CS241640B1 - Práškové plnivo na bázi hydroxidu horečnatého z přírodních karbonátů - Google Patents

Abstract

Práškové plnivo obsahuje 10 až 9θ % hmotnostních sraženého hydroxidu hořečnatého a 10 až 90 % hmotnostních uhličitanu vápenatého anebo hořečnatého a o,l až 2 % hmotnostní hydrofobizačních látek jakb jsou kyseliny, silany nebo titanáty. Velikost částic plniva je god 20 um a je jí dosaženo společným mletím obou hlavních složek plniva v přítomnosti hydrofobizačních látek. Plnivo netvoří agregáty a je vynikajícím retardérem hořeni plastů.

Description

- 1 - 241 640

Vynález se týká práškových plniv na bázi hydroxidu hořečna-tého a přírodních karbonátů určených pro plněni plastů.

Velkou výhodou plněných plastů ve srovnáni s klasickýmiplasty neplněnými je možnost sníženi nebo dokonce úplného potla-čeni hořlavosti těchto materiálů bez použití retardérů hořeniobsahujících halogeny, které při pyrolyze uvolňuji toxické a ko-rosivní produkty. U plněných plastů lze jako plniv použit takovémateriály, které při teplotách, při nichž dochází k pyrolýzepolymerů za viníku, hořlavých uhlovodíků, uvolňují kysličník uhli-čitý, vodu nebo jiné těkavé látky, mající hasicí efekt. Za velmiperspektivní plnivo pro samozhášivé kompozitní materiály je třebapovažovat hydroxid hořečnatý. Běžné typy hydroxidu hořečnatého,které je možno využit při plnění plastů, jsou typy srážené, krys-talizující v brucitické formě s velikosti krystalů obvykle pod1 >im. Tento materiál však nemá formu samostatných krystalů, nýbržtvoři agregáty o rozměrech od desetin po desítky milimetrů. Typyhydroxidů hořečnatých, mající formu samostatných krystalů o veli-kostech v jednotkách mikromairS, tedy v rozměrech optimálních provyužiti pro plnivářskó účely,byly připraveny pouze laboratorněa nelze s nimi v dohledné době počítat při průmyslovém využiti.Desintegrace agregátů hydroxidu hořečnatého na úroveň pod 20jjm ,která je obvyklou limitou pro využití plniva pro plasty, se uká-zala, vzhledem k velkému měrnému povrchu a ke značným elektrickýmsilím agregátů, jako velmi obtížná. Na běžných mlýnech, ve kterýchse obvykle plniva připravuji (např. mlýny kulové a vibrační), nel-ze tento materiál desxntegrovat na požadovanou jemnost ani s pří-davky značného množství mlecích přísad. Například na mlýnu Molinex -· 2 — 241 640 je možno desintegrace agregátů dosáhnout jen s velkou přísadoukyseliny stearové fungujíc! jako mlecí přísada, (vlče než 3 % hmotnostní), což je obsah nepřijatelný z hlediska pou-žitelnosti při plněni plastů.

Nyní se zjistilo, že plnivo vhodných vlastnosti se získáspolečným mletím krystalického hydroxidu hořečnatého s přírodnímikarbonáty. Předmětem vynálezu je práškové plnivo na bázi hydroxidu ho-řečnatého a přírodních karbonátů s povrchem upraveným hydrofobi-začnimi přísadami, které obsahuje 10 až 90 % hmotnostních sráže-ného hydroxidu hořečnatého a 10 až 90 % hmotnostních uhličitanuvápenatého anebo hořečnatého a 0,1 až\2 % hmotnostní hydrofobizač-nich látek jako jsou mastné kyseliny, silany nebo titanáty s ve-likostí částic pod 20jum dosaženou společným mletím obou hlavníchsložek plniva v přítomnosti hydrofobizačnich látek.

Práškové plnivo dle tohoto vynálezu se vyrobí tak, že hydro-xid hořečnatý v partikulárním stavu s jednotlivými částicemi(agregáty) většími než 50 jjm je dešihtegrován ve mlýnech společněs doprovodným melivem v hmotnostních poměrech 1:10 až 10:1 a dáles mlecí přísadou v množství 0,1 až 2 % hmotnostních, vztaženýchna melivo celkem, přičemž jako doprovodní melivo je použito vápe-nec, dolomitický vápenec, dolomit nebo magnézií a jako mlecí pří-sada jsou použity silány, titanoderiváty, vyšší mastné kyselinynebo jejich směsi. V přípravné fázi lze melivo před dávkovánímdo mlýna homogenizovat v mixeru s rychlosti aktivní části alespoň1 m/s při pckybové době alespoň 60 s^alternativou, 2& homogeni- zace probíhá při režimu se středními rozměry částic doprovodnéhomeliva menšími než 400 pm.

Teplota ve mlýně se s výhodou udržuje v rozmez! 60 až 110° C.Polarita povrchů velmi jemně mletých a mikromletých částic hydro-xidu hořečnatého a uhličitanů Vápenatých, hořečnatovápenatých ahořečnatých tvoři natolik příznivou kombinaci, že elektrické po-vrchové nábpje meliva lze prostřednictvím vhodné mlecí přísadypodstatnou měrou pasivovat. Timt^ způsobem lze snížit reaglome-račni tendence meliva při snižováni zrna meliva v mikrojemnéoblasti, takže je možno dosáhnout požadované granulometrickésloženi produktu. Pasivace elektrických sil povrchů meliva je 241 640 natolik výrazná, že se dokonce projeví i v celkové účinnostimletí, jak ukazují příklady srovnávacích experimentů mletí.Zařazení homogenizéru do technologické linky se projeví v do-sežení požadovaných stálých hmotnostních poměrů v produktu a od-razí se příznivě i na účinnosti mletí, a tedy i na energetickénáročnosti produktu. 3ak je v příkladech ukázáno, účinnostmleti závisí výrazně i :ia vstupních rozměrových parametrechzrna doprovodního meliva a teplotním režimu mletí.

Vynález osvětlí následující příklady, procenta uváděnáv příkladech jsou hmotnostní. Příklad 1

Na laboratorním kulovém vertikálním mlýnu typu Molinex bylymlety směsi podle následující tabulky, kde vstupní surovinypředstavují:

Ca CO^, frakce o středním zrnu 3 mm

Mg (0H)o, srážený produkt upravený na střední zrno agregátů 2,5 mmMg CO.-,, střední zrno 2 mm

Stearin, komerční směs vyšších mastných kyselin.Sledované veličiny jsou: W - měrná spotřeba energii pro docíleni jemnostina úrovni 97 % částic menších než 2o jum d - rozptyl obsahu stearinu v produktu (střední aritmetická odchylka)h - změny koncentrace Mg (0H)2 v produktu aritmetická odchylka) (střední směs CaC03 Mg(0H)o MgCO3 HSt \JQ d h č. c/ c c' c· m/t· /0 /0 /0 t /0 C ' /0 1 2 5 48 93 51 M 2 1 co 0,37 109 23 3 a) - 51 48 1 1,12 90 19 4 48 51 - 1 0,8 61 15 5 a)b) 48 51 - 1 0,60 57 15 ) před dávkováním 1 směs homogenizována v mixéru s obvodovou rychlosti činné části 4,5 m/s a dobu pohybu 100 sb) Ca C03 frakce o středním zrnu 93)im 4 Mísdní & polymerem· 241 640

Do násypky dvojšnekového směšovacího extruderu bylo sou-časně dávkováno : 50 dílů polypropylenu (kopolymer s 2 % etylenu charakterizovaný— 3 indexem toku 4,5 g/10 min/ a měrnou hmotností 902 kg . m50 dílů plniva - směs č. 5 (a srovnávací plniva).

Hnětení probíhalo při teplotě 23O°C, doba pobytu taveninyv extruderu činila 150 sekund. Směs byla vytlačována ve forměstruny a sekána na granulát, ze kterého byla připravena zkušeb-ní tělesa vstřikováním při teplotě taveniny 250 °C.

Jak vyplývá z následující tabulky, je ve srovnání se směsímikromletého vápence a sráženého hydroxidu hořečnatého dosaženosnazšího hnětení (nižší spotřeba hnětači energie), lepších zpra-covatelských vlastností (zatékavost, anizotropie smrštění ) ilepších mechanických vlastností (vrubová houževnatost). Ve srov-nání se samotným mikromletým vápencem je velkou předností dosa-žení samozhášivosti, která je charakterizována kyslíkovým číslemvětším než 23 :

Vzorek Plnivo Kysl.číslo Hnětači Zatékavost Anizo- VrubováC% 0o) energie., ve spirále tropie houžev- ά (kJ.kg“’1 (cm) (% délka)natost9 (kJ.m~ ) A «. 5 23,3 1 L00 46 -5,3 7,0 B Směs CaCO7Mg(0H)2 J 23,3 1 500 32 -8,0 6,3 C CaCO3 20,5 1 100 46 -5,4 7,1 D Mg(0H)2 25,9 2 200 35 -12,1 3,5 - 5 - Přiklad 2 241 640

Na vibračním poloprovozním mlýnu VM 20 Přerovských strojírenbyly mlety následující směsi: směs CaC0„ Mg (OH) Stearin t Wo d č. (%) (%) (%) (°C) (Gj/t) (%) 6 89 10 1 50 0,95 105 7 54 45 1 30 0,91 182 8 54 45 1 90 0,9 93 9 99 - 1 50 1,01 92 kde vstupní suroviny odpovídají Přikladu 1) a t představuje teplotu produktu vycházejícíh o ze mlýna. Příklad 3 Mleti podle přikladu č.l a jeho podmínek a),b) směs CaC0„ Mg(0H)2 mlecí Wo d h č. (%) (%) přísada (GO/t) (%) (%) 10 54 45 f) 0,74 60 13 11 54 45 g) 0,69 64 15 12 48 51 j) 0,59 55 15 kde mlecí přísady jsou dávkovány vesměs v 1 % koncentraci, přičemž jako přísady je použit f) aminopropyltrietoxysilan g) etylóndiaminopropyltrimetoxyeilanj) triisostearoylisopropyltitanát

Produkty mletí směsí č. 2 až 12 podle příkladů 1 až 3 jsou vesměsmateriály použitelné jako plniva pro plastické hmoty, kterými lzepotlačit hořlavost kompozitů při zachování velmi dobrých pevnost-ních parametrů.

Směsná plniva podle předchozích příkladů mají velmi příznivésypné vlastnosti, které se projeví nejen při manipulaci a sklado-váni plniv, ale i při reologicky velmi náročné počáteční fázimíšení s polymery.

Velkou výhodou plniv podle vynálezu je jejich stabilita protizpětné separaci jejich jednotlivých složek. - 6 - 241 640

Vru mis<uu s ?οΙγπ\<2<Φη bvl fpoužit stejný postup jako v příkladě 1, jako polymerbyl použit lineární polyetylén charakterizovaný indexem toku6,0 g/10 min a měrnou hmotností 961 kg . m . Dosažené výsled-ky měření hořlavosti, zpracovatelských vlastností a mechanic-kých vlastností při použití směsi δ. 12 ve srovnání se směsípřipravenou míšením mikromletého vápence se sráženým Mg(0H)2uvádí tabulka :

Vzorek Plnivo

Kysl.číslo(% o2)

Hnětači Zatékavost Anizo- Vrubováenergie^ ve spirále tropi· houževna(kJ.kg“x) (cm) smrště- tost 9 ní (% (kJ.m'*) délkové) δ. 12 23,8

Směs CaCO^ 23,8Mg (OH)2 1.100 1.500 46 32 -10,5 4,5-13,5 4,2

Claims (1)

1. - 7 - PŘEDMĚT VYNÁLEZU 241 640 Práškové plnivo na bázi hydroxidu hořečnatého a přírodníchkarbonátů s povrchem upraveným hydrofobizačními přísadami, vy-značené tím, že obsahuje 10 až 90 % hmotnostních hydroxidu ho-řečnatého a 10 až 90 % hmotnostních uhličitanu vápenatého anebohořečnatého a 0,1 až 2 % hmotnostní hydrofobizačních látek jakojsou mastné kyseliny, silany nebo titanáty s velikostí částicpod 20^im dosaženou společným mletím obou hlavních složek plnivav přítomnosti hydrofobizačních látek·