DE2809761C2

DE2809761C2 - PVC-Rotschlamm-Massen

Info

Publication number: DE2809761C2
Application number: DE2809761A
Authority: DE
Inventors: Paul L.C. Hao; Wei Wen Hsinchu Hsu; Horng San Tang
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 1977-07-15
Filing date: 1978-03-07
Publication date: 1986-12-04
Also published as: IN147645B; IT1108020B; BE868962A; JPS5420060A; CA1111982A; AU514260B2; BR7804572A; GB1597424A; NL7806957A; DE2809761A1; FR2397436B1; FR2397436A1; AU3164177A; JPS5523587B2; IT7868227A0; BE869028A

Description

Abfall-Rotschlamm ist das Rückstandsprodukt der Aluminiumindustrie und wird nach der Extraktion des Aluminiumoxids mit einer Alkalilösung aus Bauxit erhalten. Da der Rückstand noch etwa 10% Alkali enthält, kann die Beseitigung des Rotschlamms zu einer Verschmutzung der Umwelt führen. Eine typische Probe des Rotschlamms zeigte die folgenden Analysen werte:

SiO₂	14,6%
Al₂O₃	22,6O/o
Na₂O	9,1%
TiO₂	7,2%
Fe₂O₃	35,6%
andere	10,9%

Die Zusammensetzung ist variabel und hängt von der Reinheit des Erzes, vom Typ und von der Konzentration des Alkalis, von der Art des Extraktionsverfahrens, von der Wirksamkeit der Extraktion usw. ab. Die vorstehend angegebene Analyse ist nur beispielhaft, und die Zusammensetzung des Rotschlamms ist nicht auf diese Analysenwerte beschränkt.

so Es hat sich erwiesen, daß die Beseitigung von Abfall-PVC ein Problem für die Umwelt ist. Das Verbrennen des Materials führt zur Bildung von Rauch und von gefährlichen Gasen wie z. B. HCI. Die Probleme der Beseitigung von Rotschlamm und PVC als Abfallprodukte werden erfindungsgemäß vermindert. Für das erfindungsgemäße Verfahren kann ein Banbury-Mischer verwendet werden, jedoch können auch andere Verarbeitungsvorrichtungen eingesetzt werden, die der Fachwelt bekannt sind, wie z. B. Innenmischer, Walzenmühlen, Extruder oder andere Vorrichtungen.

Durch Vermischen von Polyvinylchlorid (PVC) in Form von Abfallmaterial oder als neu hergestellter Kunststoff mit Abfall-Rotschlamm wird ein Kunststoffmaterial erhalten. Es wird angenommen, daß die Zersetzungsprodukte im PVC durch freies Alkali, das im Rotschlamm enthalten ist, neutralisiert werden. Vorzugsweise wird ein anderes Abfallprodukt wie z. B. Abfall-Motorenöl als billiger Verarbeitungshilfsstoff hinzugegeben, der auf diese Weise einer »verdienstvollen« Funktion zugeführt wird und gleichzeitig ein Problem der Umweltverschmutzung bcSeiligi. Durch <ias Abianüi wird das FVC während des Mischens erweichi, was zu einer Hilfe bei der feinen Verteilung der Bestandteile führt, indem z. B. der Energieverbrauch gesenkt und die Mischungszeit verkürzt wird usw. Das Kunststoffmaterial kann auch andere Zusatzstoffe wie z. B. Füllmaterialien und Plastifikatoren enthalten, um die gewünschten physikalischen Eigenschaften zu erzielen.

Dioctylphthalat ist ein möglicher Bestandteil, der wahlweise eingesetzt werden kann. Er dient als Plastifizierungsmittel, um das PVC zu erweichen, damit es flexibel wird.

In den nachstehend angegebenen Tabellen wird der Anteil der Bestandteile in Gew.-% gezeigt, die in den erfindungsgemäßen Massen vorhanden sind.

TabeUe 1 Prozentbereiche

Bestandteil	Weiter Bereich	Hart (Shore D-78)	Bevorzugter Bereich
Rotschlamm 5%—80% Abfallöl 0%-20% Dioctylphthalat 0%—50% anderer Füllstoff 0%—20% PVC 20%-85% Tabelle 2 Massen optimaler Zusammensetzung	10%-55% 3%-15% 5%-10% 0%- 6% 25%-80%
Bestandteil	Weich (Shore A-77)

Pflanzenfasern Synthetische Fasern

PVC 20-30% (25%) 30-50% (40%)

Dioctylpbthalat <J0% (7%) 20-40% (38%) Rotschlamm >30% (60%) 5-25% (12%)

Abfallöl 3-10% (4%) 3-10% (5%)

andere 2- 6% (4%) 2- 6% (5%)

Füllstoffe wie die nachstehend angegebenen können in Mengen von bis zu 20 Gew.-% eingesetzt werden, um die Zugfestigkeit und die Härte zu erhöhen. Abfallprodukte von billigen Materialien, z. B. Pflanzenfasern wie Sisal und Bagasse, werden bevorzugt

I Sisal Glas

pj Bambus Polyester

|i Bagasse Polyamid

ß Polyvinylalkohol

p Polyacrylfasern

ja Die erfindungsgemäßen Massen sind typischerweise lichtundurchlässig, bis 180⁰C hitzestabil und, was die

<k Brennbarkeit betrifft selbstlöschend. Typische Beispiele für die Härte dieser Massen sind Shore D-78 für harte

ί I Materialien und Shore A-77 für weiche Materialien. Das Mischmaterial zeigt eine gute Wetterbeständigkeit.

|v Das erfindungsgemäße Verfahren ist ein äußerst wirksames Verfahren zur Umwandlung von gebrauchtem

Κ Schmieröl, Abfall-Rotschlamm und neuem oder gebrauchtem PVC-Material in nützliche und dauerhafte Erzeug-

;| nisse. Da alle Rohmaterialien, die eingesetzt werden, Abfallmaterialien sein können, werden dadurch einerseits

i'j die Kosten der Produkte herabgesetzt, und andererseits wird das Problem der Abfallbeseitigung und der sich

i'i; daraus ergebenden Umweltverschmutzung vermindert Nach dem bekannten Stand der Technik werden zum

(■',■ Vermischen von PVC kostspielige Stabilisatoren und Verarbeitungshilfsmittel eingesetzt. Erfindungsgemäß

fe wird in PVC-Materialien die stabilisierende Eigenschaft des Rotschlamms und die erweichende Wirkung des

v'i Abfallöls ausge<iutzt Erfindungsgemäß werden die Produktkosten herabgesetzt und die thermische Stabilität

P{ und Wetterbeständigkeit erhöht Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, daß das PVC-Mischmaterial seine

y anfängliche Zugfestigkeit und Dehnung in hohem Maße beibehält, wenn es über längere Zeit einer UV-Bestrah-

p lung ausgesetzt wird. Die Ursache für diese Effekte kann das Vorhandensein des Rotschlamms sein, der die

p thermische Stabilität des Mischmaterials erhöht, indem er die Zersetzungsprodukte, die sich bilden, absorbiert.

;|| Das Mischmaterial kann unter Bildung von Folien, Platten, Bahnen, »Ledern« usw., die flexibel oder hart sein

';, können, geformt werden. Aus dem flexiblen Material können Abfallbehälter, tragbare Reisspeicher, Gärungsbe-

S halter. Wasserbehälter für landwirtschaftliche Zwecke, Lagersilos für Gras und Heu, Frühbeetauskleidungen,

!; Lagertanks für Methan, das sich aus tierischen Abfällen bildet, Einlagen für Salzwasserverdampfer und -reser-

; voirs, Bauten für die Freilagerung, Wellenbrecher, Schutzhüllen für Drähte und Kabel usw. hergestellt werden.

:_;, Das harte Material kann zur Herstellung von dauerhaften Rohrleitungen, gewellten Dach- und Wandabdek-

>:| kungsmaterialien. Materialien für die Oberfläche von Gehsteigen, Verkleidungen für Bauzwecke usw. verwen-

'{!)■ det werden.

.'S- Wenn für die cniiidungsgemäßen massen Abfaii-FVC eingesetzt wird, ist es oft nicht notwendig, ein Piastifi-

;;" zierungsmittel hinzuzugeben, da das Abfall-PVC schon ein Plastifizierungsmittel enthält. Ein weiterer Vorteil

der Erfindung ist, daß die Mischmaterialien selbstlöschend sind, wenn sie einem Brennbarkeitstest unterzogen

; werden. Dieser Test besteht darin, daß man das Mischmaterial mit einem Bunsenbrenner entzündet, dabei hört

,■ das Material auf zu brennen, wenn der Bunsenbrenner entfernt wird. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, daß

man Maschinenöl, Motorenöl oder -Schmieröl, in Form des gebrauchten und/oder Abfallmaterials, als Verarbei-

.'.;' tungshilfsmittel einmischt, ohne daß dadurch die Qualität des Endprodukts oder dessen Verhalten bei der

ι Alterung in der Umwelt nachteilig beeinflußt wird. Durch diese Zugabe von ölen wird der Einsatz kostspieliger

, Weichmacheröle vermieden und die Umweltverschmutzung verringert, die durch das Wegschütten von ge- f brauchtem öl verursacht wird. if

In den nachstehend angegebenen Beispielen wurden die folgenden Standardtestverfahren angewandt: ^ Alterung ASTM D1573-61 S Zugfestigkeit und Dehnung ASTM D 638-72 Ii

Die F i g. 1 und 2 der Zeichnungen dienen dem Vergleich der Ergebnisse, die man bei Zugabe von Rotschlamm zu Massen erhält, die keinen Rotschlamm enthalten. In den F i g. 3 und 4 werden die erfindungsgemäßen Massen mit den Massen verglichen, die CaCO₃ anstelle von Rotschlamm enthalten.

Beispiel! »;'

In diesem Beispiel wird die Bildung einer flexiblen Folie erläutert, aus der dann ein Behälter zur Faulgasberei- ι

tung gebaut wird und die eine gute Wetterbeständigkeit hat Die nachstehend angegebenen Bestandteile wurden in einen Banbury-Mischer bei 175°C eingefüllt (in Gew.-Teilen):

200 Teile Abfall-PVC 20 Teile Abfall-Öl 55 Teile vorgetrockneter Rotschlamm

Das auf diese Weise erhaltene Gemisch wurde in einer Walzenmühle verarbeitet und dann mittels eines Kalanders unter Bildung einer Folie ausgewalzt Folien mit einer Dicke von 1,0 mm wurden unter Bildung eines zylindrischen Faulbehälters für tierische Abfälle mit einer Länge von 3 m und einem Durchmesser von 1,5 m miteinander heißverschweißt Der Faulbehälter wurde mit der zylindrischen Achse parallel zur Bodenoberfläche vergraben, wobei sich die Hälfte seines Volumens über dem Erdboden befand. Der Faulbehälter wurde dann bis zum Bodenniveau mit Wasser gefüllt, und der Luftraum über dem Wasser wurde unter einen Druck von 15 cm

Wassersäule gesetzt Im Verlauf eines Jahres wurde über 6000 Zyklen Luft in den Faulbehälter hinein- und aus diesem herausge-

pumpt ohne daß sich eine Beschädigung der Oberfläche des Faulbehälters zeigte. Der Druck der Luft wurde

über lange Zeitperioden aufrechterhalten. Die Folie hatte die Shore A-Härte 77. M

f Beispiel 2 ι

In diesem Beispiel wird die Bildung einer harten Platte gezeigt, die gegenüber Umweltbedingungen eine gute Widerstandsfähigkeit hat Für die Masse wurden die folgenden Bestandteile eingesetzt (in Gew.-Teilen):

260 Teile Abfall-PVC 87 Teile Dioctylphthalat (kDOP) 527 Teile vorgetrockneter Rotschlamm

40 Teile Abf altöl 40 Teile Sisalfaser

Diese Bestandteile wurden gut vermischt und dann 5 min lang in eine Formpresse unter einem Druck von 50 kg/cm² mit einer Temperatur von 170° C hineingegeben.

Die Platte, die man erhielt hatte eine Biegefestigkeit (ASTM D 790-74) von 420 kg/cm². Die Biegefestigkeit der Platte betrug 382 kg/cm², als die Platte 4 jähre lang den Wetterbedingungen von Taiwan ausgesetzt worden war. Nach langer Einwirkung der Umweltbedingungen auf die Platte war die Biegefestigkeit zu einem großen l^{ . Teil erhalten geblieben. Dies steht im Gegensatz zum gegenwäi tigen Stand der Technik, nach dem PVC, wenn es t£ so ein oder zwei Jahre lang den Bedingungen der Außenwelt ausgesetzt wird, brüchig und unbrauchbar wird. ^

Die Sisaifaser ist ein billiges Verstärkungsmittel, das eingesetzt wird um die Zugfestigkeit und die Härte zu Ji erhöhen. Die Härte hatte den Wert Shore D-78. f

Beispiel 3 'f

$

In diesem Beispiel wird die Erhöhung der Zugfestigkeit und die Beibehaltung der Dehnung von erfindungsgemäßen Materialien gezeigt die längere Zeit ultraviolettem Licht ausgesetzt worden waren.

Tabelle 3	PVC(Gew.-%)	Rotschlamm (%)	Abfallöl(%)
Beispiel Nr.	78 100	12 0	10 0
3A 3B

Es sei angemerkt daß 100 h UV-Bestrahlung einem Testjahr unter Außcnweltbedingungen entsprechen. Die Ergebnisse werden in den F i g. 1 und 2 gezeigt Wie aus den Figuren hervorgeht, führt die erfindungsgemäße Zugabe von Rotschlamm und Abfall-Schmieröl zu Erzeugnissen, die nach längerer UV-Bestrahlung eine

bessere Zugfestigkeit und Dehnung haben. Alle Testergebnisse sind Durchschnittswerte von 5 bis 10 Proben, die nach den statistischen Standardverfahren von Taiwan (China National Standards Statistical procedures) ermittelt wurden.

Beispiel 4

In diesem Beispiel wird gezeigt, daß die erfindungsgemäße Verwendung von Rotschlamm im Vergleich mit der Verwendung von bekannten Füllstoffen, wie z. B. CaCC>3, überlegen ist.

Beispiel Nr. PVC Füllstoff Verarbeitungshilfsstoff

4C 160 g CaCO₃ (60 g) Weichmacheröl (60 g)

4D 160 g Rotschlamm (60 g) Abfallöl (60 g)

Wie in den F i g. 3 und 4 gezeigt wird, führte die Erfindung zu einer verbesserten Beibehaltung der Dehnung 15 und zu einer Beibehaltung der Zugfestigkeit Dies stellt eine wesentliche Verbesserung gegenüber den nach dem Stand der Technik bekannten Massen dar.

Beispiele 5 bis 7 '■':'.

In den nachstehenden Beispielen wird gezeigt, daß die Zugabe von Abfall-Schmieröl als Verarbeitungshilfsstoff keinen schädlichen Einfluß auf die physikalischen Eigenschaften der Mischmaterialien hat, und zwar weder am Anfang noch nach den Alterungsversuchen. Die Masse bestand aus 160 g PVC und 160 g Dioctylphthalat sowie aus variierenden Mengen an Füllstoff und Verarbeitungshilfsstoff. »Ende« in der nachstehend angegebenen Tabelle bezieht sich auf Werte, die nach lOOOstündiger UV-Bestrahlung gemessen wurde. 25

Tabelle 4	Rotschlamm	Verarbeitungshilfstoff	Dehnung (%) Anfang	Ende	Zugfestigkeit (kg/cm²) Anfang Ende	82,1 76,5 83,6 67,1
Beispiele	60 g 60 g 50 g 40 g	20 g Weichmacheröl 20 g Abfallöl 30 g Abfallöl 40 g Abfallöl	324 400 346 334	284 318 318 316	79,6 80,2 80,0 76,2
X (Kontrolle) 5 6 7			Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Polyvinylchloridmasse mit einer guten Zugfestigkeit und einer guten Beibehaltung der Elastizität, dadurchgekennzeichnet, daß sie 20 Gew.-% bis 85 Gew.-% Polyvinylchlorid und 5 Gew.-% bis 80 Gew.-% Rotschlamm enthält

2. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in ihr enthaltene Polyvinylchlorid ein Abfali-PVC ist

3. Masse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß sie des weiteren 3 Gew.-% bis 15 Gew.-% Abfall-Motorenöl enthält

4. Masse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß sie 20 Gew.-% bis 30 Gew.-% Polyvinylchlorid, mehr als 30 Gew.-% Rotschlamm und 3 Gew.-% bis 10 Gew.-% gebrauchtes

Motorenöl enthält ^;

5. Masse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie des weiteren 5

Gew.-^o/o bis 10 Gew.-% Dioctylphthalat enthält
6. Masse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß sie des weiteren bis zu

20 Gew.-% eines Füllstoffs enthält
7. Masse nach einem der Ansprüche 1 bis 3 in Form einer flexiblen Folie, dadurch gekennzeichnet daß sie

30 Gew.-% bis 50 Gew.-°/o Polyvinylchlorid, 5 Gew.-% bis 25 Gew.-% Rotschlamm und 3 Gew.-% bis 10 Gew.-% gebrauchtes Motorenöl enthält
8. Masse nach Anspruch 1 in Form einer flexiblen Platte oder Bahn, dadurch gekennzeichnet, daß sie 40 Gew.-% Polyvinylchlorid, 12 Gew.-% Rotschlamm, 5 Gew.-% Abfallöl und 38 Gew.-% Dioctylphthalat enthält

9. Masse nach Anspruch 1 in Form einer harten bzw. steifen Struktur, dadurch gekennzeichnet, daß sie 25 Gew.-% Polyvinylchlorid, 60 Gew.-% Rotschlamm, 4 Gew.-% Abfallöl und 7 Gew.-% Dioctylphthalat enthält

10. Masse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen geringen Anteil an Sisal als Füllstoff enthält