NO309484B1 - Resinsammensetninger og fremgangsmåte for fremstilling av resinsammensetninger - Google Patents

Abstract

Den foreliggende oppfinnelse vedrører termoplast resinsammensetninger, særlig polyolefiner, hvilke resinsammensetninger inneholder mellom 3 og 400 vekt % av et fyllmateriale basert på vekten av resin, inneholdende talk og microsilica hvor vektfomoldet mellom talk og microsilica er mellom 15:1 og 1:5. Oppfinnelsen vedrører videre en fremgangsmåte for fremstilling av termoplast resinsammensetninger og en fyllmaterialblanding for bruk i termoplast resiner hvilken blanding inneholder talk og microsilica i et vektforhold mellom 15:1 og 1:5.

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører nye og forbedrede resinsammensetninger og mer spesielt termoplastiske resinsammensetninger slik som polyolefiner, og en fremgangsmåte for fremstilling av resinsammensetninger.

Det er kjent å fremstille polyolefiner så som polypropylen inneholdende funksjonelle fyllmaterialer så som talk for å øke stivheten av det ferdige polypropylenprodukt.

Talk er et hydratisert magnesiumsilikat med teoretisk formel 3MgO.4SiO4.H2O og består av magnesiumhydroksid inneleiret mellom to sjikt av silica.

Når man har forsøkt å tilsette andre fyllmaterialer sammen med talk for å forbedre andre egenskaper, så som for eksempel slagfasthet, har det imidlertid blitt funnet av stivheten som oppnås med bruk av talk alene som fyllmateriale, blir vesentlig redusert når det tilsettes et andre fyllmateriale for å øke slagfastheten. Det har derfor ikke vært mulig å fremstille polypropylenprodukter som både har en høy stivhet og en høy slagfasthet. Høy stivhet og høy slagfasthet er spesielt viktig for noen polypropylenprodukter så som for eksempel støtfangere for biler. Det samme er imidlertid tilfelle for andre termoplast resin produkter.

Uttrykket termoplastresin som er benyttet i beskrivelsen og kravene omfatter ikke kun termoplastresiner som sådanne, men også blandinger av termoplastresiner og blandinger av termoplastresiner med andre materialer så som for eksempel elastomerer som nitril gummi. Såkalte termoplast elastomerer er også inkludert i definisjonen av termoplastresiner. Termoplastresiner inkluderer polyolefiner, polystyren, polyestere, akrylnitril-butadien-styrolkopolymer (ABS), polyvinylklorid (PVC), ikke plastifisert polyvinylklorid (UPVC), polyamid og akrylpolymerer.

Fra US patent nr. 4722952 er det kjent at tilsetning av mikrosilica til polyvinylklorid forbedrer slagfastheten av polyvinylklorid som anvendes for elektriske kabler. For slike produkter er stivheten ikke viktig. Tvertimot, høy stivhet er uønsket for elektriske kabler.

Uttrykket microsilica som benyttes i beskrivelsen og kravene er partikkelformet, amorf SiC*2 som utvinnes fra en prosess hvor silica reduseres og hvor det reduserte produkt oksideres i gassfase for å danne amorf silica. Microsilica inneholder minst 70 vekt % silica (Si02) og har en spesifikk egenvekt av 2,1 - 2,3 kg/cm<3> og et overflateareal av 15 - 30 m<2>/g. Primærpartiklene er hovedsakelig kuleformede og har en gjennomsnittlig størrelse av ca. 0,15um. Microsilica utvinnes fortrinnsvis som et biprodukt ved fremstilling av silisium eller silisiumlegeringer i elektriske reduksjonsovner. I disse prosessene dannes det store mengder silica som Si02. Microsilica utvinnes på konvensjonell måte i filtre eller andre oppsamlingsanordninger.

Fra GB-A-2210882 er det kjent å tilsette talk og microsilica som fyllstoff i epoksysement som skal benyttes for å belegge avløpsrør. Det er imidlertid ikke angitt noe i denne publikasjonen om bruk av en slik kombinasjon av fyllstoffer i termoplastresiner.

Det er et formål med den foreliggende oppfinnelse å fremskaffe termoplast resiner som både har en høy stivhet og en høy slagfasthet.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører således termoplast resinsammensetninger, særlig polyolefiner, hvilke oppfinnelse er kjennetegnet ved at termoplast resinsammensetningene inneholder mellom 3 og 400 vekt % av et fyllmateriale basert på vekten av resin, hvilket fyllmateriale omfatter talk og microsilica hvor vektforholdet mellom talk og microsilica er mellom 15:1 og 1:5.

I henhold til en foretrukket utførelsesform er vektforholdet mellom talk og microsilica mellom 6:1 og 1:2.

Det har overraskende blitt funnet at den kombinerte bruk av talk og microsilica som fyllmateriale i termoplast resin, særlig i polypropylen, gir sluttprodukter som både har en høy stivhet og en høy slagfasthet.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører videre en fremgangsmåte for fremstilling av termoplast resinsammensetninger, særlig polyolefiner, hvilken fremgangsmåte er kjennetegnet ved at talk og microsilica tilsettes til termoplast resinen i en total mengde av mellom 3 og 400 vekt % basert på vekten av termoplastresinen og hvor vektforholdet mellom talk og microsilica holdes mellom 15:1 og 1:5 hvoretter blandingen ekstruderes.

I henhold til en foretrukket utførelsesform av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen tilsettes talk og microsilica til termoplastresinen som en blanding av talk og microsilica.

EKSEMPEL 1

En polypropylen kopolymer "BA202OE" uten fyllmateriale levert fra Borealis ble ekstrudert med tilsetning av talk, "Finntalc M05SL", levert av Mondo Minerals OY og microsilica levert av Elkem ASA. Vektforholdet mellom talk og microsilica var 2:1 og forsøk ble kjørt med tilsetning av 5, 10 og 19 vekt % fyllmateriale basert på vekten av polypropylen kopolymer. Stivheten av den ekstruderte polypropylen ble målt som strekkmodul i henhold til ISO 527 og slagfastheten av det ekstruderte polypropylen ble målt som "notched charpy" slagfasthet i henhold til ISO 179/1 A.

For sammenligningsformål ble polypropylen kopolymer ekstrudert uten tilsats av fyllmaterialer og med tilsetning av 5, 10 og 18 vekt % "Finntalc M05SL" talk og med 5 og 10 vekt % microsilica. Også for disse forsøkene ble stivhet og slagfasthet målt på samme måte som angitt ovenfor. Den resulterende stivhet og slagfasthet er vist i henholdsvis figur 1 og figur 2.

Som det kan ses fra figur 1 og 2 er slagfastheten av polypropylen inneholdende både talk og microsilica betydelig høyere enn for polypropylen som bare inneholder talk og bare ubetydelig lavere enn for polypropylen som kun inneholder microsilica som fyllmateriale. Stivheten for polypropylen inneholdende både talk og microsilica er betydelig høyere enn for polypropylen som bare inneholder microsilica som fyllmateriale og bare uvesentlig lavere enn for polypropylen som bare inneholder talk som fyllmateriale.

Bruk av en blanding av talk og microsilica gir således et polypropylen som har en overraskende høy stivhet og slagfasthet.

EKSEMPEL 2

En høydensitets polyetylen (HDPE) kopolymer "HDPE HE 2467-BL" levert fra Borealis ble ekstrudert ved tilsetning av en fyllmaterialblanding bestående av talk "Finntalc M05SL" levert av Mondo Minerals Oy og microsilica levert av Elkem ASA. Vektforholdet mellom talk og microsilica i fyllmaterialblandingen var 2:1 og forsøket ble kjørt med tilsats av 10 vekt % av fyllmaterialblandingen basert på vekten av HDPE kopolymeren. Stivheten av den ekstruderte HDPE ble målt som strekkmodul i henhold til ISO 527 og slagfastheten av det ekstruderte HDPE ble målt som "notched charpy" slagfasthet i henhold til ISO 179/1 A.

For sammenligningsformål ble HDPE kopolymeren ekstrudert i ekstruderen uten tilsetning av fyllmaterialer og med tilsetning av 10 vekt % "Finntalc M05SL" talk og med tilsetning av 10 vekt % microsilica. Også for disse sammenligningsforsøkene ble stivhet og slagfasthet målt på samme måte som angitt ovenfor. Den resulterende stivhet og slagfasthet er vist i tabell 1. Som det kan ses fra tabell 1 var slagfastheten for HDPE som inneholdt både talk og microsilica høyere enn for HDPE som bare inneholdt talk, men lavere enn for HDPE som bare inneholdt microsilica. Stivheten av HDPE som inneholdt både talk og microsilica var mye høyere enn for HDPE som bare inneholdt microsilica og bare litt lavere enn for HDPE som inneholdt bare talk. Bruk av en blanding av talk og microsilica resulterte således i et HDPE som hadde både en høy stivhet og en høy slagfasthet.

EKSEMPEL 3

En polyvinylklorid (PVC) polymer inneholdende plastifiserende midler levert fra Uponor ble formet ved hjelp av kalandrering ved tilsetning av en fyllmaterialblanding bestående av talk "Finntalc M05SL" levert av Mondo Minerals OY og microsilica levert av Elkem ASA. Vektforholdet mellom talk og microsilica var i et forsøk 2:1 og 1:2 i et annet forsøk og begge forsøkene ble utført med en tilsetning av 5 vekt % av fyllmaterialblandingen basert på vekten av PVC polymer. Stivheten av at kalandrerte PVC ble målt som strekkmodul i henhold til ISO 527 og slagfastheten av det kalandrerte PVC ble målt som "notched charpy" slaggseighet i henhold til ISO 179/1 A.

For sammenligningsformål ble PVC polymer kalandrert uten tilsetning av fyllmateriale, ved tilsetning av 5 vekt % "Finntalc M05SL" talk og med tilsetning av 5 vekt % microsilica. Også for disse tre sammenligningsforsøkene ble stivhet og slagfasthet målt som angitt ovenfor. Resultatene er vist i tabell 2.

Som det kan ses fra tabell 2 var slagfastheten for PVC inneholdende talk og microsilica i et vektforhold 2:1 omtrent det samme som for PVC inneholdende bare talk, men lavere enn for PVC inneholder bare microsilica. For PVC inneholdende talk og microsilica i et forhold av 1:2 kan det ses at slagfastheten er høyere enn for PVC inneholdende talk og microsilica i et forhold 2:1 og nesten like høy som for PVC som kun inneholder microsilica. Stivheten av PVC inneholdende talk og microsilica i et forhold av 2:1 er mye høyere enn for PVC som kun inneholder microsilica som fyllmaterial og bare uvesentlig lavere enn for PVC som inneholder bare talk som fyllmateriale. For PVC inneholdende talk og microsilica i et forhold 1:2 kan det ses at stivheten fortsatt er høyere enn for PVC som bare inneholder microsilica. Bruk av en fyllmaterialblanding av talk og microsilica gir således et PVC som har både høy stivhet og en høy slagfasthet.

EKSEMPEL 4

En polyamid (PA) polymer uten fyllmateriale "PA Ultramid B35" levert av BASF ble ekstrudert ved tilsetning av en fyllmaterialblanding bestående av talk levert av Mondo Minerals OY og microsilica levert av Elkem ASA. Tilsetningen av fyllmateriale var 10 vekt % basert på vekten av polymeren. Vektforholdet mellom talk og microsilica var 1:1 i en første test og 1:2 i en andre test. Stivheten av den ekstruderte PA ble målt som strekkmodul i henhold til ISO 527 og slagfastheten av det ekstruderte PA ble målt som "notched charpy" slagfasthet i henhold til ISO 179/IA.

For sammenligningsformål ble PA polymeren ekstrudert i ekstruderen uten tilsats av fyllmaterialer, med tilsetning av 10 vekt % talk og med tilsetning av 10 vekt % microsilica. Også for disse sammenligningsforsøkene ble stivhet og slagfasthet målt som angitt ovenfor. Den resulterende stivhet og slagfasthet er vist i tabell 3.

Som det kan ses fra tabell 3 var slagfastheten for PA som inneholdt både talk og microsilica mye høyere enn for PA som inneholdt bare talk, men lavere enn for PA som bare inneholdt microsilica. Det kan også ses at slagfastheten øker med økende innhold av microsilica i fyllmaterialblandingen. Stivheten av PA som inneholdt både talk og microsilica er langt høyere enn for PA som kun inneholdt microsilica, men stivheten blir litt redusert når microsilicainnholdet i fyllmaterialblandingen økes.

Claims (5)

1. Termoplast resinsammensetninger, særlig polyolefiner, karakterisert ved at termoplast resinsammensetningene inneholder mellom 3 og 400 vekt % av et fyllmateriale basert på vekten av resin, hvilket fyllmateriale omfatter talk og microsilica hvor vektforholdet mellom talk og microsilica er mellom 15:1 og 1:5.

2. Termoplast resinsammensetninger ifølge krav 1, karakterisert ved at vektforholdet mellom talk og microsilica er mellom 6:1 og 1:2.

3. Fremgangsmåte for fremstilling av termoplast resinsammensetninger, særlig polyolefiner, karakterisert ved at talk og microsilica tilsettes til termoplast resinen i en total mengde av mellom 3 og 400 vekt % basert på vekten av termoplastresinen og hvor vektforholdet mellom talk og microsilica holdes mellom 15:1 og 1:5 hvoretter blandingen ekstruderes.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at talk og microsilica tilsettes til termoplastresinen som en blanding av talk og microsilica.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at talk og microsilica tilsettes separat til termoplastresinen.