KR19990087902A - 커플링제로처리된무기입자의제조방법,그로부터제조된무기입자를함유하는합성수지조성물및상기합성수지조성물로부터얻어진성형된물품 - Google Patents

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마쓰시마 게이조
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Abstract

교반하면서 무기 입자의 수성 서스펜션내로 커플링제 용액을 첨가하고, 교반하면서 혼합후, 결과 서스펜션을 여과 및 농축에 의한 탈수없이 열건조함을 포함하며, 표면 처리 균일성이 탁월하고, 커플링제를 높은 이용 계수로 사용하는, 커플링제로 처리된 무기 입자의 제조 방법 및 상기 입자를 함유하고 탁월한 특성을 갖는 합성 수지 조성물이 제공된다.

Description

커플링제로 처리된 무기 입자의 제조 방법, 그로부터 제조된 무기 입자를 함유하는 합성 수지 조성물 및 상기 합성 수지 조성물로부터 얻어진 성형된 물품{PROCESS FOR THE PRODUCTION OF COUPLING AGENT-TREATED INORGANIC PARTICLES, A SYNTHETIC RESIN COMPOSITION CONTAINING THE INORGANIC PARTICLES PRODUCED BY THE ABOVE METHOD AND A MOLDED ARTICLE THEREFROM}
본 발명은 합성 수지용 첨가제 혹은 충진제로서 사용하기 적절한 커플링제로 처리된 무기 입자의 제조 방법에 관한 것이다. 나아가 본 발명은 상기 무기 입자를 함유하는 합성 수지 조성물 및 상기 합성 수지 조성물로부터 얻어진 성형된 물품에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 표면 처리 균일성면에서 탁월하고, 값비싼 커플링제를 높은 이용계수로 사용하며, 나아가 커플링제와 무기 입자 표면간에 결합을 형성하도록 하는 기본적 요건을 만족하는, 커플링제로 처리된 무기 입자의 제조 방법에 관한 것이며, 상기 무기 입자를 함유하는 합성 수지 조성물 및 상기 합성 수지 조성물로부터 제조된 성형된 물품에 관한 것이다.
합성 수지용 첨가제 혹은 충진제로서 사용되는 무기 입자는 중합체와의 양립가능성(compatability)을 개선시키고, 제조된 합성 수지 조성물의 가공성 및 성형성을 증진시키거나 혹은 성형된 물품의 물리적 특성 및 외관을 개선시키기 위하여 일반적으로 표면활성제 혹은 보다 고지방산과 같은 유기제제(organic agent)로 표면처리된다. 나아가 합성 수지내로 다수의 카플링제로 처리된 무기 입자를 편입하자는 많은 제안이 있었다. 그러나 커플링제는 일반적으로 값이 비싸다. 더욱이 커플링제로 처리된 무기 입자가 편입된 합성 수지 조성물은 가공성에 있어 불량하다. 이러한 이유때문에, 커플링제로 처리된 무기 입자는 거의 사용되지 않았다. 그 대신 대부분의 경우 커플링제는 성형을 위한 혼련시 보다 고지방산으로 처리된 무기 입자가 주로 사용되고 필요에 따라 커플링제가 첨가되는 소위 일체 성형(integral) 혼합법에서 사용되어 왔다.
최근에는 일체성형 혼합법에서 커플링제를 사용하는 것대신에 커플링제의 성능을 최대한 살려 사용하는 것이 요망되기 때문에 커플링제로 표면 처리된 무기 입자가 요구된다.
커플링제로 무기 입자를 표면처리하는 방법으로서는 건조 방법이 알려져 있다. 예를 들면, 건조 방법은 다음과 같은 방식으로 수행된다. 무기 입자의 건조 분말이 Henschel 혼합기내에서 심하게 교반되는 동안, 커플링제의 수용액은 점적하 첨가되거나 분무기등으로 분무 주입된다. 그리고 계속 교반한다. 그런 다음 혼합기내에서 열건조를 수행하여 처리된 산물을 얻는다. 이 공정이 통상 사용된다. 이러한 건조 공정에 있어서, 커플링제 수용액의 모든 양이 무기 입자의 건조 분말내로 흡수되어 열건조가 수행된다. 따라서, 이 건조 공정은 커플링제의 화학적 특성에 따라 커플링제와 무기 입자 표면간에 화학적 결합을 형성하기 위한 처리 요건을 만족시키게 된다. 이 방법으로 인하여, 처리시 사용된 커플링제의 이용 계수는 자연적으로 최대한 증가되게 된다. 이러한 점에서, 커플링제는 건조 처리 방법을 위한 최적 표면 처리제인 것으로 언급된다.
무기 입자를 습윤 표면 처리 공정에 의해 커플링제로 처리하자는 방법이 제안되었다. 그러나 이 방법은 공업적 생산용으로는 너무 많은 문제를 안고 있으므로 알코올과 같은 유기 용액을 사용하는 것을 필요로 한다.
통상의 건조 처리 공정에 의해 제조된 커플링제로 처리된 무기 입자가 합성 수지내로 편입될 때, 많은 경우에 특성의 증진 효과는 기대한 만큼 얻어질 수 없다. 그 이유는 다음과 같을 것으로 여겨진다. 통상의 건조 처리에 있어서, 표면 처리는 균일하지 않으며, 일부 커플링제가 무기 입자와 서로 강하게 응고하는 바인더로서 작용하는데, 이는 수지내 무기 입자의 분산성을 열화시킨다. 균일한 표면 처리가 얻어질 수 있을 때, 무기 입자내 커플링제의 편재가 방지된다. 따라서 커플링제는 바인더로서 작용하지 못하고, 우수한 분산성이 유지된다. 커플링제 처리 효과가 완전히 발휘된다. 즉, 커플링제로 편입된 합성 수지 조성물은 물리적 특성이 증진되는 것으로 여겨진다.
상기 습윤 표면 처리 방법은 무기 입자를 커플링제로 균일하게 표면 처리하는데 가장 추천되는 방법이다. 그러나 무기 입자가 커플링제로 습한 표면 처리된 다음, 보다 고 지방산으로 처리된 산물을 얻는 통상의 방법에 따라, 건조 단계전에 여과에 의해 탈수될 때, 사용된 커플링제의 대부분은 여과액과 함께 누수로 인하여 손실된다. 나아가 폐수내 COD(화학적 산소 요구량)는 높아지고, 폐수를 처리하는데 높은 비용을 필요로 한다.
본 발명자들은 상기 문제점의 원인을 연구한 결과, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명의 목적은 습윤 처리법에 의한 표면 처리의 균일성과 건조 처리법에 의한 커플링제의 높은 이용 계수가 양립가능한, 커플링제로 처리된 무기 입자를 제조하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 커플링제로 처리된 무기 입자가 합성 수지내로 편입될 때, 물리적 특성에 있어 탁월한 성형된 물품을 제조할 수 있는 합성 수지 조성물을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 상기 합성 수지 조성물로 부터 얻어진 성형된 물품을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명에 의하면,
교반하면서 무기 입자의 수성 서스펜션내로 커플링제 용액을 첨가하는 단계; 및
교반하면서 혼합후, 여과 및 농축에 의한 탈수없이 결과 서스펜션을 열건조시키는 단계;로 이루어지는 커플링제로 처리된 무기 입자의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 제2견지에 의하면,
합성 수지 100중량부; 및
상기 방법에 의해 얻어진 커플링제로 처리된 무기 입자 1∼300중량부;를 함유하는 합성 수지 조성물이 제공된다.
본 발명의 제3견지에 의하면,
상기 합성 수지 조성물로부터 제조된 성형된 물품이 제공된다.
본 발명의 제4견지에 의하면, 상기 제조 방법에 의해 얻어진 커플링제로 처리된 무기 입자가 제공된다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 제조 방법에 사용된 무기 입자는 금속의 수산화물, 탄산염, 염기성 탄산염, 염기성 황산염, 인산염, 규산염 및 산화물과 같은 금속 화합물이다. 본 발명에 사용하기 적합한 금속 화합물의 특정예로는 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 고용체 수산화물:Mg1-xMx(OH)2(단, M은 Mn, Co, Fe, Ni 또는 Zn과 같은 2가 금속 및 X<1), 하이드로탈사이트 화합물, LiAl2(OH)6An- 1/nㆍmH2O(단, A는 n+m>3의 원자가를 갖는 음이온), 캘코우알루마이트(chalcoalumite) 타입 화합물, 탄산마그네슘, 탄산 칼슘, 염기성 탄산 칼슘, 도오소나이트(dawsonite), 염기성 황산 마그네슘: Mg6(OH)10SO4ㆍ3H2O, 인산칼슘, 활석, 운모, 고령토, 알루미나, 타이타니아, 마그네시아, 하이드로진사이트(hydrozincite) 및 스핀넬 타입 산화물〔MgAl2O4및 ZnAl2O4〕을 포함한다. 본 발명의 제조 방법은 합성 수지에 대한 방염제로서 유용한 작용을 하고, BET 비표면적이 15m2/g이하이며, 평균 2차 입경이 2㎛이하이며, 그 주요 결정 입자가 육각형 판상 형태를 갖는 수산화마그네슘, 및 합성 수지에 대하여 예를 들면 안정화제와 같은 첨가제로서 유용한 작용을 하며, BET 비표면적이 40m2/g이하이며, 평균 2차 입경이 4㎛이하인 하이드로탈사이트 화합물과 같은 무기 입자를 표면 처리하는데 적합하다.
상기 BET 비표면적은 질소의 비점에서 질소의 흡수를 측정하고, 16.2Å의 질소 흡수 점유 영역에 기초하는 BET법을 적용하는 것에 의해 얻어진다. 상기 평균 2차 입경은 레이저 회절 산란법에 의해 입자 크기 분포를 측정함으로써 얻어진다. 주요 결정 입자의 형태는 약10,000배율의 주사 전자 현미경(SEM) 사진으로 관찰된다.
본 발명에 사용된 무기 입자 수용액의 농도에 관하여, 점도가 특히 클 때, 낮은 농도를 채택하는 것은 불가피하다. 그러나 분무 건조기등으로의 건조 효율을 고려할 때 고농도인 것이 바람직하다. 채택가능한 농도는 0.1∼40중량%이다. 그러나 생산성 및 경제성면에서, 5∼30중량%가 바람직하고, 10∼25중량%가 보다 바람직하다. 분무 건조시, 표면 처리된 무기 입자의 서스펜션은 회전 분무법, 노즐 분무법 혹은 디스크 분무법과 같은 어떠한 방법에 의해 분무될 수 있다. 미세 소적의 직경은 바람직하게는 약50∼1,200㎛, 보다 바람직하게는 100∼600㎛이다. 소적의 직경이 상기 상한보다 클 때에는, 낙하 속도가 빠르며, 소적이 뜨거운 공기내에 존재하는 시간이 단축되어, 건조 시간이 불충분하게 되기 쉬우며, 얻으려는 산물은 건조시 불충분하게 되기 쉽다. 바람직한 건조 시간, 즉 뜨거운 공기내 잔류 시간은 일반적으로 수초 내지 수십분내이다. 소적의 직경이 상기 하한보다 작을때, 소적은 미세 입자를 갖는 분말이 되며, 유동성면에서 불량하며, 작업성이 열화된다. 뜨거운 공기의 온도는 약 100∼600℃, 보다 바람직하게는 120∼500℃의 범위내인 것이 바람직하다. 상기 뜨거운 공기의 온도가 상기 범위보다 낮다면, 바람직하지 않게 건조는 불충분하게 되기 쉽다. 상기 뜨거운 공기의 온도가 상기 범위보다 높다면, 바람직하지 않게도 이로부터 제조된 산물은 열분해될 수 있다.
본 발명에 사용된 커플링제는 다수의 실란-커플링제 및 티탄산염 커플링제이다. 이들의 예는 비닐에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐ㆍ트리스(β-메톡시에톡시)실란 및 γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란과 같은 비닐-함유 실란 화합물, N-β-(아미노에틸)γ-아미노프로필트리메톡시실란, N-β-(아미노에틸)γ-아미노프로필메틸디메톡시실란 및 γ-우레이도프로필트리에톡시실란과 같은 아미노-함유 실란 화합물, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, β-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란 및 γ-글리시독시프로필메틸디에톡시실란과 같은 에폭시-함유 실란 화합물, γ-메르캅토프로필트리메톡시실란과 같은 메르캅토-함유 실란 화합물, N-페닐-γ-아미노프로필트리메톡시실란과 같은 페닐아미노-함유 실란 화합물, 이소프로필트리이소스테아로일-개질된 티탄산염, 테트라옥틸비스(디트리데실포스파이트)티탄산염, 비스(디옥틸피로포스페이트)옥시아세테이트티탄산염, 이소프로필트리도데실벤젠술포닐티탄산염, 이소프로필트리스(디옥틸피로포스페이트)티탄산염, 테트라이소프로필비스(디옥틸포스파이트)티탄산염,테트라(1,1-디알릴옥시메틸-1-부틸)비스-(디트리데실)포스파이트 티탄산염, 비스(디옥틸피로포스페이트) 에틸렌티탄산염, 이소프로필트리옥타노일티탄산염, 이소프로필디메타크릴이소스테아로일티탄산염, 이소프로필트리스테아릴디아크릴티탄산염, 이소프로필트리(디옥틸포스페이트)티탄산염, 이소프로필트리큐밀페닐티탄산염, 디큐밀페닐옥시아세테이트티탄산염 및 디이소스테아로일에틸렌티탄산염과 같은 티탄산염 화합물을 포함한다.
표면 처리를 위해 사용된 커플링제의 양은 무기 입자의 중량을 기준으로 바람직하게는 0.01∼3중량%, 보다 바람직하게는 0.05∼2중량%이다. 사용된 커플링제의 양이 상기 범위를 벗어날 때, 실용적인 합성 수지 조성물을 제공할 수 있는 무기 입자 혹은 기계적, 물리적 특성 및 화학적 특성의 관점에서 잘 균형화된 성형된 물품을 얻을 수 없다.
본 발명에서 표면 처리용으로 사용된 커플링제 용액은 모액으로서 사용될 수 있다. 또한 커플링제의 물 및/또는 알코올로 희석시킨 희석액으로서 사용될 수 있다. 물 및/또는 알코올의 용액은 미리 산을 첨가함으로써 pH-조절될 수 있다. 커플링제 용액을 첨가하는데 분무기로 분무하는 것과 같은 특정 방법을 필요로 하지 않는다. 무기 입자의 서스펜션내로 커플링제 용액을 소정량으로 그저 정확하게 첨가하면 충분하다. 첨가후 교반하는데 있어서, 결과 서스펜션이 소정 시간내에 균일하게 혼합될 수 있는한 특히 강한 교반 강도를 필요로 하지 않는다.
본 발명의 제조 방법은 습윤 공정에 의해 표면 처리된 무기 입자의 수성 서스펜션을 진공 여과기 혹은 압력 여과기를 사용하는 여과 혹은 농축에 의한 탈수없이, 실질적으로 그대로 건조시키고, 바람직하게는 분무 건조기 혹은 패들(paddle) 건조기로 건조시켜, 커플링제로 처리된 무기 입자를 얻는다. 분무 건조기나 패들 건조기를 사용하지 않는 통상의 제조 방법에 있어서는, 여과에 의한 탈수가 건조전에 수행되어야만 한다. 이 경우에 상기 커플링제는 여과액내로 이동하고, 이동된 커플링제가 손실되게 된다. 나아가 탈수된 고형분은 요변성 점탄성(thixotropic viscoelasticity)을 갖기 때문에, 고형분을 여과천으로부터 분리하기 어렵고 고형분을 미세하게 분쇄하기가 불가능하다. 통상의 건조 단계를 채택하기가 어렵거나 거의 불가능하다. 본 발명의 제조 방법은 상기 기술된 많은 문제점을 극복할 수 있다.
본 발명에 있어서, 합성 수지는 저밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 극저밀도 폴리에틸렌, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌-에틸 아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 프로필렌 단일중합체, 에틸렌-프로필렌 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 고무, 폴리부텐 및 부틸 고무와 같은 폴리올레핀, 폴리프로필렌-함유 열가소성 탄성 중합체, 폴리에틸렌-함유 열가소성 탄성 중합체 및 폴리스티렌-함유 열가소성 탄성 중합체와 같은 폴리올레핀-함유 열가소성 탄성 중합체, 비스페놀 A 타입 에폭시 수지, 크레졸 노볼락 타입 에폭시 수지, 페놀 노볼락 타입 에폭시 수지, 비페닐 타입 에폭시 수지, 나프탈렌 고리-함유 에폭시 수지, 알릴 페놀 노볼락 타입 에폭시 수지, 알리시클릭(alicyclic) 에폭시 수지, 헤테로시클릭 에폭시 수지 및 그 할라이드와 같은 에폭시 수지, 폴리아미드 6, 폴리아미드 66, 폴리아미드 610, 폴리아미드 12 및 폴리아미드 46과 같은 폴리아미드 수지, 폴리우레탄, HIPS, PS, ABS 및 폴리에스테르를 포함한다.
본 발명의 제조 방법에 의해 제조된 커플링제로 처리된 무기 산물이 첨가제 혹은 충진제로서 합성 수지 조성물에 사용될 때, 커플링제 종류 및 합성 수지의 종류를 적절하게 선택함으로써 종래의 지방산으로 처리된 산물이 얻을 수 없는 탁월한 기계적 특성 및 화학적 특성을 갖는 수지 조성물이 제공된다. 나아가 수지 조성물로부터 성형된 물품이 제조된다. 예를 들면, 아미노-함유 실란 커플링제로 처리된 산물이 EVA(에틸렌ㆍ비닐 아세테이트 공중합체) 혹은 EEA(에틸렌ㆍ에틸 아크릴레이트 공중합체)에 사용되거나 혹은 아미노-함유 실란 커플링제 혹은 메르캅토-함유 실란 커플링제로 처리된 무기 입자가 TPO(열가소성 폴리올레핀 탄성 중합체)-기초 수지에 사용될 때, 인장 강도 및 신장율 모두에 있어서 높은 값이 유지된다. 나아가 에폭시-함유 실란 커플링제 혹은 아미노-함유 실란 커플링제로 처리된 무기 입자가 에폭시 수지에 사용될 때, 경화된 물질의 물리적 특성은 경화 반응을 지연시킴없이 개선되며, 물 흡수 저항성 및 열 충격 저항성이 탁월한 에폭시 수지 조성물이 얻어진다.
본 발명은 실시예에 기초하여 보다 상세히 설명될 것이다.
실시예 1-5, 비교예 1 및 2
평균 2차 입경이 0.58㎛이고 BET 비표면적이 6.5m2/g 인 수산화마그네슘을 사용하여 Mg(OH)2농도가 150g/ℓ인 수성 서스펜션을 제조하였다. γ-아미노프로필트리에톡시실란 5중량% 수용액을 제조하고, 수산화 마그네슘의 수성 서스펜션내로 교반하면서 하기표 1에 나타낸 첨가량에 따라 첨가하였다. 30분간 교반한 다음, 결과 서스펜션에 분무 건조기를 도입하여 건조시켰다.
비교예 1에 있어서, 실시예 1에 사용된 것과 동일한 수산화마그네슘의 건조 분말 1.5kg을 부피가 20ℓ인 Henschel 혼합기에 장입하고 상기 건조 분말을 고속으로 교반하면서 γ-아미노프로필트리에톡시실란 5중량% 수용액 150mℓ를 첨가하였다. 교반도중, 교반을 중지하고, 내벽 및 교반벽에 부착된 물질을 긁어 떨어뜨리고, 교반을 재시작하는 절차를 3회 반복하였다. 처리후, 온도를 100℃까지 올리고, 산물을 건조시킨 다음, 분쇄하였다.
비교예 2에 있어서, 실시예 1과 동일한 방식으로 습윤 처리를 수행하였다. 그런 다음 프레스 필터로 탈수를 수행하고, 산물을 건조하고 분쇄시켰다.
하기표 1은 이와 같이 하여 얻어진 γ-아미노프로필트리에톡시실란으로 처리된 수산화마그네슘내 처리제 함량의 분석값("흡수량"으로 나타냄) 및 평균 입경의 측정값을 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 비교예 1 비교예 2
첨가량(중량%) 0.3 0.4 0.5 0.6 1.0 0.5 1.0
흡수량(중량%) 0.20 0.29 0.39 0.40 0.63 0.30 0.1
이용 계수(%) 66 72 70 67 63 60 10
평균 2차 입경(㎛) 0.55 0.58 0.58 0.58 0.60 0.70 0.58
(1)"흡수량" : 형광 X-선 분석에 의해 얻어진 Si 함량으로부터 계산된 처리제 분자내 함량
(2)"이용 계수"(%) = (흡수량/첨가량)×100
표 1의 결과에서 보듯이, 상기 아미노실란-함유 처리제를 사용한 산물에서는 습윤 표면 처리 분무 건조기 건조 방법내 이용 계수값이 Henschel 혼합기를 사용하여 건
조 처리한 것보다 컸다. 건조 처리에 있어서, 평균 입경은 0.70㎛였으며, 이 값은수산화마그네슘의 초기값, 0.58㎛보다 상대적으로 컸다. 이 사실은 강한 응집체
일부 형성되는 것을 의미한다. 대조적으로 분산성은 습윤 처리시 탁월하다는 것을 발견하였다.
실시예 6-9, 비교예 3 및 4
평균 2차 입경이 0.52㎛이고 BET 비표면적이 7.2m2/g인 수산화마그네슘이 사용되고, 산을 첨가하여 pH 3.5∼4.0으로 pH-조절된 비닐에톡시실란 5중량% 수용액이 표면처리제 용액으로 사용된 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방법으로 커플링제로 처리된 수산화마그네슘을 얻었다.
비교예 3에 있어서, 실시예 8에서와 동일한 수산화마그네슘이 사용되고, 실시예 8에서와 동일한 처리제가 사용되며, 처리제의 첨가량이 실시예 8에서 사용된 것과 동일량인 것을 제외하고는 비교예 1에서와 동일한 건조 처리가 Henschel 혼합기에서 수행되었다.
비교예 4에 있어서, 실시예 8에서와 동일한 습윤 처리가 수행될 때까지 실시예 8에서와 동일한 절차를 수행하였다. 습윤 처리후, 실시예 2에서와 동일한 방식으로 여과에 의한 탈수, 건조 및 분쇄가 수행되었다. 하기표 2는 그 결과를 나타낸 것이다.
실시예 6 실시예 7 실시예 8 실시예 9 비교예 3 비교예 4
첨가량(중량%) 0.4 0.7 1.0 1.5 1.0 1.0
흡수량(중량%) 0.10 0.41 0.57 0.92 0.55 0.09
이용 계수(%) 25 58 57 61 55 9
평균 2차 입경(㎛) 0.50 0.52 0.52 0.53 0.70 0.52
실시예 10 및 11, 비교예 5
평균 2차 입경이 0.66㎛이고 BET 비표면적이 6.2m2/g인 수산화마그네슘이 사용되고, 15분이상 수용액을 교반하여 완전히 용해시킨 다음 γ-글리시독시프로필트리메톡시실란 5중량% 수용액을 표면처리제 용액으로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방식으로 커플링제로 처리된 수산화마그네슘을 얻었다.
비교예 5에 있어서, 실시예 10에서와 동일한 방식으로 습윤 표면 처리가 수행되었다. 그런 다음 비교예 2와 동일한 절차가 수행되었다. 하기표 3은 그 결과를 나타낸 것이다.
실시예 10 실시예 11 비교예 5
첨가량(중량%) 1.0 0.3 1.0
흡수량(중량%) 0.85 0.24 0.12
이용 계수(%) 85 80 12
실시예 12, 비교예 6 및 7
에틸렌-에틸 아크릴레이트 공중합체(EEA:"NUC830") 100중량부, 말레산 무수물-개질된 폴리에틸렌(J.P.O, "M polymer"에 의해 제공됨) 20중량부, 산화방지제(Ciba Geigy, "Irganox1010"에 의해 제공됨) 1중량부 및 각 시료(실시예 3과 비교예 1에서 얻어진 시료 및 스테아르산으로 처리된 수산화마그네슘(지방산 처리된 산물)) 150중량부를 혼합하고, 그 혼합물을 190℃에서 단일-스크류 압출기로 혼련하여 펠릿을 얻었다. 상기 펠릿을 50℃에서 16시간동안 진공 건조시켰다. 그런 다음 건조된 펠릿을 190℃에서 5분간 압축기로 압축 성형시켰다. 압축 성형을 2회 반복하여 시이트를 얻었다. 상기 시이트로부터 아령형(dumbbell) 표본을 찍어내었다. 상기 아령형 표본을 다수의 특성값을 측정하는 시편으로 사용하였다.
실시예 12 비교예 6 비교예 7
MI(g/10분) 0.21 0.14 0.34
MFR(g/10분) 30 20 39.4
수득점에서의 인장강도(kgf/mm2) 0.70 0.65 0.60
파단시 인장 강도(kgf/mm2) 1.15 0.95 0.90
신장율(%) 630 510 640
시료 실시예 3 비교예 1 스테아르산으로 처리된 수산화마그네슘
본 발명의 커플링제로 처리된 산물은 지방산으로 처리된 산물 및 건조 공정에 의해 커플링제로 처리된 산물보다 기계적 특성에 있어 탁월하였다. 나아가 본 발명의 산물은 건조 처리 산물보다 가공성면에서 탁월하였다.
실시예 13-16, 비교예 8 및 9
평균 2차 입경이 0.60㎛이고 BET 비표면적이 6.8m2/g인 수산화마그네슘이 사용되고, 산을 첨가하여 pH 3.5∼4.0으로 pH 조절된 γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 5중량% 수용액이 표면 처리 용액으로서 사용되었으며, 그 첨가량은 하기표 5에 나타낸 대로 장입한 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방식으로 커플링제로 처리된 수산화마그네슘을 얻었다.
비교예 8에 있어서, 실시예 16에서와 동일한 수산화마그네슘 및 처리 용액이 사용되었으며, 처리 용액의 첨가량이 실시예 16과 동일한 것을 제외하고는 비교예 1에서와 동일한 건조 처리가 Henschel 혼합기에서 수행되었다.
비교예 9에 있어서, 실시예 15에서 사용된 것과 동일한 수산화마그네슘 및 처리 용액이 사용되었다. 나아가 상기 처리 용액의 첨가량은 실시예 15에서와 동일량이었다. 실시예 1과 동일한 절차가 실시예 1과 동일한 습윤 처리가 수행될 때까지 수행되었다. 습윤 처리후, 비교예 2와 동일한 방식으로 여과에 의한 탈수, 건조 및 분쇄가 수행되었다. 하기표 5는 그 결과를 나타낸 것이다.
실시예 13 실시예 14 실시예 15 실시예 16 비교예 8 비교예 9
첨가량(중량%) 0.3 0.5 1.0 1.5 1.5 1.0
흡수량(중량%) 0.22 0.35 0.74 1.03 1.05 0.1
이용계수(%) 73 70 74 69 70 10
평균 2차 입경(㎛) 0.62 0.65 0.68 0.69 0.97 0.62
실시예 17, 비교예 10 및 11
에틸렌-비닐 아크릴레이트 공중합체(EVA:"RB-11") 100중량부, 산화방지제(Ciba Geigy, "Irganox1010"에 의해 제공됨) 1중량부, 교차결합제(DCP) 0.5중량부 및 각 시료(실시예 16과 비교예 8에서 얻어진 커플링제 처리된 수산화마그네슘 및 비교예 7에서 사용된 것과 동일한 수산화마그네슘) 200중량부를 혼합하고, 혼합물을 100℃에서 단일-스크류 압출기로 혼련하여 펠릿을 얻었다. 상기 펠릿은 50℃에서 16시간동안 진공 건조시켰다. 그런 다음 건조된 펠릿을 180℃에서 교차결합-성형시켜 시이트를 얻었다. 상기 시이트로부터 아령형(dumbbell) 표본을 찍어내었다. 아령형 표본은 다수의 특성값을 측정하기 위한 시편으로 사용하였다. 하기표 6은 그 결과를 나타낸 것이다.
실시예 17 비교예 10 비교예 11
수득점에서의 인장 강도(kgf/mm2) 1.33 0.95 0.82
파단시 신장율(%) 230 180 250
시료 실시예 16 비교예 8 스테아르산으로 처리된 수산화마그네슘
본 발명에 의하면, 커플링제를 높은 이용 계수로 사용하고 균일한 표면 처리를 실현하는 무기 입자의 제조 방법이 제공된다. 나아가 상기 공정에 의해 얻어진 무기 입자를 함유하고 물리적 특성, 가공성 및 외관이 탁월한 성형된 물품을 제조할 수 있는 합성 수지 조성물이 제공된다.

Claims (17)

  1. 교반하면서 무기 입자의 수성 서스펜션내로 커플링제 용액을 첨가하는 단계; 및
    교반하면서 혼합후, 결과 서스펜션을 여과 및 농축에 의한 탈수없이 열건조하는 단계;로 이루어지는 커플링제로 처리된 무기 입자의 제조 방법
  2. 제1항에 있어서, 상기 무기 입자는 금속의 수산화물, 탄산염, 염기성 탄산염, 염기성 황산염, 인산염, 규산염 및 산화물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 최소 하나의 화합물임을 특징으로 하는 방법
  3. 제1항에 있어서, 상기 커플링제의 용액은 모액, 실란-커플링제 혹은 티탄산염 커플링제의 수용액 혹은 알코올성 용액임을 특징으로 하는 방법
  4. 제1항에 있어서, 상기 건조는 뜨거운 공기내로 무기 입자의 수용액을 미세 소적 상태로 분무함으로써 수행됨을 특징으로 하는 방법
  5. 제4항에 있어서, 상기 미세 소적은 직경이 50∼1,200㎛임을 특징으로 하는 방법
  6. 제4항에 있어서, 상기 건조시 뜨거운 공기 온도는 100∼600℃임을 특징으로 하는 방법
  7. 제1항에 있어서, 상기 커플링제의 양은 무기 입자에 기초하여 0.01∼3중량%의 범위내임을 특징으로 하는 방법
  8. 제1항에 있어서, 건조시 분무 건조기 혹은 패들 건조기가 사용됨을 특징으로 하는 방법
  9. 합성 수지 100중량부; 및
    제1항의 방법에 의해 제조된 커플링제로 처리된 무기 입자 1∼300중량부;를 함유하는 합성 수지 조성물
  10. 제9항에 있어서, 상기 무기 입자는 BET 비표면적이 15m2/g이하이고 평균 2차 입경이 2㎛이하이고, 그 주요 결정 입자가 육각형 판상 형태를 갖는 수산화마그네슘 혹은 BET 비표면적이 40m2/g이하이고 평균 2차 입경이 4㎛이하인 하이드로탈사이트 화합물임을 특징으로 하는 조성물
  11. 제9항에 있어서, 상기 합성 수지는 폴리올레핀 수지이며, 상기 커플링제로 처리된 무기 입자는 비닐-함유 실란-커플링제, 아미노-함유 실란-커플링제 혹은 메타크릴옥시-함유 실란-커플링제로 처리된 수산화마그네슘임을 특징으로 하는 조성물
  12. 제9항에 있어서, 상기 합성 수지는 에폭시 수지이며, 상기 커플링제로 처리된 무기 입자는 에폭시-함유 혹은 아미노-함유 실란-커플링제로 처리된 하이드로탈사이트 화합물임을 특징으로 하는 조성물
  13. 제9항에 인용된 합성 수지 조성물로부터 제조된 성형된 물품
  14. 제1항에 인용된 제조 방법에 의해 제조된 커플링제로 처리된 무기 입자
  15. 제14항에 있어서, 상기 무기 입자는 금속의 수산화물, 탄산염, 염기성 탄산염, 염기성 황산염, 인산염, 규산염 및 산화물로 이루어진 그룹으로 부터 선택된 최소 하나의 화합물임을 특징으로 하는 커플링제로 처리된 무기 입자
  16. 제14항에 있어서, 상기 무기 입자는 BET 비표면적이 15m2/g이하이고 평균 2차 입경이 2㎛이하이며, 그 주요 결정 입자가 육각형 판상 형태를 갖는 수산화마그네슘임을 특징으로 하는 커플링제로 처리된 무기 입자
  17. 제14항에 있어서, 상기 무기 입자는 BET 비표면적이 40m2/g이하이고 평균 2차 입경이 4㎛이하인 하이드로탈사이트 화합물임을 특징으로 하는 커플링제로 처리된 무기 입자
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