材を製造する際に、スクリュー負荷電流が
上昇するので押出成形速度を低下させざるを得ず、製造
コストの上昇につながるという問題がある。

そこで、熱可塑性樹脂に大量に配合された場合に該樹
脂の成形加工性を低下させることのない、水酸化マグネ
シウム粒子の開発が望まれる。

［発明の目的］本発明の目的は、配合された熱可塑性樹脂において良
好な成形加工性が得られる水酸化マグネシウム粒子を提
供することにある。

［発明の要旨］本発明者は、配合された熱可塑性樹脂の成形加工性を
低下させることのない水酸化マグネシウム難燃化剤につ
いて、検討を重ねた。その結果、水酸化マグネシウム粒
子の表面にワックスからなる被覆層を形成し、該粒子を
熱可塑性樹脂に配合することによって、樹脂と水酸化マ
グネシウム粒子との間の滑り性が改良され、良好な成形
加工性を有する樹脂が得られることを見出し、本発明を
完成させた。

従って、本発明は、粒子表面にワックスからなる被覆
層を有することを特徴とする水酸化マグネシウム粒子に
ある。

本発明の水酸化マグネシウム粒子の好ましい態様は以
下の通りである。

（１）上記水酸化マグネシウム粒子が、平均粒子径が0.
2〜10μｍの範囲にあり、BET比表面積が30m²/g以下の粒
子であること。

（２）上記水酸化マグネシウム粒子が、水酸化マグネシ
ウム100重量部に対して、0.5〜５重量部のワックスから
なる被覆層を有すること。

（３）上記ワックスからなる被覆層が、水酸化マグネシ
ウム粒子表面に高級脂肪酸のアルカリ金属塩からなる被
覆層を介して形成されていること。

（４）上記ワックスが、炭素数20〜400の脂肪族炭化水
素誘導系のワックスであること。

（５）上記ワックスが、ASTM D566に従って測定した滴
点が75℃以上であること。

［発明の効果］本発明の水酸化マグネシウム粒子は、ワックスからな
る被覆層を有するので、熱可塑性樹脂に配合した際に、
該粒子と樹脂との界面において良好な滑り性が得られ
る。従って、上記水酸化マグネシウム粒子を配合した熱
可塑性樹脂は、高いメルトインデックスを示し、良好な
成形加工性が得られる。

さらに、上記水酸化マグネシウム粒子を配合した熱可
塑性樹脂は、従来公知の水酸化マグネシウム粒子を充填
剤として使用した熱可塑性樹脂と同等の難燃性、および
機械的特性が得られる。

［発明の詳細な記述］本発明の水酸化マグネシウム粒子は、粒子表面にワッ
クスからなる被覆層を有することを特徴とする。上記水
酸化マグネシウム粒子は、水酸化マグネシウム100重量
部に対して、0.5〜５重量部のワックスからなる被覆層
を有することが好ましい。

上記被覆層を形成するワックスが0.5重量部より少な
いと樹脂と水酸化マグネシウム粒子との間の滑り性を改
良する効果が得られにくく、５重量部より多いと成形加
工性は向上するものの、得られる樹脂組成物の機械的特
性が低下する傾向がある。

上記粒子の原料として使用する水酸化マグネシウム粒
子に特に限定はないが、平均粒子径が0.2〜10μｍの範
囲にあり、BET比表面積30m²/g以下の粒子であること
が、樹脂に対する分散性、および該粒子を配合した樹脂
組成物の成形加工性あるいは機械的特性の点で好まし
い。

上記原料として使用する水酸化マグネシウム粒子は、
その形状が厚みのある六角板状であって、平均粒子径0.
2〜５μｍ、BET比表面積20m²/g以下、ブレーン比表面積
５m²/g以下、嵩密度0.2〜0.6g/cm³、および、吸油量25
〜40ml/100gの範囲の粒子であることがさらに好まし
い。

上記ワックスは、上記水酸化マグネシウム粒子を熱可
塑性樹脂に配合して加熱、成形した際に、得られた樹脂
組成物中にて粒子−樹脂界面で適度の滑性作用を発揮
し、かつ、樹脂複合材料としての耐熱性を維持するため
に、適度な分子長と滴点を有しているものが好ましい。

上記ワックスは、炭素数20〜400の脂肪族炭化水素誘
導体系のワックスであって、かつ、滴点が75℃以上であ
るワックスであることが好ましい。上記ワックスは、さ
らに、酸価が10〜150の範囲で、ケン化価が20〜200の範
囲にあり、かつ、滴点が95℃以上であることが好まし
い。

上記滴点および酸価は、それぞれ、ASTM D566、およ
び、ASTM D1387に従って測定した値である。

上記脂肪族炭化水素誘導体は、水酸化マグネシウム粒
子表面と適度な親和性を発揮するために極性基を有して
いるものが好ましく、カルボキシル基、エステル基など
を導入した誘導体であることが好ましい。

また、本発明の水酸化マグネシウム粒子は、上記ワッ
クスからなる被覆層が、水酸化マグネシウム粒子表面に
高級脂肪酸のアルカリ金属塩からなる被覆層を介して形
成されていることが好ましい。

水酸化マグネシウム粒子は、前述のとおり親水性であ
るので、上記原料となる水酸化マグネシウム粒子の表面
に高級脂肪酸のアルカリ金属塩からなる被覆層を形成す
ることによりその表面が疎水化され、該粒子表面とワッ
クスとの親和性が高くなるので、ワックスからなる被覆
層を有利に形成することができる。

上記高級脂肪酸のアルカリ金属塩としては、炭素数10
〜18の高級脂肪酸のナトリウム塩またはカリウム塩であ
ることが好ましく、たとえば、オレイン酸、ステアリン
酸、パルミチン酸、およびラウリル酸などのナトリウム
塩またはカリウム塩を挙げることができる。上記高級脂
肪酸のアルカリ金属塩は単独で用いてもよく、二種以上
を混合してもよいが、ステアリン酸ナトリウムまたは、
オレイン酸ナトリウムを用いることが特に好ましい。上
記高級脂肪酸のアルカリ金属塩からなる被覆層は、従来
公知の方法（例えば、特開昭52−30262号公報参照）を
用いて形成することができる。

本発明の水酸化マグネシウム粒子は、前述の原料とな
る水酸化マグネシウム粒子に含まれる水酸化マグネシウ
ム100重量部に対して、前記ワックス0.5〜５重量部を添
加し、該ワックスの滴点以上の温度で、好ましくは120
〜200℃の温度範囲にて、３〜30分間攪拌混合したの
ち、冷却することにより、有利に製造することができ
る。上述の攪拌混合処理は、加圧型ニーダー、万能ミキ
サー、ポニーミキサー、バンバリーミキサー、および、
ブラベンダープラストグラフなどの通常の粉粒体の混
練、混合、または、樹脂の加熱混練処理に使用される装
置を用いて行なうことができる。

また、本発明の水酸化マグネシウム粒子は、トルエ
ン、キシレン、クロロホルムなどの有機溶剤を媒体とし
たワックス溶液と混合したのち、溶媒を減圧乾燥、熱風
乾燥など通常の方法で除去し、乾燥することによって製
造してもよい。

上記原料となる水酸化マグネシウム粒子の表面を疎水
化処理する場合には、たとえば、原料となる水酸化マグ
ネシウム粒子１〜50重量％を含むスラリーに前記高級脂
肪酸のアルカリ金属塩を粉末または水スラリーの形に
て、上記原料となる水酸化マグネシウム粒子100重量部
に対して0.5〜５重量部、好ましくは0.5〜３重量部の割
合で添加し、50〜100℃の温度範囲にて３〜300分攪拌し
た後、濾過、水洗することにより行なうことができる。
上述の疎水化処理（高級脂肪酸のアルカリ金属塩からな
る被覆層の形成）を行なった水酸化マグネシウム粒子は
一旦乾燥したのち、前述の本発明の水酸化マグネシウム
粒子の製造方法における原料として使用することが好ま
しい。

上述の製造方法によって得られる水酸化マグネシウム
粒子は、凝集状態にて得られることが多いので、解砕す
ることが好ましい。

なお、上述のワックスからなる被覆層は、水酸化マグ
ネシウム粒子の表面に有利に形成することができるが、
水酸化マグネシウム粒子以外に、水酸化アルミニウム、
塩基性炭酸マグネシウム、および、ハイドロタルサイト
などの一般に熱可塑性樹脂の充填剤として使用される粒
子であって、表面が正に帯電している粒子の表面に形成
することもできる。

本発明の水酸化マグネシウム粒子は、熱可塑性樹脂の
充填剤、特に難燃化剤として、難燃性樹脂組成物を製造
する用途に有利に使用することができる。上記水酸化マ
グネシウム粒子を難燃化剤として使用する場合には、熱
可塑性樹脂100重量部に対して、上記粒子を通常50〜500
重量部、好ましくは50〜300重量部配合する。

上記水酸化マグネシウム粒子の配合量が、上記熱可塑
性樹脂100重量部に対して50重量％未満であるときには
樹脂に対する難燃化効果が低く、また500重量部をこえ
る場合には上記難燃性樹脂組成物の成形加工性および機
械的強伸度が不十分になる傾向がある。

上記水酸化マグネシウムを配合する熱可塑性樹脂は、
ポリオレフィン系樹脂であることが好ましく、ポリエチ
レン、ポリプロピレン、および、各種エチレンコポリマ
ー、たとえば、エチレン−ブテンコポリマー、エチレン
−プロピレンコポリマー、エチレン−アクリル酸エチル
コポリマー、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、エチレ
ン−メタクリル酸メチルコポリマーなどを挙げることが
できる。上記の樹脂は、単独で用いてもよく、二種以上
を混合して用いてもよい。

本発明の水酸化マグネシウム粒子は、その粒子表面に
ワックスからなる被覆層を有するので、上記熱可塑性樹
脂に配合された際に、粒子と樹脂との界面において良好
な滑り性が得られ、加熱成形時に高いメルトインデック
スを示す。

上記の難燃性樹脂組成物は、上記水酸化マグネシウム
粒子を前記熱可塑性樹脂に前述の範囲の量にて配合し、
バンバリーミキサー、ブラベンダープラストグラフ、二
軸押出機、ロールなど通常の混練装置を用いて加熱溶融
・混練することにより、製造することができる。上記難
燃性樹脂組成物は、前記水酸化マグネシウム粒子の他
に、架橋剤、酸化防止剤、滑剤、軟化剤および分散剤な
ど、一般に熱可塑性樹脂組成物に使用される充填剤、添
加剤などを含んでいてもよい。

ところで、特開昭56−166245号公報、および、特開昭
57−165433号公報には、難燃性樹脂組成物を製造する際
に、熱可塑性樹脂に難燃化剤とともにワックスを添加す
る技術が、開示されている。上記公報の記載によれば、
上記の技術により、難燃性樹脂の耐ワニス性を改良する
ことができるとされている。しかし、上記の技術は、難
燃化剤とワックスとを単に混合して用いるに過ぎず、難
燃化剤と樹脂との界面にワックスが作用しにくいので、
成形加工性の改良された樹脂組成物は得られにくい。

次に、実施例および比較例を示す。

［実施例１］平均粒子径１μｍ、BET比表面積６m²/gの水酸化マグ
ネシウム粒子1.0kgを含む水スラリー20lを調製し、該ス
ラリーにステアリン酸ナトリウム20gを添加し、70℃に
て１時間攪拌した後、固形分を濾過洗浄した。

次いで、得られた粒子40gと、酸化ポリエチレンワッ
クス（ヘキスト・ジャパン社製、商品名;HoechstwaxPED
521、炭素数180、滴点105℃、酸価117）0.8gとを、150
℃に加熱されたブラベンダープラストグラフに投入し、
回転数60rpmにて15分間混合したのち、冷却して、水酸
化マグネシウム粒子を得た。上記粒子は、粒子表面に、
ステアリン酸ナトリウムからなる被覆層を介して、ワッ
クスからなる被覆層が形成されていた。

次に、ポリエチレン25g（住友化学工業（株）製、商
品名；エクセレンVL100、22.0gと住友化学工業（株）
製、商品名；ポンダインHX8290、3.0gとの混合物）に、
上記水酸化マグネシウム粒子37.5gを添加して、170℃に
加熱されたブラベンダープラストグラフに投入し、回転
数60rpmにて15分間混練し、さらに150℃に加熱されたロ
ールで５分間混練後、シート状にし、160℃で加圧成形
して、厚さ1mmの難燃性樹脂組成物シートを得た。

上記難燃性樹脂組成物シートについて、メルトインデ
ックス（成形加工性の尺度）、引張強さ、伸び、および
酸素指数（難燃性の尺度）を測定した。上記測定結果、
および、上記水酸化マグネシウム粒子の上記樹脂組成物
中での分散性の評価を第１表に示す。

［実施例２］実施例１で使用した酸化ポリエチレンワックスをエス
テルワックス（ヘキスト・ジャパン社製、商品名;Hostu
lbWE4、炭素数30、滴点82℃、酸価25）に変えた外は、
実施例１と同様にして、粒子表面に、ステアリン酸ナト
リウムからなる被覆層を介して、ワックスからなる被覆
層が形成された水酸化マグネシウム粒子を得た。

上記水酸化マグネシウム粒子を使用した外は、実施例
１と同様にして難燃性樹脂組成物シートを得た。

上記難燃性樹脂組成物シートについて、メルトインデ
ックス、引張強さ、伸び、および酸素指数を測定した。
上記測定結果、および、上記水酸化マグネシウム粒子の
上記樹脂組成物中での分散性の評価を第１表に示す。

［実施例３］実施例１で使用した酸化ポリエチレンワックスを酸ワ
ックス（ヘキスト・ジャパン社製、商品名;Hoechstwax
S、炭素数30、滴点84℃、酸価145）に変えた外は、実施
例１と同様にして、粒子表面に、ステアリン酸ナトリウ
ムからなる被覆層を介して、ワックスからなる被覆層が
形成された水酸化マグネシウム粒子を得た。

［比較例１］ワックスを用いなかった外は、実施例１と同様にし
て、ステアリン酸ナトリウムからなる被覆層を有する水
酸化マグネシウム粒子を得た。

実施例１で使用したものと同じポリエチレン25gに、
上記水酸化マグネシウム粒子37.5gを添加した外は、実
施例１と同様にして難燃性樹脂組成物シートを得た。

［物性の評価］本発明の水酸化マグネシウム粒子は、樹脂組成物中で
の分散性が、従来品よりも優れている。また、本発明の
水酸化マグネシウム粒子を配合したポリエチレン樹脂組
成物は、従来品と同等の機械的特性（引張強さおよび伸
び）および難燃性（酸素指数）を有し、しかも、メルト
インデックスは従来品よりも高い値を示している。この
ことから、本発明の水酸化マグネシウム粒子を配合する
ことによって、樹脂の成形加工性が改良されることが明
らかである。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ０９Ｋ 21/02 Ｃ０９Ｋ 21/02 (72)発明者岩本和彦山口県宇部市大字小串1985番地宇部化学工業株式会社内 (56)参考文献特開昭64−36630（ＪＰ，Ａ) 特開平２−141418（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】粒子表面にワックスからなる被覆層を有す
ることを特徴とする水酸化マグネシウム粒子。