DE69317312T2 - Keramikartiges material und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Keramikartiges material und verfahren zu seiner herstellung

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Materialien mit Eigenschaften, welche denen einer Keramik ahnlich sind, und solchermaßen hergestellte Materialien mit Eigenschaften, welche denen einer Keramik ähnlich sind, welche geeignet sind Erzeugnisse mit magnetischen Eigenschaften, wie auch Erzeugnisse, welche harte Strahlung und Röntgenstrahlung absorbieren, und Erzeungnisse mit isolierenden Eigenschaften, welche insbesondere in der Bauindustrie eingesetzt werden können, aufgrund ihres sehr geringen Feuchtigkeitsabsorbierbarkeit, herzustellen.
  • Es gibt verschiedene bekannte Verfahren um anorganische Füllstoffe, umfassend Phosphogips (phosphogypsum), mit synthetischen Polymeren in wassigen Systemen zu binden, wie in den Beschreibungen der Polnischen Patente Nr. 113 573 und 147 599 beschrieben, um Zusammensetzungen herzustellen, welche als Bodenmaterial oder als Ausgangsmaterial zur Herstellung von Stuck verwndet werden. Der Nachteil dieser Verfahren ist es, daß die resultierenden Produkte sehr brüchig und porös sind und daher Wasser stark absorbieren. Andererseits schreitet das Polymerizationsverfahren sehr langsam voran, wodurch die Verwendung von Extmsions- oder Sprießgußverfahren ausgeschlossen ist. Ferner ist aus der polnischen Patentanmeldung Nr. 283 240 ein Verfahren zur Herstellung eines keramikartigen Kunststoffes bekannt, wobei ein Phosphogipsabfall mit Polyesterharz in einem nicht wassrigen System enthaltend einen Beschleuniger, einen Harter und, sofern notwendig, Acteton, gebunden wird. Das resultierende Material ist geeignet um zu verschiedenen Erzeugissen durch Extrusionsoder Spritzgießen verarbeitet zu werden und ist durch eine gute mechanische Festigkeit, wie auch geringe Öl- und Wasserabsorption gekennzeichnet.
  • Unerwartet fand man heraus, daß die Verwendung eines anorganischen Verbundfüllstoffes, bestehend aus einem Phosphogipsabfall, insbesondere aus Apatit abgeleiteter Posphogips, und anderen inorganischen Verbindungen, wie Metalloxiden oder Salzen, in der Form einer physikalisch homogenisierten Verbindung mit einer Korngröße, welche 25µm nicht überschreitet, und binden dieses Füllstoffes mit ungesattigtem Polyesterharz in einem nicht-wassrigen System, es ermöglicht Materialien mit Eigenschaften, welche denen einer Keramik ahnlich sind, mit speziellen Eigenschaften herzustellen, welche einfach geformt, auch durch gießen, und machinell bearbeitet werden können. Ferner hat sich herausgestellt, daß durch die Zugabe einer CO&sub2; erzeugenden Substanz zu der Zusammensetzung aus einem Phosphogipsabfall und einem ungesättigtem Polyesterharz ein aufgeschäumtes Material mit Eigenschaften, welche denen einer Keramik ähnlich sind, hergestellt werden kann.
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Materials mit Eigenschaften, welche denen einer Keramik ähnlich sind, mit magnetischen Eigenschaften, wobei ein anorganischer Füllstoff mit einem synthetischen Harz in einem nicht wässrigen System gebunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren in mehreren Stufen durchgeführt wird, wobei in einer ersten Stufe Phosphogipsabfall bei einer Temperatur von nicht weniger als 177ºC wenigstens eine Stunde erwärmt wird, und in einer zweiten Stufe eine physikalisch homogenisierte trockene Zusammensetzung mit einer Korngröße von bis zu 25 µm aus dem Phosphogipsabfall und Magnetit in einem Volumenverhältnis von 1:0,66 - 1:1,52 hergestellt wird, und anschließend die resultierende trockene Zusammensetzung unter kontinuierlichem Rühren für 0,2 - 4,8 Stunden mit ungesättigtem Polyesterharz in einem Volumenverhältnis von 0,46:1 - 2,2:1 in bezug auf die trockene Zusammensetzung vermischt wird, und wobei bis zu 8 Volumenteile eines Beschleunigers, wie Cobaltnaphthenat, pro 100 Volumenteile des Harzes zugegeben werden, und in einer dritten Stufe die ganze Zusammensetzung durch Zugabe eines Härtes in einer Menge von 3 - 20 Volumenteilen gehärtet wird.
  • In der bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden vor dem Härten bis zu 23 Volumenteile eines organischen Verdünners, wie Aceton oder Styrol, zu der Zusammensetzung hinzugegeben, um die Viskosität der Zusammensetzung auf einem Wert von nicht mehr als 4,230 mPa sek zu halten.
  • Des weiteren ist es bevorzugt, daß der Härter eine Lösung aus 20 - 40 Volumen-% Cyclohexanonperoxid oder Benzoylperoxid in Dibutylphthalat ist, um nach der Beendigung der Polymerisation ein Material mit Eigenschaften, welche denen einer Keramik ähnlich sind, mit magnetischen Eigenschaften zu erhalten.
  • Das Material mit Eigenschaften, welche denen einer Keramik ähnlich sind, mit magnetischen Eigenschaften enthaltend einen anorganischen Füllstoff, ein synthetisches Harz, gemäß der vorliegenden Erfindung, welches nach dem Härten pro jeden 50 Volumenteilen Phosphogips 33 - 76 Volumenteile Magnetit, 46 -220 Volumenteile eines gehärteten ungesättigten Polyesterharzes und bis zu 23 Volumenteile Aceton oder Styrol enthält.
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Materials mit Eigenschaften, welche denen einer Keramik ähnlich sind, und welches geeignet ist eine Röntgenstrahlung von 45 - 55 keV und eine harte Strahlung von 0,6 - 1,25 MeV zu absorbieren, wobei ein anorganischer Füllstoff mit einem synthetischen Harz in einem nicht wässrigen System gebunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren in mehreren Stufen durchgeführt wird, wobei in einer ersten Stufe Phosphogipsabfall bei einer Temperatur von nicht weniger als 177ºC für wenigstens 1,2 Stunden erwärmt wird, und in einer zweiten Stufe eine physikalisch homogenisierte trockene Zusammensetzung mit einer Korngröße von bis zu 25 µm aus dem Phosphogipsabfall und Glassbildneroxiden in einem Volumenverhältnis von 1:0,76 - 1:1,42 hergestellt wird, wobei diese Oxide 81 Gew.-% Bleioxid, 11,5 Gew.-% Siliziumdioxid und 2,6 Gew.-% Bariumoxid enthalten, und anschließend die resultierende trockene Zusammensetzung unter kontinuierlichem Rühren für wenigstens 10 Minuten mit ungesättigtem Polyesterharz in einem Volumenverhältnis von 0,46:1-2,2:1 in bezug auf die trockene Zusammensetzung vermischt wird, und wobei bis zu 8 Volumenteile eines Beschleuniges, wie Cobaltnaphthenat, pro 100 Volumenteile des Harzes zugegeben wird, und in einer dritten Stufe die ganze Zusammensetzung durch Zugabe eines Härtes in einer Menge von 3-20 Volumenteilen gehärtet wird.
  • In der bevorzugten Ausfühmngsform des Verfahrens werden vor dem Härten bis zu 23 Volumenteile eines organischen Verdünners, wie Aceton oder Styrol, zu der Zusammensetzung hinzugegeben, um die Viskosität der Zusammensetzung auf einem Wert von nicht mehr als 4,230 mPa sek zu halten.
  • Des weiteren ist es bevorzugt, daß der Härter eine Lösung aus 20 - 40 Volumen-% Cyclohexanonperoxid oder Benzoylperoxid in Dibutylphthalat ist, um nach der Beendigung der Polymerisation ein Strahlungen absorbiendes Material mit Eigenschaften, welche denen einer Keramik ähnlich sind, zu erhalten.
  • Eine Platte, hergestellt aus diesem Material mit einer Dicke von 25 mm ist durch die Fähigkeit gekennzeichnet, Röntgenstrahlung von 45 - 55 kev zu absorbieren, ähnlich wie eine Bleiplatte mit einer Dicke von 1,1 mm, und eine harte Strahlung von 0,6 - 1,25 MeV, ähnlich wie eine Bleiplatte mit einer Dicke von 6,5 mm.
  • Das Material mit Eigenschaften, welche denen einer Keramik ähnlich sind, und welches geeignet ist eine Röntgenstrahlung von 45 - 55 kev und eine harte Strahlung von 0,6 - 1,25 MeV zu absorbieren, enthaltend einen anorganischer Füllstoff und ein synthetisches Harz, welches mit einem Härter gehärtet wurde,gemäß der vorliegend Erfindung enthält pro 50 Volumenteile des Phosphogips 38 - 71 Volumenteile Glasbildneroxide, 46 - 220 Volumenteile gehärteten ungesättigten Polyesterharz und bis zu 23 Volumenteile Aceton oder Styrol, wobei die Glassbildneroxide 81 Gew.-% Bleioxid, 11,5 Gew.-% Siliziumdioxid und 2,6 Gew.-% Bariumoxid umfassen.
  • Die Erfindung betrifft des weiteren Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Materials mit Eigenschaften, welche denen einer Keramik ähnlich sind, mit vollständig geschlossenen Poren, wobei zu einem anorganischen Füllstoff, welcher mit einem synthetischen Harz gebunden ist, ein Schaummittel bzw. Treibmittel zugegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren in mehreren Stufen durchgeführt wird, wobei in einer ersten Stufe Phosphogipsabfall bei einer Temperatur von nicht weniger als 172ºC für wenigstens 1,3 Stunden erwärmt wird, und in einer zweiten Stufe 100 Volumenteile des Phosphogipsabfalls mit 60 - 270 Volumenteilen eines ungesättigten Polyesterharzes enthaltend 8 Volumenteile eines Beschleuniges, wie Cobaltnaphthenat, vermischt werden, und in einer dritten Stufe 3 - 25 Volumenteile eines Härters und Butylisocyanat in einer Menge von bis zu 30 Volumen-% und 0,05 - 0,25 Volumen-% Wasser, bezogen auf Phoshpogips und Polyester zugegeben werden.
  • In der bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden vor dem Härten bis zu 12 Volumenteile eines organischen Verdünners, wie Aceton oder Styrol, zu der Zusammensetzung hinzugegeben, um die Viskosität der Zusammensetzung auf einem Wert von nicht mehr als 4,050 mPa sek zu halten.
  • Des weiteren ist es bevorzugt, daß der Härter eine Lösung aus 20 - 40 Volumen-% Cyclohexanonperoxid oder Benzoylperoxid in Dibutylphthalat ist.
  • Das Verfahren zur Herstellung von Materialien mit Eigenschaften, welche denen einer Keramik ähnlich .sind, gemäß der vorliegenden Erfindung, ermöglicht es das bei der Produktion entstehende Abfallprodukt Phosphogips zu verwenden, welches häufig ein für die Umwelt schädlicher Abfall ist, wogegen die keramikartigen Materialien aufgrund ihrer einfachen Verarbeitbarkeit durch Spritzgießen und Gießen und ihrer guten physikalisch-chemischen Eigenschaften in vielen Fällen anstelle von Metallen oder Kunststoffen verwendet werden können. Aufgrund ihrer guten Adhäsion an Metallen, Kunststoffen, Glas, Holz, oder Beton können diese Materialien einfach mit diesen Materialien vor oder nach dem Härten verbunden werden, wobei eine vorpolymerisierte Berbindung als Bindemittel verwendet wird. Des weiteren können Erzeugnisse aus den Materialien mit Eigenschaften, welche denen einer Keramik ähnlich sind, gemäß der vorliegenden Erfindung nachdem sie verschlissen sind, nach ihrem Abbau als Füllstoffe wieder eingesetzt werden, und so wiederverwendet werden.
  • Die vorliegende Erfindung wird des weiteren anhand der folgenden Beispiele beschrieben, ohne die Erfindung zu beschränken.
  • Beispiel I
  • Zu 0,5 dm³ eines unglesättigten Polyesterharzes werden 0,7 dm³ einer trockenen Zusammensetzung mit einer Korngröße von 16 pm unter kontinuierlichem Rühren hinzugefügt, wobei die Zusammensetzung aus 60 Vol.-% Magnetit und 40 Vol.-% Phosphogips (abgeleitet von Apatit) besteht, welche zuvor 2,1 Stunden bei einer Temperatur von 21 7ºC erwärmt wurde und anschließend werden 0,001 dm³ Cobaltnaphthenat, 0,165 dm³ Styrol und 0,03 dm³ einer 30 %-igen Lösung aus Benzoylperoxid in Dibutylphthalate zugegeben. Die resultierende Zusammensetzung wird in vorbereitete Formen in der Form von magnetischen Haltern für Seifen gegossen.
  • Beispiel II
  • Das Verfahren wird in gleicher Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt und eine trockene Zusammensetzung mit einer Korngröße von bis zu 10 pm verwendet, enthaltend Phosphogips und Bleiglasbruch in gleichen Volumenteilen, und eine flüssige Zusammensetzung wird erhalten, welche zur Beschichtung von Würfeln verwendet wird, geformt aus lonenaustauschern, welche bei der Installation zur Konzentration der radioaktiven Abwässer bzw Abgase eingesetzt werden.
  • Beispiel III
  • Ein dm³ ungesättigter Polyesterharz wird unter kontinuierlichem Rühren mit 1,4 dm³ Phosphogipsabfall mit einer Korngröße von bis zu 12 µm, welches zuvor 1,9 Stunden auf 237ºC erwärmt wurde, 0,002 dm³ Cobaltnaphthenat, 0,33 dm³ Aceton, 0,07 dm³ einer 30 %-igen Lösung aus Benzoylperoxid in Dibutylphthalate, 0,4 dm³ Butylisocyanat und 0,03 dm³ Wasser vermischt. Die resultierende aufgeschäumte Zusammensetzung wird verwendet um Profile herzustellen, welche für die Isolierung von Schiffskörpern bzw. -rümpfen von Yachten und Booten geeignet sind.

Claims (15)

1. Verfahren zur Herstellung eines Materials mit Eigenschaften, welche denen einer Keramik ähnlich sind, mit magnetischen Eigenschaften, wobei ein anorganischer Füllstoff mit einem synthetischen Harz in einem nicht wässrigen System gebunden wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Verfahren in mehreren Stufen durchgeführt wird, wobei in einer ersten Stufe Phosphogipsabfall bei einer Temperatur von nicht weniger als 177ºC wenigstens eine Stunde erwärmt wird, und in einer zweiten Stufe eine physikalisch homogenisierte trockene Zusammensetzung mit einer Korngröße von bis zu 25 µm aus dem Phosphogipsabfall und Magnetit in einem Volumenverhälthis von 1: 0,66 - 1:1,52 hergestellt wird, und anschließend die resultierende trockene Zusammensetzung unter kontinuierlichem Rühren für 0,2 - 4,8 Stunden mit ungesättigtem Polyesterharz in einem Volumenverhältnis von 0,46:1 - 2,2:1 in bezug auf die trockene Zusammensetzung vermischt wird, und wobei bis zu 8 Volumenteile eines Beschleunigers, wie Cobaltnaphthenat, pro 100 Volumenteile des Harzes zugegeben werden, und in einer dritten Stufe die ganze Zusammensetzung durch Zugabe eines Härtes in einer Menge von 3-20 Volumenteilen gehärtet wird.
2. Verfahren zur Herstellung eines Materials mit Eigenschaften, welche denen einer Keramik ähnlich sind, und welches geeignet ist eine Röntgenstrahlung von 45 - 55 keV und eine harte Strahlung von 0,6 - 1,25 MeV zu absorbieren, wobei ein anorganischer Füllstoff mit einem synthetischen Harz in einem nicht wässrigen System gebunden wird,
dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren in mehreren Stufen durchgeführt wird, wobei in einer ersten Stufe Phosphogipsabfall bei einer Temperatur von nicht weniger als 177ºC wenigstens 1,2 Stunden erwärmt wird, und in einer zweiten Stufe eine physikalisch homogenisierte trockene Zusammensetzung mit einer Korngröße von bis zu 25 µm aus dem Phosphogipsabfall und Glassbildneroxiden in einem Volumenverhältnis von 1:0,76 - 1:1,42 hergestellt wird, wobei diese Oxide 81 Gew.-% Bleioxid, 11,5 Gew.-% Siliziumdioxid und 2,6 Gew.-% Bariumoxid enthalten, und anschließend die resultierende trockene Zusammensetzung unter kontinuierlichem Rühren für wenigstens 10 Minuten mit ungesättigtem Polyesterharz in einem Volumenverhältnis von 0,46:1 - 2,2:1 in bezug auf die trockene Zusammensetzung vermischt wird, und wobei bis zu 8 Volumenteile eines Beschleuniges, wie Cobaltnaphthenat, pro 100 Volumenteile des Harzes zugegeben wird, und in einer dritten Stufe die ganze Zusammensetzung durch Zugabe eines Härtes in einer Menge von 3 - 20 Volumenteilen gehärtet wird.
3. Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Materials mit Eigenschaften, welche denen einer Keramik ähnlich sind, mit vollständig geschlossenen Poren, wobei zu einem anorganischen Füllstoff, welcher mit einem synthetischen Harz gebunden ist, ein Schaummittel bzw. Treibmittel zugegeben wird,
dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren in mehreren Stufen durchgeführt wird, wobei in einer ersten Stufe Phosphogipsabfall bei einer Temperatur von nicht weniger als 172ºC wenigstens 1,3 Stunden erwärmt wird, und in einer zweiten Stufe 100 Volumenteile des Phosphogipsabfalls mit 60 - 270 Volumenteilen eines ungesättigten Polyesterharzes enthaltend 8 Volumenteile eines Beschleuniges, wie Cobaltnaphthenat, vermischt werden, und in einer dritten Stufe 3-25 Volumenteile eines Härters und Butylisocyanat in einer Menge von bis zu 30 Volumen-% und 0,05 - 0,25 Volumen-% Wasser, bezogen auf Phoshpogips und Polyester zugegeben werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 -3, dadurch gekennzeichnet, daß der verwendete Phosphogipsabfall aus Apatit hergeleitet wird.
5. Verahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Härten zu der Zusammensetzung bis zu 23 Volumenteile eines organischen Lösungsmittels, wie Aceton oder Styrol, hinzugefügt werden, um die Viskosität der Zusammensetzung auf einem Wert von nicht mehr als 4230 mPa*s zu halten.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Härter eine Lösung aus 20 - 40 Vol.-% Cyclohexanonperoxid oder Benzoylperoxid in Dibutylphtalat ist.
7. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Härten ein organisches Lösungsmittel, wie Aceton oder Styrol, in einer Menge von bis zu 12 Volumenteilen hinzugefügt wird, um die Viskosität der Zusammensetzung auf einem Wert von nicht mehr als 4050 mPa*s zu halten.
8. Material mit Eigenschaften, welche denen einer Keramik ähnlich sind, mit magnetischen Eigenschaften, welches durch das Verfahren nach Anspruch 1 erhalten werden kann, enthaltend einen anorganischen Füllstoff und ein synthetisches Harz,welches mit einem Härter gehärtet wurde, dadurch gekennzeichnet, daß das Material pro 100 Volumenteilen des Phosphogips 66 - 152 Volumenteile Magnetit, 92 - 440 Volumenteile gehärteten ungesättigten Polyesterharz und bis zu 46 Volumenteile Aceton oder Styrol enthält.
9. Material mit Eigenschaften, welche denen einer Keramik ähnlich sind, und welches geeignet ist eine Röntgenstrahlung von 45 - 55 keV und eine harte Strahlung von 0,6-1,25 MeV zu absorbieren, enthaltend einen anorganischer Füllstoff und ein synthetisches Harz, welches mit einem Härter gehärtet wurde, dadurch gekennzeichnet, daß das Material pro 100 Volumenteilen des Phosphogips 76 - 142 Volumenteile Glasbildneroxide, enthaltend 81 Gew.-% Bleioxid, 11,5 Gew.-% Siliziumdioxid und 2,6 Gew.-% Bariumoxid, 92-440 Volumenteile gehärteten ungesättigten Polyesterharz und bis zu 46 Volumenteile Aceton oder Styrol enthält.
10. Verwendung eines Materials nach Anspruch 8, zur Herstellung von Erzeugnissen mit magnetischen Eigenschaften.
11. Verwendung eines Materials nach Anspruch 9 zur Herstellung von Erzeugnissen wie Platten, welche geeignet sind eine Röntgenstrahlung von 45 - 55 keV und eine harte Strahlung von 0,6 - 1,25 MeV zu absorbieren.
12. Verwendung eines Materials nach einem der Ansprüche 8 oder 9 in der Form einer vorpolymerisierten Zusammensetzung als ein Bindemittel.
13. Verwendung eines Materials bestehend aus 0,5 Volumenteilen eines ungesättigten Polyesterharzes, 0,7 Volumenteilen einer Zusammensetzung bestehend aus 60 Vol.-% Magnetit und 40 Vol.-% Phosphogips, 0,001 Volumenteilen Cobaltnaphthenat, 0,165 Volumenteilen Styrol und 0,03 Volumenteilen einer 30 %- igen Lösung aus Benzoylperoxid in Dibutylphthalate um magnetische Halter für Seifen herzustellen.
14. Verwendung eines Materials bestehend aus 0,5 Volumenteilen eines ungesättigten Polyesterharzes, 0,7 Volumenteilen einer trockenen Zusammensetzung enthaltend Phosphogips und Bleiglasbruch in gleichen Volumenteilen, 0,001 Volumenteilen Cobaltnaphthenat, 0,165 Volumenteilen Styrol und 0,03 Volumenteilen einer 30 %- igen Lösung aus Benzoylperoxid in Dibutylphthalate um Würfel zu beschichten, geformt aus lonenaustauschern, welche bei der Installation zur Konzentration der radioaktiven Abwässer bzw Abgase eingesetzt werden.
15. Verwendung eines Materials bestehend aus 1 Volumenteil ungesättigtem Polyesterharz, 1,4 Volumenteilen Phosphogipsabfall, 0,002 Volumenteilen Cobaltnaphthenat, 0,33 Volumenteilen Aceton, 0,07 Volumenteilen einer 30 %-igen Lösung aus Benzoylperoxid in Dibutylphthalate, 0,4 Volumenteilen Butylisocyanat und 0,03 Volumenteilen Wasser, um Profile herzustellen, welche für die Isolierung von Schiffskörpern bzw. -rümpfen von Yachten und Booten geeignet sind.
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