DE19512551A1

DE19512551A1 - Cristobalithaltige Paste

Info

Publication number: DE19512551A1
Application number: DE1995112551
Authority: DE
Inventors: Georg Scheller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-04-06
Filing date: 1995-04-06
Publication date: 1996-10-17

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine neuartige cristobalithaltige Paste.

Feinkörnige Pulver auf Basis von SiO₂ (Quarzsand, Quarzmehl, Kie selgur, Kieselsäure etc.) finden vor allem als anorganische Füllstoffe bei der Herstellung von Verbundwerkstoffen mit Kunststoffen (im fol genden als Compound bezeichnet) Verwendung. Die Aufgaben sol cher Füllstoffe, häufig auch als Verstärkungsstoffe bezeichnet, liegen in der

- Steigerung der Festigkeit, Steifigkeit, Härte und
- Herabsetzung der Kriechneigung, Schwindung und Temperatur empfindlichkeit,

wobei der Füllstoff preiswert und gut verfügbar sein muß.

Sowohl in bezug auf diese Eigenschaften als auch hinsichtlich der Verarbeitung des Füllstoffes spielt die Feinheit des Pulvers eine ent scheidende Bedeutung: Je feiner der Füllstoff ist, um so besser ist einerseits die Homogenität des Compounds, was zu guten, reprodu zierbaren Eigenschaften führt; andererseits läßt sich ein feineres Pulver wesentlich leichter über die verwendeten Dosiervorrichtungen in den Kunststoff einarbeiten, ohne daß sich der Füllstoff beispielsweise in den Zahnradpumpen ablagert bzw. zerstört.

Andererseits bedingt ein höhere Feinheit der SiO₂-haltigen Pulver eine wesentliche Erhöhung der Silikosegefahr. SiO₂-haltige Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von weniger als 50 µm dürfen heutzutage aufgrund der Silikosegefahr nur unter hohen Auflagen verarbeitet werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Füllstoffes, der den obigen Anforderungen entspricht ohne dabei eine Gefahrenquelle für Silikose darzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Paste gelöst, die Cristobalit mit einer mittleren Teilchengröße von 0,5 bis 500 µm und ein Dispersions- oder Suspensionsmittel enthält.

In einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform enthält die Paste Cristobalit mit einer mittleren Teilchengröße von 0,5 bis 50 µm und ein Dispersions- oder Suspensionsmittel.

Der Cristobalit sollte eine auf den Cristobalitanteil bezogene Reinheit von mindestens 80 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 85 bis 95 Gew.-%, aufweisen.

Auch sollte der Cristobalit eine auf den SiO₂-Anteil bezogene Reinheit von mindestens 99 Gew.-% aufweisen.

Cristobalit ist eine SiO₂-Modifikation mit lamellenartiger Struktur.

Cristobalit kann man beispielsweise durch Sinterung von Quarzsand bei hohen Temperaturen, d. h. zwischen 1400 und 1700°C, herstellen. Diesen durch Sinterung hergestellten Cristobalit kann man dann auf diese z. T. sehr geringen Teilchengrößen heruntermahlen, da Cristobalit aufgrund seiner lamellenartigen Struktur sehr spröde ist.

Ferner sei darauf hingewiesen, daß es technisch wesentlich aufwen diger ist, Quarzsand mit einer entsprechenden mittleren Teilchengröße zu produzieren.

Ein besonders zu bevorzugendes Mahlverfahren zur Herstellung von Cristobalit mit einer mittleren Teilchengröße von unter 10 µm ist die Düsenstrahlmahltechnik, bei der zwei Strahlen aus Cristobalitteilchen mit einer Größe von ca. 100 µm unter hohem Druck gegeneinander geblasen werden. Bei diesem Verfahren brechen die Cristobalitteilchen in Feinstpartikel mit einem mittleren Teilchendurchmesser bis unter 5 µm auseinander.

Der Cristobalitanteil in der Paste kann 5 bis 60 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Paste betragen.

Unter dem Begriff "Paste" wird hier wie auch im folgenden eine Fest körperdispersion oder -suspension in Flüssigkeiten (Lösemitteln) von teigiger Konsistenz verstanden, wie sie beispielsweise in Form von Salben oder Cremes in der Medizin als Arzneiform Verwendung fin den.

Das in der Paste enthaltene Dispersions- oder Suspensionsmittel ent hält im allgemeinen ein oder mehrere organische und/oder anorgani sche Lösemitteln (Flüssigkeiten), Kunstharze, Weichmacher und/oder Tenside.

Das organische oder anorganische Lösemittel kann aus Wasser, Alko holen, wie Methanol, Ethanol, Propanolen, Butanolen, Octanolen, oder Cyclohexanol; Ethern, wie Diethylether, Methyl-tert.-butylether, oder Tetrahydrofuran; Acetalen, wie 1,1-Dimethoxyethan oder 1,3- Dioxolan; Glykolen, wie Ethylenglykol, oder Propylenglykol; Glykol ethern, wie Ethylenglykoldimethyl- oder -diethylether, Propylengly koldimethyl- oder -diethylether; Aldehyden, wie Formaldehyd, Acet aldehyd; Ketonen, wie Aceton, Ester, wie Methyl- oder Ethylacetat; halogenierten und nicht halogenierten Kohlenwasserstoffen, wie Methylenchlorid, Trichlorethylen, 1,1,1-Trichlorethan, n-Hexan, Cyclo hexan, 1-Hexen; Toluolen oder Xylolen; stickstoffhaltigen Lösemittel, wie Ammoniak, Dimethylformamid, Pyridin, N-Methylpyrrolidon, Acetonitril, oder Nitrobenzol; schwefelhaltigen Lösemittel, wie Schwefelkohlenstoff oder Dimethylsulfoxid (DMSO); und/oder deren verträgliche Mischungen gewählt sein.

Das Kunstharz ist vorzugsweise aus Polymeren oder Copolymeren mit Ethylen-, Propylen-, Acrylat-, Methacrylat-, Styrol-, Vinyl-, Vinylacetat-, Vinylchlorid-, Butadien-, Epoxid-, Urethaneinheiten; Melamin-, Latex-, Siliconharzen und glasfaserverstärkten Kunststoffen sowie deren Mischungen ausgewählt.

Das Tensid kann insbesondere aus geradkettigen und cyclischen Ammoniumverbindungen, Benzalkoniumchloriden, quaternären Ammoniumchloriden, Pyridiniumsalzen, Alkylphenolpolyglykolethern, Fettsäure-, Fettsäureamid-, Fettalkoholethoxylaten, Fettsäureestern von Polyalkoholen, Betainen, Sultainen sowie deren Mischungen ausge wählt sein.

Es wurde auch gefunden, daß der Zusatz von Weichmacher zu der erfindungsgemäßen Paste deren vorteilhafte Wirkungen verstärkt. Als Weichmacher für die cristobalithaltige Paste können die dem Fach mann bekannten Klassen verwendet werden. Nichteinschränkende Beispiele sind Phthalsäureester, wie Di-2-ethylhexylphthalat (DOP), Diisodecylophthalat (DIDP), Dibutylphthalat (DBP), Diisobutylphthalat (DIBP) und Dicyclohexylphthalat (DCHP), Trimellitsäureester, wie Tri- (2-ethylhexyl)-trimellitat (TOTM), Triisononyltrimellitat (TINTM), ali phatische Dicarbonsäureester, wie Di-2-ethylhexyladipat (DOA), Diiso decyladipat (DIDA), Dibutylsebacat (DBS), Di-2-ethylhexylsebacat (DOS), Phosphorsäureester, wie Trikresylphosphat (TCF), Triphenyl phosphat (TPF), Diphenyl-2-ethylhexylphosphat (DPOF), Tri-(2-ethyl hexyl)phosphat (TOF), Fettsäureester, insbesondere Fettsäureglykol ester, Hydroxycarbonsäureester, insbesondere Citrate und Lactate, epoxidierte Fettsäureester und Triglyceride, Benzolsulfonamide, p-Toluolsulfonamide und Polyester aus Adipin-, Sebacin-, Azelain- und Phthalsäure mit Diolen wie 1,2-Propandiol, 1,3-Butandiol, 1,4-Butan diol oder 1,6-Hexandiol sowie deren verträgliche Mischungen.

Die erfindungsgemäße Paste kann als Mittel zur Rißverhinderung und zur Viskositätserniedrigung bei der Herstellung schnellhärtender Mör tel und Estriche (die Gegenstand der gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung des gleichen Anmelders mit dem Titel "Anorganische Bindemittel und Cristobalit enthaltende Zusammensetzung" sind), als Füllstoff zur Compound- und Polymerherstellung, als Pigmentpaste oder als TiO₂-Ersatz verwendet werden.

Die Verwendung der erfindungsgemäßen Paste als Füllstoff bei der Verwendung von Verbundwerkstoffen aus Kunststoff führt zu Compounds, die ausgezeichnete mechanische und physikalische Eigenschaften in bezug auf die Biegezugfestigkeit, Druckfestigkeit, Steifigkeit und Härte aufweisen. Insbesondere bei Verwendung einer Paste, die Cristobalit mit einer mittleren Teilchengröße von weniger als 50 µm enthält, sind diese Eigenschaften deutlich besser, als bei Ver wendung herkömmlicher, SiO₂-haltiger Füllstoffe.

Claims

1. Paste, dadurch gekennzeichnet, daß sie Cristobalit mit einer mittleren Teilchengröße von 0,5 bis 500 µm und ein Dispersions- oder Suspen sionsmittel enthält.

2. Paste, dadurch gekennzeichnet, daß sie Cristobalit mit einer mittleren Teilchengröße von 0,5 bis 50 µm und ein Dispersions- oder Suspensi onsmittel enthält.

3. Paste nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Cri stobalit lamellenartige Struktur aufweist.

4. Paste nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß der Cristobalit eine auf den Cristobalitanteil bezogene Reinheit von mindestens 80 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 85 bis 95 Gew.-%, aufweist.

5. Paste nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß der Cristobalit eine auf den SiO₂-Anteil bezogene Rein heit von mindestens 99 Gew.-% aufweist.

6. Paste nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß der Cristobalitanteil in der Paste 5 bis 60 Gew.-%, bezo gen auf das Gesamtgewicht der Paste beträgt.

7. Paste nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß das Dispersions- oder Suspensionsmittel ein oder meh rere organische und/oder anorganische Lösemittel, Kunstharze, Weichmacher und/oder Tenside enthält.

8. Paste nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das in dem Dis persions- oder Suspensionsmittel enthaltene organische oder anorgani sche Lösemittel ausgewählt ist aus Wasser, Alkoholen, Ethern, Glyko len, Glykolethern, Aldehyden, Ketonen, halogenierten und nicht halo genierten Kohlenwasserstoffen, schwefel- und stickstoffhaltigen Löse mitteln sowie deren Mischungen.

9. Paste nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das in dem Dispersions- oder Suspensionsmittel enthaltene Kunstharz aus gewählt ist aus Polymeren oder Copolymeren mit Ethylen-, Propylen-, Acrylat-, Methacrylat-, Styrol-, Vinyl-, Vinylacetat-, Vinylchlorid-, Buta dien-, Epoxid-, Urethaneinheiten; Melamin-, Latex-, Siliconharzen und glasfaserverstärkten Kunststoffen sowie deren Mischungen.

10. Paste nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das in dem Dispersions- oder Suspensionsmittel enthaltene Tensid ausgewählt ist aus geradkettigen und cyclischen Ammoniumverbin dungen, Benzalkoniumchloriden, quaternären Ammoniumchloriden, Pyridiniumsalzen, Alkylphenolpolyglykolethern, Fettsäure-, Fettsäure amid-, Fettalkoholethoxylaten, Fettsäureestern von Polyalkoholen, Betainen und Sultainen sowie deren Mischungen.

11. Paste nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der in dem Dispersions- oder Suspensionsmittel enthaltene Weichmacher ausgewählt ist aus Phthalsäureestern, Trimellitsäure estern, aliphatischen Dicarbonsäureestern, Phosphorsäureestern, Fett säureestern, Hydroxycarbonsäureestern, epoxidierten Fettsäuren und Triglyceriden, Benzolsulfonamiden, p-Toluolsulfonamiden und Poly estern aus Adipin-, Sebacin-, Azelain- und Phthalsäure mit Diolen sowie deren Mischungen.

12. Verwendung der Paste nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Mittel zur Rißverhinderung und zur Viskositätserniedrigung bei der Herstellung schnellhärtender Mörtel und Estriche.

13. Verwendung der Paste nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Füllstoff zur Compound- und Polymerherstellung.

14. Verwendung der Paste nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Pigmentpaste.

15. Verwendung der Paste nach einem der vorhergehenden Ansprüche als TiO₂-Ersatz.