JPH02199020A

JPH02199020A - 樹脂フィラー用水酸化アルミニウムとその製造法

Info

Publication number: JPH02199020A
Application number: JP1019244A
Authority: JP
Inventors: Mikito Kitayama; 幹人北山; Kazuyuki Yokoo; 横尾　和之; Yukio Oda; 幸男小田; Yuji Shibue; 渋江　勇次; Yasuo Kawai; 康夫川合; Osamu Morooka; 師岡　修
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 1989-01-26
Filing date: 1989-01-26
Publication date: 1990-08-07
Also published as: JPH054336B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、樹脂フィラー用途に好適な水酸化アルミニウ
ムとその製造法に関する。

（従来の技術）水酸化アルミニウムを樹脂フィラー用途に使用すること
は公知である。

水酸化アルミニウムは、化学式でＡ文（ＯＨ）ｉまたは
ＡＭ、０３　・：１Ｈ２０と書き表わすことかでき、２
００°Ｃ以上の温度で結晶内より水蒸気を放出し、その
際、大きな吸熱を示すため、樹脂フィラーとして用いた
場合、優れた難燃性が得られる。

また、水酸化アルミニウムは、優れた低発煙性、耐アー
ク・耐トラツキング性を有しており、さらに低コストで
あることから、極めて有用な難燃剤であると言える。

従来この用途にはバイヤー法から得られた平均径５０〜
６０ｇｍ程度の粗粒の水酸化アルミニウムをそのまま、
あるいは、ボールミル、その他の粉砕機て粉砕したもの
か用いられてきた。しかし、粗粒の水酸化アルミニウム
をフィラー用途に用いた場合、樹脂との相溶性か悪い。

また、粘度の低い樹脂に充填した場合には、水酸化アル
ミニウムが沈降する。さらには、なめらかな成形体表面
が得られない、難燃効果に劣るなどの問題かあった。

これを防ぐために、粉砕して粒子径を細かくした水酸化
アルミニウムか樹脂フィラー用途に広く使用されている
か、粉砕によって沈降か起こり難い粒子径（一般に平均
で１０１Ｌ■以下）まで細かくすることは多大なエネル
ギーを必要とする。また、粉砕された水酸化アルミニウ
ムは、その結晶か破壊され、多量のチッピングによる微
粒を含むため、粉体の比表面積か大きく、結果として、
吸着水分量か多いという問題があった。吸着水分量の多
い水酸化アルミニウムをフィラーとして用いることは、
用途によってはフィラーの分散不良、樹脂の硬化不良、
成形体の硬度低下、絶縁性不良、混練時の発泡などの原
因となり、好ましくないことかある。さらに、粉砕物に
ついて一般に言えることであるか、微粒になる程、フィ
ラーの吸油量か大きくなり、樹脂への高充填か難かしく
なる。

（発明か解決しようとする課題）上記の課題を解決するため、粉砕水酸化アルミニウムを
ステアリン酸、及び、その金属塩やシランカップリング
剤などの表面処理剤て表面することはある程度は有効で
あるか、コストが高くなるという欠点かある。

また、米国特許第２５４９５４１号、及び、仏国特許第
２０４１７５０号などに記載されたアルミナゲルを析出
誘発材料として微粒の水酸化アルミニウムを析出させる
方法は古くから知られている。この方法により得られた
微粒水酸化アルミニウムは、同程度の粉砕水酸化アルミ
ニウムに比べ確かに比表面積は小さく、吸着水分量は少
ないか、微細な１次粒子か凝集した２次凝集粒の形態を
有しており、吸油量か非常に大きく、フィラー用途とし
て樹脂に十分な難燃性を付与させるのに十分な量の水酸
化アルミニウムを充填することは、非常に困難であった
。公表特許公報昭５９−５０１７１１には粉砕水酸化ア
ルミニウムを析出誘発材料として微粒水酸化アルミニウ
ムを析出させる方法が開示されているか、この方法によ
り得られた水酸化アルミニウムも同様に吸油量か非常に
大きいことか判っている。

特願昭６３−１２９５２７号には、１次粒子平均径を４
〜８ル膳に限定した２次凝集粒を１次粒子平均径にほぼ
等しくなるまて粉砕することを特徴とする低比表面積て
樹脂充填粘度の低い人造大理石用水酸化アルミニウムの
製造方法が開示されている。

この方法によれば、確かに吸油量の低い水酸化アルミニ
ウムが得られるか、ボールミルによって２次凝集粒の解
砕を行なうため、１次粒子の破壊かわずかであるが起こ
り、本発明の目的とする低比表面積の微粒水酸化アルミ
ニウムを得ることは極めて困難であった。

〔課題を解決するための手段〕

かかる事情に鑑み、本発明者等はフィラー用途に適した
低吸油量で、かつ、低比表面積の微粒水酸化アルミニウ
ムを安価に提供することを目的に鋭意検討した結果、連
続式遠心分離装置より発生する大きな遠心効果か、水酸
化アルミニウムの２次凝集粒を、１次結晶粒子を破壊す
ることなく。

極めて有効に解砕することを見出し、本発明を完成する
に至ったものである。

すなわち、本発明は、１、　ｉ）平均粒子径が２〜８ル■ ｉｉ）表面粗度係数Ｓ＊／　ＳＣ＜　３　（；：　コテ
ＳＲは窒素吸着法にて測定された比表面積を、また、Ｓ
Ｃは平均粒子径より球近似て算出された比表面積、すな
わち、を表わす）ｉｉｉ）アマニ油膜油量（ＪＩＳ　　Ｋ５１旧準拠）が
３０ｃｃ／　１００ｇ以下上記ｉ）〜１ｉｉ）より表わされる樹脂フィラー用低比
表面積微粒水酸化アルミニウムと、２、バイヤー法により得た平均径１〜４μ■のｌ次粒子
より成る水酸化アルミニウムの２次凝集粒に溶媒を加え
てスラリーとし、連続式遠心分離装置を用いて１００Ｏ
Ｇ以上の遠心力を該スラリーに加えて固形分を濃縮分離
することにより水酸化アルミニウムの２次凝集粒を解砕
することを特徴とする前記の樹脂フィラー用低比表面８
！微粒水醸化アルミニウムの製造法とを提供することにある。

まず、請求項１記載の発明の数値限定理由を説明する。

水酸化アルミニウムの平均粒子径は、沈降法にて測定さ
れたものであり、２〜８ト１の範囲内にあることが必要
である。平均粒子径か２ｇｍより小さいと、吸油量が大
きく、樹脂への高充填かできなくなる。また、比表面積
か大きくなり吸着水分量が多くなるなどの欠点が生じて
くる。

平均粒子径が８ｇｍより大きいと沈降の問題か生じてく
る。尚、沈降の点では、より好ましくは平均粒子径は４
ＩＬ−未満である。

表面粗度係数は、窒素吸着法にて測定された比表面積Ｓ
Ｒと、平均粒子径より球近似て算出された比表面積ＳＣ
との比、ＳＲ／ＳＣで表わされ、　３未満であることか
必要である。

表面粗度係数は、いわば水酸化アルミニウム粒子表面の
荒れ具合、及び、チッピング粒子の量を表わしており、
この値が大きい程、吸着水分量か多くなり、また、樹脂
への分散性が悪化する等の欠点か生してくる。

アマニ油膜油量は、ＪＩＳ　Ｋ５０１０に準拠して測定
された値であり、３０ｃｃ／　１００ｇ以下であること
が必要である。この値を越えると、十分な難燃性か付与
できる量の水酸化アルミニウムを樹脂に充填することか
困難になるため、フィラー用途として不適である。

次に請求項２の発明の数値限定理由を説明する。

】Ｒバイヤー、εより得られる水酸化アルミニウム２次凝集
粒の１次粒子径は、　１〜４μ鳳の範囲内であることか
必要である。１次粒子径がｔ４諺より小さいと、解砕粉
の吸油量は、３０ｃｃ／　１００ｇを越え、　４μ■よ
り大きいと、遠心力による解砕効果が２次凝集粒を効果
的に解砕するのに十分ではなくなるため、吸油量は３０
ｃｃ／　ｌ００ｇを越え、平均粒子径は８蒔鵬より大き
くなる。水酸化アルミニウムの１次粒子径の測定は、電
子顕微鏡による観察によっても良いが、さらに簡便には
次の方法による。

第１図に示す金型１（円筒ルツボ形、直径圓Ｉ、深さ５
０■）内に、２３℃、相対湿度６５％の雰囲気下に１時
間放置した水酸化アルミニウム２を１５ｇ装入し、油圧
プレスにより０．７５ｔ／ｃｒｎ’の圧力て３０秒間加
圧する。ついで金型内から水酸化アルミニウムを取り出
し、樹脂フィルム製の袋に入れ指圧により圧塊をほぐし
得られた解砕粉を空気透過法により、その平均粒子径（
ブレーン径）を測定する。

平均径１〜４　ＩＬｗの１次粒子径を持つ２次凝集した
水酸化アルミニウムは、例えば、米国特許第２５４９５
４９号に記載、のバイヤー法によって得たアルミン酸ナ
トリウム溶液にアルミニウム塩を導入してアルミナゲル
な得１次にこのゲルの一部を結晶性水酸化アルミニウム
に変換させ、このようにして得られた混合物を分解すべ
きアルミン酸ナトリウムに導入し、撹拌を続けて極めて
細かい水酸化アルミニウムの析出を誘起する方法によっ
て得られるか、得られた水酸化アルミニウムの１次粒子
径か目的とする１次粒子径より細かい場合は、該水酸化
アルミニウムを種晶として使用し、さらにアルミン酸ナ
トリウム過飽和溶液を分解することによっで所望の１次
粒子径を持つ２次凝集した水酸化アルミニウムを製造し
得る。２次凝集した水酸化アルミニウムの２次粒子径は
、本発明においては特に限定するものではないか、２０
μ−以下であることが好ましい。

連続式遠心分離装置により該水酸化アルミニウムを含む
スラリーに与えられる遠心力は、重力の１０００倍（Ｉ
Ｉ）ＯＯＧ　）以上であることか必要である。

遠心力か重力の１０００倍より小さいと、水酸化アルミ
ニウムの２次凝集粒は有効に解砕されない結果、吸油量
は依然として大きいままである。連続式遠心分離装置と
は遠心力により連続的にスラリーを連綿分離する装置を
いい、遠心力を加えた状態で該スラリーの固形分を分離
する機能を有する装置を言う。この装置の代表的ものと
しては、例えば改訂凹版“化学工学便覧”　（化学工学
便覧編）ｐＨ１９記載の水平型デカンタ一連続排出式を
あげることができる。すなわち、回転する円筒、又は円
すい体とわずかの差て回転するヘリカルコンベヤーを組
み合わせたもので沈降固形物を連続的に排出する型式の
ものである。本発明における装置は同じ型式で垂直（縦
）型のものであってもよい。

〔作用〕

連続式遠心分離装置により、水酸化アルミニウムの２次
凝集粒か有効に解砕される機構は次のように考えられる
。

水酸化アルミニウムの２次凝集粒を含むスラリーが連続
式遠心分離装置に導かれると、その大きな遠心効果によ
り、固形分は遠心分離装置の回転円筒、又は円すい体等
に強く押しつけられ、２次凝集粒は互いに強く接触する
ようになる。このような条件下て回転円筒、又は円すい
体とわずかの差で回転するヘリカルコンベヤーにより固
形分が強制的に排出される際、水酸化アルミニウムの２
次凝集粒は互いに強く接触しながら移動し、その結果、
互いのこすれ合いによって２次凝集粒の解砕効果が発生
するものと考えられる。

この連続式遠心分離装置による解砕は、従来より用いら
れてきたメデイア間の衝突による衝撃力を利用した粉砕
法や、レイモンドローラーミル等の円筒−ローラー間の
摩砕効果を利用するもの、ジェットミル等の粒子間の衝
突を利用した粉砕法則的なものである。

（実施例）ここで、実施例によって、本発明の内容をさらに詳細に
説明するか１本発明は、これら実施例に限定されるもの
ではない。

バイヤー液によって得られたアルミン酸ナトリウム溶液
（Ｎａ２Ｏ濃度＝　１２０ｇ／ｌ　　ＡｆＬ２０３６度
＝１２０ｇ／ｆＬ）を以下の実施例、及び比較例におい
て単にアルミネート液と省略して呼ぶこととする。

尚、樹脂フィラーとしての評価は、コンポジット銅張り
積層板で、以下の項目について行った。

（］）フェス粘度硬化剤含有エポキシ樹脂　　　１００部水酸化アルミニ
ウム　　　　　　７０部溶剤　　　　　　　　　　　　
１００部上記配合による２５℃における粘度を測定した
。

１００００ｃｐ以上ではガラス不織布への含浸性が悪化
する。

（２）沈降性上記樹脂フェスを７５ｇ／ｒｎ’のガラス不織布に含浸
乾燥させて、　　７８０ｇ／ｒｎ’のプリプレグ（以下
、プリプレグＡとする）を得た。また、　２００ｇ／ｒ
ｎ’のガラス布に硬化剤を含むエポキシ樹脂フェスを含
浸乾燥させて、　　４００ｇ／ｒｎ’のプリプレグ（以
下、プリプレグＢとする）を得た。

次にプリプレグＡを３枚重ね、その両面にプリプレグＢ
を１枚ずつ介して厚さ０．０１８５ｍの銅箔を載せて積
層体を得た。これを金属プレート間にはさみ、圧力５０
ｋｇ／　ｃ　ｒｎ”、　１７０°Ｃで　１００分間成形
し、厚さ　１．６ｍｍの電気用積層板を得た。

沈降性の評価は、次の基準で行った。

◎非常に良好二基板の反りは全くない。

○良好　　　：基板の反りは問題になる程ではない。

ｘ不良　　　：基板の反りか問題となる。

成形時に粒子の沈降が起こると基板のそりの原因となる
。

実施例１アルミネート液に中和当量の硫酸ばん土の水溶液を加え
、ゲル状の水和アルミナ液（ＡｆＬ２ｏｚ換算濃度：　
　１７０ｇ／又）を得た。これを種子液とし、アルミネ
ート液に種子率（種子液中のＡｎ　ｚＯ：＋酸／アルミ
ネート液中のＡ文２０３量×１００）か１％になるよう
に加え、６０℃に保温しつつ、−昼夜撹拌を続けた。析
出物を少量、枦別後、水洗、乾燥して得た水酸化アルミ
ニウムの平均粒子径は、２．７１Ｌ■、１次粒子平均径
は、　１．５μ層であった。

得られたスラリーを連続式遠心分離装置（シャープレス
・スーパ・デカンタＰ−６６０、以下、同）により、２
５００Ｇの遠心力を与えつつ、固澄分離後１分離された
ケーキを水洗・濾過・乾燥の各工程を経由させた。

得られた乾燥粉の特性値を第１表に示す。

実施例２実施例１において得られたスラリーに、さらに種子率か
１０％になるようにアルミネート液を加え、６０℃に保
温しつつ、−昼夜撹拌を続けた。析出物を少量、炉別後
、水洗、乾燥して得た水酸化アルミニウムの平均粒子径
は、　５．４終■、１次粒子平均径は、　１．５ＩＬｍ
であった。

得られたスラリーを連続式遠心分離装置により、３００
０Ｇの遠心力を与えつつ、固液分離後、分離されたケー
キを水洗・濾過・乾燥の各工程を経由させた。

得られた乾燥粉の特性値を第１表に示す。

実施例３実施例２と同様に水酸化アルミニウムを製造したか、ス
ラリーに与えた遠心力は１５０ＯＧであった。

得られた乾燥粉の特性値を第１表に示す。

実施例４実施例１において得られたスラリーに、さらに、種子率
か５％になるようにアルミネート液を加え、６０℃に保
温しつつ、−昼夜撹拌を続けた。

析出物を少量、炉別後、水洗、乾燥して得た水酸化アル
ミニウムの平均粒子径は、　７．９ｇｍ　、１次粒子モ
均径は、：１．３ｇｍであった。

得られたスラリーを連続式遠心分離装置により、３００
０　Ｇの遠心力を与えつつ、固液分離後、分離されたケ
ーキを水洗・−過・乾燥の各工程を経由させた。

得られた乾燥粉の特性値を第１表に示す。

実施例５実施例１において得られたスラリーに、さらに種子率か
２％になるようにアルミネート液を加え、６０℃に保温
しつつ、−昼夜撹拌を続けた。析出物を少量、炉別後、
水洗、乾燥して得た水酸化アルミニウムの平均粒子径は
、１１．フル■、１次粒子平均径は、３．７鉢■てあっ
た。

得られた乾燥粉の特性値を第１表に示す。

（以下余白）比較例１アルミネート液に中和当量の硫酸ばん土の水溶液を加え
、ゲル状の水和アルミナ液（ＡｆＬ２０ｉ換算濃度：　
　１７０ｇ／見）を得た。これを種子液とし、アルミネ
ート液に種子率が２％になるように加え、６０°Ｃに保
温しつつ、−昼夜撹拌を続けた。析出物を少量、炉別後
、水洗、乾燥して得た水酸化アルミニウムの平均粒子径
は、　１．７μＩ、１次粒子平均径は、０．８終■であ
った。

得られたスラリーを連続式遠心分離装置により、２８０
０Ｇの遠心力を与えつつ、固液分離後、分離されたケー
キを水洗・濾過・乾燥の各工程を経由させた。

得られた乾燥粉の特性値を第２表に示す。

比較例２実施例２において得られたスラリーに、さらに種子率が
３０％になるようにアルミネート液を加え、６０°Ｃに
保温しつつ、−昼夜撹拌を続けた。析出物を少？、炉別
後、水洗、乾燥して得た水酸化アルミニウムの平均粒子
径は、２０．２ＪＬ鵬、１次粒子平均径は、５．２ｇｍ
であった。

得られた乾燥粉の特性値を第２表に示す。

比較例３実施例２と同様に水酸化アルミニウムを製造したが、ス
ラリーに与えた遠心力は５００Ｇであった。

得られた乾燥粉の特性値を第２表に示す。

比較例４実施例２において得られたスラリーをラボの遠心分離装
置で固液分離後、液分を捨て、固形分の洗浄、乾燥を行
なった。

得られた乾燥粉の特性値を第２表に示す。

比較例５実施例４において得られたスラリーを通常のフィルター
で濾過後、洗浄、乾燥を行なった。

得られた乾燥粉をアトライター（三井三池化工ａｔ）に
よって２０分間粉砕することにより得られた粉砕粉の特
性値を第２表に示す。

比較例６市販の粉砕微粒水酸化アルミニウム（日本軽金属−社製
８Ｗ−７０３）の特性値を第２表に示す。

（以下余白）（発明の効果）本発明により得られた水酸化アルミニウムは、従来の微
粒水酸化アルミニウムにおいて不可能であった低比表面
積と低吸油量の両立を達成している所に、その債れた価
値が認められる。また、本発明になる水酸化アルミニウ
ムの製造方法のポイントである連続式遠心分離装置によ
る２次凝集粒の解砕法は、チッピングを起こす事なく、
１次粒子まて解砕できるという点て全く画期的であり、
また、極めて優れたプロセスであり、その工業的価値は
大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、水酸化アルミニウムの１次粒子平均径測定の
ための加圧解砕法に使用する金型の断面図である。

Claims

【特許請求の範囲】１、ｉ）平均粒子径が２〜８μｍｉｉ）表面粗度係数Ｓ＿Ｒ／Ｓ＿Ｃ＜３（Ｓ＿Ｒは窒素
吸着法にて測定された比表面積を、Ｓ＿Ｃは平均粒子径
より球近似で算出された比表面積を表わす）ｉｉｉ）アマニ油膜油量（ＪＩＳＫ５１０１準拠）が３
０ｃｃ／１００ｇ以下であることを特徴とする樹脂フィラー用水酸化アルミニ
ウム。２、バイヤー法により得た平均径１〜４μｍの１次粒子
より成る水酸化アルミニウムの２次凝集粒のスラリーに
連続式遠心分離装置を用いて１０００Ｇ以上の遠心力を
加えて該スラリーの固形分を濃縮分離することを特徴と
する請求項１記載の樹脂フィラー用水酸化アルミニウム
の製造法。