JPS6118935B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は改善されたゴムまたはプラスチツク用
水酸化アルミニウム系充填剤に関する。 水酸化アルミニウムは約35％の結合水を含有
し、加熱により200℃近傍の温度から水分を放出
する性質があるため、プラスチツクに難燃性を付
与すると同時に、燃焼時の発煙量を低減せしめる
作用を及ぼす充填剤として低られている。また、
水酸化アルミニウムは安価で毒性がないという利
点を備えている。しかしながら、水酸化アルミニ
ウムは同じ無機質難燃剤として広く使用されてい
る三酸化アンチモンと比較した場合、同じ難燃度
を達成するためには、プラスチツクに多量混合充
填しなければならない。その結果、水酸化アルミ
ニウムはプラスチツクの複合において、補強効果
は全くないばかりか、かえつてベースレジンの優
れた機械的特性（引張強度、曲げ強度等）を著し
く低下せしめるため、上記の如き多量添加はプラ
スチツクの特性劣化を伴なう不都合さが生ずる。
この傾向はプラスチツクの中でもゴムなどより熱
可塑性樹脂、熱硬化性樹脂との複合の場合に著し
い。 このようなことから、最近、プラスチツクとシ
リカ系無機質充填剤との界面結合の改善に用いら
れているシランカツプリング剤、例えばビニル−
トリス（２−メトキシエトキシ）シランなどによ
つて水酸化アルミニウム粉末の表面処理を行なう
ことが提案されている。しかしながら、この処理
は水酸化アルミニウム粉末のプラスチツク中への
分散性、電気特性などの改善に役立つに留まり、
機械的特性の点では表面処理を施さない場合に比
べて改善されるとは言い難く、ベースレジンの特
性低下の改善は未だ十分解消されていない。 これに対し、本発明者らは上記シランカツプリ
ング剤により水酸化アルミニウム粉末を表面処理
しても期待したほどの効果を挙げられない原因が
水酸化アルミニウム粉末表面とカツプリング剤と
の結合性の不充分さによることに着目し、水酸化
アルミニウム粉末をカツプリング剤で表面処理す
る前に、シリカゲル又はシリカゾルを調製するた
めの通常の方法、例えば(1)水ガラス（硅酸ナトリ
ウム）を酸で分解する方法、(2)水ガラスをアンモ
ニア塩類又はアルカリ金属塩類で分解する方法、
(3)オルト硅酸アルキルを酸で分解する方法、(4)酸
性白土を硫酸で加熱分解後中和する方法、或いは
(5)ハロゲン化硅素を水で分解する方法、などによ
つて得られるシリカヒドロゲルデイパージヨンに
水酸化アルミニウム粉末を加え充分撹拌混合し、
シリカヒドロゲルを該粉末表面上に沈着せしめた
後、水洗、脱水、乾燥、粉砕を行なつてシリカ成
分を表面に有する水酸化アルミニウム粉末を得
た。しかしながら、水酸化アルミニウム粉末表面
に上記(1)〜(5)のいずれの方法により得たシリカ成
分を付着せしめたものは、水酸化アルミニウム層
とシラン層との結合性が弱いためか、シラン処理
を施さないものに比してかなりの改善は認められ
るものの、充分な補強効果を発揮し得なかつた。 しかして、本発明者らは、上記知見に基づき更
に別のシリカ成分について研究した結果、アルミ
ノ硅酸ヒドロゲルにて水酸化アルミニウム粉末を
処理することにより、アミノ硅酸に含まれるアル
ミニウム原子を介して水酸化アルミニウムとの間
に何んらかの強い結合が形成され、水酸化アルミ
ニウム層とシリカ層との間に応力が加わつた場
合、界面破壊が生じ難くなり、さらに、この水酸
化アルミニウム粉末をカツプリング剤で表面処理
することにより、プラスチツクとの複合に際し、
該粉末表面のシリカ層とプラスチツクとの結合を
改善し、ベースレジンの強度特性を損なうことな
くプラスチツクに対して難燃性付与等の目的で高
密度充填が可能な補強効果の高いプラスチツク用
水酸化アルミニウム系充填剤となることを見出し
た。 すなわち、本発明のプラスチツク用水酸化アル
ミニウム系充填剤は、水酸化アルミニウム粉末表
面にアルミノ硅酸ヒドロゲルを沈着せしめ、さら
に該粉末をシランカツプリング剤で表面処理して
なるものである。 本発明に用いる水酸化アルミニウム粉末は一般
式Al₂O₃・3H₂Oで表わされるアルミナ三水和物が
主であり、その粒度はプラスチツク用充填剤とし
て使用されるため通常0.01〜30μの範囲である。 本発明で用いられるアルミノ硅酸ヒドロゲルは
次に示す方法によつて得られるアルミノ硅酸また
はアルミノ硅酸塩、シリカ水酸化アルミニウムの
反応混合物である。即ち、(1)硫酸アルミニウム、
硝酸アルミニウム、塩化アルミニウム、塩基性酢
酸アルミニウム、アルミン酸ナトリウムなどの水
溶性アルミニウム塩類と、硅酸ナトリウム（水ガ
ラス：JIS1号、２号、３号又は４号品など）、硅
酸カリウム、硅酸リチウムなどの水溶性硅酸塩類
とを夫々水溶液の状態で混合反応せしめるか、必
要に応じてこの水溶液状態で酸又はアンモニウム
塩類もしくはアルカリ金属塩類などの存在下にて
混合反応せしめる方法、(2)オルト硅酸アルキル
（オルト硅酸エステル又はその縮合物など）のア
ルコール性溶液に、酸の存在又は不在下にて前記
(1)と同様な水溶性アルミニウム塩類の水溶液を混
合反応せしめる方法、等によつて得られるもので
ある。これら方法によりアルミノ硅酸ヒドロゲル
を得る場合、本発明の目的に適合する水酸化アル
ミニウム系充填剤を得る観点から、上記アルミニ
ウム化合物と硅酸化合物との混合比率はAl₂O₃：
SiO₂のモル比として１：0.5〜３の範囲にするこ
とが望ましい。 本発明における水酸化アルミニウム粉末をアル
ミノ硅酸ヒドロゲルにて表面処理する手段は極め
て簡単であり、例えば前記方法によりアルミノ硅
酸ヒドロゲルを予め調製し、この懸濁液中に水酸
化アルミニウム粉末を投入するか、もしくは前記
方法で用いた硅酸化合物溶液中に水酸化アルミニ
ウム粉末を懸濁させたものに前記方法で用いたア
ルミニウム化合物水溶液を加えるかした後、充分
撹拌混合して、形成したアルミノ硅酸ヒドロゲル
を水酸化アルミニウム粉末表面に沈着させ、その
まま余剰の水分を蒸発除去するか、或いは過な
どによつて脱水、水洗して150℃以下の温度で乾
燥するか、いずれかの処理を施し、必要に応じて
粉砕することによつて実施される。この場合、水
酸化アルミニウム粉末に対して必要なアルミノ硅
酸ヒドロゲルの量はSiO₂として該粉末100重量部
当り１〜10重量部好ましくは１〜５重量部であ
る。このようにアルミノ硅酸ヒドロゲルの量を限
定した理由はその量をSiO₂として１重量未満に
すると、アルミノ硅酸ヒドロゲルの添加効果を充
分発揮し難くなり、かといつてその量がSiO₂と
して10重量部を越えると、水酸化アルミニウムの
有する難燃剤としての作用効果を低減せしめるこ
とがあるので好ましくないことによるものであ
る。 本発明で使用されるシランカツプリング剤と
は、一般式RR′SiY₂（但し、式中のＲはオレフイ
ン系不飽和基又はアミノ基、エポキシ基、メルカ
ブト基を含む一価の炭化水素基、もしくはハイド
ロカーボンオキシ基、Ｙは加水分解しうる有機
基、R′はＲ基又はＹ基を示す）で表わされる化
合物である。この化合物を具体的に例示すれば、
ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリス（２−
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、γ−アミノプロ
ピルトリメトキシシラン、Ｎ−β−アミノエチル
−γ−アミノプロピル−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−グリシドキシロプロピル
トリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルト
リメトキシシラン等を挙げることができる。これ
らの化合物は水酸化アルミニウム系充填剤が充填
されるプラスチツクの種類によつて適宜選定さ
れ、その使用量は通常、プラスチツクに充填剤を
配合する時に使用される量と同一であつても差し
支えない。即ち、シランカツプリング剤は水酸化
アルミニウム粉末100重量部に対して通常１重量
部程度の使用量で足りる。 本発明におけるシリカ成分を表面に含有する水
酸化アルミニウム粉末をシランカツプリング剤で
更に表面処理する方法は、何んら制限されるもの
ではなく、公知の方法（例えば日本ユニカー(株)の
カタログに記載された方法等）により実施すれば
よい。 本発明の水酸化アルミニウム系充填剤の配合対
象となるゴムまたはプラスチツクとしては、例え
ばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニ
ル、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、スチレン
−ブタジエンゴム、ネオフレンゴム等を挙げるこ
とができる。 次に、本発明の実施例を説明する。 実施例 １〜４ 市販の水酸化アルミニウム粉末（昭和電工(株)製
商品名；ハイジライトＨ−32、平均粒子径５〜７
μｍ）1000gを、Na₂O・3SiO₂として160g含む水
ガラス（JIS3号品）水溶液４中に投入し、撹拌
しながらこの溶液にAl₂（SO₄）₃・18H₂Oを1750g
含む水溶液５を加えて充分に撹拌混合して、生
成した白色ゲルを水酸化アルミニウム粉末表面に
沈着せしめた。つづいて、この水酸化アルミニウ
ム粉を過により脱水して白色ゲルの沈着を更に
完全なものにした後、液中に硫酸根が検出され
なくなるまで充分に水洗し、120℃で24時間乾燥
し、さらに平均粒径が５〜７μｍとなるように粉
砕した。次いで、これら水酸化アルミニウム粉末
を３グループに分け、ポリエチレン、ポリプロピ
レンに用いるものにはNUC(株)製商品名；A172の
シランカツプリング剤、ポリ塩化ビニルに用いら
れるものには同社製商品名；A1100のシランカツ
プリング剤、さらにエポキシ樹脂に用いるものに
は同社製商品名；A186のシランカツプリング剤
を、夫夫水酸化アルミニウム粉末100重量部に対
して１重量部の割合で加え表面処理して３種の水
酸化アルミニウム系充填剤を得た。 しかして、本実施例で得た各充填剤を下記表の
下欄に示す如く、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリ塩化ビニル、エポキシ樹脂の各プラスチ
ツク配合した後の各プラスチツクの引張破断点強
度、伸び、並びに難燃性（酸素指数）を測定し
た。その結果を下記の表にまとめて示した。

【表】

【表】 プラスチツク配合組成 実施例１並びに比較例１ 低密度ポリエチレン（ユカロン HE−30） 100重量部 水酸化アルミニウム 60 〃 実施例２並びに比較例２ ポリプロピレン（三菱ノーブレン BC−８） 100重量部 水酸化アルミニウム 60 〃 実施例３並びに比較例３ ポリ塩化ビニル（ゼオン103EP） 100重量部 DOP 50 〃 水酸化アルミニウム 70 〃 トリベース ３ 〃 ステアリン酸バリウム １ 〃 実施例４並びに比較例４ アラルダイト CT200 100重量部 ハードナー HT903 30 〃 水酸化アルミニウム 100 〃 以上詳述した如く、本発明によれば粉末表面特
性の著しい改善によりゴムまたはプラスチツクと
の複合に際してベースレジンの強度特性、電気特
性等を損なうことなく高密度の充填が可能とな
り、水酸化アルミニウムが持つ難燃発煙防止作用
を発揮できると共に補強効果を現わし得る工業的
価値が極めて大きいゴムまたはプラスチツク用水
酸化アルミニウム系充填剤を提供できるものであ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 水酸化アルミニウム粉末表面にアルミノ硅酸
   ヒドロゲルを沈着せしめ、さらに該粉末をシラン
   カツプリング剤で表面処理してなるゴムまたはプ
   ラスチツク用水酸化アルミニウム系充填剤。