JP5793912B2 - Flame retardant comprising highly hydrated mafic slaked lime as an active ingredient, method for producing the same, and thermoplastic polymer containing the same - Google Patents

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Description

本発明は、高水和性苦土消石灰を有効成分とする難燃剤に関し、その製造方法をも包含する。本発明はさらに、この難燃剤を配合して難燃性とした熱可塑性ポリマー組成物にも関する。ここで、熱可塑性ポリマーには、熱可塑性の樹脂とエラストマーの両方が含まれる。本発明の難燃剤は、それを使用した難燃性の熱可塑性ポリマーの燃焼時に、有毒なハロゲンガスの発生がないことが、最大の利点である。この難燃剤を、熱可塑性ポリマーの中でもとくに易燃性のポリオレフィン系材料に配合したとき、最もよくその意義が発揮される。 The present invention relates to a flame retardant containing a highly hydrated mafic slaked lime as an active ingredient, and also includes a production method thereof. The present invention further relates to a thermoplastic polymer composition blended with the flame retardant to make it flame retardant. Here, the thermoplastic polymer includes both a thermoplastic resin and an elastomer. The flame retardant of the present invention has the greatest advantage that no toxic halogen gas is generated during the combustion of the flame retardant thermoplastic polymer using the flame retardant. When this flame retardant is blended with a flammable polyolefin material among thermoplastic polymers, the significance thereof is best exhibited.

熱可塑性ポリマーは、押し出し成形や射出成形など種々の方法によって、フィルム、シート、パイプ、容器、被覆電線、ケーブル、電子部品用材料そのほかの、さまざまな用途に向けられている。そのような熱可塑性ポリマーの中で、とくにポリオレフィン系のものは比較的燃焼しやすい材料であって、燃焼性の指標のひとつである酸素指数が、材料自体で、空気中の酸素濃度である約21%よりも低い値を示し、空気よりも酸素濃度の低い雰囲気中でさえ燃焼する。そのため、防災の観点からこれを難燃化することが、しばしば必要となる。 Thermoplastic polymers are directed to various uses such as films, sheets, pipes, containers, covered wires, cables, materials for electronic parts, and the like by various methods such as extrusion molding and injection molding. Among such thermoplastic polymers, those of polyolefin type in particular are relatively flammable materials, and the oxygen index, which is one of flammability indicators, is about the oxygen concentration in the air itself. It shows a value lower than 21% and burns even in an atmosphere having a lower oxygen concentration than air. Therefore, it is often necessary to make it flame-retardant from the viewpoint of disaster prevention.

さまざまなポリマー材料を難燃化するために、難燃剤を材料に配合することが広く行なわれている。配合される難燃剤は多種類に及ぶが、それらを大別すれば、ハロゲン系化合物(臭素系化合物・塩素系化合物)、リン系化合物、窒素含有化合物、水和金属化合物およびその他の無機化合物である。ハロゲン系化合物難燃剤は、少ない配合量で難燃性を高める能力を持つものの、燃焼時に有毒なハロゲンガスを発生させるという欠点も持ち、そのため、環境と安全の観点から、その使用が控えられつつある。とりわけ一部の臭素系化合物の使用は、欧州においてはWEEE指令およびRoHS指令に基づき、禁止されている。その影響もあって、日本を含め世界中で、ハロゲン系化合物を主成分とする難燃剤の使用は次第に避けられる傾向にある。 In order to make various polymer materials flame retardant, it is widely practiced to add a flame retardant to the material. There are many types of flame retardants, but they can be broadly divided into halogen compounds (bromine compounds and chlorine compounds), phosphorus compounds, nitrogen-containing compounds, hydrated metal compounds and other inorganic compounds. is there. Halogen compound flame retardants have the ability to increase flame retardancy with a small amount, but also have the disadvantage of generating toxic halogen gas during combustion. is there. In particular, the use of some brominated compounds is prohibited in Europe based on the WEEE directive and the RoHS directive. Due to this influence, the use of flame retardants mainly composed of halogen compounds tends to be gradually avoided throughout the world including Japan.

リン系化合物難燃剤には、その一部に環境ホルモンとして作用するものや、ホスフィン類の有毒ガスを発生させるものもあり、これも使用に懸念がもたれている。水和金属化合物難燃剤は、ノンハロゲン系であって、現在では、エコケーブルの主要な難燃剤として使用されている。水和金属化合物の難燃性能は、脱水・吸熱反応や、酸化物層による断熱・酸素遮断効果にもとづく。代表的な水和金属化合物を挙げれば、水酸化マグネシウムは、350〜450℃の温度範囲において、熱分解により脱水し、吸熱する。一方、水酸化アルミニウムは、250〜350℃において熱分解して脱水し、吸熱する。 Some phosphorous compound flame retardants act as environmental hormones, and some generate toxic gases of phosphines, which are also concerned about their use. Hydrated metal compound flame retardants are non-halogen based and are currently used as the main flame retardants for eco-cables. The flame retardant performance of hydrated metal compounds is based on dehydration and endothermic reactions and the heat insulation and oxygen barrier effects of oxide layers. As a typical hydrated metal compound, magnesium hydroxide dehydrates and absorbs heat in a temperature range of 350 to 450 ° C. On the other hand, aluminum hydroxide is thermally decomposed and dehydrated at 250 to 350 ° C. to absorb heat.

このようなわけで、水和金属化合物の配合により熱可塑性ポリマーを難燃化するに当っては、熱可塑性ポリマーの成形温度と熱分解温度を考慮し、適切な難燃剤を選択しなければならない。この観点からいえば、水酸化マグネシウムは400℃近辺で熱分解・燃焼する材料に使用するに適し、水酸化アルミニウムは300℃近辺において熱分解・燃焼する材料に適している。熱可塑性樹脂の具体的な熱分解・燃焼の温度は、ポリエチレンで約480℃、ポリプロピレンで約400℃、エチレン・酢酸ビニル共重合体で約370℃ないし約450℃であるから、これらに対しては通常、それぞれ水酸化マグネシウム、または水酸化マグネシウムと水酸化アルミニウムの併用が選択されている。ポリ塩化ビニルは約300℃で熱分解・燃焼するので、これに対しては水酸化アルミニウムが使用される。 For this reason, when making a thermoplastic polymer flame-retardant by blending a hydrated metal compound, an appropriate flame retardant must be selected in consideration of the molding temperature and thermal decomposition temperature of the thermoplastic polymer. . From this point of view, magnesium hydroxide is suitable for use as a material that thermally decomposes and burns around 400 ° C., and aluminum hydroxide is suitable for a material that pyrolyzes and burns around 300 ° C. The specific thermal decomposition and combustion temperatures of thermoplastic resins are about 480 ° C. for polyethylene, about 400 ° C. for polypropylene, and about 370 ° C. to about 450 ° C. for ethylene / vinyl acetate copolymer. Usually, magnesium hydroxide or a combination of magnesium hydroxide and aluminum hydroxide is selected. Polyvinyl chloride thermally decomposes and burns at about 300 ° C., so aluminum hydroxide is used for this.

水酸化マグネシウムの資源としては、天然の鉱物であるブルーサイトがあるが、その産出は主に海外であるし、アスベストを含む場合があって人体への害が懸念されるから、あまり好適な資源ではない。水酸化アルミニウムは、ボーキサイトから製造されるが、国内のアルミニウム精錬が廃止される傾向にあり、副生する赤泥の廃棄処理の問題もあるなどしてその製造が海外に移り、国内では入手し難くなっている。 There is brucite, a natural mineral, as a resource for magnesium hydroxide, but its production is mainly overseas, and it may contain asbestos, which may cause harm to the human body. is not. Aluminum hydroxide is manufactured from bauxite, but there is a tendency for domestic aluminum refining to be abolished, and there is a problem with the disposal of red mud produced as a by-product. It has become difficult.

熱可塑性ポリマーに水和金属化合物を配合して難燃性を与える場合、高い難燃性を求めようとすると、多量の配合が必要になる。しかし多量の配合は、熱可塑性ポリマーの物性および成形加工性の低下を招くから、配合量にはおのずから限界がある。この問題を軽減するために、近年では、水和金属化合物の微粒子化、粒子形状の制御、表面処理などの対策がとられている。そのほか、水和金属化合物に他の物質を難燃助剤として加えた難燃剤も開発されている。たとえば、粒子径および粒子形状を制御した水酸化マグネシウム難燃剤の提案(特許文献1)があり、水酸化マグネシウムをニッケル化合物で表面処理したものや、水酸化アルミニウムを硝酸塩で表面処理したものがある。 When flame retardancy is imparted by blending a hydrated metal compound with a thermoplastic polymer, a large amount of blending is required to obtain high flame retardancy. However, if a large amount is added, the physical properties and molding processability of the thermoplastic polymer are lowered, so that the amount is naturally limited. In order to alleviate this problem, in recent years, countermeasures have been taken such as the formation of fine particles of hydrated metal compounds, the control of the particle shape, and the surface treatment. In addition, flame retardants in which other substances are added to hydrated metal compounds as flame retardant aids have been developed. For example, there is a proposal of a magnesium hydroxide flame retardant having a controlled particle size and particle shape (Patent Document 1), which includes magnesium hydroxide surface-treated with a nickel compound and aluminum hydroxide surface-treated with nitrate. .

最近の開発例では、水酸化マグネシウムとチタン化合物の加水分解物との複合難燃剤(特許文献2)がある。しかしこの難燃剤には、チタン化合物が比較的高価な材料であるという問題に加え、加水分解物中に生成する酸化チタンが光触媒能を有し、難燃剤を配合した熱可塑性合成樹脂の劣化を引き起こすという問題もある。 In a recent development example, there is a composite flame retardant (Patent Document 2) of magnesium hydroxide and a hydrolyzate of a titanium compound. However, in this flame retardant, in addition to the problem that the titanium compound is a relatively expensive material, the titanium oxide produced in the hydrolyzate has a photocatalytic ability, and the deterioration of the thermoplastic synthetic resin containing the flame retardant is prevented. There is also the problem of causing it.

水和金属化合物からなる難燃剤をポリオレフィン系材料に配合した例としては、ポリオレフィンに、水酸化アルミニウムまたは水酸化マグネシウムに加えてハロゲン系難燃剤および三酸化アンチモンを併用し、難燃性を高めた組成物が提案されている(特許文献3)が、この技術は、新しい難燃剤を提供したものではなく、既知の難燃剤を配合したものである。そのほかには、エチレン(共)重合体からなる熱可塑性ポリマーに水酸化マグネシウムまたは水酸化アルミニウムを配合し、難燃性を与えた組成物がある(特許文献4)。そこでは無機系難燃剤としてカルシウムとマグネシウムの水和物が挙げられているが、それらの具体的な性状は明示されていない。
特開2007−016152 特開2010−030882 特許第2919299号 登録第3364389号
As an example of blending a flame retardant composed of a hydrated metal compound into a polyolefin-based material, a flame retardant was improved by using a halogen-based flame retardant and antimony trioxide in combination with polyolefin in addition to aluminum hydroxide or magnesium hydroxide. Although a composition has been proposed (Patent Document 3), this technique does not provide a new flame retardant, but blends a known flame retardant. In addition, there is a composition in which flame retardancy is imparted by blending magnesium hydroxide or aluminum hydroxide with a thermoplastic polymer made of an ethylene (co) polymer (Patent Document 4). There, calcium and magnesium hydrates are listed as inorganic flame retardants, but their specific properties are not specified.
JP2007-016152A JP2010-030882 Japanese Patent No. 2919299 Registration No. 3364389

発明者らは、苦灰石を焼成し消化させて得た苦土消石灰を熱可塑性樹脂の難燃剤として使用することを着想し、苦土消石灰の熱分解挙動を調べて、これが難燃剤として有用であることを確認した。さらに発明者らは、焼成苦灰石中のMgOの適切な水和率、適切な粒子径などを追求して、難燃剤として好適な苦土消石灰を特定するとともにその製造方法を確立した。 The inventors have conceived of using as a flame retardant lime slaked lime obtained by calcining and digesting dolomite, and investigated the thermal decomposition behavior of lime slaked lime, which is useful as a flame retardant. It was confirmed that. Further, the inventors have pursued an appropriate hydration rate of MgO in the calcined dolomite, an appropriate particle size, etc., and have identified a mafic slaked lime suitable as a flame retardant and established a production method thereof.

本発明の一般的な目的は、苦灰石を焼成し消化して得た苦土消石灰を有効成分とし、したがって有毒なハロゲンガスの発生がない、熱可塑性ポリマーの難燃剤と、その製造方法を提供することにある。本発明の特定的な目的は、熱可塑性ポリマーの中でも易燃性のポリオレフィン系の材料に対し、本発明の難燃剤を適用して、高い難燃性を有するにもかかわらず、成形性が損なわれることがない熱可塑性ポリマー組成物を提供することにある。本発明のより特定的な目的は、ポリオレフィン系のポリマー材料の中でも、とりわけ本発明の難燃剤が適切である、エチレン・酢酸ビニル共重合体に難燃性を付与した難燃性熱可塑性ポリマーを提供することにある。 A general object of the present invention is to provide a flame retardant of a thermoplastic polymer containing, as an active ingredient, a calcined lime obtained by calcining and digesting dolomite, and therefore no generation of toxic halogen gas, and a method for producing the same. It is to provide. A specific object of the present invention is to apply the flame retardant of the present invention to a flammable polyolefin-based material among thermoplastic polymers and to impair the moldability despite having high flame retardancy. It is an object to provide a thermoplastic polymer composition that is not damaged. A more specific object of the present invention is to provide a flame retardant thermoplastic polymer imparting flame retardancy to an ethylene / vinyl acetate copolymer, which is particularly suitable for the flame retardant of the present invention, among polyolefin polymer materials. It is to provide.

本発明の一般的な目的を達成する難燃剤は、苦灰石を焼成し消化して得た苦土消石灰であって、その中の酸化マグネシウムの水和率が85.7%以上である高水和性苦土消石灰を有効成分とする、熱可塑性ポリマー用の難燃剤である。
A flame retardant that achieves the general object of the present invention is a clay slaked lime obtained by calcining and digesting dolomite, and the hydration rate of magnesium oxide therein is 85.7 % or more. It is a flame retardant for thermoplastic polymers containing hydratable mashed slaked lime as an active ingredient.

同じく本発明の一般的な目的の対象である難燃剤の製造方法は、苦灰石を焼成し、水を加えて消化し苦土消石灰とするに当たり、消化を、
(a)消化水の水比が0.4〜0.9の範囲である、
(b)消化終了後、熟成に移行するときの苦土消石灰の付着水分が5〜20重量%の範囲である、
の少なくとも一方、好ましくは両方を満たす条件下に実施し、熟成を、雰囲気温度80〜120℃、時間12〜48時間の条件で実施することにより、苦土消石灰中の酸化マグネシウムの水和率を85.7%以上とすることを特徴とする
The method for producing a flame retardant, which is also the object of the general purpose of the present invention, is to calcite dolomite and add water to digest it into a clay slaked lime .
(A) The water ratio of digested water is in the range of 0.4 to 0.9,
(B) After completion of digestion, the adhesion moisture of the mashed slaked lime when shifting to aging is in the range of 5 to 20% by weight.
Is carried out under conditions satisfying at least one of these, preferably both , and aging is carried out under conditions of an atmospheric temperature of 80 to 120 ° C. and a time of 12 to 48 hours. It is characterized by being 85.7% or more .

本発明の特定的な目的を達成する難燃性の熱可塑性ポリマー組成物は、熱可塑性樹脂または熱可塑性エラストマー100重量部に対し、その中の酸化マグネシウムの水和率が60%以上である高水和性苦土消石灰を有効成分とする難燃剤を50〜250重量部配合してなる、難燃性の熱可塑性ポリマー組成物である。本発明のより特定的な目的に関する難燃性の熱可塑性ポリマー組成物は、エチレン・酢酸ビニル共重合体であってその酢酸ビニル成分含有量が15%以上であるものの100重量部に対して、本発明の難燃剤を50〜250重量部、成形上有利には50〜100重量部配合してなる難燃性の熱可塑性樹脂組成物である。 The flame-retardant thermoplastic polymer composition that achieves the specific object of the present invention is a highly hydrated magnesium oxide having a hydration rate of 60% or more with respect to 100 parts by weight of the thermoplastic resin or thermoplastic elastomer. It is a flame retardant thermoplastic polymer composition comprising 50 to 250 parts by weight of a flame retardant containing hydratable clay slaked lime as an active ingredient. The flame retardant thermoplastic polymer composition for a more specific purpose of the present invention is an ethylene / vinyl acetate copolymer having a vinyl acetate component content of 15% or more with respect to 100 parts by weight. A flame-retardant thermoplastic resin composition comprising 50 to 250 parts by weight of the flame retardant of the present invention, and preferably 50 to 100 parts by weight for molding.

一般に熱可塑性樹脂は、350〜500℃の温度範囲において熱分解し、燃焼性ガスが発生して燃焼範囲が拡大して行く。この熱分解特性を示すデータとして、代表的なポリオレフィンであるポリプロピレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体、低密度ポリエチレンおよびエチレン・アクリル酸エチル共重合体の示差熱分析曲線を、図1に示す。一方、水和金属化合物の熱分解・脱水特性を示すデータとして、苦土消石灰、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウムおよび水酸化アルミニウムの示差熱分析曲線を、図2に示す。図1と図2とを対比すれば、高水和性苦土消石灰は、上記の熱可塑性樹脂が熱分解して燃焼性ガスを発生する温度領域において、脱水・吸熱反応を起こすことが明らかである。このように両者の熱に対する挙動が似ていることから、高水和性苦土消石灰を熱可塑性樹脂に配合した組成物は、熱可塑性樹脂の熱分解と同時に苦土消石灰の脱水・吸熱反応が起こって、難燃化効果を生じる。さらに、苦土消石灰の熱分解生成物が、断熱・酸素遮断・ガスバリア性能を発揮し、燃焼性ガスの発散を抑制し、燃焼を低減させて難燃化に寄与する。 In general, a thermoplastic resin is thermally decomposed in a temperature range of 350 to 500 ° C., and a combustible gas is generated to expand a combustion range. As data showing the thermal decomposition characteristics, differential thermal analysis curves of typical polyolefins such as polypropylene, ethylene / vinyl acetate copolymer, low density polyethylene and ethylene / ethyl acrylate copolymer are shown in FIG. On the other hand, as data showing the thermal decomposition / dehydration characteristics of the hydrated metal compound, the differential thermal analysis curves of the mashed slaked lime, calcium hydroxide, magnesium hydroxide and aluminum hydroxide are shown in FIG. Comparing FIG. 1 and FIG. 2, it is clear that the highly hydrated clay slaked lime causes dehydration and endothermic reaction in the temperature range where the above thermoplastic resin is thermally decomposed to generate combustible gas. is there. Since the behavior of both of them is similar to each other, the composition containing highly hydrated mashed slaked lime in the thermoplastic resin is capable of dehydrating and endothermic reaction of the mashed slaked lime simultaneously with the thermal decomposition of the thermoplastic resin. It happens and produces a flame retardant effect. In addition, the pyrolysis product of mashed slaked lime exhibits heat insulation, oxygen barrier and gas barrier performance, suppresses the emission of combustible gas, contributes to flame retardancy by reducing combustion.

後記する実施例のデータが示すように、本発明の難燃性の熱可塑性ポリマー組成物は、高い難燃剤配合比率においても、熱可塑性ポリマーが本来有していた成形性を失わないから、種々の成形品への加工が容易である。本発明の難燃剤はハロゲン元素を含まないため、燃焼時にも、ハロゲンガスの発生という問題はない。苦土消石灰は国内で生産でき、安定的に供給され、かつ廉価な材料であるうえ、人体に有害なアスベストを含有しない。このように、本発明の難燃剤および難燃性の熱可塑性ポリマー組成物は、安全で効果的な環境対応型のものである。 As shown in the data of Examples to be described later, the flame retardant thermoplastic polymer composition of the present invention does not lose the moldability inherent to the thermoplastic polymer even at a high flame retardant blending ratio. Can be easily processed into molded products. Since the flame retardant of the present invention does not contain a halogen element, there is no problem of generation of halogen gas even during combustion. Mafic slaked lime can be produced domestically, is supplied stably, is an inexpensive material, and does not contain asbestos, which is harmful to the human body. Thus, the flame retardant and flame retardant thermoplastic polymer composition of the present invention are safe and effective environmentally friendly.

上記のように、本発明の難燃剤は、苦灰石(nCaCO・mMgCO)を焼成し、焼成物である焼成苦灰石(nCaO・mMgO)を水で消化(水和)させて得られる苦土消石灰を有効成分とする。焼成は、ロータリーキルンやシャフトキルンを用いて行ない、消化は消化機を用いて行なう。これらの工程のうち焼成は、苦灰石の焼成に関して既知の技術に従って実施すればよいが、消化は、在来の苦土消石灰よりも高い水和率を実現する必要があるので、後記する条件に合致するように実施する。
苦土消石灰は、式
nCa(OH)・(1−m)MgO・mMg(OH) (n・mは、物質量を示す)
であらわされ、ここで、nは原料ドロマイトの組成によって与えられ、mは消化の条件によって決定される。一般に建築材料や肥料として使用されている苦土消石灰は、消化が不完全なもので足りるため、上記の式におけるmの値が、たとえば0.3に満たないものが多いが、難燃剤として使用する場合は、水和金属化合物に対して大きな脱水・吸熱の性能が要求されるから、水和をより完全にし、mの値が1に近いことが必要である。
As described above, the flame retardant of the present invention is obtained by calcining dolomite (nCaCO 3 .mMgCO 3 ) and digesting (hydrating) calcined dolomite (nCaO · mMgO) as water. An effective ingredient is slaked lime. Baking is performed using a rotary kiln or shaft kiln, and digestion is performed using a digester. Of these steps, calcination may be carried out in accordance with known techniques for calcining dolomite, but digestion needs to achieve a higher hydration rate than conventional mafic slaked lime. To meet the requirements.
The mashed slaked lime has the formula nCa (OH) 2 · (1-m) MgO · mMg (OH) 2 (n · m represents the amount of substance)
Where n is given by the composition of the raw dolomite and m is determined by the digestion conditions. In general, the mould slaked lime used as a building material or fertilizer is sufficient for incomplete digestion, so the value of m in the above formula is often less than 0.3, for example, but it is used as a flame retardant In this case, since the dehydration and endothermic performance is required for the hydrated metal compound, it is necessary to make the hydration more complete and the value of m is close to 1.

ある苦土消石灰を、JIS R 9011「石灰の試験方法」によって分析した結果を表1に示す。
表1 苦土消石灰Aの化学分析値(重量%)

Figure 0005793912
Table 1 shows the results of analysis of a certain bitter slaked lime by JIS R 9011 “Testing method of lime”.
Table 1 Chemical analysis value of weightless slaked lime A (% by weight)
Figure 0005793912

表1の数値にもとづいて苦土消石灰AにおけるMgOの水和率を算出すると、つぎのとおりである。
1)Ig.Lossは、苦土消石灰に含まれる水酸基の量、二酸化炭素(脱炭酸したもの)および水分(付着水)の和を示している。したがって、水酸基の量は、次式で表わされる。
水酸基の量(重量%)=Ig.Loss−(CO+水分)=25.4−(5.9+0.3)=19.2
2)COは、苦土消石灰に含まれる炭酸カルシウム由来のものとみなす。したがって、苦土消石灰における消化されたCaOの量は、総CaO量と炭酸カルシウム由来のCaO量との差として表わされる。
消化されたCaO(重量%)=総CaO−(CO×56.1/44.0) ここで、56.1はCaOの式量であり、44.0はCOの分子量である。
3)CaOおよびMgOは、それぞれ等しい物質量のHOと反応する。すなわち、
CaO+HO→Ca(OH)、MgO+HO→Mg(OH)
また、CaOの水和反応性はMgOと比べて高いため、CaOが優先的に水和され、ついでMgOが水和されるという順序になる。したがって、CaOの消化に要した水の量は、消化されたCaOの物質量と水の分子量の積で示される。
CaOの消化に要した水の量(重量%)=(消化されたCaO/56.1)×HOの分子量=(41.6/50.1)×18=13.3
4)MgOの消化に要した水の量は、水酸基の量とCaOの消化に要した水の量との差で示される。
MgOの消化に要した水の量(重量%)=19.2−13.3=5.9
5)消化されたMgO量は、MgOの消化に要した水の物質量とMgOの式量との積で表される。
消化されたMgO量(重量%)=(5.9/18)×40.3=13.2
6)消化されなかったMgOの量は、MgOの総量と消化されたMgO量との差で求められる。
消化されなかったMgO量(重量%)=24.5−13.2=11.3
7)苦土消石灰の水和率(%)は、消化されたMgO量を総MgO量で除した値として導かれる。
水和率(%)=(13.2/24.5)×100%=53.9%
8)苦土消石灰中のMg(OH)の含有割合は、MgOの消化に要した水の物質量とMg(OH)の式量の積で表される。
Mg(OH)含有割合(重量%)=(5.9/18)×58.3=19.1
以上の算出方法によって、苦土消石灰におけるMgOの水和率およびMg(OH)の含有割合を求める。
Calculation of the hydration rate of MgO in the clay slaked lime A based on the numerical values in Table 1 is as follows.
1) Ig.Loss indicates the sum of the amount of hydroxyl group, carbon dioxide (decarboxylated) and moisture (attached water) contained in the mashed slaked lime. Therefore, the amount of hydroxyl groups is represented by the following formula.
Amount of hydroxyl group (% by weight) = Ig. Loss− (CO 2 + water) = 25.4− (5.9 + 0.3) = 19.2
2) CO 2 is considered to be derived from calcium carbonate contained in the clay slaked lime. Therefore, the amount of digested CaO in the mashed slaked lime is expressed as the difference between the total CaO amount and the CaO amount derived from calcium carbonate.
Digested CaO (% by weight) = total CaO— (CO 2 × 56.1 / 44.0) where 56.1 is the formula weight of CaO and 44.0 is the molecular weight of CO 2 .
3) CaO and MgO each react with an equal amount of H 2 O. That is,
CaO + H 2 O → Ca (OH) 2 , MgO + H 2 O → Mg (OH) 2
Further, since the hydration reactivity of CaO is higher than that of MgO, CaO is preferentially hydrated and then MgO is hydrated. Therefore, the amount of water required for CaO digestion is represented by the product of the digested CaO substance amount and the water molecular weight.
Amount of water required for digestion of CaO (% by weight) = (digested CaO / 56.1) × molecular weight of H 2 O = (41.6 / 50.1) × 18 = 13.3
4) The amount of water required for MgO digestion is indicated by the difference between the amount of hydroxyl groups and the amount of water required for CaO digestion.
Amount of water (% by weight) required for digestion of MgO = 19.2-13.3 = 5.9
5) The digested amount of MgO is represented by the product of the amount of water required for digesting MgO and the formula amount of MgO.
Digested MgO amount (% by weight) = (5.9 / 18) × 40.3 = 13.2
6) The amount of undigested MgO is determined by the difference between the total amount of MgO and the amount of digested MgO.
Undigested MgO amount (% by weight) = 24.5-13.2 = 11.3
7) The hydration rate (%) of the mashed slaked lime is derived as a value obtained by dividing the digested MgO amount by the total MgO amount.
Hydration rate (%) = (13.2 / 24.5) × 100% = 53.9%
8) The content ratio of Mg (OH) 2 in the mashed slaked lime is represented by the product of the amount of water required for digesting MgO and the formula amount of Mg (OH) 2 .
Mg (OH) 2 content ratio (% by weight) = (5.9 / 18) × 58.3 = 19.1
By the above calculation method, the hydration rate of MgO and the content ratio of Mg (OH) 2 in the mashed slaked lime are obtained.

苦灰石を構成する炭酸カルシウムと炭酸マグネシウムの物質量比には、産地により若干の変動がある。後記する本発明の実施例で使用したものは、この物質量比が約6:4であり、したがって、それを焼成して得た焼成苦灰石は、ほぼ0.6CaO・0.4MgOの式で表わされる。これを水和するとき、理想的にはCaO(MgO)とHOとは等物質量で、
0.6CaO・0.4MgO+1.0HO=0.6Ca(OH)+0.4Mg(OH)
と反応する。したがって、焼成苦灰石(CaO・MgO)49.8gを水和するのに要する水(HO)の量は、18gである。ここで、一定量の焼成苦灰石を水和するのに用いる水の量を「水比」と呼び、この場合の 18/49.8=0.36 の値を「当量水比」という。上記の水和反応は発熱反応であって加えた水が蒸発するから、実際の製造に当っては、当量水比より多くの水を加える。炭酸カルシウムと炭酸マグネシウムの物質量比が6:4以外の苦灰石を使用する場合は、それに応じて「水比」および「当量水比」を調節すればよい。
The amount ratio of calcium carbonate and magnesium carbonate composing dolomite varies slightly depending on the production area. What is used in the examples of the present invention to be described later has a mass ratio of about 6: 4. Therefore, the calcined dolomite obtained by calcining it has a formula of approximately 0.6 CaO · 0.4 MgO. It is represented by When hydrating this, ideally CaO (MgO) and H 2 O are of equal mass,
0.6CaO · 0.4MgO + 1.0H 2 O = 0.6Ca (OH) 2 + 0.4Mg (OH) 2
React with. Therefore, the amount of water (H 2 O) required to hydrate 49.8 g of calcined dolomite (CaO · MgO) is 18 g. Here, the amount of water used to hydrate a certain amount of calcined dolomite is called “water ratio”, and the value of 18 / 49.8 = 0.36 in this case is called “equivalent water ratio”. Since the above hydration reaction is an exothermic reaction and the added water evaporates, more water than the equivalent water ratio is added in actual production. When using a dolomite other than the calcium carbonate / magnesium carbonate mass ratio of 6: 4, the “water ratio” and “equivalent water ratio” may be adjusted accordingly.

具体的な消化工程は、まず焼成苦灰石を適宜のサイズに粉砕し、消化機に投入して所定量の水を加えることから始まる。数十分間消化反応させたのち、熟成機に移して、所定時間静置または撹拌する。熟成は、酸化マグネシウムの水和を完全にするために必要な工程で、水分を含んだ苦土消石灰を長時間「寝かせる」工程である。熟成がすんだら、苦土消石灰をエアセパレータやドライマイスタのような気流式の乾燥・分級機、および振動ミルやボールミルなどの粉砕機を用いて乾燥−粉砕−分級し、所定の粒度に調製したものを回収する。 The specific digestion process starts by first pulverizing the calcined dolomite into an appropriate size, adding it to the digester and adding a predetermined amount of water. After digestion reaction for several tens of minutes, move to a ripening machine and leave or stir for a predetermined time. Ripening is a process necessary to complete the hydration of magnesium oxide, and is a process of “laying down” moistened lime slaked lime for a long time. Once ripening is complete, dry pulverized lime is dried, ground, and classified using an airflow-type drying / classifying machine such as an air separator or dry-meister, and a grinding machine such as a vibration mill or a ball mill to prepare a predetermined particle size. Collect things.

消化機で加えるべき水の量は、水比にして0.4〜0.9の範囲から選ぶ。0.4に達しない水比では、蒸発によって水が失われる結果、消化が不十分となる。MgOの消化を十分にするという観点からは、高い水比が有利であるが、水比が0.9を超えると、消化直後の苦土消石灰に付着している水が多く、そのため団粒化が起こり、流動性が悪くなって次工程への移送を困難にするとともに、乾燥に時間とエネルギーを要する。苦土消石灰の熟成の条件としては、消化終了後、熟成に移るときの付着水分量が5〜20重量%であることが望ましい。5重量%未満では、熟成中に水分が蒸発してしまい、水和が高度に進まない。20重量%を超えると、不適切に高い水比を採用した場合と同じ問題、すなわち団粒化などが生じる。 The amount of water to be added in the digester is selected from the range of 0.4 to 0.9 in terms of water ratio. At water ratios not reaching 0.4, digestion is inadequate as a result of the loss of water by evaporation. From the viewpoint of sufficient digestion of MgO, a high water ratio is advantageous, but when the water ratio exceeds 0.9, there is a lot of water adhering to the mashed slaked lime immediately after digestion, and thus aggregated As a result, the fluidity becomes poor, making it difficult to transfer to the next step, and drying requires time and energy. As conditions for the aging of the mashed slaked lime, it is desirable that the amount of water adhering to the aging after digestion is 5 to 20% by weight. If it is less than 5% by weight, water evaporates during aging, and hydration does not proceed to a high degree. When it exceeds 20% by weight, the same problem as when an inappropriately high water ratio is employed, that is, agglomeration, or the like occurs.

容易に理解されるように、水比と消化終了後の付着水分量とは関連があり、適切な水比は適切な付着水分量を実現する上で有利である。水比と付着水分量の少なくとも一方、好ましくは両方の条件を満たした消化・熟成が、難燃剤として好適な高水和性苦土消石灰を与える。熟成時の雰囲気温度は、80〜120℃が適切である。熟成時間は12〜48時間が適切である。12時間に達しない短時間の熟成では消化が不完全になりやすく、一方で48時間を超える長時間の熟成をすると、消化は完全に行えるが、その間に水酸化カルシウムの炭酸化が進行するおそれがある。 As can be easily understood, the water ratio and the amount of attached water after digestion are related, and an appropriate water ratio is advantageous in achieving an appropriate amount of attached water. Digestion and ripening satisfying at least one of the water ratio and the amount of adhering water, preferably both, give a highly hydratable clay slaked lime suitable as a flame retardant. The atmospheric temperature during aging is suitably 80 to 120 ° C. A suitable aging time is 12 to 48 hours. Digestion tends to be incomplete when ripening for a short time that does not reach 12 hours. On the other hand, digestion can be completed completely when aging for over 48 hours, but carbonation of calcium hydroxide may progress during that time. There is.

前述のように、本発明の難燃剤における酸化マグネシウムの水和率は、85.7%以上であることを要する。水和率はなるべく高く、100%に近いことが望ましい。水和率が高いことは水酸化マグネシウムの含有割合が大きいことを意味し、その脱水・吸熱がもたらす難燃性がより高いからである。建築や農業用材料として流通している在来の苦土消石灰は、MgOの水和率が60%以下であって、難燃剤として使用しても、効果は乏しい。
As described above, the hydration rate of magnesium oxide in the flame retardant of the present invention is required to be 85.7 % or more. The hydration rate is as high as possible and is preferably close to 100%. A high hydration rate means that the content of magnesium hydroxide is large, and the flame retardancy caused by the dehydration and endotherm is higher. Conventional bituminous slaked lime distributed as building and agricultural materials has a hydration rate of MgO of 60% or less, and even if used as a flame retardant, its effect is poor.

本発明の難燃剤は、一次粒子径が0.2〜5μmの範囲にあることが好ましく、0.8〜2μmであることがより好ましい。微細であれば、熱可塑性ポリマーとの混合が容易であり、かつ、難燃性の熱可塑性組成物が高い成形性を有するからである。しかし、粒子径が極端に小さいものは工業的生産が難しく、コスト面で不利である。 The flame retardant of the present invention preferably has a primary particle size in the range of 0.2 to 5 μm, and more preferably 0.8 to 2 μm. If it is fine, it is easy to mix with the thermoplastic polymer, and the flame-retardant thermoplastic composition has high moldability. However, those with extremely small particle diameters are difficult to industrially produce and are disadvantageous in terms of cost.

本発明の難燃剤は、そのまま熱可塑性ポリマーに配合しても、もちろん難燃性を与えるが、特定の有機化合物で表面処理することによって、難燃効果がより高くなる。有機化合物による表面処理は、親水的である難燃剤の表面を疎水性に変え、熱可塑性ポリマーとの親和性を向上させる。それにより、難燃剤の熱可塑性ポリマーに対する分散性が改善される。具体的な有機表面処理剤としては、有機酸無水物・α−オレフィン共重合体、アルコール類、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤および脂肪酸が挙げられる。その中で、有機酸無水物・α−オレフィン共重合体がとくに好適である。難燃剤の有機表面処理には、拡散混合器(ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー)、ボールミルおよびビーズミルの使用がこのましい。固体の表面処理剤を使用する場合は、あらかじめ加熱して融解しておくことが望ましい。 Even if the flame retardant of the present invention is directly added to a thermoplastic polymer, it naturally provides flame retardancy. However, the surface treatment with a specific organic compound increases the flame retardant effect. The surface treatment with an organic compound changes the surface of the flame retardant which is hydrophilic to hydrophobic, and improves the affinity with the thermoplastic polymer. Thereby, the dispersibility of the flame retardant in the thermoplastic polymer is improved. Specific organic surface treatment agents include organic acid anhydride / α-olefin copolymers, alcohols, silane coupling agents, titanate coupling agents, and fatty acids. Among them, an organic acid anhydride / α-olefin copolymer is particularly suitable. Diffusion mixers (Henschel mixer, super mixer), ball mill and bead mill are preferred for organic surface treatment of flame retardants. When using a solid surface treating agent, it is desirable to heat and melt in advance.

本発明の難燃剤は、任意の熱可塑性ポリマーに配合して難燃性を与えることができるが、とくにこの難燃剤が有用である熱可塑性ポリマーは、易燃性のポリオレフィン系材料である。具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン・アクリル酸メチル共重合体、エチレン・アクリル酸エチル共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニルおよびエチレン・酢酸ビニル共重合体などが挙げられる。とりわけエチレン・酢酸ビニル共重合体に適用したとき、すぐれた難燃効果が得られる。 The flame retardant of the present invention can be blended with an arbitrary thermoplastic polymer to give flame retardancy. Particularly, the thermoplastic polymer for which the flame retardant is useful is a flammable polyolefin material. Specific examples include polyethylene, polypropylene, ethylene / methyl acrylate copolymer, ethylene / ethyl acrylate copolymer, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl acetate, and ethylene / vinyl acetate copolymer. . In particular, when applied to an ethylene / vinyl acetate copolymer, an excellent flame retardant effect is obtained.

本発明の難燃剤を熱可塑性ポリマーに配合して難燃性の組成物を製造する方法としては、ミキシングロール、押出機型混練機、ロール混練機および高速二軸連続ミキサーなどによる溶融混練がある。これによりペレットを製造し、射出成形や押出成形など既知の技術によって加工し、製品とすることができる。 As a method for producing a flame retardant composition by blending the flame retardant of the present invention with a thermoplastic polymer, there is a melt kneading using a mixing roll, an extruder-type kneader, a roll kneader, a high-speed biaxial continuous mixer, or the like. . Thereby, a pellet can be manufactured and processed by known techniques such as injection molding and extrusion molding to obtain a product.

高水和性苦土消石灰の製造
焼成苦灰石を下記の表2に示す条件で消化して、4種の苦土消石灰を製造した。熟成時間は、いずれも24時間である。表2において、サンプルAは比較例であり、B〜Dが実施例である。サンプルDの電子顕微鏡写真を、図3に示す。
Production of highly hydrated mashed slaked lime The calcined dolomite was digested under the conditions shown in Table 2 below to produce 4 types of mashed slaked lime. The aging time is 24 hours for all. In Table 2, sample A is a comparative example, and B to D are examples. An electron micrograph of Sample D is shown in FIG.

表2 苦土消石灰

Figure 0005793912
Table 2 Bitter clay
Figure 0005793912

使用した材料
(A)熱可塑性ポリマーとして、下記の熱可塑性樹脂を使用した。
エチレン・酢酸ビニル共重合体(EVA) 東ソー(株)製
酢酸ビニルモノマー成分含有量が、それぞれ下記の量であるもの。
EVA−1:28%
EVA−2:15%
EVA−3:6%
ポリプロピレン(PP) 日本ポリケム(株)製
低密度ポリエチレン(LDPE) 東ソー(株)製
エチレン・アクリル酸エチル共重合体(EEA) 日本ポリオレフィン(株)製
ポリ塩化ビニル(PVC)およびポリ塩化ビニルコンパウンド(PVC−Cp)
ともに日弘ビックス(株)製 PVC:DOP:安定剤=100:50:2
(B)表面処理剤として、下記の有機化合物を使用した。
ステアリン酸 市販の試薬
無水マレイン酸とα−オレフィンとの共重合体 三菱化学(株)製
α−オレフィンは炭素数28以上
(C)参照例に用いた難燃用添加剤
水酸化マグネシウム 協和化学工業(株)製
水酸化アルミニウム 日本軽金属(株)製
炭酸カルシウム 三共精粉(株)製
三酸化アンチモン (株)鈴裕化学製
The following thermoplastic resins were used as the thermoplastic polymer used (A).
Ethylene / vinyl acetate copolymer (EVA) manufactured by Tosoh Corporation The vinyl acetate monomer component content is as follows.
EVA-1: 28%
EVA-2: 15%
EVA-3: 6%
Polypropylene (PP) Low density polyethylene (LDPE) manufactured by Nippon Polychem Co., Ltd. Ethylene / ethyl acrylate copolymer (EEA) manufactured by Tosoh Co., Ltd. Polyvinyl chloride (PVC) and polyvinyl chloride compound (manufactured by Nippon Polyolefin Co., Ltd.) PVC-Cp)
Both made by Nihongo Bix Co., Ltd. PVC: DOP: Stabilizer = 100: 50: 2
(B) The following organic compound was used as the surface treatment agent.
Stearic acid Commercially available reagent Copolymer of maleic anhydride and α-olefin Made by Mitsubishi Chemical Co., Ltd. α-olefin has 28 or more carbon atoms (C) Flame retardant additive magnesium hydroxide Kyowa Chemical Industry Aluminum hydroxide manufactured by Nippon Light Metal Co., Ltd. Calcium carbonate manufactured by Sankyo Seimitsu Co., Ltd. Antimony trioxide manufactured by Suzuhiro Chemical Co., Ltd.

難燃剤の表面処理
上記の表面処理剤を恒温器で100℃に加熱し、溶融させた。上記の苦土消石灰B〜Dの一部を拡散混合機の1種であるスーパーミキサー(加熱ジャケット付き)に装入し、撹拌しながら加熱して、120℃に達したところで上記の溶融した表面処理剤を加えて30分間撹拌した。撹拌を続けながら60℃に冷却し、表面処理された難燃剤を取り出した。このようにして、表3に示す本発明の難燃剤を得た。
Surface treatment of flame retardant The above surface treatment agent was heated to 100C with a thermostat and melted. A part of the above-mentioned clay slaked lime B to D is charged into a super mixer (with a heating jacket) which is a kind of diffusion mixer, heated with stirring, and when the temperature reaches 120 ° C., the above molten surface The treating agent was added and stirred for 30 minutes. While continuing stirring, the mixture was cooled to 60 ° C., and the surface-treated flame retardant was taken out. Thus, the flame retardant of this invention shown in Table 3 was obtained.

表3 難燃剤

Figure 0005793912
Table 3 Flame retardant
Figure 0005793912

評価方法
以下の実施例における成形性および難燃性の評価項目は、つぎの2種である。
メルトフローレート:JIS K 7210
単位はg/10分 230℃×2.16kg
酸素指数:JIS K 7201「酸素指数法による高分子材料の燃焼試験方法」
酸素指数が21より大きい高分子材料は空気(酸素含有率21%)中で燃えにくく、小さいものは燃えやすい。一般に「自消性」といわれる高分子材料は、酸素指数が27以上である。
Evaluation method The evaluation items of formability and flame retardancy in the following examples are the following two types.
Melt flow rate: JIS K 7210
Unit is g / 10min 230 ℃ × 2.16kg
Oxygen index: JIS K 7201 “Combustion test method for polymer materials by the oxygen index method”
Polymer materials having an oxygen index greater than 21 are less likely to burn in air (oxygen content 21%), and smaller materials are more likely to burn. A polymer material generally called “self-extinguishing” has an oxygen index of 27 or more.

試験片の調製法
a)EVA、PP、LDPEおよびEEAの試験片の製作
二軸押出機を用いて180〜230℃でポリマーと難燃剤とを混合し、射出成形機を用いて190〜235℃でストランド(棒)に成形する。ついで、それを切断してペレットをつくり、金型に入れて加熱溶融して試験片に成形する。
b)PVC
ミキシングロールを用いて160℃でポリマーと難燃剤とを混練りし、手動のプレス成形機で、200℃において試験片を成形する。
Preparation of test pieces a) Production of test pieces of EVA, PP, LDPE and EEA Polymer and flame retardant were mixed at 180 to 230 ° C using a twin screw extruder, and 190 to 235 ° C using an injection molding machine. To form a strand. Next, it is cut into pellets, put into a mold, heated and melted, and formed into a test piece.
b) PVC
A polymer and a flame retardant are kneaded at 160 ° C. using a mixing roll, and a test piece is molded at 200 ° C. with a manual press molding machine.

比較例1〜4および参照例1〜3
EVA−1に対して、表2および表3に記載の難燃剤A、B1またはB2を、表4に示す割合で配合した難燃化EVAを製造した。比較のため、いずれも市販の、水酸化マグネシウム(平均粒子サイズ1μm)、水酸化アルミニウムまたは炭酸カルシウムを、これも表4に示す割合で配合した難燃化EVAも、参照例として製造した。それらについて難燃性の評価を行なって、つぎの結果を得た。
Comparative Examples 1-4 and Reference Examples 1-3
Flame retardant EVA was produced by blending flame retardant A, B1 or B2 shown in Table 2 and Table 3 in a proportion shown in Table 4 with respect to EVA-1. For comparison, flame retardant EVA in which commercially available magnesium hydroxide (average particle size 1 μm), aluminum hydroxide or calcium carbonate was blended in the proportions shown in Table 4 was also produced as a reference example . The flame retardancy was evaluated for these, and the following results were obtained.

表4 難燃化EVA(その1)

Figure 0005793912
Table 4 Flame Retardant EVA (Part 1)
Figure 0005793912

難燃化効果を酸素指数についてみると、比較例1、すなわち苦土消石灰Aを配合した難燃化EVAの値は、参照例2の水酸化マグネシウム配合材料と同等に得られ、比較例2および3、すなわち苦土消石灰B1またはB2を配合した難燃化EVAの酸素指数は、水酸化マグネシウムまたは水酸化アルミニウムを配合した参照例1および2のEVAに比べて向上している。これに対して、参照例3の炭酸カルシウム配合の場合は、難燃効果がほとんど得られていない。
When the flame retardant effect is examined with respect to the oxygen index, the value of the flame retardant EVA in which Comparative Example 1, that is, the bituminous slaked lime A is blended, is obtained equivalent to the magnesium hydroxide blended material of Reference Example 2, and Comparative Example 2 and 3, that is, the oxygen index of the flame-retardant EVA blended with the slaked lime B1 or B2 is improved as compared with the EVA of Reference Examples 1 and 2 blended with magnesium hydroxide or aluminum hydroxide. On the other hand, in the case of the calcium carbonate blend of Reference Example 3, almost no flame retardant effect is obtained.

本発明の難燃化効果は、図1および図2に示す示差熱分析曲線において、エチレン・酢酸ビニル共重合体の燃焼温度帯と苦土消石灰の脱水・吸熱反応温度帯がきわめて近接しているためである。苦土消石灰Aと苦土消石灰Bとを、粒子サイズについて比較すると、前者よりも後者の粒子サイズが微細であること、および酸化マグネシウムの水和率がより高いことが、難燃性に寄与している。とくに苦土消石灰B2は、ステアリン酸で表面処理されているため、材料への分散性が改善されMFRに加えて酸素指数も、より改善されたレベルに達している。このように、本発明の難燃剤は、水酸化マグネシウムや水酸化アルミニウムのような既知の水酸化物系の難燃剤にくらべて、より高い難燃性をエチレン・酢酸ビニル共重合体に与えることができる。 The flame-retarding effect of the present invention is that, in the differential thermal analysis curves shown in FIGS. 1 and 2, the combustion temperature zone of the ethylene / vinyl acetate copolymer and the dehydration / endothermic reaction temperature zone of the bitter slaked lime are very close to each other. Because. When comparing the particle size of the slaked lime lime A and the slaked lime B, the latter particle size is finer than the former, and the higher hydration rate of magnesium oxide contributes to flame retardancy. ing. In particular, the clay slaked lime B2 is surface-treated with stearic acid, so that the dispersibility in the material is improved and the oxygen index in addition to the MFR reaches a further improved level. Thus, the flame retardant of the present invention provides higher flame retardancy to the ethylene / vinyl acetate copolymer compared to known hydroxide flame retardants such as magnesium hydroxide and aluminum hydroxide. Can do.

実施例1〜4
MgO水和率がより高い苦土消石灰を有効成分とする難燃剤を、おなじくEVA−1に配合した場合についてみると、表5のとおりである。
Examples 1-4
Table 5 shows a case where a flame retardant containing a high-magnesium hydrated lime slaked lime as an active ingredient is blended with EVA-1.

表5 難燃化EVA(その2)

Figure 0005793912
Table 5 Flame Retardant EVA (Part 2)
Figure 0005793912

比較例1〜3と実施例およびとを比較すると、後者は酸化マグネシウムの水和率がより高い苦土消石灰Cを用いたため、難燃化EVAの難燃性がいっそう向上している。実施例6および7は、酸化マグネシウムの水和率がさらに高い苦土消石灰Dを有効成分とする難燃剤を配合した結果として、さらに難燃性が向上した難燃化EVAが実現している。とりわけ、ステアリン酸で表面処理した苦土消石灰D2を配合した実施例においては、難燃剤の熱可塑性樹脂への分散性が改善された結果として、MFRおよび酸素指数がともに向上していること、比較例3にみたところと同じである。
Comparing Comparative Examples 1 to 3 with Examples 1 and 2 , since the latter used the bituminous slaked lime C having a higher hydration rate of magnesium oxide, the flame retardancy of the flame retardant EVA is further improved. In Examples 6 and 7, a flame retardant EVA having further improved flame retardancy is realized as a result of blending a flame retardant containing, as an active ingredient, mashed slaked lime D having a higher hydration rate of magnesium oxide. In particular, in Example 4 in which the clay-treated lime D2 surface-treated with stearic acid was blended, both the MFR and the oxygen index were improved as a result of improved dispersibility of the flame retardant in the thermoplastic resin. This is the same as that seen in Comparative Example 3.

実施例5〜7および比較例5〜7
酢酸ビニルモノマー含有量が、上記EVA−1と異なって、15%および6%であるEVA−2およびEVA−3に対する、高水和性苦土消石灰による難燃効果を調べた。その結果は、表6に示すとおりである。
Examples 5-7 and Comparative Examples 5-7
Unlike EVA-1 above, the vinyl acetate monomer content was examined for the flame retardant effect of highly hydrated mashed slaked lime on EVA-2 and EVA-3, which are 15% and 6%. The results are as shown in Table 6.

表6 難燃化EVA(その3)

Figure 0005793912
Table 6 Flame Retardant EVA (Part 3)
Figure 0005793912

表6のデータによれば、酢酸ビニルモノマーの含有量が多いEVAほど、高水和性苦土消石灰による難燃化効果が高く、酢酸ビニルモノマーの含有量が少ないEVAでは、難燃化効果が低い。つまり、本発明の難燃剤は、酢酸ビニルモノマーの含有量が多いEVAに配合したとき、その意義がいっそう高いことになる。また、無水マレイン酸・α−オレフィン共重合体による表面処理では、ステアリン酸による表面処理と比べて、MFRおよび酸素指数の両方に対する改善効果が高い。 According to the data in Table 6, EVA with a higher vinyl acetate monomer content has a higher flame retardant effect due to highly hydrated clay slaked lime, and EVA with a lower vinyl acetate monomer content has a flame retardant effect. Low. That is, when the flame retardant of the present invention is blended with EVA having a high vinyl acetate monomer content, the significance thereof is even higher. Further, the surface treatment with maleic anhydride / α-olefin copolymer has a higher improvement effect on both MFR and oxygen index than the surface treatment with stearic acid.

実施例8〜10および比較例8〜10
難燃剤としてD3が最も効果的であることがわかったので、これを、ポリプロピレン、低密度ポリエチレンおよびエチレン・アクリル酸エチル共重合体に配合し、得られた難燃化組成物の難燃性をしらべた。その結果を、表7に掲げる。
Examples 8 to 10 and Comparative Examples 8 to 10
Since D3 was found to be the most effective as a flame retardant, it was blended with polypropylene, low density polyethylene and ethylene / ethyl acrylate copolymer, and the flame retardancy of the resulting flame retardant composition was reduced. Examined. The results are listed in Table 7.

表7 難燃化した他の熱可塑性樹脂

Figure 0005793912
Table 7 Other flame retardant thermoplastic resins
Figure 0005793912

実施例および10で得られた酸素指数は、比較例8、9および10にみる、熱可塑性樹脂自体がもつ酸素指数とくらべて十分高く、難燃性が発現していることが明らかである。このように本発明の難燃剤は、エチレン・酢酸ビニル共重合体以外の熱可塑性樹脂に対しても有効である。
The oxygen index obtained in Examples 8 , 9 and 10 is sufficiently higher than the oxygen index of the thermoplastic resin itself in Comparative Examples 8, 9 and 10, and it is clear that flame retardancy is exhibited. It is. Thus, the flame retardant of the present invention is also effective for thermoplastic resins other than the ethylene / vinyl acetate copolymer.

実施例11および参照例4,5
ポリ塩化ビニルに対して難燃剤D3を添加したときの難燃性を、在来の難燃剤を使用した場合と比較した。結果は、表8に示すとおりである。本発明の難燃剤である苦土消石灰は、同量の水酸化アルミニウムを添加した場合よりも効果が高く、倍量の三酸化アンチモンを添加した場合に近い。アンチモンはレアメタルのひとつであり、三酸化アンチモンは高価な難燃剤である。これらの例にみるように、苦土消石灰で三酸化アンチモンを全面的に、または部分的に代替することができる。
Example 11 and Reference Examples 4 and 5
The flame retardancy when the flame retardant D3 was added to polyvinyl chloride was compared with the case where a conventional flame retardant was used. The results are as shown in Table 8. The flame slaked lime, which is the flame retardant of the present invention, is more effective than the case where the same amount of aluminum hydroxide is added, and is close to the case where double the amount of antimony trioxide is added. Antimony is one of the rare metals, and antimony trioxide is an expensive flame retardant. As seen in these examples, antimony trioxide can be wholly or partially replaced with mashed slaked lime.

表8 難燃化したポリ塩化ビニル

Figure 0005793912
Table 8 Flame retardant polyvinyl chloride
Figure 0005793912

実施例12〜14
EVA−1に対して難燃剤D1を添加する割合を表9に示すように変えて熱可塑性組成物を製造し、それらの成形性および難燃性を測定した。結果を、表9にあわせて示す。EVA−1に対して重量で同等以下の難燃剤の添加で、高い難燃性が得られることがわかる。
Examples 12-14
The thermoplastic composition was manufactured by changing the ratio of adding the flame retardant D1 to EVA-1 as shown in Table 9, and their moldability and flame retardancy were measured. The results are shown in Table 9. It can be seen that high flame retardancy can be obtained by adding an equivalent or less flame retardant to EVA-1.

表9 難燃化EVA(その4)

Figure 0005793912
Table 9 Flame Retardant EVA (Part 4)
Figure 0005793912

ポリオレフィン系材料の示差熱分析曲線Differential thermal analysis curve of polyolefin materials 水和金属化合物の示差熱分析曲線Differential thermal analysis curve of hydrated metal compounds 高水和性苦土消石灰Dの電子顕微鏡写真Electron micrograph of highly hydrated mashed lime D

Claims (3)

熱可塑性樹脂または熱可塑性エラストマー用の難燃剤を製造する方法であって、苦灰石を焼成し、水を加えて消化し、熟成したのち、乾燥−粉砕−分級することにより苦土消石灰の粉末を得る工程からなり、消化を、
(a)消化水の水比が0.4〜0.9の範囲である、
(b)消化終了後、熟成に移行するときの苦土消石灰の付着水分が5〜20重量%の範囲である、
の少なくとも一方を満たす条件下に実施し、熟成を、雰囲気温度80〜120℃、時間12〜48時間の条件で実施することにより、苦土消石灰中の酸化マグネシウムの水和率を85.7%以上とすることを特徴とする難燃剤の製造方法。
A method for producing a flame retardant for a thermoplastic resin or a thermoplastic elastomer, which comprises calcining dolomite, digesting it with water, aging, drying, pulverizing and classifying the powder, and then pulverizing the limestone powder. Digestion,
(A) The water ratio of digested water is in the range of 0.4 to 0.9,
(B) After completion of digestion, the adhesion moisture of the mashed slaked lime when shifting to aging is in the range of 5 to 20% by weight.
And aging is carried out under conditions of an atmospheric temperature of 80 to 120 ° C. and a time of 12 to 48 hours, whereby the hydration rate of magnesium oxide in the mashed slaked lime is 85.7%. The manufacturing method of the flame retardant characterized by the above.
分級を、苦土消石灰の一次粒子径が0.5〜5μmの範囲内となるように実施する請求項1の難燃剤の製造方法。 The method for producing a flame retardant according to claim 1, wherein the classification is performed so that the primary particle diameter of the clay lime is within a range of 0.5 to 5 µm. 請求項1に記載の工程に続いて、得られた苦土消石灰の粉末を、有機酸無水物・α−オレフィン共重合体、シランカップリング剤およびステアリン酸から選んだ表面処理剤の少なくとも1種で表面処理することからなる難燃剤の製造方法。 Subsequent to the step according to claim 1, at least one kind of surface treatment agent selected from organic acid anhydride / α-olefin copolymer, silane coupling agent and stearic acid is used for the obtained powder of slaked lime. A method for producing a flame retardant comprising subjecting to a surface treatment.
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