NO792906L

NO792906L - FILLING SUBSTANCES THERMOPLASTIC MIXTURE.

Info

Publication number: NO792906L
Application number: NO792906A
Authority: NO
Inventors: William Sidney Underwood; Louis Bohm
Original assignee: Kestrel Chemicals Ltd
Priority date: 1979-09-07
Filing date: 1979-09-07
Publication date: 1981-03-10

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører fyll stoffholdige The present invention relates to fillers

termoplastblandinger, spesielt på basis av polyvinylklorid,thermoplastic compounds, especially on the basis of polyvinyl chloride,

og det særegne ved de fyll stoffholdige termoplastblandingene i henhold til oppfinnelsen er at de som fyllstoff inneholder en spesiell type silisiumoksyd. and the distinctive feature of the filler-containing thermoplastic mixtures according to the invention is that they contain a special type of silicon oxide as filler.

Termoplastmaterialer er et vanlig kommersielt produkt og f.eks. polyvinylklorid (PVC) finner anvendelse ved så varierte anvendelser som•fleksible filmer og plater, stive folier og plater, flasker og andre beholdere, grammofonplater, stive ekstrudater som f.eks. rør og ledninger, kabler, gulvbelegnings-materialer, belegg for tekstil stoffer og papir, og fottøy. Thermoplastic materials are a common commercial product and e.g. Polyvinyl chloride (PVC) is used in such varied applications as • flexible films and plates, rigid foils and plates, bottles and other containers, gramophone records, rigid extrudates such as e.g. pipes and wires, cables, floor covering materials, coatings for textile fabrics and paper, and footwear.

Normalt inneholder PVC et fyllstoff ved de nevnte anvendelser.Normally, PVC contains a filler in the aforementioned applications.

En anvendelse av myknet PVC er som en elektrisk isolasjons Vanligvis anvendes en blanding av fyllstoffer, f.eks. en One application of softened PVC is as an electrical insulator. Usually a mixture of fillers is used, e.g. one

blanding av kritt, som er et billig fyllstoff, og et fyllstoff bestemt til å meddele de ønskede elektriske egenskaper, som f.eks. kalsinert kaolinleire (som er betraktelig dyrere enn kritt). mixture of chalk, which is a cheap filler, and a filler designed to impart the desired electrical properties, such as calcined kaolin clay (which is considerably more expensive than chalk).

Umyknet PVC (UPVC) anvendes nå i stor utstrekning for fremstilling av vannledninger, som f.eks. rør og kloakkledninger, da det er relativt billig, lett og korrosjonsbestandig. UPVC anvendes også for fremstilling av trykkrør, soilsystemer, drenerings-systemer, rør og ledninger. Unplasticized PVC (UPVC) is now widely used for the production of water pipes, such as e.g. pipes and sewer lines, as it is relatively cheap, light and corrosion resistant. UPVC is also used for the production of pressure pipes, soil systems, drainage systems, pipes and cables.

UPVC vil normalt inneholde følgende til setningsmidler:UPVC will normally contain the following additives:

(a) en termisk stabilisator, vanligvis et basisk bly eller tinnsaltj (a) a thermal stabilizer, usually a basic lead or tin salt

.(b) et indre smøremiddel (vanligvis en voks med lavt smelte-punkt) for å hjelpe til med at PVC pulveret skal absorbere varme jevnt i de tidligere soner av ekstruderen (dvs. for å redusere smelteviskositeten)j (c) et ytre smøremiddel (vanligvis en stearinsyreester) for å hjelpe til med å føre smeiten gjennom hodet på ekstruderenj (d) et slagstyrke modifiserende middel, spesielt for lav-temperaturanvendelse; - (e) et pigment (f.eks. en blanding av fearbon black og titan-dioksyd for å frembringe en grå farge)j og (f) et fyllstoff (vanligvis kalsiumkarbonat, f.eks. utfelt kalsiumkarbonat (PCC)) vesentlig for å gjøre produktet billigere. En viktig unntagelse er imidlertid i UPVC for bruk i trykkrør idet bruk av fyllstoff her vanligvis unngås for å forhindre nedsettelse åv egenskapene til det anvendte UPVC. .(b) an internal lubricant (usually a low melting point wax) to assist the PVC powder to absorb heat evenly in the former zones of the extruder (ie to reduce melt viscosity)j (c) an external lubricant (usually a stearic acid ester) to aid in passing the melt through the head of the extruder; (d) an impact modifying agent, especially for low-temperature applications; - (e) a pigment (eg a mixture of fearbon black and titanium dioxide to produce a gray colour)j and (f) a filler (usually calcium carbonate, eg precipitated calcium carbonate (PCC)) essential for to make the product cheaper. An important exception, however, is in UPVC for use in pressure pipes, as the use of filler is usually avoided here to prevent a reduction in the properties of the UPVC used.

Arten av fyllstoffet (partikkelstørrelse og form..og kjemisk sammensetning) er av viktighet da den kan påvirke slike egenskaper i ferdigproduktet som graden av glans, luftinneslutning, permeabilitet, brannmotstand, kjemiske egenskaper som f.eks. motstand overfor syrer og alkalier, al dringsegenskaper, mekaniske egenskaper (strekkfasthet, forlengelse, hårdhet, sprøhet og lignende), dimensjonsegenskaper som f.eks. forholdet for deformasjon og krympning, og bearbeidningsegenskaper. The nature of the filler (particle size and shape..and chemical composition) is important as it can affect such properties in the finished product as the degree of gloss, air entrapment, permeability, fire resistance, chemical properties such as e.g. resistance to acids and alkalis, aging properties, mechanical properties (tensile strength, elongation, hardness, brittleness and the like), dimensional properties such as e.g. the ratio of deformation and shrinkage, and processing properties.

Det fyllstoff som vanligvis hittil har vært anvendt (kalsiumkarbonat, som kan være belagt med stearinsyre) er ikke uten • mangler. Det kan f.eks. generelt ikke anvendes de mengder på over 10. deler pr. 100 (deler pr. 100 deler plastmaterial), The filler that has usually been used up until now (calcium carbonate, which can be coated with stearic acid) is not without • shortcomings. It can e.g. quantities of more than 10 parts per 100 (parts per 100 parts plastic material),

idet ellers syremotstandsevne og sprøheten av det ferdige produkt ikke blir tilfredsstillende. otherwise the acid resistance and brittleness of the finished product will not be satisfactory.

Generelt vil en økning i mengden av et konvensjonelt fyllstoffIn general, an increase in the amount of a conventional filler will

i PVC resultere i en økning i hårdhet, sprøhet og nivå for in PVC result in an increase in hardness, brittleness and level of

vannabsorbsjon og nedsettelse av kjemisk motstandsevne. Denne nedsettelse av egenskapene kan bli tydelig endog ved nivåer under 10 deler pr. 100. Nedsettelsen av egenskapene kan være så markert at ettersom nivået for fyllstoffer økes, slik at innhold på 15 deler pr. 100 vanligvis ikke vil komme i betraktning, eventuelt med unntagelse av tilsetning av dyre tilsetningsmidler, eventuelt i PVC av god kvalitet. water absorption and reduction of chemical resistance. This reduction in properties can become apparent even at levels below 10 parts per 100. The reduction in properties can be so marked that as the level of fillers is increased, so that a content of 15 parts per 100 will not usually come into consideration, possibly with the exception of the addition of expensive additives, possibly in good quality PVC.

Partikkelformet kalsiumkarbonat, vil såvel være vanskelig å håndtere i bulk og kan. dertil resultere i dårlig flyteevne i det fylte plastmaterial som resulterer i en tendens til å tilstoppe, munningene av ekstruderingsapparatet. Det kreves derfor store mengder smøremiddel. Particulate calcium carbonate will be both difficult to handle in bulk and can. in addition result in poor flowability in the filled plastic material resulting in a tendency to clog the orifices of the extruder. Large quantities of lubricant are therefore required.

Betingelsene for behandling av tidligere anvendte UPVC-blandinger er videre slik at det :;kreves en-varmestabilisator. The conditions for processing previously used UPVC mixtures are further such that a heat stabilizer is required.

De stabilisatorer som hittil har vært anvendtevil ofte være giftige og det har derfor vært ønskelig å formulere UPVC-blandinger med en redusert mengde stabiliseringsmiddel. The stabilizers that have been used so far will often be toxic and it has therefore been desirable to formulate UPVC mixtures with a reduced amount of stabilizer.

Det fyllstoff som anvendes ved den foreliggende oppfinnelse utgjøres av partikkelformet amorft silika oppnådd ved damp- The filler used in the present invention consists of particulate amorphous silica obtained by steam

fase oksydasjon av silisium og/eller ved sublimasjon og etterfølgende kondensasjon av silisiumoksyd (det partikkelformede amorfe silisiumoksyd benevnes i det følgende hensiktsmessig som "det foreliggende amorfe silisiumoksyd"). phase oxidation of silicon and/or by sublimation and subsequent condensation of silicon oxide (the particulate amorphous silicon oxide is appropriately referred to as "the present amorphous silicon oxide").

Betegnelsen "fyllstoff" som anvendt heri inkluderer også et strekkmiddel, i den foreliggende oppfinnelses sammenheng. The term "filler" as used herein also includes a stretching agent, in the context of the present invention.

Betegnelsen .'J-termoplastmaterial" som anvendt her,i. omfatterThe term "J-thermoplastic material" as used here, i. includes

ikke bare termoplastmaterialet i seg selv, men også en blanding derav, såvel som en blanding av et termoplastmaterial med et annet material, f.eks. en elastomer, f.eks. en nitrilgummi. not only the thermoplastic material itself, but also a mixture thereof, as well as a mixture of a thermoplastic material with another material, e.g. an elastomer, e.g. a nitrile rubber.

De såkalte termoplast/gummityper (termoelastomerer) er også inkludert da de inkluderer elastomere områder og termoplastiske områder i den samme polymer, idet de kan betraktes som en "indre blanding" av et termoplastmaterial og et elastomert material. Til.tross'for deres navn skal de termoplastiske gummityper snarere betraktes som plastmaterialer enn som gummiarter, da det for deres fremstilling ikke kreves noen vulkanisering. The so-called thermoplastic/rubber types (thermoelastomers) are also included as they include elastomeric areas and thermoplastic areas in the same polymer, as they can be considered an "internal mixture" of a thermoplastic material and an elastomeric material. Despite their name, the thermoplastic rubber types should rather be regarded as plastic materials than as rubber species, as no vulcanization is required for their production.

Termoplastmaterialer omfatter polyolefiner, polystyren, polyestere, ABS-kopolymerer og akrylpolymerer. Et foretrukket plastmaterial for bruk ved den foreliggende oppfinnelse er imidlertid PVC,'spesielt stivt, umyknet PVC (EPVC). Følgelig skal oppfinnelsen i det følgende i første rekke drøftes med henvisning til PVC, Thermoplastic materials include polyolefins, polystyrene, polyesters, ABS copolymers and acrylic polymers. However, a preferred plastic material for use in the present invention is PVC, particularly rigid, unplasticized PVC (EPVC). Consequently, in the following, the invention will primarily be discussed with reference to PVC,

selv om dette ikke på noen måte skal anses som en begrensning for det faktiske omfang av oppfinnelsen. although this should in no way be considered a limitation to the actual scope of the invention.

Det er blitt funnet at anvendelse av det foreliggende amorfe silisiumoksyd som et fyllstoff i termoplastmaterialer, f.eks. It has been found that the use of the present amorphous silicon oxide as a filler in thermoplastic materials, e.g.

PVC og spesielt UPVC, resulterer i unngåelse etler vesentlig opphevelse av forskjellige ulemper forbundet med tidligere kjente fyllstoffer. Spesielt, i sammenligning med konvensjonelle fyllstoffer med det samme innhold i PVC, spesielt UPVC, resulterer det foreliggende amorfe silisiumoksyd i høyere slagfasthet og lavere sprøhet. Det foreliggende amorfe silisiumoksyd kan også anvendes i høyere enn konvensjonelle nivåer mens en høy slagfasthet og lav sprøhet■opprettholdes, uten forringelse av andre egenskaper. F.eks. forblir den kjemiske motstandsevne god, og vannabsorbsjonen er lav. Det er også funnet at det foreliggende amorfe silisiumoksyd ikke degraderes flyteevnen av PVC-blandingen og kan fremme bearbeidbarheten. Det foreliggende amorfe silisiumoksyd har videre en høy termisk ledningsevne som kan forbådre de reologiske egenskaper med en lavere varme-tilførsel. Den resulterende reduksjon i syklustiden kan resultere i behov for mindre stabilisator. Det foreliggende amorfe silisiumoksyd kan videre når det anvendes som et fyllstoff i PVC, resultere i en forbedret overflatefinish og en forbedret brannmotstandsevne, sammen med større motstandsevne overfor syrer. PVC and especially UPVC, results in the avoidance or substantial elimination of various disadvantages associated with previously known fillers. In particular, in comparison with conventional fillers with the same content in PVC, especially UPVC, the present amorphous silicon oxide results in higher impact strength and lower brittleness. The present amorphous silicon oxide can also be used at higher than conventional levels while maintaining a high impact strength and low brittleness without degrading other properties. E.g. chemical resistance remains good and water absorption is low. It has also been found that the present amorphous silicon oxide does not degrade the flowability of the PVC mixture and can promote workability. The present amorphous silicon oxide also has a high thermal conductivity which can worsen the rheological properties with a lower heat input. The resulting reduction in cycle time may result in the need for less stabilizer. Furthermore, when used as a filler in PVC, the present amorphous silica can result in an improved surface finish and improved fire resistance, along with greater resistance to acids.

Det nevnes at evnen til anvendelse av store mengder fyllstoffIt is mentioned that the ability to use large amounts of filler

uten å nedsette kvaliteten av PVC er av stor kommersiell fordelwithout reducing the quality of PVC is of great commercial advantage

da fyllstoffet, som er langt billigere enn PVC, vil redusere prisen på det ferdige produkt. Det foreliggende amorfe silisiumoksyd er med andre ord fordelaktig anvendt ikke bare som et fyllstoff, men også som et strekkmiddel, dvs. at det erstatter deler av plastmaterialet og sparer derved omkostninger. as the filler, which is far cheaper than PVC, will reduce the price of the finished product. In other words, the present amorphous silicon oxide is advantageously used not only as a filler, but also as a stretching agent, i.e. that it replaces parts of the plastic material and thereby saves costs.

Generelt kan man si at jo høyere molekylvekten av PVC er, desto bedre er egenskapene. Bruken av det foreliggende silisiumoksyd kan muliggjøre at man kan anvende en PVC med høyere enn vanlig molekylvekt for en gitt anvendelse. In general, one can say that the higher the molecular weight of PVC, the better the properties. The use of the present silicon oxide can make it possible to use a PVC with a higher than usual molecular weight for a given application.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere på basis av foretrukne og eksempelvise utførelsesformer. In the following, the invention will be described in more detail on the basis of preferred and exemplary embodiments.

(I) Det amorfe silisiumoksyd.(I) The amorphous silicon oxide.

Det amorfe silisiumoksyd som er spesielt egnet for bruk ved den foreliggende oppfinnelse oppnås som et biprodukt ved fremstilling av silisium-metall eller ferrosilisium i elektriske reduksjons-ovner. I disse prosesser dannes ganske store mengder silisiumoksyd som støv som fjernes i filteret eller andre oppsamlings-apparater. Analysene og de fysikalske data for typiske prøver av silisiumoksyd av angjeldende type er gitt i de følgende tabeller: Amorft silisiumoksyd av den ovennevte type kan erholdes fra en lang rekke produsenter av Si og FeSi. The amorphous silicon oxide which is particularly suitable for use in the present invention is obtained as a by-product in the production of silicon metal or ferrosilicon in electric reduction furnaces. In these processes, fairly large amounts of silicon oxide are formed as dust, which is removed in the filter or other collection devices. The analyzes and the physical data for typical samples of silicon oxide of the type in question are given in the following tables: Amorphous silicon oxide of the above type can be obtained from a large number of producers of Si and FeSi.

Fremstillingen av Ferrosilisium kan gjengis ved ligningen: The production of Ferrosilicon can be represented by the equation:

For å oppnå en høy andel av silisium i legering anvendes et overskudd av kvarts: To achieve a high proportion of silicon in the alloy, an excess of quartz is used:

Dette silisium vil delvis reagere i dampfasen med oksygen til å This silicon will partially react in the vapor phase with oxygen to

gi silisiumoksyd som kan anvendes ved den foreliggende oppfinnelse. give silicon oxide which can be used in the present invention.

Det er mulig å oppnå et amorft silisiumoksyd som ikke er ét biprodukt, men et hovedprodukt, ved passende regulering av reaksjonsbetængelsene. F.eks. kan urent silisiumoksyd (f.eks. kvarts) reduseres med karbon til å danne silisium som så oksyderes på nytt med oksygen (feeks. i luften) til å danne fint, partikkelformet SiC^- It is possible to obtain an amorphous silicon oxide which is not a by-product, but a main product, by appropriate regulation of the reaction conditions. E.g. impure silicon oxide (e.g. quartz) can be reduced with carbon to form silicon which is then re-oxidised with oxygen (e.g. in the air) to form fine, particulate SiC^-

Det amorfe silisiumoksyd som anvendes ved den foreliggende oppfinnelse er hovedsakelig sammensatt av kuleformede i det vesentlige ikke-aggregerte partikler med diameter mindre enn 1 mikro-meter. Den regelmessige kuleform og relativt smale partikkelstørrelsesområde, sammen med hårdheten, kjemisk inerte§genskaper og manglende porøsitet, gjør det amorfe silisiumoksyd overraskende anvendbart for oppfinnelsens formål. The amorphous silicon oxide used in the present invention is mainly composed of spherical, substantially non-aggregated particles with a diameter of less than 1 micrometer. The regular spherical shape and relatively narrow particle size range, together with the hardness, chemical inertness and lack of porosity, make the amorphous silicon oxide surprisingly useful for the purposes of the invention.

I?, eks. kan de amorfe silisiumoksydpar tikler bestå av i det minste 86 vektprosent Si09, ha en faktisk densitet pa 2.20 til 2.25 g/cm<2>og ha et spesifikt overf1ateareal på 18 til 22 m 2/g, idet partiklene stort sett er kuleformede, og frori i det minste 60 vektprosent av partiklene har en partikkelstørrelse mindre enn 1 mikrometer. Variasjon i disse verdier er selvfølgelig lett mulig. F.eks. kan silisiumoksydet ha et lavere SiO^- innhold. Videre kan partikkelstørrelsesfordelingen innstilles og det er således mulig å fjerne grovere partikler, f.eks. ved hjelp av'sentrifugering. In?, e.g. the amorphous silicon oxide particles can consist of at least 86% by weight SiO9, have an actual density of 2.20 to 2.25 g/cm<2> and have a specific surface area of 18 to 22 m 2 /g, the particles being mostly spherical, and at least 60% by weight of the particles have a particle size of less than 1 micrometer. Variation in these values is of course easily possible. E.g. can the silicon oxide have a lower SiO^ content. Furthermore, the particle size distribution can be adjusted and it is thus possible to remove coarser particles, e.g. by means of'centrifugation.

Det foreliggende amorfe silisiumoksyd kan ha grå farge på grunn av et innhold av karbon. Dette karbon kan imidlertid brennes av, f.eks. wed temperaturer over 500°C. Det er også mulig å modifisere prosessen for fremstilling av silisium og ferrosilisium slik at det oppnås et silisiumoksyd i en forholdsvis hvit; form som ellers tilsynelatende er identisk med det vanligvis fremstilte grå silisiumoksyd. Hovedsakelig består prosess-modifikasjonen i å redusere mengden av kull i eller å fjerne kull fra tilf-ørslen. Den annen konsekvens av denne modifikasjon er en endring i andelen av silisiumoksyd fremstilt i forhold til mengden av silisium eller ferrosilisiumssom fremstilles. The present amorphous silicon oxide may have a gray color due to a content of carbon. However, this carbon can be burned off, e.g. wed temperatures above 500°C. It is also possible to modify the process for the production of silicon and ferrosilicon so that a relatively white silicon oxide is obtained; form which is otherwise apparently identical to the usually produced gray silicon oxide. Mainly, the process modification consists in reducing the quantity of coal in or removing coal from the supply. The second consequence of this modification is a change in the proportion of silicon oxide produced in relation to the amount of silicon or ferrosilicon produced.

Med andre ord er forholdet mellom "silisiumoksyd og silisiumIn other words, the ratio is between "silicon oxide and silicon

eller ferrosilisium høyere i den modifiserte prosess.or ferrosilicon higher in the modified process.

Det bemerkes at bruken av det ovennevnte hvite amorfe silisiumoksyd kan gjøre behovet for et ytterligere hvitt pigment unødvendig. Bruken Vav det grå silisiumoksyd sammen med et hvitt pigment er imidlertid ikke utelukket fra oppfinnelsens ramme. It is noted that the use of the above white amorphous silica may make the need for an additional white pigment unnecessary. However, the use of Vav the gray silicon oxide together with a white pigment is not excluded from the scope of the invention.

Således vil tre deler pr. 100 TiO^9i en9°^ lYs grun.nfarge som tillater bruk av andre pigmenter for å oppnå den krevede nyanse. Selvfølgelig kunne et mørkt pigment (f.eks. karbon black) anvendes i stedet hvis det kreves en mørkfarget PVC blanding. Thus, three parts per 100 TiO^9i en9°^ lYs base color which allows the use of other pigments to achieve the required shade. Of course, a dark pigment (e.g. carbon black) could be used instead if a dark colored PVC compound is required.

Ved mange anvendelser er imidlertid den grå farge som kan meddeles plastmaterialet fra det foreliggende amorfe silisiumoksyd brukbar eller endog foretrukket, som i tilfellet med PVC rør, slik at bruken av et pigment fullstendig unngås og omkostninger derved spares. In many applications, however, the gray color that can be imparted to the plastic material from the present amorphous silicon oxide is usable or even preferred, as in the case of PVC pipes, so that the use of a pigment is completely avoided and costs thereby saved.

Det erk.jen.nes at det foreliggende amorfe silisiumoksyd, i og med at det kan oppnås som et biprodukt, kan oppnås forholdsvis billig. Som angitt i Tabellene 1 og 2, kan det foreliggende amorfe silisiumoksyd kompakteres og bruk av slikt kompaktert silisiumoksyd vil gi besparelser i omkostninger for transport og håndtering. It is recognized that the present amorphous silicon oxide, in that it can be obtained as a by-product, can be obtained relatively cheaply. As indicated in Tables 1 and 2, the present amorphous silicon oxide can be compacted and the use of such compacted silicon oxide will provide savings in costs for transport and handling.

(II) Behandling.(II) Processing.

Det er en ytterligere fordel ved det foreliggende amorfé silisiumoksyd ved at dets inklusjon som et fyllstoff i UPVC There is a further advantage of the present amorphous silica in that its inclusion as a filler in UPVC

kan gjennomføres under anvendelse av hvilken som helst konvensjonell teknikk og apparatur. For optimale resultater er det viktig at det foreliggende amorfe silisiumoksyd blandes grundig sammen med plastmaterialet for å oppnå en homogen dispersjon. I laboratoriemålestokk har smelteblanding vist seg å være en brukbar teknikk. I en industriell målestokk kan imidlertid god blanding oppnås i en blandeekstruder. Alternativt kan effektive metoder for tørrblanding anvendes, spesielt når blandingen skal ekstruderes på en stor, kommersiell ekstruder med tvillingskrue. Også når f or støvnings.tørkning anvendes for å danne pulver av PVC eller annet plastmaterial kan silisiumoksydet tilsettes ved dette trinn for å oppnå en god blanding. can be carried out using any conventional technique and apparatus. For optimal results, it is important that the present amorphous silicon oxide is mixed thoroughly with the plastic material to achieve a homogeneous dispersion. On a laboratory scale, melt mixing has proven to be a viable technique. However, on an industrial scale, good mixing can be achieved in a mixing extruder. Alternatively, efficient methods of dry mixing can be used, especially when the mixture is to be extruded on a large commercial twin-screw extruder. Also when dusting and drying is used to form powder of PVC or other plastic material, the silicon oxide can be added at this stage to achieve a good mixture.

Ved hjelp av rutineforsøk kan produsenten bestemme (a) de passende betingelser for å oppnå en god dispersjon og (b) By means of routine testing, the manufacturer can determine (a) the appropriate conditions for obtaining a good dispersion and (b)

den optimale- mengde av det foreliggende amorfe silisiumoksyd for en hvilken som helst gitt anvendelse. Som skissert ovenfor kan produsen-ten meget vel finne at det trenges- mindre mengder termisk stabilisator, smøremiddel eller hvitt pigment. Bedre bearbeidbarhet er faktisk erfart under anvendelse av det foreliggende amorfe silisiumoksyd enn tilfellet har vært med the optimum amount of the present amorphous silica for any given application. As outlined above, the manufacturer may very well find that smaller amounts of thermal stabilizer, lubricant or white pigment are needed. Better machinability is actually experienced using the present amorphous silicon oxide than has been the case with

PCC. PCC.

(III) Spesifikke eksempler.(III) Specific examples.

De materialer som ble anvendt i de følgende eksempler var følgende: PVC - "Breon S125/12", som er et høymolekylvekt PVC levert av B.P. Chemicals Limited. The materials used in the following examples were as follows: PVC - "Breon S125/12", which is a high molecular weight PVC supplied by B.P. Chemicals Limited.

Stabilisator - "EL74", et stabiliseringsmiddel levert avStabilizer - "EL74", a stabilizer supplied by

Akzo Chemie NV, Holland.Akzo Chemie NV, Holland.

Konvensjonelt fyllstoff -MIWinnofil S" som er et overflate-behandlet, utfelt kalsiumkarbonat levert av I.CI. Limited. Conventional filler -MIWinnofil S" which is a surface-treated, precipitated calcium carbonate supplied by I.CI. Limited.

Det foreliggende amorfe silisiumoksyd - "Kestrel 600".The present amorphous silicon oxide - "Kestrel 600".

"Kestrel 600" er et partikkelformet silisiumoksyd oppnådd som et biprodukt ved fremstilling av silisium-metall i en elektrisk reduksjonsovn. Silisiumoksydet er ikke-giftig, amorft og ikke-hygroskopisk og har kuleformede partikler og et meget lavt fuktighetsinnhold. "Kestrel 600" is a particulate silicon oxide obtained as a by-product in the production of silicon metal in an electric reduction furnace. The silicon oxide is non-toxic, amorphous and non-hygroscopic and has spherical particles and a very low moisture content.

Typiske fysikalske egenskaper er:Typical physical properties are:

Gjennomsnittlig partikkelstørrelse 0.15 mikrometer Farge Grå Average particle size 0.15 micrometres Color Grey

S.G. (20/20°C) 2.2 S. G. (20/20°C) 2.2

SiC^-innhold ' over 94 vektprosent Fuktighetsinnhold maks. 0.7 vektprosent pH (2% dispersjon i 50% CH3OH, 50% H2<D blanding) ca. 7.5 SiC^ content ' over 94 percent by weight Moisture content max. 0.7 weight percent pH (2% dispersion in 50% CH3OH, 50% H2<D mixture) approx. 7.5

Bulk densitet 200/300 g pr. liter. Bulk density 200/300 g per litres.

For å undersøke egenskapene av det foreliggende amorfe silisiumoksyd som et fyllstoff i umyknet PVC, ble følgende test-preparater fremstilt (tallene er vektdeler): In order to investigate the properties of the present amorphous silicon oxide as a filler in unplasticized PVC, the following test preparations were prepared (the numbers are parts by weight):

Preparatene ble fremstilt under anvendelse både av en høy-hastighets- og en smelte-blandings-teknikk som følger: (i)Høyhastighetsblanding av hver av de tre blandinger ble gjennomført i en Steele & Colishaw høyhastighetsblander. Kammeret i beholderen ble oppvarmet til 60°C og komponentene ble så tilsatt og blandingen ble fortsatt inntil det ble oppnådd en temperatur på 120°C og blandingen ble så heilt ut og avkjølt. Omdreiningshastigheten, motorstrømstyrken og blandingstemperaturene ble overvåket og ingen vesentlig forskjell kunne finnes i oppførslen av de to fyllstoffer anvendt i sammensetningene B og C. (ii) Smelteblanding ble gjennomført på en Planters tovalse-mølle. Frontvalsen ble innstilt til 175°C og bakvalsen ble innstilt ved 155°C og valsehastighetene var 30 omdreininger pr. minutt foran og 25 omdreininger pr. minutt bak. • Sammensetningen inneholdende det foreliggende amorfe silisiumotosyd, nemlig formulering C, viste seg å være den av de tre sammensetninger som var lettest å håndtere og viste ingen tendens til å klebe til valsene. The formulations were prepared using both a high-speed and a melt-mixing technique as follows: (i) High-speed mixing of each of the three mixtures was carried out in a Steele & Colishaw high-speed mixer. The chamber of the container was heated to 60°C and the components were then added and the mixture continued until a temperature of 120°C was reached and the mixture was then completely removed and cooled. The rotational speed, motor amperage and mixing temperatures were monitored and no significant difference could be found in the behavior of the two fillers used in compositions B and C. (ii) Melt mixing was carried out on a Planters two-roll mill. The front roll was set at 175°C and the back roll was set at 155°C and the roll speeds were 30 revolutions per minute. minute ahead and 25 revolutions per minute behind. • The composition containing the present amorphous silicon motoside, namely formulation C, proved to be the easiest of the three compositions to handle and showed no tendency to stick to the rolls.

Tynnark- forming.Thin sheet forming.

En krombelagt billedrammeform ble anvendt som ga en arkstørrelse på 150 x 150 x 1.5 mm. Et passende tilskåret stykke av den mølleblandede sammensetning ble anbragt i hulrommet av denne form og sammensetningen ble så ført inn i en presse som var regulert til å gi en temperatur på 170°C. Et lett trykk ble utøvet og etter 15 minutter ble det utøvet et formetrykk på omtrent 105 kg/cm 2 . Formen ble så o avkjølt i pressen og arket fjernet. Det ble oppnådd ark med god kvalitet med alle tre sammensetninger. A chrome-plated picture frame mold was used which gave a sheet size of 150 x 150 x 1.5 mm. A suitably cut piece of the mill-blended composition was placed in the cavity of this mold and the composition was then fed into a press which was regulated to give a temperature of 170°C. A light pressure was applied and after 15 minutes a molding pressure of approximately 105 kg/cm 2 was applied. The mold was then cooled in the press and the sheet removed. Sheets of good quality were obtained with all three compositions.

Strekk- tester. i Tensile tests. in

Små klokkeformede prøver, med hoveddel 30 mm x 3.7 mm, ble skåret fra tynne, trykkformede ark av hver' sammensetning som beskrevet ovenfor. For å forhindre kantskader ble arket og kniven anbragt i en ovn ved 100°C i noen minutter før tilskjæring av hver prøve. Small bell-shaped specimens, with main body 30 mm x 3.7 mm, were cut from thin, press-formed sheets of each composition as described above. To prevent edge damage, the sheet and knife were placed in an oven at 100°C for a few minutes before cutting each sample.

For hver sammensetning ble tre prøver skåret med deres lengdeakse parallell med maskinretningen (prøvene var blitt valset før formingen) og tre prøver ble skåret med deres lengdeakse perpendikulært på maskinretningen. For each composition, three samples were cut with their longitudinal axis parallel to the machine direction (the samples had been rolled prior to forming) and three samples were cut with their longitudinal axis perpendicular to the machine direction.

Strekkforsøk ble gjennomført på et Instron testapparat under anvendelse av en 0-500 Newton belastningscelle. Krysshode-hastigheten var 5 mm pr. minutt. Forlengelsen av prøven ble bedømt fra krysshodebeyegelsen under den forutsetning at all deformasjon opptrådte i den 30 mm hoveddel. Test-temperaturen var 21 - 22°C. Tensile tests were carried out on an Instron testing machine using a 0-500 Newton load cell. The crosshead speed was 5 mm per minute. The elongation of the specimen was judged from the cross-head deflection under the assumption that all deformation occurred in the 30 mm main part. The test temperature was 21 - 22°C.

De oppnådde resultater er som følger:The results obtained are as follows:

Slagtester. Impact tests.

Slagtester ble gjennomført under anvendelse av en Ceast testemaskin. Ved denne test understøttes en stavformet prøve med sin lengdeakse vannrett og hviler med hver ende på under-støttelser. Prøven anbringes mot to loddrette stoppere med avstand 50 mm. Prøven treffes horisontalt av en vektbelastet pendel i punktet midtveis mellom stopperne. Prøven bør brytes av pendelslaget og den energi som absorberes i brytingen av prøven måles ved reduksjonen i pendelutspringet. Denne energi anvendes som et mål på slagmotstandsevnen til prøven. Impact tests were carried out using a Ceast testing machine. In this test, a rod-shaped sample is supported with its longitudinal axis horizontal and rests at each end on supports. The sample is placed against two vertical stoppers with a distance of 50 mm. The sample is struck horizontally by a weight-loaded pendulum at the point midway between the stops. The sample should be broken by the pendulum stroke and the energy absorbed in the breaking of the sample is measured by the reduction in the pendulum spring. This energy is used as a measure of the impact resistance of the sample.

I den nevnte Ceast testemaskin forbindes en kraftmålende transducer i pendelvekten til et oscilloskop og gir et mål på kraften i forhold til tiden under bruddet av prøven. In the aforementioned Ceast testing machine, a force-measuring transducer in the pendulum weight is connected to an oscilloscope and gives a measure of the force in relation to the time during the break of the sample.

Prøvene var strimler 6 mm brede skåret fra trykkformede ark med omtrent 1.4 mm tykkelse. Prøvene var :hver støpt fra et lag av malt PVC. Prøver ble skåret enten parallelt eller loddrett på maskinretningen. The samples were strips 6 mm wide cut from press-formed sheets of approximately 1.4 mm thickness. The samples were: each cast from a layer of painted PVC. Samples were cut either parallel or perpendicular to the machine direction.

Forsøket ble gjennomført slik at kraften ble utøvet mot denThe experiment was carried out so that the force was exerted against it

1.4 mm tykke gavlflate. Tre tester ble foretatt med prøver skåret parallelt med maskinretningen og tre på prøver skåret loddrett på maskinretningen, for hver sammensetning. 1.4 mm thick gable surface. Three tests were carried out on samples cut parallel to the machine direction and three on samples cut perpendicular to the machine direction, for each composition.

Resultatene er oppsummert i det følgende:The results are summarized in the following:

Strekk- og slag-tester viser at sammensetningen inneholdende-det foreliggende amorfe silisiumoksyd som et fyllstoff hadde forbedrede mekaniske egenskaper, i sammenligning med det ufylte PVC og PVC fylt i samsvar me.d, tidligere kjent teknikk. PVC med det foreliggende amorfe silisiumoksyd som fyllstoff hadde således mindre sprøhet (uttrykt ved en høyere bruddforlengelse), høyere bruddspenning og høyere slagfasthet enn det konvensjonelle fylte PVC. Tensile and impact tests show that the composition containing the present amorphous silicon oxide as a filler had improved mechanical properties, in comparison with the unfilled PVC and PVC filled in accordance with prior art. PVC with the present amorphous silicon oxide as filler thus had less brittleness (expressed by a higher breaking elongation), higher breaking stress and higher impact resistance than the conventional filled PVC.

Vicat- mykningspunkt.Vicat softening point.

Resultatene var som følger:The results were as follows:

Sammensetning A: 87°CComposition A: 87°C

Sammensetning B: 106°CComposition B: 106°C

Sammensetning C: 105°CComposition C: 105°C

Bruken av det foreliggende amorfe silisiumoksyd som et fyllstoff resulterte således ikke i noen vesentlig nedsettelse av denne egenskap.... Thus, the use of the present amorphous silica as a filler did not result in any significant reduction of this property....

Kjemisk motstandsevne.Chemical resistance.

Tes.ter ble gjennomført med rektangulære teststykker omtrent 112 x '2,0' x 1.5 mm store. Hvert teststykke ble veid og deretter neddykket ii "en valgt sur eller alkalisk oppløsning i 30 døgn ved 60°C. Hver prøve ble holdt separat ved testingen, hver i et kokerør, slik at man unngikk muligheten for kryssforurensning. Ved slutten av 30 døgns perioden ble hver prøve fjernet, vasket grundig med vann, tørket og veid. Testene ble gjennomført i duplikat. Prosentandel vektendring ble beregnet i hvert tilfelle. Tests were conducted with rectangular test pieces approximately 112 x '2.0' x 1.5 mm in size. Each test piece was weighed and then immersed in a selected acid or alkaline solution for 30 days at 60°C. Each sample was kept separate during testing, each in a boiling tube, so as to avoid the possibility of cross-contamination. At the end of the 30 day period each sample was removed, washed thoroughly with water, dried and weighed. The tests were carried out in duplicate. The percentage change in weight was calculated in each case.

Den sure løsning var en 60 vektprosent vandig løsning av svovel-syre. The acidic solution was a 60% by weight aqueous solution of sulfuric acid.

Den alkaliske løsning var en1 200 g/liter løsning av natrium-hydroksyd i vann. The alkaline solution was a 1200 g/liter solution of sodium hydroxide in water.

Resultatene var som følger: The results were as follows:

Det var ingen tydelig endring i utseende etter den 30 døgns neddykking i syre eller alkali. Vekttapene i sur løsning og vektøkningene i alkalisk løsning var godt innenfor de- grenser som er stipulert i British Standard (BS) 4660: 1973, som krever at vekten av hvert prøvestykke ikke skal endre seg mer enn 32 mg (en vektendring på omtrent 0.7% i de foreliggende tester). There was no obvious change in appearance after the 30-day immersion in acid or alkali. The weight losses in acidic solution and the weight gains in alkaline solution were well within the limits stipulated in British Standard (BS) 4660: 1973, which requires that the weight of each specimen should not change by more than 32 mg (a weight change of approximately 0.7% in the present tests).

Mengdeandelen av kalsiumkarbonat i sammensetning B var imidlertid ved den verdi som konvensjonelt anses som maksimalt hvis syre-motstanden skal kunne bibeholdes. Som. det er vel kjent vil kalsiumkarbonat reagere med en syre til å danne det tilsvarende kalsiumsalt, vann og karbondioksyd. Silisiumoksyd på den annen side er inert overfor de fleste vanlige -syrer og det antas derfor at mengdeandelen av det foreliggende amorfe silisiumoksyd anvendt som et fyllstoff kan økes vesentlig uten tap av kjemisk motstandsevne. However, the proportion of calcium carbonate in composition B was at the value which is conventionally considered to be maximum if the acid resistance is to be maintained. As. it is well known that calcium carbonate will react with an acid to form the corresponding calcium salt, water and carbon dioxide. Silicon oxide, on the other hand, is inert to most common acids and it is therefore believed that the proportion of the present amorphous silicon oxide used as a filler can be increased significantly without loss of chemical resistance.

Som angitt ovenfor resulterer også økte mengder av PCC i en uakseptabel økning i sprøheten av det fylte UPVC, mens dette ikke er tilfelle med det foreliggende amorfe silisiumoksyd. As indicated above, increased amounts of PCC also result in an unacceptable increase in the brittleness of the filled UPVC, whereas this is not the case with the present amorphous silica.

(IV) Høye innhold av fyllstoff.(IV) High content of filler.

Fra et rent teknisk synspunkt ville det vanligvis være tilstrekkelig at det foreliggende amorfe silisiumoksyd kunne anvendes i vanlige mengder på 5 til 10 deler pr. 100. Ønskelig-heten av å anvende høyere innhold av det foreliggende silisiumoksydfyllstoff, som et middel til å redusere omkostninger, er allerede nevnt. Basert på ekstra polering av de resultater som er gitt heri, og andre resultater som ikke er anført, From a purely technical point of view, it would usually be sufficient that the present amorphous silicon oxide could be used in usual amounts of 5 to 10 parts per 100. The desirability of using a higher content of the present silicon oxide filler, as a means of reducing costs, has already been mentioned. Based on additional polishing of the results provided herein, and other results not listed,

er det faktisk forutsett at det foreliggende amorfe silisiumoksyd kan anvendes i nivåer på fra 5 til 150 deler pr. 100, spesielt fra 5 til 100 deler pr. 100, og helt spesielt fra 5 til 80 deler pr. 100. it is actually envisaged that the present amorphous silicon oxide can be used at levels of from 5 to 150 parts per 100, especially from 5 to 100 parts per 100, and especially from 5 to 80 parts per 100.

Den følgende tabell gjengir resultatene for tester med UPVC fylt med et konvensjonelt PCC fyllstoff eller med det foreliggende amorfe silisiumoksyd med innhold på fra 10 til 30 deler pr. 100. The following table reproduces the results of tests with UPVC filled with a conventional PCC filler or with the present amorphous silicon oxide containing from 10 to 30 parts per 100.

Bemerk: 1. Slagfastheten ble bestemt på stenger forsynt med innsnitt ved hjelp av en ikke-standardisert test-metode. 2. Den korrigerte slagfasthet ble beregnet under den forutsetning at slagstyrken er proporsjonal med tykkelsen av prøvestangen. Note: 1. The impact resistance was determined on rods provided with notches using a non-standardized test method. 2. The corrected impact strength was calculated under the assumption that the impact strength is proportional to the thickness of the test bar.

3. Variasjon i prøvefremstill ingen kan være grunnen3. Variation in sample preparation none can be the reason

til noen spredning av resultatene.to some dispersion of the results.

Den vesentlige egenskap 'angitt i den foregående tabell er bruddspenning, eller bruddforlengelse. Dette er et mål for sprøheten av prøven. I tilfellet med det konvensjonelle fyllstoff viser PVC øket sprøhet ved høyere fyllstoffinnhold. PVC fylt med det foreliggende amorfe silisiumoksyd fremviser lavere sprøhet ved høyere fyll stoffinnhold. The essential property indicated in the preceding table is breaking stress, or breaking elongation. This is a measure of the brittleness of the sample. In the case of the conventional filler, PVC shows increased brittleness at higher filler content. PVC filled with the present amorphous silicon oxide exhibits lower brittleness at higher filler content.

Ved en ytterligere serie forsøk ble stive UPVC-sammensetninger fremstilt i arkform ved hovedsakelig den samme metode som ble anvendt for å danne prøvene angitt i Tabell 7, nemlig høyhastighets-blanding, mølleblanding og kompresjonsforming. Endog høyere innhold av "Kestrel 600" ble imidlertid anvendt. Resultatene er gitt i det følgende. In a further series of tests, rigid UPVC composites were prepared in sheet form by essentially the same method used to form the samples set out in Table 7, namely high speed mixing, mill mixing and compression forming. However, an even higher content of "Kestrel 600" was used. The results are given below.

Sammenligningsforsøk med "Winnofil S" som fyllstoff var ikke aktuelle, da dette tidligere anvendte fyllstoff ikke kan anvendes i slike høye mengder i blandinger med god kvalitet, på grunn av dårlig mekaniske egenskaper og meget lav kjemisk motstandsevne. Comparison tests with "Winnofil S" as a filler were not relevant, as this previously used filler cannot be used in such high quantities in good quality mixtures, due to poor mechanical properties and very low chemical resistance.

Høye innhold av det foreliggende amorfe silisiumoksyd bør også forbedre brannmotståndsevnen av PVC-blandingene. High contents of the present amorphous silicon oxide should also improve the fire resistance of the PVC mixtures.

(V) Injeksjons- formingo( sprøytestøping).(V) Injection molding (injection molding).

I de foregående avsnitt involverte behandlingen bruk av kompresjonsforming, da dette er en grei laboratoriemetode. Sprøytestøping er imidlertid kommersielt anvendt, f.eks. for fremstilling av kuplinger for rør. (Det er fordelaktig å forme rør og tilhørende kuplinger fra det samme material for å sikre ensartede egenskaper som f.eks. termisk utvidelse). In the previous sections, the treatment involved the use of compression molding, as this is a straightforward laboratory method. However, injection molding is used commercially, e.g. for the production of couplings for pipes. (It is advantageous to form pipes and associated couplings from the same material to ensure uniform properties such as thermal expansion).

Den ftølgende tabell angir behandlingsbetingelsene for forskjellige PVC-sammensetninger. Det ble anvendt en Szekely-maskin, med en Charpy 3-stangs form. The following table indicates the processing conditions for different PVC compositions. A Szekely machine was used, with a Charpy 3-bar mold.

I sammenligning med tidligere anvendte blandinger IM2 og IM4 fremviste blandingene i henhold til den foreliggende oppfinnelse IMI og IM2, utmerkede egenskaper, inklusive god overf1atefinish av de støpte produkter. In comparison with previously used mixtures IM2 and IM4, the mixtures according to the present invention IMI and IM2 exhibited excellent properties, including good surface finish of the molded products.

Undersøkelser har tydet på at de høye innhold av det foreliggende amorfe silisiumoksyd omtalt ovenfor i avsnitt (IV) like godt kan anvendes i sprøytestøpe-PVC blandinger. Investigations have indicated that the high content of the present amorphous silicon oxide mentioned above in section (IV) can just as well be used in injection-molded PVC mixtures.

(VI) Rørekstrudering.(VI) Tube extrusion.

Forsøk har vist at rør med god kvalitet kan ekstruderes fraExperiments have shown that tubes of good quality can be extruded from

UPVC blandinger inneholdende det foreliggende amorfe silisiumoksyd, hvis bare dejt Lg j ennomf ør es god blanding av bestanddelene. Bestanddelene ble da underkastet høyhastighetsblanding etter-fulgt av smelteblanding. Blandingen bie så ekstrudert for tildanning av pellets for ekstruderingstrinnet. UPVC mixtures containing the present amorphous silicon oxide, if only dough Lg j is carried out well mixing of the components. The components were then subjected to high speed mixing followed by melt mixing. The mixture was then extruded to form pellets for the extrusion step.

Den følgende tabell gjengir komponentene (i deler pr. 100) ekstruderingsbetingelsene og egenskapene for forskjellige blandinger. Blandingen Q er for sammenligningsformål. The following table lists the components (in parts per 100), the extrusion conditions and the properties of various blends. The mixture Q is for comparison purposes.

Rør (41 mm, utvendig diameter) ble ekstrudert- fra sammensetningene på en Schloemann BT50-8 dobbeltskruet ekstruder, under anvendelse av de angitte formtrykk, og med hastighet på 53 cm/min. Tubes (41 mm, outside diameter) were extruded from the compositions on a Schloemann BT50-8 twin-screw extruder, using the indicated die pressures, and at a speed of 53 cm/min.

Bemerk: Note:

Cl) 2.7 kg vekt sloppet fra en høyde på 2 meter.' 'Cl) 2.7 kg weight dropped from a height of 2 metres.' '

(2) Vicat-mykningspunkt i °C.(2) Vicat softening point in °C.

Rør ekstrudert fra UPVC inneholdende det foreliggende amorfe'silisiumoksyd som et fyllstoff kan i avhengighet av innholdet av silisiumoksyd., tilfredsstille de standardverdier som kreses-ikke bare for trykkløse rør som f.eks. overvannsledninger (se British Standard BS £576), men også for høyere kvaliteter som f.eks. tirykkrør (se British Standard BS 3505). Pipes extruded from UPVC containing the present amorphous silicon oxide as a filler can, depending on the content of silicon oxide, satisfy the standard values that are required - not only for pressureless pipes such as e.g. storm water pipes (see British Standard BS £576), but also for higher qualities such as e.g. pressure pipes (see British Standard BS 3505).

Det anses at slike rør kan tilfredsstille styrkekravene i henhold til BS 3505 endog med veggtykkelser -mindre enn dem som er angitt i den nevnte Britiske standard. It is considered that such pipes can satisfy the strength requirements according to BS 3505 even with wall thicknesses less than those specified in the aforementioned British standard.

Fordelen med rør fremstilt fra PVC blandinger u henhold til oppfinnelsen er at brudd, når de forekommer, er duktile" snarere enn sprø brudd. Mens tidligere anvendte PVC-rør ikke kan forsynes med gj enger..'(de er "innsni tt"-f øl somme) kan videre de foreliggende fylte PVC rør utsettes f-or- behandling med gjengeverktøy. The advantage of pipes made from PVC compounds not according to the invention is that fractures, when they occur, are ductile" rather than brittle fractures. While previously used PVC pipes cannot be provided with threads..'(they are "cut"- f beer somme) the existing filled PVC pipes can also be subjected to pre-treatment with threading tools.

(VII) Andre anvendelser.(VII) Other Uses.

Som angitt ovenfor kan høye Vicat-mykningstemperaturer (over 100°C) oppnås med bruk av det foreliggende amorfe silisium-oksydjsom et fyllstoff i vanlig UPVC. Dette er en forhånds-betingelse for rør som skal anvendes for å lede varmt vann. As indicated above, high Vicat softening temperatures (above 100°C) can be achieved using the present amorphous silicon oxide as a filler in ordinary UPVC. This is a pre-condition for pipes to be used to conduct hot water.

Varmtvannsrør kan fremstilles fra klorert PVC (CPVC), menHot water pipes can be made from chlorinated PVC (CPVC), but

dette er et dyrt material. Bruken av høye innhold av det foreliggende amorfe silisiumoksyd vil bemerkelsesverdig nedsette utgiftene, men vil ikke i særlig grad nedsefite de nødvendige'-egenskaper av CPVC. this is an expensive material. The use of high contents of the present amorphous silicon oxide will remarkably reduce the costs, but will not significantly reduce the necessary properties of CPVC.

(VIII.) Myknet PVC.(VIII.) Plasticized PVC.

Selv om den foregående beskrivelse hovedsakelig har beskjeftiget seg med UPVC, er det mulig å anvende det foreliggende amorfe silisiumoksyd som et fyllstoff i myknet PVC. Although the foregoing description has mainly dealt with UPVC, it is possible to use the present amorphous silicon oxide as a filler in plasticized PVC.

Den følgende tabell viser sammensetningen av .forskjellige forsøksblandinger, som kan anses som myknede 1FVC blandinger for tøanlige formål. I hvert tilfelle var det anvendte PVC The following table shows the composition of various trial mixes, which can be considered softened 1FVC mixes for thawing purposes. In each case, PVC was used

det ovennevnte "Breon S125/12", det anvendte mykndjngsmiddel var dioktylftalat og det anvendte stabiliseringsmiddel var trebasisk blysulfat. the above "Breon S125/12", the plasticizer used was dioctyl phthalate and the stabilizer used was tribasic lead sulfate.

For hver sammensetning ble bestanddelene veid og deretter forhåndsblandet i en metallbeholder. Smelteblanding ble- For each composition, the ingredients were weighed and then premixed in a metal container. Melt mixture was

så gjennomført på en elektrisk oppvarmet, tovalsemølle (en Planters 1aboratoriemølle 30 cm) hvor frontvalsen var innstilt til å gi en temperatur på 150°C og bakvalsen var innstilt på 140°C. Valsehastighetene var 20 omdreininger pr. minutt foran og 18 omdreininger pr. minutt bak. Blandetiden var 10 minutter. Blandingen inneholdende 40 deler pr. 100 krittfyllstoff var ganske klebrig ved blandingstemperaturen. then carried out on an electrically heated, two-roll mill (a Planters 1 laboratory mill 30 cm) where the front roll was set to give a temperature of 150°C and the rear roll was set at 140°C. The rolling speeds were 20 revolutions per minute ahead and 18 revolutions per minute behind. The mixing time was 10 minutes. The mixture containing 40 parts per 100 chalk filler was quite tacky at the mixing temperature.

Deler av den hud som ble fremstilt ved behandlingen på møllen ble så kompresjonsformet til ark som målte 150 x 150 x 1.5 mm under anvendelse av en billedrammeform. Denne form ble forhåndsoppvarmet til 160°C og deretter ble et stykke ferdig-blandet material stukket inn og formen fikk stå i ytterligere 10 minutter i pressen under lett kontakttrykk. Ved slutten av denne periode ble et trykk på 105 kg/cm 2 (4 MN/m 2) utøvet og pressen ble så avkjølt til romtemperatur. Portions of the skin produced by processing on the mill were then compression formed into sheets measuring 150 x 150 x 1.5 mm using a picture frame mold. This mold was preheated to 160°C and then a piece of ready-mixed material was inserted and the mold was allowed to stand for a further 10 minutes in the press under light contact pressure. At the end of this period a pressure of 105 kg/cm 2 (4 MN/m 2 ) was applied and the press was then cooled to room temperature.

For testing av strekkfastheten ble fire klokkeformede prøvestykker skåret ut fra hver plate av PVC blandingen for vanlige formål og etter måling av tykkelsen ble hver prøve testet på et Hounsfield Tensometer med en testhastighetepå 500 mm/min. ved For testing the tensile strength, four bell-shaped test pieces were cut from each plate of the general purpose PVC compound and after measuring the thickness, each test was tested on a Hounsfield Tensometer at a test speed of 500 mm/min. by

en test-temperatur på 23°C. Presseforløpet var som angitt i British Standard BS 903, del A2, 1971. Resultatene er gitt i den følgende tabell: a test temperature of 23°C. The pressing process was as specified in British Standard BS 903, Part A2, 1971. The results are given in the following table:

Det bemerkelsesverdige resultat er at tilsetningen av forholdsvis store mengder av det foreliggende amorfe silisiumoksyd ikke bevirket noe' tap i s trekkf as théten. The remarkable result is that the addition of relatively large quantities of the present amorphous silicon oxide did not cause any loss in the tensile strength.

De blandinger som inneholdt det foreliggende amorfe silisiumoksyd, endog i"mengder på 80 deler pr. 100, frembragte ark med The compositions containing the present amorphous silicon oxide, even in amounts of 80 parts per 100, produced sheets of

et glatt, blankt utseende.a smooth, glossy appearance.

Analogt med UPVC, kan selvfølgelig det myknede PVC tåle endog høyere innhold av det foreliggende amorfe silisiumoksydfyllstoff. Bruken av lavere enn vanlige mengder av mykningsmiddel er Analogous to UPVC, of course the softened PVC can withstand an even higher content of the present amorphous silicon oxide filler. The use of lower than normal amounts of plasticizer is

også medomfattet.also included.

liilX) Blandinger av fyllstoffer.liilX) Mixtures of fillers.

Det forstås at den dyktige produsent kan anvende det foreliggende amorfe silisiumoksyd i blanding med ett eller flere andre fyllstoffer for å oppnå en nødvendig avveining av egenskapene i det ferdige PVC. It is understood that the skilled manufacturer can use the present amorphous silicon oxide in admixture with one or more other fillers to achieve a necessary balancing of the properties in the finished PVC.

Som antydet ovenfor kan også det foreliggende amorfe silisiumoksyd anvendes ved vanlige behandlingshjelpemidler, f.eks. stearinsyre (som et belegg for partiklene av silisiumoksyd før blandingen^, "Paraloid K120N" eller Kl75 i Rohm and Haas, stabiliseringsmidler, voksarter og lignende. As indicated above, the present amorphous silicon oxide can also be used in common treatment aids, e.g. stearic acid (as a coating for the particles of silicon oxide before mixing^, "Paraloid K120N" or Kl75 in Rohm and Haas, stabilizers, waxes and the like.

Ved en foretrukket utførelsesform behandles det foreliggende amorfe silisiumoksyd først med et silan, f.eks. et aminosilan, "som f.eks. Union Carbide "A-1100". Alternativt kan silanet innblandes i sammensetningen av plastmaterial og silisiumoksyd. Tilsetningen av et silan kan ytterligere forbedre de mekaniske egenskaper av blandingen. In a preferred embodiment, the present amorphous silicon oxide is first treated with a silane, e.g. an aminosilane, "such as Union Carbide "A-1100". Alternatively, the silane can be mixed into the composition of plastic material and silicon oxide. The addition of a silane can further improve the mechanical properties of the mixture.

(X) Termoplastiske el astomernraterial er.(X) Thermoplastic el astomernraterial are.

(a) Uneprener - polyoléfin- termoplastiske• elastomerer. (a) Uneprenes - polyolefin thermoplastic • elastomers.

Termoplastiske elastomerer eller TPR (termoplastiske gummiarter) som de ofte kalles, ligger i et voksende og meget viktig område mellom ekte plastmaterialer og ekte gummiarter. De behandles kort som.normale termoplastmaterialer ved de temperaturer som anvendes i disse operasjoner som f.tefes. sprøytestøping og ekstrudering. Ved vanlige temperaturer'utgjør de et sterkt gummiaktig material. Det involveres ingen permanent irreversibel eller kjemisk vulkaniseringsprosess og en annen stor" fordel er at materialet kan anvendes på nytt, og avfall kan anvendes på nytt. I tilfellet med tradisjonelle gummiarter involverer vulkanisering en ikke-reversibel omdannelse fra plastiske til elastiske betingelser og eventuelt avfall under behandlingen i dette trinn kan ikke brukes på nytt. Thermoplastic elastomers or TPR (thermoplastic rubbers) as they are often called, lie in a growing and very important area between real plastics and real rubbers. They are briefly treated as normal thermoplastic materials at the temperatures used in these operations as described above. injection molding and extrusion. At normal temperatures they form a strong rubbery material. No permanent irreversible or chemical vulcanization process is involved and another major advantage is that the material can be reused and waste can be reused. In the case of traditional rubbers, vulcanization involves an irreversible transformation from plastic to elastic conditions and possibly waste under processing in this step cannot be reused.

Generelt er TPR dyrere enn standard gummi eller standard plast-typer. Av denne grunn er ethvert fyllstoff eller strekkmiddel som gir en endelig blanding en prisfordel uten å nedsette egenskapene meget viktig. I TPR av Uneprentypen fremviser det foreliggende amorfe silisiumoksyd forsterkende egenskaper og øker strekkfastheten ved 10 og 20 deler i både "Uneprene 720" In general, TPR is more expensive than standard rubber or standard plastic types. For this reason, any filler or extender that gives a final mixture a price advantage without reducing properties is very important. In TPR of the Uneprene type, the present amorphous silicon oxide exhibits reinforcing properties and increases the tensile strength at 10 and 20 parts in both "Uneprene 720"

og "Uneprene 910". Verdien for bruddforlengelse øker også.and "Uneprene 910". The value for fracture elongation also increases.

Det viser seg at virkningen er mer markert i tilfellet med det mykere, mer -elastomere "Uneprene 720" i sammenligning med det hårdere mer plasti§ke "Uneprene 910". Nærværet av den elastomere komponent er mulig av viktighet ved oppnåelsen av forsterkningen. Det hårdere "Uneprene 910" har også et høyere nivå av poly- . propylen tilstede i blandingen. It turns out that the effect is more marked in the case of the softer, more elastomeric "Uneprene 720" compared to the harder, more plastic "Uneprene 910". The presence of the elastomeric component is possibly of importance in achieving the reinforcement. The harder "Uneprene 910" also has a higher level of poly- . propylene present in the mixture.

Når innholdet av det foreliggende amorfe silisiumoksyd økes utover. 20 deler pr. 100, er det fordelaktig å tilsette en liten mengde behandlingsolje. Forbindelse nr. 38 i den etterfølgende tabell viser resultatene av "Uneprene 710" med 30 deler "Kestrel 600" og 5 deler olje. Her opprettholdes strekkfastheten av det opprinnelige uberørte material fremdeles endog med den betraktelige mengde av strekkmiddel tilstede (silisiumoksyd pluss olje). When the content of the present amorphous silicon oxide is increased outward. 20 parts per 100, it is advantageous to add a small amount of treatment oil. Compound No. 38 in the following table shows the results of "Uneprene 710" with 30 parts "Kestrel 600" and 5 parts oil. Here, the tensile strength of the original pristine material is still maintained even with the considerable amount of stretching agent present (silicon oxide plus oil).

Det samlede resultat av. testene av det foreliggende silisiumoksyd i "Uneprene" er at det er et lovende strekkmiddel, spesielt for de mykere elastomere kvaliteter, da disse er dyrere enn de hårdere typer. Mykere typer inneholder mer av den dyre EPDM gummi og de hårdere typer er høyere mengdeandeler . av polypropylen som for tiden er relativt billig. På en vektbasis er silisiumoksydet mindre dyrfe enn polypropylen. The overall result of. the tests of the present silicon oxide in "Uneprene" are that it is a promising stretching agent, especially for the softer elastomeric grades, as these are more expensive than the harder types. Softer types contain more of the expensive EPDM rubber and the harder types have higher proportions. of polypropylene which is currently relatively cheap. On a weight basis, silica is less expensive than polypropylene.

Én mulig bruk av de termoplastiske gummiarter av den mykere type tilsatt silisiumoksyd som strekkmiddel er f.eks. i vindustetningsmasser. One possible use of the thermoplastic rubber species of the softer type with added silicon oxide as a stretching agent is e.g. in window sealing compounds.

Resultatene av testene av silisiumoksydfyl te "Uneprener" er gjengitt i den etterfølgende tabell 12. The results of the tests of silica-filled "Uneprene" are reproduced in the following table 12.

(b) Styren- butadien^ styren ( SBS) termoplastiske elastomerer. (b) Styrene-butadiene^ styrene (SBS) thermoplastic elastomers.

De undersøkte sammensetninger var basert på Shell "Cariflex 1101" termoplastisk elastomer (en tre-blokk-kopolymer med polystyren endeblokker og en polybutadien midtblokk). I en serie ble denne elastomer blandet direkte med en høyviskositet aromatisk olje (Shell Duplex 929) og "Kestrel 600". I en annen serie ble elastomeren forhåndsblandet med forskjellige mengder av homopolystyren (Crystal Poly( styren)), molekylvekt sa 150.000 The investigated compositions were based on Shell "Cariflex 1101" thermoplastic elastomer (a tri-block copolymer with polystyrene end blocks and a polybutadiene middle block). In a series, this elastomer was mixed directly with a high viscosity aromatic oil (Shell Duplex 929) and "Kestrel 600". In another series, the elastomer was premixed with different amounts of homopolystyrene (Crystal Poly(styrene)), molecular weight say 150,000

fra Shell)! I alle blandinger ble "Kestrel 600" anvendt ubehandlet. En Brabender indre blander ble anvendt ved 160°C for blandingsoperasjonene. Materialene ble kompresjonsstøpt til ark hvorfra standard prøvestykker ble skåret etter'24 timers aldring. Den etterfølgende Tabell gir detaljer ved de testede sammensetninger. from Shell)! In all mixtures "Kestrel 600" was used untreated. A Brabender internal mixer was used at 160°C for the mixing operations. The materials were compression molded into sheets from which standard test pieces were cut after 24 hours of ageing. The following table gives details of the tested compositions.

Spennings-strekkdata ble oppnådd på et J.J.Tensometer med krysshodeotastighet 500 mm/min. (forlengelseshastighet 1000%/min) .'Andre fysikalske tester ble gjennomført i henhold til British Standard forskrifter med mindre annet er angitt. Stress-strain data was obtained on a J.J. Tensometer with a crosshead speed of 500 mm/min. (elongation rate 1000%/min) .'Other physical tests were carried out according to British Standard regulations unless otherwise stated.

En oppsummering av de vesentlige resultater er gitt i den etterfølgende Tabell 14. A summary of the significant results is given in the following Table 14.

Drøftelse av eksperimentelle data. Discussion of experimental data.

(i) Bruddegenskaper. Alle de fylte "Kestrel 600" viste god forlengelse til brudd, men ved de høyere fyll stoffinnhold.hadde prøvestykkene tendens til plastiske egenskaper snarere enn elastisitet ved høye forlengelser. Gode bruddstyrker fremvises opp til 200 deler pr. 100 "Kestrel 600" bare ikke innholdet av strekkolje er for høyt. En forbedring i strekkfasthet oppnås ved innblanding av polystyren, men dette oppitrer på bakgrunn av at modul er økt og forlengelsen redusert. (ii) Trykkdeformasjon. Denne øker gradvis med økende fyllstoff innhold, men kan anses tålbar for mange formål, som f.eks. skosåle-anvendelser opp til 150 deler pr. 100 og opp til 200 deler pr. 100 for mindre kritiske anvendelser som f.eks. bil-støtfangere eller anvendelser med lav utvidelse (mindre enn 20%fij. hvor materialeihe har tendens til å vise et lite strekk-fenomen. (iii) Modul og hårdhet. Et bemerkelsesverdig teekk ved "Kestrel 600" som et fyllstoff i SBS er den minimale økning i modul eller hårdhet som resulterer. F.eks. ved 200 deler pr. 100 fyllstoff/50 deler pr. 100 olje er 100% modul fremdeles bare 2.3 MPa (-rsMN/rn 2) i sammenligning med original ufylt SBS hvor 100% modul "er 1.0 MPa. En gummilignende stivhet og hårdhet kan således oppnås ved korrekt sammensetning endog opp til 200% fyllstoff, selv om dette ekjer om mulig med noe ofring i hysterese og trykkdeformasjon. (iv) Hysterese. Denne parameter ble ikke -utledet på kvantitativ måte selv om opplysningen var tilgjengelig fra sløyfearealet for grafiske cykliske spennings- forlengelsesskjemaer.. Ved 150 pph var hysteresen relativt høy spesielt i de polystyren-blandede prøver. Nivået for deformasjon og hysterese vil avhenge av utvidelsesnivået hvor materialet skal anvendes. Det var en spenningsmykning i den første syklus i alle prøver, selv om dette er et trekk ved denne type av termoelastomerer. ' (v) Abrasjonsmotstand. Denne ble målt på en relativ skala og for gummilignende materialer forble den relativt god opp til 200/50 prøven. Den ble forbedret ved innblanding av polystyren men dette var faktisk på- grunn av at modulen var øket. Nivået for absasjonsmotstand bør være tålbart for forskjellige anvendelser, f.eks. for enkelte skosålingsanvendelser. (vi) Bearbeidbarhet. Materialene ble lett blandet og formet ved moderate temperaturer (160°C). Man støtte ikke på noen vanskeligheter selv ved de høyeste fyllstoffinnhold. (i) Fracture properties. All the filled "Kestrel 600" showed good elongation to break, but at the higher filler content, the test pieces tended towards plastic properties rather than elasticity at high elongations. Good breaking strengths are demonstrated up to 200 parts per 100 "Kestrel 600" only the content of extender oil is not too high. An improvement in tensile strength is achieved by mixing in polystyrene, but this appears on the basis that the modulus is increased and the elongation reduced. (ii) Compressive deformation. This gradually increases with increasing filler content, but can be considered tolerable for many purposes, such as e.g. shoe sole applications up to 150 parts per 100 and up to 200 parts per 100 for less critical applications such as automotive bumpers or low expansion applications (less than 20%fij. where the material tends to show a small stretch phenomenon. (iii) Modulus and hardness. A notable feature of "Kestrel 600" as a filler in SBS is the minimal increase in modulus or hardness resulting eg at 200 parts per 100 filler/50 parts per 100 oil 100% modulus is still only 2.3 MPa (-rsMN/rn 2) compared to original unfilled SBS where 100 % modulus "is 1.0 MPa. A rubber-like stiffness and hardness can thus be achieved with the correct composition, even up to 200% filler, although this involves, if possible, some sacrifice in hysteresis and compressive deformation. (iv) Hysteresis. This parameter was not -derived in a quantitative manner although the information was available from the loop area for graphical cyclic stress-strain diagrams.. At 150 pph the hysteresis was relatively high especially in the polystyrene blended samples. The level of deformation and hysteresis will depend on the level of expansion where the material alet must be used. There was a stress softening in the first cycle in all samples, although this is a feature of this type of thermoelastomers. ' (v) Abrasion resistance. This was measured on a relative scale and for rubber-like materials it remained relatively good up to the 200/50 test. It was improved by mixing in polystyrene, but this was actually because the modulus had been increased. The level of absorption resistance should be tolerable for different applications, e.g. for some shoe sole applications. (vi) Workability. The materials were easily mixed and shaped at moderate temperatures (160°C). No difficulties are encountered even with the highest filler content.

Kort sagt kan det sies at tilsetning av det foreliggende amorfe silisiumoksyd til SBS termoelastomerer frembragte seige, meget strekkbare termoplastiske elastomerer endog opp til 250 deler pr. 100 fyllstoffinnhold (basert på 100 deler gummi). For anvendelser hvor trykkdeformasjon, hysterese og abrasjon er kritiske representerer 150 deler pr. 100 silisiumoksyd fyllstoff en rimelig øvre grense. Økning i modul og abrasjonsmotstand kan f.eks. oppnås ved innblanding av 50 deler pr. 100 krystalinsk polystyren. In short, it can be said that addition of the present amorphous silicon oxide to SBS thermoelastomers produced tough, highly stretchable thermoplastic elastomers even up to 250 parts per 100 filler content (based on 100 parts rubber). For applications where pressure deformation, hysteresis and abrasion are critical, 150 parts per 100 silicon oxide filler a reasonable upper limit. An increase in modulus and abrasion resistance can e.g. achieved by mixing 50 parts per 100 crystalline polystyrene.

Mulige anvendelser for disse termoplastiske elastomerer er i fottøy, bil støtdempere, beskyttende gummibelegg, ikke kritiske ledningsanvendelser og elektriske ledninger (avhengig av vannfølsomheten av den spesielle blanding). Possible applications for these thermoplastic elastomers are in footwear, automotive shock absorbers, protective rubber coatings, non-critical wiring applications and electrical wiring (depending on the water sensitivity of the particular compound).

Claims

•1. Filler-containing thermoplastic compound,

characterized in that it contains as a filler a particulate amorphous silicon oxide selected from the group consisting of amorphous silicon oxide obtained by vapor phase oxidation of silicon, amorphous silicon obtained by sublimation and subsequent condensation of silicon oxide and mixtures of these amorphous silicon oxides.

2. Mixing as indicated in crawl,

characterized by the fact that the particulate amorphous silica is obtained as a by-product in the production of silicon metal or ferrosilicon in a reduction furnace.

3. Mixture as specified in claim 1 or 2,

characterized in that said particulate amorphous silicon oxide consists of at least 8e6 t vspekestpirfoixet not vSeriOfl~a, tehaar reean l fpaå k1t8 isk til den2s2 imte7t gp, å id2e.2t 0 ptaril tik2l.e25 neg/cm 2,

are mostly spherical and at least 60% by weight of the particles have a particle size of less than 1 micrometer.

4. Mixture as stated in claims 1-3,

characterized in that the plastic material in the mixture consists of polyvinyl chloride.

5. Mixture as specified in claim 4,

characterized in that the polyvinyl chloride is rigid and unsoftened.

6. Mixture as specified in claims 1-4,

characterized in that the thermoplastic material is a thermoplastic elastomer.

7. Mixture as specified in claims 1-6,

characterized in that the particulate amorphous silicon oxide is present in an amount of from 5 to 250 parts per 100 parts plastic material. - • -

8. Mixture as specified in claim 7,

characterized in that the particulate amorphous silicon oxide is present in an amount of from 5 to 150 parts per..l"Øi6' -delér^^«' ^ateFial.

9. Mixing as specified in requirements. 7,

characterized in that the particulate amorphous silicon oxide is present in an amount of from 5 to 100 parts per 100 pieces of plastic material..

10. Mixture as specified in claim 7,

characterized in that the particulate amorphous silicon oxide is present in an amount of from 5 to 80 parts per 100 parts of plastic material.