SE431566B - Kalciumsulfatfibrer med oorganiska overdrag samt anvendning derav som forsterkningsmaterial - Google Patents

Description

15 Z0 ZS 30 35 40 raovsso-6 polykarboxylsyrapolymerer. Sådana organiska överdrag är dock dyra.

De har dessutom olägenheten att sönderdelas vid en temperatur över ca 100°C, i vart fall över 300°C. Då emellertid moderna konstruk- tionsmaterial såsom polykarbonat, polyamider, aromatiska polyestrar, aromatiska polyiminer med flera upparbetas vid temperaturer upp till eller till och med över 300°C kan fibrer som omslutits av de över- drag som är kända genom DÉ-AS 23 14 645 i många fall ej införlivas som förstärkningsmedel.

Syftet med föreliggande uppfinning är därför att undanröja olägenheten med tidigare kända produkter och åstadkomma kalcium- -sulfatfibrer som har en ringa löslighet, vars skyddande överdrag har en temperaturbeständighet upptill över 300°C och vars yta är, full av sprickor och uppvisar noppformiga ansatser.

Detta syfte uppnås med hjälp av kalciumsulfatfibrer som kännetecknas av att de uppvisar oorganiska överdrag av fast- häftande föreningar, som innehåller kalciumjoner eller sulfat- joner och är mer svårlösliga än kalciumsulfat, varvid över- dragen uppvisar en noppformíg struktur, som ger fibrerna en yta full av sprickor, och varvid andelen därav i förhållande till den överdragna fibern uppgår till mellan 0,5 och 10 vikt- procent. I Inom ramen av uppfinningen ifrågakommer som kalcíumsulfat- fibrer halvhydrat- eller anhydritfibrer. Det är känt att framställa sådana'fibrer. De kan framställas genom 1. upphettning av en vatten- haltig uppslamning av kalciumsulfatdihydrat till en temperatur av 105 till 150°C, t.ex. enligt DE-AS 23 14 645; 2. fibrer med ett förhållande mellan genomsnittlig längd och diameter speciellt smala på mer än 10021 kan erhållas genom att en utspädd vattenlösning av minst ett kalciumsalt omsättes med en utspädd vattenlösning av den stökiometriska mängden av ett vattenlösligt sulfat vid pH- värden mellan 8 och 13 eller en utspädd vattenhaltig suspension av kalciumoxid eller/och kalciumkarbonat med ett överskott av ut- spädd svavelsyra vid höjd temperatur varefter för uppnående av öns- kad fiberlängd det hela får stå,eventuel1t vid höjd temperatur; 3. suspendering av syntetiskt eller naturligt gips i vatten, till- sats av protondonatoren överföring av gipset till lösning vid höjd temperatur och åstadkommande av fiberbildning genom tillsats av vattenhaltig sulfatlösning och/eller kylning av reaktionslösningen och/eller índunstning av lösningsmedlet; 4 kalciumsulfatfibrer kan framställas isotermtvid temperaturer av 40 till 120°C i vatten- 10 15 20 25 30 35 40 7807380-6 lösningar av protondonatorer, i saltlösningar eller i bland- ningar härav i närvaro av en fast fas och överföras till kalcium- sulfatdíhydrat, -halvhydrat eller -anhydritfibrer. De inom ramen för uppfinningen användbara fibrerna skall dock ej begränsas till de som erhållits enligt ovan angivna framställningsförfa- randen.

Enligt uppfinningen överdragna kalciumsulfatfibrer fram- ställes genom tillsats av lösliga salter, som bildar svårlös- liga föreningar på fiberytan, till en suspension av kalciumsul- fatfibrer.

Föreningar, som bildar svårlösliga, fasthäftande oorganiska överdrag, är sådana vattenlösliga salter, vars joner bildar salter med kalciumjonen eller sulfatjonen, som är mer svärlösliga än kalciumsulfat. Sådana föreningar är t.ex. natriumkarbonat, natriumfluorid, natriumsilikat, trinatriumfosfat, bariumklorid.

På ytan av kalciumsulfatkristallen bildas i vattenlösning tunna och täta skikt av motsvarande kalciumsalter resp. av baríum- sulfat som skyddar den där under liggande kalciumsulfatkrístallen.

Vid användning av silikat som salt som bildar svårlösliga, fast- häftande oorganiska överdrag har det visat sig vara lämpligt att antingen arbeta under starkt alkaliska betingelser eller att efter påföringen av överdraget utföra en starkt sur efterbehandling, exempelvis med saltsyra. Under dessa betingelser kan den genom silikatöverdraget minskade lösligheten av kalciumsulfatfibrerna ytterligare drastiskt sänkas.

Vid användning av förfarandet enligt uppfinningen har det överraskande visat sig att det bildas tunna, täta, fasthäftande oorganiska överdrag på kalciumsulfatfibrerna under bildande av en fiberstruktur som skyddar fibern från upplösning, varvid överdra- gets vikt av den överdragna fibern uppgår till 0,5 till 10 vikt- procent. ' I allmänhet kan fastställas att vid längre reaktíonstid och/ eller högre koncentration av saltlösningen täïfl,S1äU1ÖVeflh?g eflfillfls under det att vid kortare reaktíonstid och/eller i saltlösningar av lägre koncentration noppformiga överdrag erhålles.

Fibrerna enligt uppfinningen har en starkt minskad löslig- het i vatten, som uppgår till mindre än 10 mg/1 jämfört med 2500 till 2900 mg/l för icke överdragna fibrer.

Kalciumsulfatfibrerna enligt uppfinningen med oorganiska 10 15 20 25 30 35 40 723 ovzsø-6 överdrag förändras, vad gäller den minskade lösligheten ej alls eller endast oväsentligt också vid cn längre tids vattenlag- ring resp. vid upprepad uppslamning i nytt vatten. De lämpar sig därför för förstärkning av matrismaterial, såsom plaster (termoplaster, härdplaster), oorganiska bindemedel (gips, cement, kalk), cellulosaprodukter (papp, papper) och liknande. niska Kalciumsulfatfibrer enligt uppfinningen med noppformíga oorga- överdrag, vars framställning beskrives i exemplen 2 och 8, kan speciellt på grund av sin utmärkta vídhäftning på ett effektivt sätt förstärka härdplaster och termoplaster. Speciellt tydlig är förstärkningseffekten med polyolefiner (jämför exempel 11).

EXEMPEL 1. Dihydratfibrer med kalciumkarbonatöverdrag.

Exempel 1 I en filtersug överhälldes 4 g dihydratfibrer med 200 ml av en 0,5-molar natriumkarbonatlösníng så att lösningen efter 10 min passerat igenom filtret. <1o mg case4 - Härvid erhölls överdragna dihydratfibrer med en löslighet ZHZO/1 (dihydratfibrernas löslighet i vatten ligger normalt vid ca. 2500 mg/1). Fiberstrukturen förblev också vid filt- reríngen till stor del oförändrad.

Exempel 2 10 g natriumkarbonat suspenderades i 200 m1 vatten och sattes till 4 g dihydratfibrer. Efter det att omröring skett i 5 min vid rumstemperatur avfiltrerades fibrerna. Fiberkvaliteten \ I x I '\ 10 15 20 25 _w 35 40 5 7807380~6 var jämfört med utgångssubstansen praktiskt taget oförändrad, och löslighcten av de delvis övordragna fibrerna lag på 800 mg/1. Ock- så här var ytan, liksom för fibrerna enligt exempel 8, starkt noppad. 7 2. Kalciumsulfatfibrer med kalciumfluoridöverdrag 2.1 Exemnel 3 50 ggips suspenderades i 80 ml 6 procentig salpetersyra Dihydratfibrer och blandningen upphettades ca. 5 minuter till kokning.

Efter det att olöst material avfiltrerats tillsattes 10 g natríumfluorid under omröring och den klara reaktíonslösningen fick svalna. Utfällda fibrer avfiltrerades och tvättades neutrala (10 g/1). Fibrernas 1) var 82 mg/1. med en ammoniakalisk natriumfluoridlösning löslighet (längd 0,5-1,5 mm. L : D så 150 : 2.2 Anhydritfibrer Exempel 4 20 grmtriwnfihmrid löstes i 500 mg vatten och sattes till 10 g anhydritfíbrer. Därefter omrördes suspensionen i 30 min. och fibrerna avfiltrerades. Den genomsnittliga längden av de överdrag- na fibrerna uppgick nu till ca 80 % av längden av utgângssubstansen.

Lösligheten lag under 10 mg/l (obehandlade anhydritfibrer har en löslighet av 2,89 g/1). 3. Dihydratfibrer med baríumsulfatöverdrag Exemgel 5 5 g dihydratfibrer suspenderades i 200 ml vatten och lös- ningens pH-värde ställdes med saltsyra på ca 2. Efter tillsats av 250 mg bariumklorid omrördes vidare ytterligare 20 min. och där- efter avfiltrerades. Lösligheten av de överdragna fibrerna låg vid ca 20 mg/1, och fiberkvaliteten var - jämfört med utgångs- föreningen - oförändrad. _ 4. Kalciumsulfatfibrer med kalciumsilikatöverdrag 4.1. Dihydratfibrer Exemëel 6 -10 g dihydratfibrer omrördes i en mättad natriumsilikatlös- ning ca 2 timmar vid rumstemperatur, varvid fiberkvaliteten till stor del förblev oförändrad. Efter avfiltrering av fibrerna var de- ras löslighet ca 300 mg/1. Eftertvättning' av fibrerna med utspädd saltsyra medförde en löslighetsminskning till ca 25 mg/1; fiber- kvaliteten bibchölls. 4.2. Anhydritfibrer 10 15 20 25 7807380-6 6 Exempel 7 116 m1 nafriunlsilikatiösning' (100 g npauriumsilikar in zoo m1 vatten) försattes med 50 ml av en natriumhydroxidlösning av pH 14 _ och sattes därefter till 3 g anhydrítfibrer..Efter 2 timmars om- röring avfiltrerades fibrerna, varvid kunde konstateras att fiber- kvaliteten ej försämrats. Fibrernas löslighet låg under 10 mg/l.

Exempel 8 16 ml av en lösning av 100 g natriumsilikat i 200 ml vatten försattes med 200 ml av en natriumhydroxidlösning av pH 14 och sattes därefter till 3 g anhydritfibrer.

Efter 1 1/2 timmes omröring avfiltrerades fibrerna varvid någon försämring av fiberkvaliteten ej kunde konstateras. Fibrer- nas löslighet låg vid ca 600 mg/1. Ytan därav var starkt "noppad", vilket framgår av mikrofotot. 5. Kalcíumfosfatöverdrag Exempel 9 2 g dihydrat resp. halvhydratfibrer kokades med 20 ml av en lösning av 30 g trinatriumfosfat i 1 1 vatten under kort tid och fibrerna avfiltrerades. Fiberkvaliteten motsvarade utgångssubstan- sen; löslíghetcn låg vid 100 mg kalciumsulfat-díhydrat resp. 75 mg kalciumsulfat-anhydrit. ' ' 6. Användningsexempel ~ Emqmel10 _ Enligt exempel 7 framställda anhydritfibrer (löslighet mind- re än 10 mg) användes för förstärkning av papper (råämne:bokcellu- losa): ' Slitlängd Hållfasthetsökning @Û jfr. med nollvärdet 0-värde 2.290 - + 2 % fibrer 2.770 + 16,6 % + 10 % fibrer 2.500 + 9,1 % Som jämförelse: lhflnnírítfibrer utan överdrag _ + 2 % fibrer 2.470 + 7,9 % y., V._.,-,-.,-,F«w»«-.-_--,q.,..f~~..~ I . 7 7807380-6 Bxemgel 11 Förbättring av de mekaniska egenskaperna av polypropylcn (PP) genom tillsats av anhydritfibrer med noppformíg yta.

Sträckspänníng N/Hm? Förändring i % PP ss _ o" PP + 20 vikt-% korta glasfibrer 32 - 8,5 PP + 20 vikt-% anhydritfibrer 31 - 11,4 PP + 20 vikt-% anhydritfíbrer N* 45 + 28,5 * N = med noppor Bxemgel 12 Förbättring av de mekaniska egenskaperna av ett härdplast- harts genom tillsats av anhydritfibrer.

Sträckspänníng N/mz Förändring i% Epoxídharts 40 0 Epoxídharts + 2 vikt-% anhydrítfíbrer 47 + 17,5 Epoxidharts + 2 vikt-% anhydrítfibrer N* S1 + 27,5 *N = med noppor

Claims (5)

7807380-*6 'å

1. Kalcíumslxlfatfihrcr, k ä n n c t c c k n a d c av att de uppvisar oorganíska överdrag av fasthäftande före- ningar, som innehåller kalciumjoner eller sulfatjoner och är mer svårlösliga än kalciumsulfat, varvid överdragen uppvisar en noppformig struktur, som ger fibrerna en yta full av sprickor, och varvid andelen därav i förhållande till den överdragna fibern uppgår till mellan 0,5 och 10 viktprocent.

2. Kalcíumsulfatfibrer enligt krav 1, k ä n n e - t e c k n a d e av att överdragen utgöres av svárlösliga kalciumföreningar.

3. Kalciumsulfatfibrer enligt krav 1, k ä n n e - t e c k n a d e av att överdragen utgöres av bariumsulfat.

4. Förfarande för framställning av fibrer enligt något av kraven 1 till 3, k ä n n e t e c k n a t av att lösliga salter, som bildar svårlösliga föreningar på fiber- ytan, sättes till en suspension av kalciumsulfatfibrer.

5. Användning av fibrer enligt något av kraven 1 till 4 för förstärkning av cellulosaprodukter, av plaster och oorganiska bindemedel. ,.-__.«._...,.. ._.\--- _ ,..._... Wßü . _ _. .. . u. -...,.,-,,..... ., _ a. ._ 7807380-6 Sammandrag Kalcíumsulfatfibrcr med överdrag av svårlöslíga, fasthäf- tande oorganíska föreningar i en mängd mellan 0,5 och 10 vikt- proccnt, som framställes genom att till en suspension av kalcium- sulfatfíbrer sättes lösliga salter, som bildar svärlöslíga fö- reningar på fiberytan, och användning därav för förstärkning av cellulosaprodukter, av plaster och oorganiska bindemedel.