JP3304474B2 - 樹脂充填用水酸化アルミニウム - Google Patents

樹脂充填用水酸化アルミニウム

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はゴムやプラスチックに充
填される水酸化アルミニウム関する。詳しくは、ゴムや
プラスチックに充填した際、該樹脂に優れた補強効果を
付与する樹脂充填用水酸化アルミニウムに関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、安全性や防災上の観点から、
家電製品、OA機器、電線、壁装材、自動車の内装材等
に使われるプラスチック、ゴム等は難燃性、不燃性であ
ることが求められている。特に電線、ケーブル類は、人
口の密集、ビルの過密化等により限られたスペースに集
中して配線されることが多く、万一火災が発生した場合
にはケーブル線路を伝搬して火災が拡大することが心配
されるため高度の難燃化が要求されている。さらに最近
では延焼防止のみならず、煙、有毒ガス、腐食性ガスな
どの発生を抑え、二次災害の予防も含めたハロゲンを含
有しない難燃性ケーブルが要求されている。
【0003】現在、水酸化アルミニウムや水酸化マグネ
シウムなどの金属水酸化物がノンハロゲン系の難燃材と
して最も広く使用されている。これら金属水酸化物は加
熱に伴う吸熱、脱水反応により難燃効果を発揮するた
め、有毒ガスの発生もなく優れた難燃剤である。しか
し、充分な難燃性を付与するためには多量に添加する必
要があり、そのため樹脂成形体の機械的強度が低下する
との問題を有する。
【0004】この問題を解決する手段として、該金属水
酸化物等の無機充填材を表面処理することにより金属水
酸化物と樹脂界面との相互作用を高める技術が既に公知
である。例えば、EVAにシランカップリング剤で表面
処理した金属水酸化物を充填する方法(特開昭61−2
64034号公報)、ポリオレフィン樹脂にシリコーン
誘導体又は脂肪酸、脂肪酸金属塩で表面処理したMg
(OH)2 を添加する方法(特開昭62−181353
号公報)等が提案されている。
【0005】さらに、難燃助剤を添加し難燃効果を高め
ることで金属水酸化物充填量を減少させ機械的強度の向
上を図る手法も知られている。例えば赤りん:Al(O
H) 3 =1:1〜1:40(重量%)を充填する方法、
ポリオレフィンにMg(OH)2 又はAl(OH)3
50〜100部、赤りん、硼酸亜鉛、二酸化チタンの何
れか3〜50部を充填する方法(特開昭61−1303
70号公報)等がある。また、金属水酸化物をより微粒
化することで機械的強度が向上すること(JETI,第
39巻,No.3,第72頁,1990年)もよく知ら
れている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術により得
られた樹脂組成物はある程度の機械的強度は向上するも
のの、表面処理や難燃助剤の添加はコスト高になり、難
燃助剤にりん系化合物を用いる場合には燃焼時に有害物
質が発生する可能性があるとか、さらには微粒化による
機械的強度の向上は充分でない等の不都合を有する。
【0007】かかる事情下に鑑み本発明者等は何ら特異
な表面処理、或いは難燃助剤を添加することなく、充填
した樹脂に充分なる難燃性と機械的強度を付与する樹脂
充填用水酸化アルミニウムを得ることを目的として鋭意
検討した結果、本発明を完成するに至った。
【0008】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、2次平
均粒子径D 2 が2μm以下であり、BET比表面積から
算出される1次平均粒子径D12次平均粒子径D2
の比(D2 /D1 )が3.0以下で、かつX線粉末回折
測定による結晶面(110)と(002)のピークの比
〔(110)/(002)〕が 0.3以下であること
を特徴とする樹脂充填用水酸化アルミニウムを提供する
にある。
【0009】以下、本発明を更に詳細に説明する。本発
明に於いて、樹脂充填用水酸化アルミニウムは、1次平
均粒子径D1 と2次平均粒子径D2 の比(D2 /D1
が3.0以下で、かつX線粉末回折測定による結晶面
(110)と(002)のピークの比〔(110)/
(002)〕が0.3以下であることを必須とする。D
2 /D1 が3.0より大きい場合は1次粒子の凝集が多
くなり、樹脂中に分散した場合分散性が悪化し、その結
果、機械的強度、特に引張強さ、伸びが悪化する。また
(110)/(002)が0.3を超える場合には、粒
子はよりc軸方向〔(002)面に対して垂直な方向〕
に成長した立方体状、さらに柱状粒子となり、機械的強
度は低下する。
【0010】本発明に於いて1次平均粒子径D1 はBE
T比表面積から下記の式を用いて算出した径、2次平均
粒子径D2 は沈降法で測定した径である。 D1 =6/(BET比表面積×真比重) またX線粉末回折測定は測定機器として理学電機株式会
社、ガイガーフレックスRAD−III A、X線源として
Cuを用い、以下の一般的定性測定条件で実施した(Sc
an Speed ; 1 deg/min、Time Const.; 5 sec、加速電
圧; 40kv、加速電流; 30mA、スリット DS:1.0mm,SS:1.
0mm,RS:0.6 )。
【0011】本発明に於ける樹脂充填用水酸化アルミニ
ウムの粒子径は充填する樹脂によってその最適値が決め
られ、通常約2μm以下の平均二次粒子径のものが使用
される。ゴム状の樹脂に充填される場合は約0.4μm
〜約2μmの粒子が好ましい。約0.4μm以より微粒
子であると混練加工時のハンドリング性が悪化し、また
約2μmより大きい場合は成形後の機械的強度が悪化す
る。
【0012】本発明に於いて、水酸化アルミニウム中に
含有されるナトリウム量は、熱分解特性や導電率を考慮
するとNa2 O換算で約0.4重量%以下、さらには約
0.1重量%以下であることが好ましい。水酸化アルミ
ニウムは含有ナトリウム量が多い程熱分解開始温度が低
く、樹脂成形加工時に熱分解が起こり成形体が発泡した
り、強度が低下する等の弊害が生じる。また絶縁組成物
として利用される場合も高いナトリウム含量はその導電
率を高くするため好ましくない。
【0013】本発明の樹脂充填用水酸化アルミニウム
は、アルミン酸アルカリ溶液の攪拌下、酸を添加し、約
60〜約80℃に保持しつつ、攪拌を継続することで得
られる平均粒子径約0.01μm〜約0.1μmの中和
ゲルを晶析種として、アルカリ濃度約4〜約10mol
/lのアルミン酸アルカリ液に、該アルミン酸アルカリ
溶液中のアルミニウム量に対しAl2 3 換算で約0.
5重量%〜約10重量%添加し、約30〜約60℃、好
ましくは約30〜約45℃で晶析することにより得るこ
とができる。回分式の晶析に於いては目標の粒子径を得
るには晶析を短時間で複数回実施することが効率的であ
り、上記方法に於いても適用可能である。
【0014】中和ゲルの晶析に於いて、酸によるアルミ
ン酸アルカリ液の分解温度が60℃より低い温度でゲル
生成を行った場合は、これにより得られた水酸化アルミ
ニウムを用いて樹脂成形体にしたとき該樹脂成形体の機
械的強度が低下する。また80℃より高温ではアルミン
酸アルカリ液の過飽和度が下がるため種の中和析出効率
が悪く、コスト高となる。
【0015】また本発明において、中和生成ゲルの攪拌
が必要である。攪拌方法は特に限定しないが、攪拌後の
ゲルが透過電子顕微鏡による観察で0.01μm〜0.
1μmの平均粒子で構成されていないと、樹脂に充填し
た場合機械的強度に優れた水酸化アルミニウムが得られ
ない。
【0016】また本発明において、晶析を行うアルミン
酸アルカリ液のアルカリ濃度は4〜10mol/lであ
り、晶析時の液温を30〜60℃の範囲にコントロール
する必要がある。アルカリ濃度が4mol/lより希薄
な条件では、X線粉末測定による結晶面(110)と
(002)のピークの比が0.3以下の樹脂に優れた機
械的強度を付与する水酸化アルミニウム粒子は得られな
い。また10mol/lより濃厚な条件では、晶析した
水酸化アルミニウム中に取り込まれるアルカリ金属量が
酸化物換算で0.4重量%を越える場合がある。
【0017】
【発明の効果】以上詳述した特性を有する本発明の水酸
化アルミニウムは、シランカップリン剤等の表面処理剤
で特別に粒子表面を処理することなく、樹脂用充填剤と
して使用した場合、難燃性はもとより、得られた樹脂成
形体に優れた機械的強度を付与するものであり、プラス
チック、ゴム等の各種樹脂の充填剤として広い適用が可
能であり、その工業的価値は頗る大である。
【0018】
【実施例】次に本発明の実施例を示すが、本発明はこれ
ら実施例に限定されるものではない。尚、本発明に於い
て樹脂成形体の物性は以下の方法により測定した。 ○引張試験 ダンベル状3号形試験片を用い、JIS K−6301
に準拠した方法で行った。 ○引裂試験 B形試験片を用い、JIS K−6301に準拠した方
法で行った。
【0019】実施例1 バッフル付き2リットルの反応容器にNaOH濃度4.
0mol/l、Al23 濃度1.3mol/lのアル
ミン酸ナトリウム溶液を入れ、60℃の恒温槽に浸漬し
た。アルミン酸ナトリウム溶液を1700rpmで高攪
拌しながらAl 2 3 濃度8重量%の硫酸アルミニウム
を序々に添加し、60℃に1時間保持した。 生成した
ゲルを35℃に保持したNaOH濃度4.0mol/
l、Al23 濃度1.3mol/lのアルミン酸ナト
リウム液に添加し、72時間、200rpmで攪拌を続
け水酸化アルミニウムを晶析した。得られた水酸化アル
ミニウムをさらにNaOH濃度4.0mol/l、Al
2 3 濃度1.3mol/lのアルミン酸ナトリウム溶
液に添加し2段目の晶析反応を行った。反応終了後、ス
ラリーは固液分離、水洗、乾燥後、解砕を行い水酸化ア
ルミニウムを得た。得られた水酸化アルミニウムの物性
を測定したところ、平均一次粒子径0.33μm、平均
二次粒子径0.8μm、D2 /D1 は2.4、(11
0)/(002)は0.24であった。
【0020】このようにして得た水酸化アルミニウムを
150重量部をエチレンプロピレン共重合体(以下EP
DMと称する)(商品名;エスプレン524、住友化学
工業株式会社製)100重量部、酸化亜鉛(商品名;亜
鉛華3号、正同化学社製)5重量部及びオイル(商品
名;ダイアナPW−90、出光石油製)10重量部をバ
ンバリーミキサーで混練後、加硫剤(商品名;TAI
C、日本化成製)2重量部、と(DCP−98、三建化
工株式会社製)2.7重量部を添加してオープンロール
でさらに混練しシート状に押し出した。この未加硫ゴム
を170℃×15分プレス加硫し2mm厚の加硫EPD
Mシート(以下パーオキサイド加硫法と称する)を得
た。得られたシートの機械的強度を測定した。その結果
を表1に示す。
【0021】上記加硫EPDMシートの製法において、
加硫剤(商品名;TAIC、日本化成製)2重量部、と
(DCP−98、三建化工株式会社製)2.7重量部を
硫黄1.5重量部と加硫促進剤(ソクシノ−ルBZ;
1.5重量部、ジペンタメチレンチウラム・テトラスル
フィド;0.5重量部、テトラメチルチウラム・ジスル
フィド;0.5重量部、2−メルカプトベンゾチアゾー
ル;1.5重量部 何れも住友化学工業株式会社製)4
重量部に代えた他は同じ原料を用い、オープンロール混
練しシート状に押し出した。この未加硫ゴムを160℃
×15分プレス加硫し2mm厚の加硫EPDMシート
(以下硫黄加硫法と称する)を得た。得られたシートの
機械的強度を測定した。その結果を表2に示す。
【0022】比較例1 市販の樹脂充填用水酸化アルミニウム〔商品名;C−3
01、住友化学工業株式会社製(平均一次粒子径0.5
2μm、平均二次粒子径1.0μm、D2 /D 1 =1.
9、(110)/(002)=0.31〕を用い実施例
1と同一方法でEPDMシートを得た。得られたシート
の機械的強度をパーオキサイド加硫法のものは表1に、
硫黄加硫法のものは表2に示す。
【0023】比較例2 市販の樹脂充填用水酸化アルミニウム(平均一次粒子径
0.15μm、平均二次粒子径1.1μm、D2 /D1
=7.3、(110)/(002)=0.21〕を用い
実施例1と同一方法でEPDMシートを得た。得られた
シートの機械的強度をパーオキサイド加硫法のものは表
1に、硫黄加硫法のものは表2に示す。
【0024】
【表1】
【0025】
【表2】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−308824(JP,A) 特開 平5−58623(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08K 3/00 - 13/08 C08L 1/00 - 101/16 C01F 7/04

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】2次平均粒子径D 2 が2μm以下であり、
    BET比表面積から算出される1次平均粒子径D1
    2次平均粒子径D2 の比(D2 /D1 )が3.0以下
    で、かつX線粉末回折測定による結晶面(110)と
    (002)のピークの比〔(110)/(002)〕が
    0.3以下であることを特徴とする樹脂充填用水酸化
    アルミニウム。
  2. 【請求項2】2次平均粒子径が0.4μm〜2μmであ
    ることを特徴とする請求項1記載の樹脂充填用板状水酸
    化アルミニウム。
  3. 【請求項3】含有ナトリウム量がNa2 O換算で0.4
    重量%未満であることを特徴とする請求項1記載の樹脂
    充填用水酸化アルミニウム。
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