JPH0340911A

JPH0340911A - 熱膨張性黒鉛

Info

Publication number: JPH0340911A
Application number: JP1177482A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Suzuki; 鈴木　武嗣; Michiko Hirasawa; 平沢　通子
Original assignee: Nippon Kasei Chemical Co Ltd; Nihon Kasei Co Ltd
Current assignee: Nippon Kasei Chemical Co Ltd; Nihon Kasei Co Ltd
Priority date: 1989-07-10
Filing date: 1989-07-10
Publication date: 1991-02-21

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〕本発明は熱膨張性黒鉛に関する。

〔従来の技術〕

熱膨張性黒鉛は、高温に加熱すると瞬時にして元の体積
の数１０倍〜数１００倍に膨張し、この膨張した黒鉛は
プレスすることにより、バインダーを使わずに可撓性に
優れた黒鉛シートが得られること等から、工業的に重要
な素材として良く知られている。また、この熱膨張性黒
鉛は、約５００℃以上に急激に加熱することによりＣ軸
方向に数１０〜数１００倍に膨張する性質を有すること
から、ポリウレタンフォーム等の可燃性材料に添加し、
難燃性を向上させる目的で使用されることも良く知られ
ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

近年、初期消火対策の観点から、より低い温度領域で難
燃効果を発揮する難燃剤が求められており、熱膨張性黒
鉛についても低温領域で膨張性を発現するものが要望さ
れている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らはこのような要望にこたえるべく鋭意検討を
重ねた結果、特定の処理を施された熱膨張性黒鉛が上述
の課題を解決しうろこと見出した。

即ち、本発明は皮膜形成性の樹脂で被覆されており、該
樹脂の含有比率が１〜２５重量％であることを特徴とす
る熱膨張性黒鉛を要旨とするものである。以下、本発明
の詳細な説明する。

本発明の熱膨張性黒鉛の原料黒鉛には特に制限はなく、
天然黒鉛、熱分解黒鉛、キッシュ黒鉛など通常の熱膨張
性黒鉛の製造に用いられているものが使用できる。本発
明の熱膨張性黒鉛を製造するには、原料黒鉛を酸処理、
例えば９８％濃硫酸と６０％過酸化水素水の混合物に４
５℃以下の温度で１０〜３０分接触させ、次いで酸処理
後の黒鉛を水洗し、炉別し、乾燥した後、皮膜形成性の
樹脂で被覆する。

本発明の熱膨張性黒鉛は、難燃効果の発現という観点か
ら、１０００℃で１０秒間急激に加熱したときの膨張度
が５０〜２５０ｍ１／ｇであることが望ましい。本発明
でいう「膨張度」とは、１０００℃に保持された電気炉
内に、１０分以上保持して加熱された１５０ｃｃの石英
ビー力を炉外に取り出し、直ちに熱膨張性黒鉛０．５ｇ
を投入し、同じ＜１０００℃に保持された炉中に素早く
入れ、そのまま１０秒間保持した後、炉外に取り出し、
自然冷却した後の膨張黒鉛の容積／重量比（単位：　ｍ
ｌ／ｇ）である。

熱膨張性黒鉛の膨張度は、一般に該熱膨張性黒鉛の粒度
に左右され、粒度がおよそ８０メソシユより細かくなる
と、膨張度が小さくなる傾向があり、１５０メツシユよ
り細かい場合は、膨張度が極端に低下し、その結果、難
燃化効果が著しく低下する。従って本発明で使用される
熱膨張性黒鉛の粒度は、２０〜１５０メツシユのものが
望ましく、更に３０〜１００メツシュ程度に分級された
ものが最も好ましい。

熱膨張性黒鉛の粒度は、通常、これを製造する際の原料
黒鉛の粒度に依存しているので粒度の調整を原料黒鉛で
行ってもよく、また、膨張後の黒鉛を粉砕し分級して行
ってもよい。

本発明の熱膨張性黒鉛は、上記のように原料黒鉛を酸処
理後、アンモニア、苛性ソーダで水溶液で中和されてい
ても良い。中和処理は原料黒鉛を酸処理し、水洗後或は
水洗工程で、アンモニア水、苛性ソーダ水溶液と混合、
接触させて行う。中和の程度としては処理後の熱膨張性
黒鉛の１重量％水分散液のｐＨが４．５〜９程度である
ことが好ましい。

熱膨張黒鉛を被覆する皮膜形成性の樹脂の一例としては
、アクリロニトリル−ブタジェン共重合体、スチレン−
ブタジェン共重合体、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポ
リ酢酸ビニル樹脂及び、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアク
リレート樹脂及びこれらの混合物が挙げられる。これら
の樹脂は改質のためモノマーの一部が化学的に変性され
ていたり、第二、第三成分が共重合されていたり、可塑
剤などの添加物が添加されていても良い。これらの中で
は、アクリロニトリル含量が１５〜５０重量％のアクリ
ロニトリル−ブタジェン共重合体、スチレン含量が２０
〜３０重量％のスチレン−ブタジェン共重合体、酢酸ビ
ニル含量が２０〜８０重量％のエチレン−酢酸ビニル共
重合体が好ましい。これらの高分子物質はアニオン系又
はノニオン系界面活性剤により乳化される乳化分散体と
して使用され、固形分濃度が１〜５０％のものが好適で
ある。

被膜形成性の樹脂の他の例としては、合成水溶性高分子
物質又は天然水溶性高分子物質例えば、ポリビニルアル
コール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸Ｎａ塩
、カルボキシメチルセルロースＮａ塩、カルボキシメチ
ルデンプンＮａ塩、アルギンｉＮａ塩、ヒドロキシエチ
ルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、メチル
セルロース、エチルセルロースの他、牛乳カゼイン蛋白
、にかわ、ゼラチン、マンナン、アラビアゴム、グアー
ゴム、キチン等の天産物の水溶性１ｍ体等が挙げられ、
これらの単独又は混合物として使用される。これらの水
溶性高分子物質は、溶解度に応じて通常０．１〜１０％
程度の水溶液として使用されるが、溶解性を向上させる
などの目的でアルカリ性又は酸性であってもよい。

本発明における皮膜形成性の樹脂の含有比率は、１〜２
５重量％である。樹脂の含有比率が１重量％未満では本
発明の効果が十分発揮されず、また、２５％を超えると
熱膨張性黒鉛が強く結合され過ぎて、取扱いが極めて困
難になる。

本発明の熱膨張性黒鉛の製造法としては、上述の皮膜形
成性樹脂を乳化分散体あるいは水溶液として、熱膨張性
黒鉛にスプレーなどの方法によって添加し、ついで乾燥
させる方法が挙げられるが、皮膜形成性樹脂の含有比率
が小さい場合には、熱膨張性黒鉛を皮膜形成性樹脂の乳
化分散体、又は水溶液中に投入した後分離回収し、乾燥
を行っても良い。

皮膜形成性樹脂を乳化分散体として用いる場合は固形分
濃度５〜２５％程度に調整し、水溶液として用いる場合
は０．１〜２％程度に調整して使用するのが取扱い上有
利である。

スプレーにより被覆する場合は、添加、乾燥を繰り返し
て熱膨張性黒鉛を多層コーティングすることにより皮膜
形成性樹脂を所望の含量で含有させてもよい。

乾燥は、１０５℃における乾燥減量が０．５〜２％程度
となるように乾燥することが好適である。

乾燥が進むにつれ熱膨張性黒鉛が樹脂分によって結合さ
れ、見かけの粒度が大きくなることがあるので、この場
合は通常使用される乾式粉砕機により、所望の粒度まで
粉砕する。一方被覆前の熱膨張性黒鉛の粒度が細かい場
合は、このことを利用して見かけの粒度を大きくしても
よい。

以下、本発明を実施例、比較例及び使用例により更に詳
細に説明するが、本発明はその要旨を超尤ない限り、以
下の実施例に限定されるものではない。なお、実施例、
比較例及び使用例において、「部」は「重量部」を、「
％」は「重量％」を示す。

実施例１〜６、比較例１及び２固定炭素分９０％、灰分８％であるカナダ産出の天然鱗
片状黒鉛（粒度：３６メツシユ〜８０メツシユ）４００
部を９８％硫酸１５００部、６０％過酸化水素水２０部
の混合液に加えて、３０〜３５度で１５分間反応させた
。次いで反応物に１５００部の３０％硫酸を加えて希釈
した後、ガラス繊維が祇（ＧＡｌｏｏ）を用いてヌッチ
ェで吸引が過し残渣をとりだした。この残渣を５０００
部の水中に投入し、３０秒関部き混ぜ洗浄した後、再び
吸引が過により残渣を分離した。同様の水洗処理を再度
行った後、得られた残渣にＮ／１０苛性ソーダ水溶液１
０００部を散布しながら吸引濾過し、次いで残渣を１０
５°Ｃの熱風循環式乾燥品中で約９０分乾燥して熱膨張
性黒鉛を得た。このものの１重量％水分散液のｐＨは７
．６であり、また、１０００″Ｃで１０秒間加熱したと
きの膨張度は２００ｎｌ／ｇであった。

容量約２０００ｃｃのステンレス製ボウルに、上記熱膨
張性黒鉛５０部を入れ、撹拌しながらこれに、第１表に
示す皮膜形成性樹脂液を第１表に示す量噴霧した。なお
、実施例６においては、添加液を３分し、噴霧及び乾燥
を３回繰り返した。噴霧終了後、内容物をステンレス製
ハントに移し、１０５°Ｃに保持された乾燥品中で２０
分に１回の割合でかき混ぜながら約２時間乾燥した。

乾燥品をミキサーで数秒間解砕した後、３６メツシユと
８０メツシユの間で分級して本発明の熱膨張性黒鉛を得
た。

このようにして得られた熱膨張性黒鉛の膨張度を前述の
方法に従って測定した。また、低温領域における膨張性
を次のようにして測定した。即ち、１Ｑｃｃのガラス製
試験管に熱膨張性黒鉛１．０ｇを投入し、内容物を静か
に振動した後、試験管に付した目盛りにより膨張前の容
積Ｖｏを読み取り、次いで２５０°Ｃに保持された電気
炉内に７分間保持した後、炉外に取り出し、自然冷却し
た後、膨張後の容積ＶＥを読み取り、その比ｖｔ　／ｖ
Ｏを低温膨張性とした。低温膨張性の数値が大きいほど
、低温での膨張性が優れていることを表わす。

膨張度及び低温膨張性の測定結果を第１表に示す。

また、比較例２として皮膜形成性樹脂で被覆しない熱膨
張性黒鉛についても、膨張度及び低温膨張性を測定し、
結果を第１表に示した。

なお、使用した皮膜形成性樹脂の種類を以下に示す。

ＮＢ−Ｒ：日本ゼオン（株）製　ＮＢＲラテソクスｒＮ
ｉｐｐｏｌ　　１５７１ＪＥＶＡ　：ヘキスト合或（株）製　ＥＶＡエマルジョン
「モビニール　１８１ＥＪＰＶＡ：日本合成化学工業（株）製　「ゴーセノール　
ＮＨ−１８ＳＪの水溶液ＣＭＣ−Ｎａ　：第一工業製薬（株）製「セロゲン　３
ＨＪの水溶液使用例１〜８実施例１〜６及び比較例１及び２の熱膨張性黒鉛を用い
て下記の方法により硬質ポリウレタンフォームを製造し
、得られたフオームについて燃焼性試験としてＪＩＳ−
に−７２０１に準拠して酸素指数を測定した。結果を第
２表に示す。

〈硬質ポリウレタンフォームの製造〉ポリエチレン製容器でポリオール、触媒、発泡剤■及び
整泡剤を第２表に示す配合量で混合し、次に熱膨張性黒
鉛を第２表に示す量添加し、十分に攪拌混合してから、
液温を２０±１℃に保ちながら第２表に示す量の発泡剤
■を加えて混合原料を得た。ついで１１のポリエチレン
製ビーカーに混合原料を入れ、これに第２表に示す量の
ポリイソシアネートを加え、直ちに激しく５秒間攪拌し
た後、内容物を’ｌ　ＯｃｍＸ　’ｌ　ＱｃｓＸ　２５
ｃｍの容器に移してそのまま静置し３０分後に発泡成型
品を取り出した。

熱膨張性黒鉛以外の反応原料を以下に示す。

ポリイソシアネート：ポリメチレンポリフェニレンポリ
イソシアネート　ＰＡＰｌ１３５（ＮＧＯ当量：１３８）、エム・デイー化威社製ボリオール：ポリオキシプロピレンシ二−クローズＨ３
−２０９（ＯＨＶ　：　１２５）、＝洋化戒社製触　　　媒：アミン系触媒　ＫＡＯ−１ｔ　＋　、花王
社製整　泡　剤：シリコン系界面活性剤　Ｌ−５３４０、日
本コニカ−社製発泡剤■　：脱イオン水発泡剤■　：フロン溶剤　Ｒ−１１Ｅ、旭ガラス社製（発明の効果〕本発明の熱膨張性黒鉛は、従来のものに比べてより低温
における膨張性が高く、その結果難燃剤としての効果が
高く、難燃剤として有利に使用できる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）皮膜形成性の樹脂で被覆されており、該樹脂の含
有比率が１〜２５重量％であることを特徴とする熱膨張
性黒鉛。