JPS5916573B2 - 合成樹脂またはゴム用石膏充填材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、石膏繊維或いは石膏粉末などを安定化して
なる合成樹脂またはゴム用改良石膏充填材に関するもの
で、特に石膏を合成樹脂、その他； ゴムなどの充填材
として用いた場合に、着色が防止される安定化された改
良石膏充填材に係るものである。

近年、りん酸石膏、排脱石膏などの副産石膏の増加にと
もなつて、その利用面が種々検討されて０ いる。

ところで石膏は、これを針状結晶にすると、その形態が
繊維状の細長いものとなるため、これを合成樹脂やゴム
などの補強材や充填材、またペンキ、ラツカーなどの充
填材、更には抄紙用繊維などとして用いることが考えら
れ、すでにいくつ５ かの提案がなされている。また、
針状結晶としない粉末或いは粒状の石膏であつても、こ
れを各種合成樹脂、ゴム、その他の充填材として用いる
ことが検討されている。しかしながら、これらの石膏は
いずれもその性質上水への溶解度がかなり大０ きく、
このため水にさらされる条件下で使用される、例えば雨
とい、風呂桶、外装材等のプラスチック成形品に対する
充填材として前記石膏繊維を用いると、成形品の表面光
沢のいちぢるしい損失や、機械的強度の低下をまねき、
その用途は一層５ 限られたものとなつていた。更に、
石膏充填材は、これをポリマーとブレンドし加工する際
に、石膏がポリマーの着色、劣化を促進するという問題
がある。中でも建設資材としての使用頻度の高い塩化ビ
ニル系樹脂に石膏繊維を充填すると、加工時９ に塩化
ビニル樹脂が着色し、プラスチックの一つの特徴たる自
由な着色を阻害することになり、これが無視できない欠
点とされていた。こうしたことから石膏を充填材として
使用しようとする場合耐水性改善、更には基材への着色
防止は、ぜひとも解５ 決しなければならない点とされ
ていた。このためこれまでも、例えば上記の問題点中、
石膏繊維の耐水性改善については各種の研究がなされ、
すで、１−−に特開昭４９−３０６２６号として提案さ
れ、また本発明者らの属する研究グループも珪酸アルカ
リ金属塩を用いて処理する方法を提案している。

しかしながら、これらの方法によつてもなお、充填材と
して用いる石膏について解決すべき問題点としての着色
防止は達成されず、これが石膏充填材に関する一つの隘
路として依然残されたままとなつているのが実情である
。この発明者らは、石膏充填材に関する上述の如き問題
点を解消するために種々研究したものであるが、その結
果石膏充填材を珪酸アルカリ金属塩にて接触処理すると
ともに、つづいてこれを３００〜１０００℃で焼成する
ことにより、意外なことに従来久しく悩されて来た着色
の問題も一挙に解消されることを知り、この発明を完成
した。

しかしながら、このような方法によつて得られた安定な
石膏充填材は、多くの場合、合成樹脂の充填材として使
用されるので、本発明者らは、これとポリマーとの相溶
性ならびに接着性を改善すべく更に研究したところ、石
膏表面に被覆された珪酸塩のシラノール基をＳｉ，Ｃｒ
，ＴｉまたはＳｎ系の有機処理剤と反応させることによ
つてこの問題も解決出来ることを見出し、上記発明と関
連する別個の発明もここに完成した。以下にこれらの発
明の詳細を説明する。この発明に用いられる石膏充填材
は、半水石膏又は無水石膏で、二水石膏では充分な耐水
化処理が出来ないため除かれるが、その形態は粉状、粒
状、繊維状のいづれを問わない。

また、これらの石膏充填材を処理するに用いるケイ酸ア
ルカリ金属塩としては、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリ
ウム、ケイ酸リチウムなどであり、いづれの場合でもケ
イ酸成分とアルカリ金属塩成分との比は任意である。例
えば、ケイ酸ナトリウムでは市販の３号水ガラス、２号
水ガラス、１号水ガラスその他メタケイ酸ナトリウム、
オルトケイ酸ナトリウムなどがいづれも使用できる。こ
れらの処理剤は、水溶液の形で用いるのが望ましく、そ
の使用量は充填材の表面に適度の被膜が形成されるよう
に石膏１００重量部に対し、ケイ酸アルカリ金属塩固形
分換算で０．１〜１００重量部、好ましくは０．１〜２
０重量部用いる。これらの処理液を用いて石膏充填材の
表面を被覆する方法は石膏繊維、石膏粉末、石膏粒など
の乾燥物または粉状、繊維状として湿潤状態で得られる
ａ半水石膏のケーキ状湿潤物を、＋記の処理溶液中に浸
漬するか、あるいはこれらの充填材に上記処理溶液をス
プレーするか、更にはこれらの充填材を一旦、水性スラ
リーとし、そこに処理剤溶液を瞬時にあるいは連続的に
添加する方法が採用される。

いずれの方法を用いても、石膏充填材表面に耐水性のあ
る被膜を形成しうるが、中でも石膏充填材の乾燥物また
はｄ半水石膏のフイルターケーキ状湿潤物を上記処理溶
液に浸漬するのが均一で耐水性のある被膜を得るため最
も望ましい。こうして得られた被処理石膏充填材は温度
８００〜１５０℃で乾燥した後、着色防止処理を施すた
め、３００〜１０００℃、好ましくは４００〜８００℃
で焼成する。

この焼成処理を施すことにより、耐水性が更に向土する
とともにこの石膏充填材をプラスチツクに充填した場合
でも、プラスチツクへの着色を有効に防止出来るように
なるが、この理由は本発明者らのこれまでの研究では必
ずしも十分に解明されていない。しかしながら、本発明
者らが行つて来た多数の実験から推測すれば、被処理石
膏充填材を更に焼成することにより、被覆したケイ酸塩
の脱水、縮合がすすみ、充填材表面に緻密な被膜が形成
されるためと思れる。なお、焼成温度を３００〜１００
０℃とした理由は、この温度が上述の下限に満たないと
、脱水、縮合が十分進行しないため焼成効果が十分発揮
されず、一方上限以上の温度にすると、逆に被膜が結晶
化され、耐水化及び着色防止への悪影響が生ずるばかり
か、石膏繊維を用いた場合にはその形状が崩れはじめ、
著るしくなるとその分解が生ずることになるからである
。なお、原料石膏充填材としてｄ型半水石膏繊維を使用
した場合は、これを＋記温度で焼成すると、被膜の強化
と同時に、半水石膏繊維から型無水石膏繊維への転化が
起るが、このことは焼成による被膜の強化に何んら影響
するものでないことも実験の結果確められた。以上、本
願の第１の発明によるならば、ケイ酸アルカリ金属塩の
処理につづく焼成処理という″単純な作業を施すことの
みにより、後記実施例が示すように耐水性とプラスチツ
クへの着色を有効に防止出来るようになつた。

また、本願の第２の発明は、合成樹脂またはゴム用石膏
充填材と、ポリマーとの相溶性ならびに接着性を改善し
たもので、このため石膏充填材の表面シラノールにＳｉ
，．Ｃｒ，Ｔｉまたは、Ｓｎ系の有機処理剤を反応させ
る。

ここに用いるＳｉ、Ｃｒ，Ｔｉ．Ｓｎ系有機処理剤とし
ては、例えばγ−クロロプロピルトリメトキシシラン、
ビニルトリクロロシラン、ビニル−トリス（β−メトキ
シエトキシ）シラン、γ−メタクリロキシプロピル・ト
リメトキシシラン、β−（ ３ ・ ４ −エポキシシ
クロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γーグリシ
ドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプ
ロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロプルトリエ
トキシシラン、Ｎ−β一（アミノエチル）−γ−アミノ
プロピルトリメトキシシラン、γ−ウレイドプロピルト
リエトキシシラン、のようなシリルパーオキシド、 のようなカチオン系シランカツプリン剤などのシラン系
処理剤、メタクリラトクロミソクロライドなどのクロム
系処理剤、イソプロピルトリ（ジオクチルフオスフイト
）チタネート、イソプロピルイノステアロイルジ一４−
アミノベンゾイルチタネート、イソプロピルトリ（ジオ
クチルピロフオスフアイト）チタネート、イソプロピル
トリアクロイルチタネート、イソプロピルトリ（ジイン
オクチルフオスフアイト）チタネート、イソプロピルジ
（ドデシルベンゼンサルフオニル）４−アミノベンゼン
サルフオニルチタネート、イソプロピルトリメタクリル
チタネート、イソプロピルトリイソステアロイルチタネ
ート、イソプロピルトリ（ラウリルミリスチル）チタネ
ート、イソプロピルインステアロイルジメタクリルチタ
ネート、イソプロピルトリ（ドデシルベンゼンサルフオ
ニル）チタネート、イソプロピルイソステアロイルジア
クリルチタネートなどのチタン系処理剤、ジブチル錫ア
ルコキサイドマレード、ポリスタナンジオールエーテル
エステルなどの錫系処理剤である。

これらの処理剤で処理する方法は従来の方式がそのまま
適用される。実施例 １ ４７．６Ｖの市販の液状１号水ガラス（固形分２６．２
ｙ）を２．５１の蒸留水に希釈し、ここに２００ｙのα
型半水石膏繊維を浸漬し、５分間攪拌しつづけた。

その後これを沢過して１００℃で乾燥を行ない、１号水
ガラス被覆処理半水石膏繊細＾を得た。このうち５０Ｖ
を、７００℃に温度設定した電気炉で１時間焼成し、１
号水ガラス被覆処理型無水石膏繊維（Ｂ）を得た。さら
に焼成効果をみるため、型無水石膏繊維に対し上記と同
様の被覆処理を行ない、未焼成の１号水ガラス被覆処理
型無水石膏繊維（ｑを得た。これらの（八、（Ｂ）、（
〇石膏繊維の耐水性を評価するため、石膏繊維の水への
溶解量をＥＤＴＡ法により調べたところ、結果は第１表
のとおりであつた。なお、表中の溶解量は、０．５Ｖの
サンプルを２５０ｍ１の蒸留水中に分散させ撹拌し、７
分後のＣａｓＯ４溶解量を定量したものである。また表
中に、未処理の半水石膏繊維、未処理の型無水石膏繊維
について行つた結果を同表中に示しておく。さらに、焼
成および未焼成の１号水ガラス被覆処理を施した型無水
石膏繊維、上述の（３）および（Ｏを硬質塩化ビニル樹
脂（重合度７００、鉛配合）に５０重量％充填した成形
物について、その機械的強度、塩化ビニル樹脂への着色
性、耐水性ならびに水に浸漬した場合の表面状態の変化
を調べてみた。

なお、曲げ試験はＩＳＯＲ−１７８の方法により、耐水
性についてはＰＨ４の硫酸酸性水溶液中に試料を所定日
数浸漬し、結果を◎、○、△、Ｘ．ＸＸの５段階法によ
り示した。すなわち、◎は塩化ビニル樹脂生地と略変ら
ないもの、○は樹脂生地に近いがやや白化しているもの
、△は白化しているもの、Ｘ生地がかなり光沢を失つて
いるもの、ＸＸは全面の光沢を失つているものを示す。
この表からも明らかなとおり、耐水性（表面白化度）に
ついては、焼成１号水ガラス被覆処理石膏繊維０、未焼
成１号水ガラス被覆処理石膏繊維（０、未処理型無水石
膏繊維の順に劣り、他方塩化ビニル樹脂への着色性は、
焼成１号水ガラス被覆処理（Ｂ）、未処理型無水石膏繊
維、未焼成１号水ガラス被覆処理石膏繊椎Ｑの順に劣る
。

こうしたことから、１号水ガラスを被覆処理し、これを
焼成して得られる型無水石膏繊維は、耐水性についても
、着色性についても最もすぐれていることが判る。実施
例 ２ 実施例１の焼成１号水ガラス被覆処理石膏繊維（Ｂ）２
００７をメタノール一水混合溶媒（メタノール／水−９
／１容量比）中に分散させ、ここへ６７のシランカツプ
リング剤Ａ−１１００（日本ユニカ商品名）を添加して
シラン処理を行つた。

ここに得られたもの欠（Ｂうとし、更に未処理型無水石
膏繊維を（的とし、前記Ｂ）、（Ｂう、（的を、硬質塩
化ビニル樹脂（重合度７００、鉛配合）に５０重量％充
填して成形物をつくり、その機械的強度及び樹脂への着
色性を測定した。結果を第３表に示す。実施例 ３ ６４，４７の市販の液状２号水ガラス（固形分２６．４
７）を２．５１の蒸留水に希釈し、ここに２００７の型
無水石膏粉末（粒径５〜１０μ）を浸漬し、実施例１と
同様の処理と焼成を行つた。

型石膏粉末の水の溶解量の測定結果並に型石膏粉末を硬
質塩化ビニル樹脂（重合度７００、鉛配合）に５０重量
％充填した成形物についての機械的強度、塩化ビニル樹
脂への着色性、水に浸漬した場合の表面状態の変化は第
４表並に第５表ののとおりである。実施例 ４ 実施例１で用いた処理、未処理型無水石膏繊維をポリプ
ロピレン樹脂（ＭＩ＝５）に４０重量％充填した成形物
の物性は次の通りであつた。

実施例 ５ 実施例１で用いた処理、未処理ＩＩ型無水石こう繊維を
不飽和ポリエステル樹脂、ＢＲ（ブタジエンゴム）に４
０重量％充填した場合の結果を第７表に示した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 半水石膏または無水石膏を珪酸アルカリ金属塩にて
   接触処理し、さらにこれを３００〜１０００℃で焼成し
   てなる合成樹脂またはゴム用改良石膏充填材。 ２ 半水石膏または無水石膏として石膏針状結晶繊維を
   用いる特許請求の範囲第１項記載の合成樹脂またはゴム
   用改良石膏充填材。 ３ 半水石膏または無水石膏を珪酸アルカリ金属塩にて
   接触処理したのち、３００〜１０００℃で焼成して得ら
   れた石膏充填材の表面シラノールに、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｔｉ
   またはＳｎ系の有機処理剤を反応させてなる合成樹脂ま
   たはゴム用改良石膏充填材。 ４ 半水石膏または無水石膏として石膏針状結晶繊維を
   用いる特許請求の範囲第３項記載の合成樹脂またはゴム
   用改良石膏充填材。