DE2646965A1

DE2646965A1 - Anorganischer fuellstoff und damit gefuellte kunstharzmasse

Info

Publication number: DE2646965A1
Application number: DE19762646965
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Takahashi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-10-18
Filing date: 1976-10-18
Publication date: 1977-04-21
Also published as: US4126593A; GB1510237A; NL7611511A

Description

Anorganischer Füllstoff und damit gefüllte Kunstharzmasse

Die Erfindung bezieht sich auf einen neuen anorganischen Füllstoff und auf eine damit gefüllte thermoplastische Kunstharzmasse.

Es sind bereits verschiedene pulverförmige anorganische Verbindungen als anorganische Füllstoffe für Kunstharze bekannt. Da pulverförmige anorganische Verbindungen allgemein an ihrer Oberfläche hydrophil sind, haben sie eine geringe Affinität zu hydrophoben oder oleophilen Kunstharzen und können daher solchen Harzen nicht in großer Menge zugesetzt werden, um die physikalischen

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Eigenschaften daraus erzeugter Formlinge beträchtlich zu verändern. Nach einem bisher weit angewandten Verfahren zur Überwindung dieses Nachteils wird eine solche pulverförmige anorganische Verbindung vor ihrem Einsatz mit einer Fettsäure oder einem Metallsalz derselben überzogen.

Da diese bekannten herkömmlichen Überzugsmittel einen niedrigen Erweichungs- oder Schmelzpunkt haben, weisen sie den Nachteil auf, daß sie eine Pyrolyse erleiden und sich ihre Überzugseigenschaften ernstlich verschlechtern, wenn sie hohen Temperaturen ausgesetzt sind.

Als Ergebnis ausgedehnter Forschungsarbeiten zur Entwicklung eines anorganischen Füllstoffs guter Qualität, der von diesen Nachteilen frei ist und sich den Harzen in großer Menge zusetzen läßt, wurde nun gefunden, daß sich die verschiedenen Probleme durch Verwendung eines Füllstoffs aus einer pulverförmigen oder pulverisierten anorganischen Verbindung lösen lassen, die mit einem Fettsäureester eines mehrwertigen Alkohols überzogen ist, und daß die Verwendung eines solchen anorganischen Füllstoffs zur Verbesserung der Fließeigenschaften führt und besonders zur Verbesserung der Knetbarkeit mit Harzen wirksam ist,, so daß verschiedene physikalische Eigenschaften,, wie z. B₀ die Schlagfestigkeit der erhaltenen Formlinge,, erheblich verbessert bzw. gesteigert werden können« Die Erfindung beruht auf diesen Ergebnissen,

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen neuen anorganischen Füllstoff zu entwickeln, der mit einem Überzugsmittel hohen Erweichungs- oder Schmelzpunkts und ausgezeichneter Überzugseigenschaften beschichtet ist und sich in großer Menge einem thermoplastischen Kunstharz zwecks Erhaltens einer Kunstharzmasse mit verbesserter

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Pließeignung und Knetbarkeit zusetzen läßt, und eine thermoplastische Kunstharzmasse zur Verfügung zu stellen, die verbesserte Formbarkeit, Pließeigenschaften, Knetbarkeit und Schlagfestigkeit, möglichst auch ein Flammenverzögerungsverhalten oder ein Selbstlöschverhalten aufweist und gleichzeitig von ausgezeichneter Formbarkeit und von ausgezeichnetem Aussehen ist und ggf. ein anorganisches Hydroxid wenig hygroskopischen Verhaltens enthält.

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist zunächst ein anorganischer Füllstoff mit organischem Überzug für thermoplastische Kunstharze, der durch eine mit einem Fettsäureester eines mehrwertigen Alkohols überzogene pulverförmige anorganische Verbindung gekennzeichnet ist.

Außerdem ist Gegenstand der Erfindung eine Kunstharzmasse, die durch ein mit einem solchen Füllstoff gefülltes thermoplastisches Kunstharz gekennzeichnet ist.

Alle nach dem Stand der Technik als Füllstoffe für Kunstharze verwendeten anorganischen Verbindungen lassen sich als anorganische Verbindung gemäß der Erfindung verwenden.

Beispiele einer solchen anorganischen Verbindung sind z. B. Metalloxide, wie Titanoxid, Siliziumdioxid, Aluminiumoxid, Magnesiumoxid und Zinkoxid; Metallhydroxide, wie Aluminiumhydroxid und Magnesiumhydroxid; Metallkarbonate, wie ausgefälltes Kalziumkarbonat, schweres Kalziumkarbonat, Magnesiumkarbonat und basisches Magnesiumkarbonat; Metallsulfate und -sulfite, wie Bariumsulfat, Kalziumsulfit und chemischer Gips; Metallsulfide, wie Zinksulfid und Kadmiumsulfid; Metallsilikate und Silikat-

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mineralien, wie Kalziumsilikat,

Magnesiumsilikat, Kaolin, Talk, Agalmatolith, Diatomeenerde und Asbest; und Kalziumaluminat. All diese anorganischen Verbindungen lassen sich vorteilhaft als Ausgangsmaterial für den anorganischen Füllstoff gemäß der Erfindung verwenden, doch wählt man zweckmäßig die anorganischen Verbindungen je nach den Arten der Kunstharze, denen der Füllstoff zuzusetzen ist, oder nach dem beabsichtigten Verwendungszweck der Endzusammensetzung geeignet aus. Von diesen anorganischen Verbindungen verwendet man mit größter Bevorzugung Magnesiumhydroxid, Aluminiumhydroxid, Kalziumsulfit, Gips, basisches Magnesiumkarbonat, Kaolin und Talk.

Der anorganische Füllstoff gemäß der Erfindung stellt eine pulverförmige oder pulverisierte anorganische Verbindung entsprechend den obigen Angaben dar, der mit einem Fettsäureester eines mehrwertigen Alkohols überzogen ist. Dieses Überzugsmittel ist hinsichtlich der Stabilität bei hohen Temperaturen den nach dem Stand d«>.r Technik verwendeten Überzugsmitteln überlegen. Üblicherweise werden als mehrwertiger Alkohol zur Erzeugung dieses ausgezeichneten Überzugsmittels Alkohole mit 2 bis 6 Hydroxylgruppen, wie z. B. A'thylenglykol, Propylenglykol, Glyzerin, Trimethylolpropan, Pentaerythrit und Dipentaerythrit verwendet. Von diesen mehrwertigen Alkoholen werden solche der Neopentylreihe, wie z. B. Dipentaerythrit, Pentaerythrit und Trimethylolpropan unter Berücksichtigung der Stabilität bei hohen Temperaturen bevorzugt. Andererseits können eine gesättigte Fettsäure mit H- bis 24 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise eine gesättigte geradkettige Fettsäure mit 8 bis l8 Kohlenstoffatomen oder eine Mischung von Säuren mit der vorstehend definierten durchschnittlichen Kohlenstoffatomzahl vorteilhaft als der Fettsäurebestandteil des Überzugsmittels verwendet werden. Der Fettsäureester

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des mehrwertigen Alkohols umfaßt im Sinne der Erfindung, wie leicht aufgrund der Struktur zu verstehen ist, einen vollständigen Ester, in dem alle Hydroxylgruppen im mehrwertigen Ausgangsalkohol verestert sind, und einen teilweisen Ester, worin nur ein Teil der Hydroxylgruppen verestert ist. Obwohl mit beiden Arten dieser Ester oder einer Mischung dieser Ester ein fast gleicher Effekt erreichbar ist, bevorzugt man besonders die Verwendung eines einzelnen Esters entsprechend mindestens einem Diester oder einer Mischung von Estern, worin der Grad der Veresterung im Durchschnitt wenigstens dem Diester entspricht, da diese ein ausgeprägt gutes Verhalten zeigen.

Die anorganischen Füllstoffe gemäß der Erfindung lassen sich wirtschaftlich aus den oben erwähnten anorganischen Verbindungen und Fettsäureestern von mehrwertigen Alkoholen ohne besondere Schwierigkeit nach einem gewöhnlichen Verfahren zum Überziehen feiner Teilchen herstellen. Beispielsweise kann man die pulverförmige anorganische Verbindung mit dem Ester entweder durch Emulgierung des Esters als solchen oder mit Hilfe eines geeigneten Lösungsmittels und Zusetzen der Emulsion zu einer wässerigen Suspension der anorganischen Verbindung oder durch direktes Aufbringen des Esters allein oder einer Lösung des Esters in einem geeigneten Lösungsmittel auf die pulverförmige anorganische Verbindung überziehen. Ein jeweils zweckmäßiges Verfahren wird je nach der Art der anorganischen Verbindung gewählt, doch ist die Verwendung eines geeigneten Mahlwerks, in dem die anorganische Verbindung und der Ester oder eine Emulsion oder Lösung desselben miteinander in Kontakt gebracht werden, zum gleichzeitigen Erreichen der Pulverisierung und des Überziehens der anorganischen Verbindung vorteilhaft. Die Menge des verwendeten Esters variiert entsprechend der Art und der Teilchengröße der anorganischen Verbindung und dem ange-

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wandten Überzugsverfahren, jedoch braucht der Ester nicht in großer Menge verwendet zu werden. Der Einsatz des Esters in einer Menge von 0,5 bis 5 Gew.%, bezogen auf die anorganische Verbindung, ist üblicherweise zum Überziehen der anorganischen Verbindung nach irgendeinem der oben erwähnten Überzugsverfahren ausreichend, um einen völlig überzogenen anorganischen Füllstoff guter Qualität zu erhalten.

Beispiele von Kunstharzen, denen der anorganische Füllstoff zugesetzt wird, umfassen Polyolefine, wie z. B. Hochdichte-Polyäthylen, Niedrigdichte-Polyäthylen, Polypropylen, Polybuten-1 und Mischpolymeren, die vorwiegend aus solchen Polyolefinen zusammengesetzt sind, Polyvinylchlorid, Polystyrol, Polyakrylnitril und diese Polymeren enthaltende Mischpolymeren (ABS-Harz, AS-Harz usw.), Nylon und Polyester. Der erfindungsgemäße Füllstoff ist unter den oToen erwähnten verschiedenen Kunstharzen am wirksamsten für Polyolefine.

Das Zusetzen des neuen erfindungsgemäßen Füllstoffs zu diesen Kunstharzen kann nach einem gewöhnlichen Knetverfahren, z. B. einem Verfahren erfolgen, bei dem ein Walzenmischer, Innenmischer ("Banbury") oder zweiachsiger Extruder verwendet wird. Wie schon erwähnt, verringern die bekannten anorganischen Füllstoffe die Fließeigenschaften, Knetbarkeit und dergleichen Eigenschaften der Kunstharzmasse und können daher dem Kunstharz nicht in großer Menge zugesetzt werden, falls nicht ein besonderer aufwendiger Füllstoff verwendet wird. Im Fall des Füllstoffs gemäß der Erfindung sind die obigen verschiedenen Eigenschaften dagegen auch bei 40 Gew.% oder mehr Füllstoffkonzentration sehr ausgezeichnet, und es läßt sich leicht eine Kunstharzmasse mit Zusatz des Füllstoffs in einer überraschend

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großen Menge von mindestens 70 Gew.% zum Kunstharz erhalten. Erfindungsgemäß kann man so je nach dem beabsichtigten Verwendungszweck eine geeignete Menge des Füllstoffs bis zu 95 Gew.% in Kunstharze einmischen. Falls die Konzentration des Füllstoffs gemäß der Erfindung, der von ausgezeichneter Stabilität bei hohen Temperaturen ist, in der Kunstharzmasse gesteigert wird, kann man der Kunstharzmasse oder daraus hergestellten Formkörpern ein Flammenverzögerungsverhalten oder Selbstlöschungsverhalten verleihen.

Es folgt im Rahmen der Beispielsbeschreibung eine Erläuterung einer Kunstharzmasse, die mit dem Selbstlöschverhalten (selbstlöschende Kunstharzmasse) im Fall der thermoplastischen Kunstharzmassen mit erhöhtem Füllstoffgehalt ausgestattet ist.

In den letzten Jahren hat sich ein Bedarf an flammenverzögernden Haushaltgegenständen und Baustoffen ergeben. Die bisher bekannten Verfahren, um thermoplastischen Kunstharzen ein Flammenverzögerungsverhalten zu verleihen, umfassen den Zusatz von Antimontrioxid und einem Halogenid zu den Harzen, Mischen der Harze mit einem Vinylchloridharz und Mischpolymerisation der Harze mit Vinylchlorid. Jedoch werden alle diese Verfahren von der Entwicklung eines Halogengases begleitet, das durch thermische Zersetzung der Harze zur Zeit des Formens entwickelt wird, und lassen viele Probleme ungelöst, wie z. B. Korrosion der Formmaschinen und Metallformen und schwierige Aufrechterhaltung einer hygienischen Umgebung für die Arbeiter.

Ein Verfahren zum Zusetzen eines anorganischen Hydroxids, wie z. B. Magnesiumhydroxids und Aluminium-

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hydroxids, zu Kunstharzen wurde zwecks Überwindung von Nachteilen aufgrund der Verwendung eines solchen Halogenids vorgeschlagen. Dieses Verfahren verleiht den thermoplastischen Harzen ein flammenverzögerndes Verhalten durch Ausnutzung des durch Pyrolyse des anorganischen Hydroxids gebildeten Wassers. Dieses Verfahren kann insofern vorteilhaft sein, als kein giftiges Gas entwickelt wird und die Giftigkeit des Hydroxids selbst vernachlässigbar ist. Jedoch ist ein solches anorganisches Hydroxid stark hygroskopisch, so daß die Bildung von "Silberschlieren" unvermeidlich ist, die eine Beeinträchtigung des Aussehens der Formkörper verursachen. Außerdem ist die Anwendung eines solchen Hydroxids auf Produkte großer Abmessungen wegen des Fehlers schwierig, daß das Fließverhalten ernsthaft verschlechtert ist, wenn das Hydroxid dem Kunstharz in einer zur Sicherung des flammenverzögernden Verhaltens ausreichenden Menge zugesetzt wird. Die Behandlung eines anorganischen Hydroxids mit einem Oberfläche nbehandlungsmittel wurde ebenfalls vorgeschlagen, um die oben genannten Nachteile * zu überwinden. Jedoch verringerte eine solche Behandlung eher die Fließeigenschaften und führte schließlich zur Verschlechterung des Aussehens der erhaltenen Formkörper öder zur Verringerung der mechanischen Festigkeit, wie z. B. Schlagfestigkeit der Formkörper. Mit der Erfindung werden alle oben erwähnten Nachteile beseitigt.

Insbesondere kann man eine selbstlöschende Kunstharzmasse mit verbesserten Fließeigenschaften und verbesserter Schlagfestigkeit unter Überwindung aller Nachteile der bekannten Massen erreichen, indem man 60 bis 5 Gew.% des oben definierten thermoplastischen Kunstharzes, insbesondere des oben genannten Polyolefins, mit 4o bis 95 Gew.% des Füllstoffes vermischt, der ein anorganisches Hydroxid,

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insbesondere Magnesiumhydroxid ist, dessen Oberfläche mit dem oben definierten Fettsäureester des mehrwertigen Alkohols behandelt wurde. Dabei wird, wenn die Menge des Hydroxidpulvers geringer als im obigen Bereich ist, der Flammenverzögerungseffekt unbefriedigend. Andererseits verschlechtert sich, wenn die Menge des thermoplastischen Kunstharzes geringer als im obigen Bereich ist, die Formbarkeit der Masse. Die Menge des Hydroxidpulvers liegt vorzugsweise im Bereich von 40 bis 70 Gew.%, wenn die Masse für einen Zweck verwendet wird, wo, wie z. B. beim Spritzgruß, ein hoher Grad von Fluidität benötigt wird. Die Menge des Hydroxidpulvers innerhalb eines Bereichs von 60 bis 95 Gew.% ist geeignet, wenn die Masse einem Strangpressen unterworfen wird. Bisher war es praktisch unmöglich, einem thermoplastischen Kunstharz einen anorganischen Füllstoff, insbesondere Magnesiumhydroxid, in einer so großen Menge wie wenigstens 70 Gew.% zuzusetzen. Die Erfindung macht es dagegen erstmals möglich, in Kunstharz eine so große Menge des anorganischen Füllstoffs im praktischen Betrieb einzumischen.

Als das die selbstlöschende Masse gemäß der Erfindung bildende Basispolymere kann zweckmäßig eines aus der Gruppe der oben erwähnten thermoplastischen Harze verwendet werden, worunter die Polyölefinharze unter Berücksichtigung der Überzugsformbarkeit am meisten vorzuziehen sind.

Falls Steifheit und Wärmebeständigkeit besonders benötigt werden, sind Polypropylen, Propylen-A'thylen-Blockmischpolymeres und statistisches Mischpolymeres von Propylen-^ thylen besonders zu empfehlen.

Wenn ein solches Kunstharz der oben erwähnten Polypropylenreihe mit verhältnismäßig hoher Formtemperatur verwendet wird, ist Magnesiumhydroxid mit einer hohen Zer-

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Setzungstemperatur am meisten vorzuziehen, und im Zusammenwirken mit dem Modifizierungseffekt des Pentaerythritesters, Dipentaerythritesters oder Trimethylolpropanesters mit thermischer Beständigkeit ergibt sich die ausgezeichnete selbstlöschende Kunstharzzusammensetzung.

Beim Zusetzen des Füllstoffs gemäß der Erfindung zum Kunstharz können verschiedene bekannte herkömmliche, je nach dem beabsichtigten Zweck geeignet verwendete Zusätze, wie z. B. Pigmente, Antioxidantien, UV-Absorptionsmittel, antistatische Mittel, Neutralisierungsmittel u. dgl. ebenfalls problemlos zugesetzt werden. Eine so erhaltene Kunstharzmasse, die den Füllstoff gemäß der Erfindung und irgendwelche fakultativen Zusätze enthält, läßt sich nach einem üblichen Formverfahren formen.

Aufgrund vorstehender Ausführungen ist es offenbar, daß die Erfindung einen neuen ausgezeichneten anorganischen Füllstoff für thermoplastische Kunstharze zur Verfugung stellt und einen beachtlichen Beitrag für die Hochmolekularindustrie und damit zusammenhängende Industriebereiche leistet.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung dienen die folgenden, nicht f-insehrankend zu verstehenden Beispiele.

Beispiel I

Eine wässerige Emulsion gesättiger geradkettiger Fettsäureester (Esterkonzentration: 10 %) des PentaeryLhrits (Hauptbestandteil: Diester; Kettenlänge der Fettsäuren: C₁₀ - C₁-,) wurde einer 5#igon wässerigen Suspension von Kalziumhydroxid mit einem Durchsatz von 1,5 g/10 g CaO zugesetzt. Gasförmiges Kohlendioxid wurde in die Mischung etwa 30 Minuten eingeblasen, um ein esterüberzogenes

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BAD ORIGINAL

Kalziumkarbonat herzustellen, das dann durch Filtrieren gesammelt, bei etwa 50 C getrocknet und pulverisiert wurde, um einen anorganischen Füllstoff zu ergeben.

Beispiel 2

Einer 12$igen wässerigen Suspension von Kalziumkarbonat wurde eine wässerige Emulsion der im Beispiel 1 verwendeten Ester ^Esterkonzentration: I5 %) mit einem Durchsatz von I5 g/100 g CaCO, zugesetzt. Die Mischung wurde etwa 15 Minuten gerührt, um ein esterüberzogenes Kalziumkarbonat herzustellen, das dann getrocknet und pulverisiert wurde, um einen anorganischen Füllstoff zu erhalten.

Beispiel 3

In einer Lösung von 10 g gesättigten geradkettigen Fettsäureestern des Pentaerythrits (Hauptbestandteil: Tetraester; Kettenlänge der Fettsäuren: C.q - C,,) in 450 ml Toluol wurde schweres Kalziumkarbonat (Teilchendurchmesser: 30 /um im Durchschnitt suspendiert. Das Kalziumkarbonat wurde in einer Topfmühle etwa 1 Stunde pulverisiert, um ein ersterüberzogenes Kalziumkarbonat zu erhalten, das dann bei etwa 80 ⁰C getrocknet wurde, bis kein Toluolgeruch mehr festzustellen war, und zur Herstellung eines anorganischen Füllstoffs pulverisiert wurde.

Beispiel 4

In 500 ml Äthanol wurden 20 g der gleichen wie der im Beispiel 3 beschriebenen Ester gelöst. In dieser Lösung wurden 400 g Magnesiumhydroxidpulver dispergiert.

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Die Dispersion wurde etwa 1 Stunde einer Pulverisierbehandlung in einer Topfmühle unterworfen, um ein esterüberzogenes Magnesiumhydroxid zu erhalten, das dann bei etwa 80 C zur Herstellung eines anorganischen Füllstoffs getrocknet wurde.

Beispiel 5

In 350 ml Toluol wurden 10 g gesättigte geradkettige Fettsäureester des Pentaerythrits ^Hauptbestandteil: Tetraester; Kettenlänge der Fettsäuren: C.„ - C Λ aufgelöst. In dieser Lösung wurden 500 g Aluminiumhydroxidpulver dispergiert. Die Dispersion wurde etwa 30 Minuten einer Pulverisierbehandlung in einer Schwingmühle unterworfen, um ein esterüberzogenes Aluminiumhydroxid zu erhalten, das dann bei etwa 80 C zur Herstellung eines anorganischen Füllstoffs getrocknet wurde.

Beispiel 6

Auf ICO g Kaolin wurde die gleiche wässerige Emulsion von Pentaerythrit-Fettsäureestern, wie im Beispiel 1 beschrieben, in einer Menge von 20 Gew.% gesprüht. Die Mischung wurde sorgfältig in einer Heizmühle gerührt, um einen ersterüberzogenen Kaolin zu erhalten, der dann bei etwa 105 C zur Herstellung eines anorganischen Füllstoffs getrocknet wurde.

Beispiel 7

5 g der gleichen Pentaerythrit-Fettsäureester, wie im Beispiel 3 beschrieben, wurden mit 200 g Talk etwa 2 Stunden in einem auf etwa 120 ⁰C gehaltenen Mischer gemischt, um einen aus esterüberzogenem Talk bestehenden

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anorganischen Füllstoff zu erhalten. Beispiel 8

Eine wässerige Emulsion von 10 g gesättigten geradkettigen Fettsäureestern (Esterkonzentration: 10 %) des Trimethylolpropans (Hauptbestandteil: Triester, Kettenlänge der Fettsäuren: C.j, - C-q) wurde auf 500 g Magnesiumhydroxidpulver gesprüht. Die Mischung wurde in einem Heizmischer sorgfältig gerührt, um ein esterüberzogenes Magnesiumhydroxid zu erhalten, das dann bei etwa 105 C zur Herstellung eines anorganischen Füllstoffs getrocknet wurde.

Die oben beschriebenen Verfahrensweisen zum Herstellen mit Überzügen versehener anorganischer Füllstoffe sind auch auf andere anorganische Füllstoffe als Kalziumkarbonat, Magnesiumhydroxid, Aluminiumhydroxid, Kaolin und Talk nach den Beispielen 1 bis S anwendbar. Durch die Ergebnisse der UV-Absorptionsspektralanalyse, Differentialthermoanalyse, thermogravimetrischen Analyse, chemischen Analyse und Tauchheizmessung wurde bestätigt, daß die anorganischen Füllstoffe nach jedem der obigen Verfahren völlig mit den Fettsäureestern überzogen waren.

Beispiel 9

Der im Beispiel 1 erhaltene esterüberzogene Kalziumkarbonatfüllstoff (Menge der Überzugsester: 1,5 Gew.%) wurde in Polypropylen eingemischt, und die Mischung wurde geformt. Die physikalischen Eigenschaften der erhaltenen Formlinge (Folie von 0,5 mm Dicke) und die Knetbarkeit sind in der Tabelle 1 irn Vergleich mit den Fällen der Verwendung eines herkömmlichen, mit Stearinsäure überzogenen Kalziumkarbonats und unbehandelten Kalziumkarbonats als Kontrollprobe angegeben.

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Tabelle 1

Füllstoff

Konzentrration def Füllstoffs (Gew.^)

Knetbarkeit * (Walzenknetzeit) (min.)

Biegemodul ** (kg/cm.2)

Dynstat-Schlagfestigkeiti** (kg . Cm/cm²·)

das esterüberzogem Kalz.iumkarbonat ι

Stearinsäureüberzogenes .Kalziumkar bonat : (ppt.)

Unbehandeltes- Kalziumkarbonat (ppt.)

40

60 40

60 40 60

9.5

18.5

15.0

25.5

20.5

unmöglich'

21,000

28,500

18,100

31,600

20,500

18

20 8

10 6

erforderliche Zeit zum nach dem Aussehen beurteilten homogenen Dispergieren des Füllstoffs im Kunstharz im Fall der Verknetung von 500 g der Masse mit Walzen.

* * Wert für eine Folie von 0,5 mm Dicke. Beispiel 10

Ergebnisse von Messungen (a) der physikalischen Eigenschaften einer Folie von 0,5 mm Dicke, die durch Einmischen des im Beispiel 2 erhaltenen esterüberzogenen Kalziumkarbonatfüllstoffs (Menge der Überzugsester: 2,25 Gew.^) in Polypropylen erhalten wurde, und (b) der Knetbarkeit nach Zusetzen des Füllstoffs sind in der Tabelle 2 angegeben.

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Tabelle

Füllstoff	— " — ■ ■·■"—■ - —ι Knetbarkeit (Walzenknet- zeit)	Biege modul ρ (kg/ciiT)	Dynstat- Schlagfestig- keit
40 60	8 min. 16 min.	18.500 23.OOO	ρ 19 kg.cm/cm 22

Beispiel 11

Die physikalischen Eigenschaften einer Folie von 0,5 mm Dicke, die aus einer Masse mit 70 Gew.^ des im Beispiel 3 erhaltenen esterüberzogenen schweren Kalziumkarbonats (Menge der Überzugsester: 2 Gew.^) und 30 Gew.fo Polypropylen hergestellt wurde, sind in der Tabelle 3 im Vergleich mit den Fällen der Verwendung eines herkömmlichen, mit Stearinsäure überzogenen schweren Kalziumkarbonats und unbehandelten schworen Kalziumkarbonats als Kontrollprobe angegeben.

Tabelle 3

Füllstoff	Biegemodul	Dynstat-Schlagfestig- keit
Das esterüberzogene schwere Kalzium karbonat Stearinsäureüberzo genes . schweres Kal ziumkarbonat Unbehandeltos schwe res Kalziumkarbonat	45.OOO kg/cm² 46.000 48.000	p l4,0 kg·cm/cm 8,0 3,0

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Beispiel 12

Die physikalischen Eigenschaften von Formkörpern, die nach Zusetzen des im Beispiel 4 erhaltenen esterüberzogenen Magnesiumhydroxidfüllstoffs (Überzugstnenge: 5 Gew.%) zu Polypropylen erhalten wurden, sind in der Tabelle 4 im Vergleich mit dem Pail der Verwendung unbehandelten Magnesiumhydroxids als Kontrollprobe angegeben.

Anteilsverhältnis: Polypropylen 30 Gew.%

Magnesiumhydroxid 70 Gew.%

Tabelle 4

Füllstoff	Schmelzindex	Biegemodul	1 Dynstat-Schlag festigkeit
Das esterüber zogene Magne siumhydroxid UnbehandeItes Magnesium hydroxid	0,45 g/10 min floß nicht	28.000 kg/cm² 35.000 "	12 kg«cm/cm 6 "

Beispiel 13

Die physikalischen Eigenschaften von Formkörpern, die nach Zusetzen des im Beispiel 5 erhaltenen esterüberzogenen Aluminiumhydroxidfüllstoffs (Überzugsmenge: 2 Gew.%) zu Hochdichte-Polyäthylen erhalten wurden* sind in der Tabelle 5 im Vergleich mit dem Fall der Verwendung uribehandelten Aluminiuinhydroxids als Kontrollprobe angegeben,

Anteilsiferhältnis? Polyäthylen 35 Gew.^

Aluminiumhydroxid 65 Gew.%

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Tabelle 5

Füllstoff	Schmelzindex	Biegemodul	Dynstat-Schlag- festigkeit
Das esterüberzo gene Aluminium hydroxid Unbehande11e s Aluminium hydroxid	0,60 g/10 min floß nicht	27.000kg/cm² 29.5OO "	16 kg·cm/cm 7 "

Beispiel 14

Die physikalischen Eigenschaften einer Folie von 0,5 mm Dicke, die nach Zusetzen des im Beispiel 6 erhaltenen esterüberzogenen Kaolinfüllstoffs (Überzugsmenge: 2 Gew.^) zu Hochdichte-Polyäthylen erhalten wurde, und die Knetbarkeit nach Zusatz des Füllstoffs sind in der Tabelle 6 im Vergleich mit dem Fall der Verwendung unbehandelten Kaolins angegeben.

Tabelle 6

Füllstoff	Konzentration des Füllstoffs (\Gew.#)	Knetbarkeit (Walzenknet— zeit)(min)	Biege- modul (kg/cm²)	Bruch- - -ν dehnung (%)
Der ^A-sterüber- zogene Kaolin Il Il Unbehandelter ' Kaolin Il Il	50 60 70 50 60 70	10 12 14 18 22 27	30,000 45,000 55,300 29,600 39,000 56,000	21 14 8 8 4 3

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Beispiel I5

Die physikalischen Eigenschaften einer Folie von 0,5 mm Dicke, die nach Zusetzen des im Beispiel 7 erhaltenen esterüberzogenen Talkfüllstoffs (Überzugsmenge: 2,5 Gew.^) zu Polypropylen erhalten wurde, sind in der Tabelle 7 im Vergleich mit dem Fall der Verwendung unbehandelten Talks angegeben.

Tabelle 7

Füllstoff	Konzentration des Füllstoffs(Gew.%)	Biegemodul (kg/cm²)	Bruchdehnung (*)
Der ester- zogene Talk Unbehande1ter Talk !(	40 60 40 60	I5.5OO 54.000 I5.OOO 55.000	100 50 70 18

Beispiel l6

Die physikalischen Eigenschaften einer Folie von 0,5 mm Dicke, die nach Zusetzen des im Beispiel 8 erhaltenen esterüberzogenen Magnesiumhydroxidfüllstoffs (Überzugsmenge: 2,0 Gew.^) zu Polypropylen erhalten wurde, sind in der Tabelle 8 im Vergleich mit dem Fall der Verwendung unbehandelten Magnesiumhydroxids angegeben.

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Tabelle 8

Überzugsmittel für Füllstoff	Konzentration des Füllstoffs (Gew.^)	Biegemodul (kg/cm²)	Bruchdehnung
Fettsäureester	40	20.000	95
Il	60	35.000	35
keine	40	P1.000	75
ti	60	36.000	20

Beispiel 17

10 g einer !Obigen wässerigen Emulsion von gesättigten geradkettigen Fettsäureestern des Pentaerythrits (Hauptbestandteil: Tetraester; Kettenlänge der Fettsäuren: C_1n - C.-S) wurden auf 500 g Magnesiumhydroxidpulver gesprüht. Die Mischung wurde in einem Heizmischer sorgfältig gerührt und bei etwa 105 ⁰C getrocknet, um ein oberflächenbehandeltes Magnesiumhydroxidpulver herzustellen.

Das so erhaltene Magnesiumhydroxidpulver wurde in verschiedenen Anteilen mittels eines "Brabender"-Plastographs einem Propylen-Äthylen-Blockmischpolymeren (Äthylengehalt: 8 Gew.^; Schmelzindex: 4 g/10 min) zugesetzt, und die Mischung wurde geknetet.

Andererseits wurde unbehandeltes Magnesiumhydroxidpulver für Vergleichs zwecke ebenso in das Propylen-Ä'thylen-Blockmischpolymere eingemischt, und die Mischung wurde geknetet.

Die Schmelzindizes der so erhaltenen Massen wurden gemessen und sind in der Tabelle 9 angegeben.

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Tabelle 9

Magnesiumhydroxid menge in der M.asse (Gew.%)	Schmelzindex (g/10 min)	Masse mit unbe hanfei-■ tem Magnesiumhydro xid
60	Masse mit ober flächenbehandel tem Magnesium hydroxid	< 0,01
65	2,5	< 0,01
70	1,1	nicht knetbar
75	0,5	" I ί
80	0,2	If
0,1

Wie sich aus dieser Tabelle ergibt, ist die das oberflächenbehandelte Magnesiumhydroxid enthaltende Masse in den Fließeigenschaften bei gleicher Höhe des Magnesiumhydroxidgehalts der unbehandeltes Magnesiumhydroxid enthaltenden Masse überlegen. Man findet gleichfalls, daß die obere Grenze des Magnesiumhydroxidzusatzes im ersteren Fall äußerst hoch ist.

Beispiel 18

Unter Verwendung von gesättigten geradkettigen Fettsäureestern des Trimethylolpropans (Hauptbestandteil: Triester; Kettenlänge der Fettsäuren: C.h - C₁O) als Behandlungsmittel wurde ein oberflächenbehandeltes Magnesiumhydroxidpulver in gleicher Weise wie im Beispiel 17 hergestellt.

Eine Masse mit 65 Gew.% des oberflächenbehandelten Magnesiumhydroxids und 35 Gew.% Polypropylen wurde dann hergestellt und in einem zweiachsigen Schneckenextruder geknetet.

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Für Vergleichszwecke wurde eine unbehandeltes Magnesiumhydroxid oder mit Stearinsäure behandeltes Magnesiumhydroxid und Polypropylen im gleichen Anteilsverhältnis aufweisende Masse in gleicher Weise hergestellt.

Die Schmelzindizes dieser Massen, die Schlagfestigkeit und das Aussehen von aus den Massen hergestellten Spritzgußteilen sind in der Tabelle 10 angegeben.

Tabelle 10

Eigen schaft	Beispiel	Vergleichsbeispiel !	Produkt mit Magnesiumhy droxid, das mit Stearin säure behan delt war
Schmelzindex (g/10 min.) Schlagfe stigkeit ρ (kg-cm/cm ) Aussehen des Spritzguß- teils	Produkt mit Magnesium hydroxid, das mit Fettsäure estern des Trimethylol- propans behan delt war	Produkt mit unbehandeItem Magnesium hydroxid	0,28 11 Silbersehlie- ren gebildet
2,5 23 gut	0,30 8 Silberschlie ren gebildet

Wie sich aus dieser Tabelle ergibt, ist die Masse gemäß der Erfindung von weit höherem Schmelzindex als die unbehandeltes Magnesiumhydroxid oder mit Stearinsäure behandeltes Magnesiumhydroxid enthaltenden Massen. Aus der erfindungsgemäßen Masse hergestellte Spritzgußteile sind diesen auch hinsichtlich der Schlagfestigkeit und des Aussehens überlegen.

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Beispiel 19

6o Gewichtsteile von mit höheren Fettsäureestern des Pentaerythrits entsprechend dem Beispiel 17 behandeltem Magnesiumhydroxidpulver und 40 Gewichtsteile Propylen-Ä'thylen-Blockmischpolymeres (Äthylengehalt: 8 Gew.%; Schmelzindex: 4 g/10 min) wurden geknetet, in einem zweiachsigen Schneckenextruder granuliert und mit einer Spritzgußmaschine zu J),2. mm dicken Probestücken geformt.

Die Formbarkeit oder Bildbarkeit der Mischmasse war gut, und hinsichtlich des Aussehens wurde festgestellt, daß die Probestücke keine Fehler wie Silberschlieren zeigten.

Dann wurdai die oben erhaltenen Probestücke gemäß dem Flammenverzögerungstestverfahren "UL 94" von "THE UNDERWRITERS LABORATORY U.S.A." geprüft und zeigten die Auswertung: Vo, d. h. das höchste Selbstlöschverhalten.

Beispiel 20

55 Gewichtsteile von entsprechend dem Beispiel 18 hergestelltem, mit Trimethylolpropan modifiziertem Magnesiumhydroxidpulver, 45 Gewichtsteile Polypropylen (Schmelzindex: 5 g/10 min) und 1,5 Gewichtsteile Ruß wurden geknetet, granuliert und zu Probestücken von 3,2 mm Dicke in gleicher Weise wie im Beispiel I9 geformt.

Die Formbarkeit der Masse sowie das Aussehen der Probestücke waren gut.

Mit den Probestücken wurden Flammenverzögerungsversuche in gleicher Weise, wie im Beispiel 19 angegeben, durchgeführt, wobei sich die Bewertung V., d. h. praktisch ausreichende Selbstlöscheigenschaft, ergab..

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Claims

Patentansprüche

1. Anorganischer Füllstoff mit organischem Überzug für thermoplastische Kunstharze, gekennzeichnet durch eine mit einem Fettsäureester eines mehrwertigen Alkohols überzogene pulverförmige anorganische Verbindung .

2. Füllstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die pulverförmige anorganische Verbindung mit 0,5 bis 5 darauf bezogenen Gew.$ des Fettsäureesters überzogen ist.

3· Füllstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Fettsäureester ein oder mehrere Fettsäureester wenigstens eines mehrwertigen Alkohols der Gruppe Äthylenglykol, Propylenglykol, Glyzerin, Trimethylolpropan, Pentaerythrit und Dipentaerythrit mit wenigstens einer gesättigten Fettsäure mit 2-24 Kohlenstoffatomen dienen.

4. Füllstoff nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß der Fettsäureester ein vollständiger oder ein teilweiser Ester ist.

5. Füllstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die pulverförmige anorganische Verbindung aus der Gruppe Metalloxide, Metallhydroxide, Metallkarbonate, Metallsulfate, Metallsulfide, Metallsilikate und Silikatmineralien gewählt ' ist.

6. Kunstharzmasse, gekennzeichnet durch ein mit einem Füllstoff nach Anspruch 1 oder 2 gefülltes thermoplastisches Kunstharz.

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7. Kunstharzmasse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunstharz wenigstens eines der Gruppe Hochdichte-Polyäthylen, Niedrigdichte-Polyäthylen, Polypropylen, Polybuten-1, Polyvinylchlorid, Polystyrol, Polyakrylnitril, ABS-Harz, AS-Harz, Nylon und Polyester ist.

8. Kunstharzmasse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie 60 - 5 Gew.% des thermoplastischen Harzes und 40 - 95 Gew.% eines mit Fettsäureestern eines mehrwertigen Alkohols überzogenen anorganischen Hydroxidpulvers enthält.

9. Kunsthärzmasse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das anorganische Hydroxidpulver Magnesiumhydroxid- oder Aluminiumhydroxidpulver ist.

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