DK142907B - Fremgangsmåde til fremstilling af et formbart materiale ved formaling af et uorganisk mineralsk materiale i kuglemølle sammen med et formstofbindemiddel og eventuelt andre bestanddele. - Google Patents

Description

\iif) (11) FREMLÆGGELSESSKRIFT 1^2907

C OA B 25/02 // C 03 C ll/OO

ΠΔΜ MARI/ (51) Int. Cl.3 C 08 K 3/AO C 03 C 12/00 UAIMMAHN C 08 K 7/28 c 09 c 3/10 t(21) Ansøgning nr. 212/76 (22) Indleveret den 20. Jail· 1976 (24) Løbedag 20. jan. 1976 (44) Ansøgningen fremlagt og .

fremlæggelsesskriftet offentliggjort den 23· feb. 1 9^1

DIREKTORATET FOR

PATENT-OG VAREMÆRKEVÆSENET (30) Prioritet begæret fra den (71) KARL KRISTIAN KOBS KRØYER, "Le Schuylkill" 19, Boulevard Sulsse, Apt.

No. 1, Bloc B. 3· e^age, Monte Carlo, MC.

<7Z) Oprinder: samme.

(74) Fuldmægtig under sagens behandling:

Ingeniørfirmaet Hofman-Bang & Boutard.

(54) Fremgangsmåde til fremstilling af et formbart materiale ved formaling af et uorganisk mineralsk materiale 1 kuglemølle sammen med et forms tof= bindemiddel og eventuelt andre bestanddele.

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til fremstilling af et formbart materiale ved formaling af et uorganisk mineralsk materiale, såsom glas, i kuglemølle sammen med et form-stof bindemiddel og eventuelt andre bestanddele.

Opfindelsen er baseret på anvendelsen af partikler af krystalli-serbart glas, der er fremstillet ved sammensmeltning af sand, kalk og dolomit i en roterovn og eventuelt efterfølgende krystallisation af det dannede krystalliserbare glas ved opvarmning i en roterovn samt formaling af det krystalliserbare eller krystalliserede glas i kuglemølle til en ønsket partikelstørrelse. En fremgangsmåde til fremstilling af et sådant glas er beskrevet i engelsk patentskrift nr. 992 782. Et produkt af denne art er kendt under navnet 2 142907 "synopal-partikler", idet "Synopal" er et registreret varemærke. Sådanne partikler indeholder et betydeligt antal mikrobobler, som hidrører fra carbondioxidudviklingen under smelteprocessen, og disse mikrobobler forbliver i materialet ved den beskrevne proces. Ved kuglemølleformalingen knuses glasset til uregelmæssigt formede partikler med en meget gunstig fordelingskurve eller finhedskarakteri-stik, dvs. det knuste produkt indeholder en sådan mængde fine partikler, at de tilnærmelsesvis udfylder mellemrummene mellem de grovere partikler. Ved knusningen fremkommer der talrige hulrum eller kaviteter i partikeloverflademe som følge af tilstedeværelsen af de nævnte mikrobobler, idet brudflademe fortrinsvis passerer midt gennem boblerne.

Synopal-partikler har været anvendt som tilsætningsmiddel til vejbelægninger og som fyldstoffer i en række forskellige produkter, såsom overtræksmaterialer og støbematerialer. Det er således kendt at blande formalede synopal-partikler med et bindemiddel på basis af et formstof og at benytte sådanne blandinger som støbematerialer til fremstilling af forskellige genstande eller halvfabrikata.

Da synopal-partikler som følge af de billige råvarer og den forholdsvis simple fremstillingsproces, der egner sig til massefabrikation, er væsentligt billigere end de fleste bindemidler, er det økonomisk fordelagtigt at anvende så lidt bindemiddel som muligt. Da synopal-partiklerne som ovenfor nævnt har en meget gunstig finhedskarakteristik, kan der opnås formbare blandinger med et forholdsvis højt indhold af partiklerne i forhold til bindemidlet. Således kan man på kendt måde, d.v.s. ved simpel sammenblanding, opnå velegnede formbare støbematerialer med f.eks. op til 50% synopal-partikler efter vægt.

I tysk offentliggøreisesskrift nr. 2.251.912 omtales en pressemasse, som ved presning giver porcelænsagtige genstande, hvilken pressemasse indeholder et organisk formstof 30-70 vægt-% mineralsk fyldstof og 5-20 vægt-% forstærkende fiberformigt organisk eller uorganisk fyldstof samt eventuelt andre bestanddele. Som eksempler på mineralsk fyldstof nævnes især bariumsulfat, zinksulfat og titandioxid (Rutil), og eksempler på fiberformigt fyldstof er cellulosefibre, polyamidfibre og formalede glasfibre. Af offentliggørelsesskriftet fremgår det endvidere, 3 U2907 at de nævnte bestanddele kan blandes ved hjælp af forskellige i og for sig kendte blandemaskiner, såsom ælteapparater eller kuglemøller, uden at der er omtalt særlige fordele ved anvendelsen af den ene eller den anden blandingsmetode. Den illustrerede formaling er endvidere langvarig og energikrævende, og den tillader ikke en nedsættelse af formstofindholdet til under 30%, som det er illustreret ved alle de i nævnte skrift anførte eksempler.

Den foreliggende opfindelse har til formål at fremstille form-bare materialer med et højt indhold af partikler af krystalliser-bart eller krystalliseret glas, uden at formbarhedsegenskabeme og de mekaniske egenskaber forringes, og i en proces, der i forhold til DE-OS 2.25I.912 udover forskelle i materialesammensætningen, udmærker sig ved at være mindre tids- og energikrævende.

Et andet formål med opfindelsen er at fremstille formbare materialer, der på grund af et højt indhold af partikler af krystalliser-bart glas og lavest muligt indhold af bindemiddel er meget billige.

Opfindelsen har også til formål at fremstille formbare materialer med højt indhold af de nævnte partikler og med relativt gode formbarhedsegenskaber og mekaniske egenskaber, såsom trykstyrke og trækstyrke.

Alle disse formål opnås ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, der er karakteristisk ved det i krav l's kendetegnende del angivne.

Den foreliggende opfindelse er baseret på den erkendelse, at kuglemølleformallngen medfører særlige fordele, når det mineralske fyldstof består af stærkt blæreholdigt, krystalliseret eller krystalliserbart glas i en mængde på mindst 50 vægt-% af den færdige blanding. Ved den samtidige formaling af det blæreholdige glas og bindemidler opnås, at bindemidlet fordeles Jævnt over partiklernes overflade inklusive deres hulrum og kaviteter. Det er derved muligt at fremstille et formbart materiale, som ved presning eller ved anden sædvanlig formgivning kan omdannes til et stærkt og sammenhængende produkt med optimale mekaniske egenskaber. Selv om der kun anvendes en forholdsvis ringe mængde bindemiddel, vil dette let under komprimering kunne flyde mellem 4 142907 partiklerne og give en effektiv og stærk tinding mellem partiklerne. Den under kuglemølleformalingen opnåede ensartede fordeling af bindemidlet på partikeloverfladerne medvirker også til en forbedret formbarhed af materialet, selv om indholdet af bindemiddel er lavt, idet bindingen mellem partiklerne og bindemidlet yderligere forøges på grund af at også de i overfladen forekommende hulrum eller kaviteter, der stammer fra de nævnte mikrobobler, fyldes ifølge opfindelsen på en ensartet måde med bindemidlet, hvorved der opnås en god forankring mellem partiklerne indbyrdes.

Ved at foretage formalingen af det blæreholdige glas sammen med bindemidlet opnås således formbare materialer, som giver væsentlig højere styrke end ved simpel sammenblanding af formalet blæreholdigt glas og bindemiddel med samme blandingsforhold, eller man kan til fremstilling af produkter med en ønsket høj styrke nøjes med en mindre mængde organisk bindemiddel, hvilket skyldes den bedre fordeling af bindemidlet.

Det har ifølge opfindelsen vist sig hensigtsmæssigt, at indføringen af bindemidlet sker på et tidspunkt under kuglemølleformalingen, hvor en væsentlig del af findelingen af det krystalliserbare glas har fundet sted, som angivet i krav 2. Partiklerne, som i hovedsagen har opnået den ønskede partikelstørrelse, kan derved forholdsvis hurtigt blandes med og på overfladen overtrækkes af det organiske formstof.

Ifølge en hensigtsmæssig udførelsesform for fremgangsmåden ifølge opfindelsen indføres det krystalliserbare glas i en kuglemølle, der er udformet som en cylinderformet kontinuerligt arbejdende roterovn, hvorhos glasset indføres i ovnens ene ende, og det formalede materiale udtages fra ovnens anden ende, medens bindemidlet indføres i en mellemliggende zone af ovnen. På denne måde kan man undgå et extra trin, idet formalingen og tilsætningen af bindemiddel kan ske kontinuerligt. Tilsætningsstedet for bindemidlet afhænger af formalingens forløb, men sker fortrinsvis nærmest afgangsenden, hvor der er opnået en passende finheds-karakteri stik.

En således udformet kuglemølle har en høj kapacitet og er arbejds- 5 142907 besparende og derfor velegnet til fremstilling af store kvanta materiale pr. tidsenhed. Under formalingen udvikles varme, således at temperaturen af materialet kan stige til f.eks. 50-60°C, hvilket fremmer en jævn og ensartet overtrækning af partiklerne med bindemidlet. Formalingsgraden afhænger af det formål, hvortil materialet skal anvendes. Til de fleste formål har en partikelstørrelse på 0-150pmvist sig hensigtsmæssig. Formalingen kan dog også afbrydes ved en større partikelstørrelse, f.eks. ved en partikelstørrelse på 0-250 jam eller derover. Til visse formål, såsom ved fremstilling af genstande med store dimensioner, såsom fliser, kan der benyttes partikler med maksimal partikelstørrelse på 1 eller flere mm, f.eks. op til 5 mm eller derover.

Det er også muligt at benytte meget fint materiale, såsom med partikelstørrelsen 0-50 jam. Endvidere kan man til særlige formål anvende partikler, som er sigtet til opnåelse af bestemte fraktioner. F.eks. har partikler, hvis størrelse ligger mellem 50 og 150 jam eller mellem 100 og 200 jam, vist sig velegnede til fremstilling af porøse genstande, såsom vandgennemtrængelige fliser eller filtre, idet man i så fald anvender så lidt bindemiddel, at det ikke kan udfylde mellemrummene mellem partiklerne helt.

Ved fremstilling af det omhandlede formbare materiale vælges fortrinsvis et sådant mængdeforhold mellem partikler og bindemiddel, at mængden af krystalliserbart, eventuelt krystalliseret glas udgør 50-95%, baseret på vægten af det færdige materiale. Sådanne mængdeforhold er velegnede til fremstilling af artikler, der skal formes ved presning, ekstrudering eller injektionsstøbning. Det foretrukne indhold af krystalliserbart glas er 70-90$ efter vægt af det formbare materiale. Til særlige formål kan indholdet af krystalliserbart glas vælges højere, ifølge en særlig udførelsesform for opfindelsen således på over 95$, baseret på vægten af det formbare materiale. Dette gælder således, hvis man ønsker at fremstille porøse genstande, såsom filterplader.

Som bindemiddel anvendes fortrinsvis termohærdende bindemidler, idet disse giver høj styrke og varmebestandighed af det færdige produkt efter hærdning. Om ønsket kan dog også benyttes termo-plastiske bindemidler, der giver produkter, som er let formbare ved injektionsstøbning eller ekstrudering. Eksempler på særligt egnede termohærdende bindemidler er epoxyharpikser, melaminharpik- 6 142907 ser og urinstofformaldehydharpikser. Andre hærdelige plaststoffer, som kan anvendes, er polyurethanharpikser, phenolformalde-hydharpikser og umættede polyestere.

Blandt anvendelige termoplastiske formstoffer, der kan anvendes i det omhandlede formbare materiale ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, skal nævnes polyethylen, polypropylen, polyvinylacetat, polyacrylater, polystyren, polyamider og polycarbonater.

Bindemidlet kan med fordel indføres i en kuglemølle i form af et tørt pulver. Dette vil på grund af formalingen fordeles jævnt over partiklernes overflade. Fordelingen kan lettes yderligere, hvis der tilsættes en mindre mængde af et opløsningsmiddel, eller bindemidlet kan indføres i form af en opløsning af det organiske formstof i et passende opløsningsmiddel, idet man dog for at undgå, at bindemidlet afsættes på indersiden af kuglemøllen som en klæbrig film, fortrinsvis kun anvender så små opløsningsmiddelmængder, at blandingen netop befugtes. Arten af opløsningsmiddel afhænger af arten af det benyttede bindemiddel. Således kan vand benyttes i forbindelse med melaminharpikser og urinstof-formaldehydharpikser. løvrigt kan benyttes de almindelige opløsningsmidler, såsom acetone, benzen, alkoholer eller estere. Også carbonhydrider, såsom terpentin eller petroleum, kan anvendes. Opløsningsmidlet kan også om ønsket tilsættes før indføringen af bindemidlet. Sædvanligvis afdamper sådanne opløsningsmidler på grund af den under formalingen udviklede friktionsvarme.

Om ønsket kan man yderligere tilsætte mindre mængder af yderligere fyldstoffer eller af forskellige tilsætningsmidler til opnåelse af forskellige ønskede virkninger. Således kan der f.eks. til modvirkning af algevækst tilsættes kobberforbindelser og for at gøre produkterne vandskyende tilsættes siliconeolier eller -harpikser eller som fyldstoffer tilsættes siliciumoxider eller -hydroxider, såsom "Aerosil^", der i mængder på 0,01-1% medfører forøget flydebarhed, forbedret tæthed og ensartethed af det færdige produkt.

Andre tilsætningsmidler, der kan anvendes i små eller moderate mængder, er små glaskugler, korte mineralfibre, f.eks. af glas 142907 7 eller stenuld, og pigmenter. Ved pigmentering kan opnås forskellige dekorative virkninger. Hvis man "blander forskelligt farvede fraktioner, kan også fås forskellige marmorerede mønstre.

Hvis der anvendes et to-komponent-bindemiddel, kan komponenterne om ønsket formales hver for sig med synopal-partikler, og de to produkter kan blandes nmiddelbart før støbningen eller formningen. For at opnå forbedret formbarhed under formningen kan man også blande materialer, som er fremstillet med forskellige arter af bindemidler, f.eks. termoplastiske og termohærdende bindemidler.

På denne måde kan man i visse tilfælde også opnå en forbedring af slagstyrken og elasticiteten. Der kan også blandes produkter med forskelligt farvede eller pigmenterede bindemidler til opnåelse af forskellige dekorative virkninger, såsom stribede eller marmorerede plader.

Ved hjælp af det ifølge opfindelsen fremstillede formbare materiale kan der fremstilles produkter med gode mekaniske egenskaber, såsom stor styrkeP Materialet har endvidere gode elektriske egenskaber, såsom høj dielektricitetskonstant og gode krybestrøms-egenskaber. Materialet egner sig derfor til fremstilling af elektriske artikler, såsom kontakter.

Blandt anvendelserne for det omhandlede materiale kan også nævnes byggematerialer, såsom plader, navnlig som tagplader anvendelige bølgeplader, skillerum og tagsten, husholdningsartikler, såsom spisebestik, tallerkener, kopper og drikkebægre, emballage, filtre, porøse fliser, tandfyldningsmaterialer og tekniske artikler.

Opfindelsen skal i det efterfølgende forklares nærmere ved hjælp af nogle eksempler.

EKSEMPEL 1 z

Der anvendtes en kuglemølle med et rumfang på 10 m , foret med aluminiumoxidsten og delvis fyldt med kugleflint. I kuglemøllen indførtes 4 t. synopal-glas med kornstørrelse 0-2 mm, som er blevet krystalliseret ved opvarmning i en roterovn og derefter afkølet. Kuglemøllen kørtes i ca. 3 timer, hvorved partiklernes 142907 8 størrelse reduceredes til 0-200 jum. Derefter tilsattes 800 kg Uredana, der er en urinstofformaldehydharpiks. Efter yderligere kørsel i 3 timer opnåedes et materiale med en partikelstørrelse på 0-150 jam, hvilket materiale egnede sig udmærket til presning i konventionelle opvarmede forme til fremstilling af bægre og lignende emner.

EKSEMPEL 2 I en kuglemølle som beskrevet i eksempel 1 indførtes 4 t. synopal-glas, som formaledes til en kornstørrelse på 0-300 μπι. Derpå tilsattes 200 kg melaminharpiks, og formalingen fortsattes i 3 timer. Formalingsproduktet blev underkastet fraktioneret sigtning, og der opsamledes partikler med kornstørrelse 100-200 jum. Dette materiale blev presset i en til 200°C opvarmet form til fremstilling af en filterplade.

EKSEMPEL 3

Fremgangsmåden ifølge eksempel 2 gentoges under anvendelse af en hærdende epoxyharpiks i stedet for melamin. Den færdige filterplade havde samme filtreringsegenskaber som den i eksempel 1 fremstillede plade, men udviste særlig kemisk bestandighed mod kemikalier.

EKSEMPEL 4 1 en kuglemølle, der er udformet som en cylindrisk kontinuerligt arbejdende roterovn med en længde på 10 m og et indhold af 6 t. formalingsgods indførtes pr. time 2 t. synopal med partikelstørrelsen 0-10 mm. Materialet indførtes kontinuerligt i ovnens ene ende, og efter indstilling af stationær tilstand udtoges 2 t. formalet produkt fra den anden ende af ovnen. Gennem et rør, der var ført ind gennem ovnens indføringsende, ogsom udmundede 2 m fra indføringsenden, indførtes 2 kg "Aerosil^" pr. time. Gennem et rør, der var ført ind gennem afgangsenden, og som udmundede 3 m fra afgangsenden, indførtes 400 kg melaminharpiks pr. time, og gennem et rør, der var ført 2 m ind fra afgangsenden, indførtes 2 kg "Aer o sil® " pr. time. Under formalingen udvikledes friktionsvarme, 9 142907 hvorved temperaturen steg til 50-60°C. Det udtagne formalede og med harpiks overtrukne materiale har en kornstørrelse på 0-150 μη. Produktet udviste udmærket flydebarhed, og ved presning i forme med en temperatur på 180°C opnåedes genstande med særlig stor tæthed og ensartethed.

EKSEMPEL 5 I en kuglemølle som den i eksempel 4 beskrevne formaledes 0-10 mm synopal til en partikelstørrelse på 0-5 mm, idet der anvendtes melaminharpiks i en mængde på 5% af blandingen.

Ved sigtning af produktet isoleredes en fraktion med en korn-størrelse på 2,5-5 mm. Dette materiale homogeniseredes ved vi-brering med en vibrator af den i cementindustrien almindeligt anvendte art, og der støbtes en flise på 50 x 50 x 3 cm ved presning i en form ved 180°C. Flisen var porøs, således at regnvand hurtigt kunne ledes gennem den. En tilsvarende flise imprægneredes med en 5% melaminopløsning, og efter tørring opvarmedes flisen til efterhærdning i en ovn ved 160°C. Den således behandlede flise var stadig porøs, men har en høj træk- og trykstyrke.

Af restproduktet efter isolering af de grove partikler udtoges en portion, som blandedes med 10% melaminpulver, der var pigmenteret med et orange pigment. Blandingen skete tørt ved tromleblanding på konventionel måde. Af det dannede produkt fremstilledes en plade på .25 x 25 x 6 cm, som var tæt og stærk og havde et smukt orange udseende.

EKSEMPEL 6 I en kuglemølle som den i eksempel 1 beskrevne formaledes 400 kg synopal og 175 kg pulverformet hærdelig epoxyharpiks i 3 timer.

Af det dannede materiale med en partikelstørrelse på 0-140 μιη fremstilledes bægre og andre husholdningsartikler ved presning i en form ved 190°C og et tryk på 150 kp/cm2.

EKSEMPEL 7 I en kuglemølle som den i eksempel 1 beskrevne formaledes 400 kg

Claims (2)

142907 10 synopal og 200 kg af en 75^ vandig melaminharpiksopløsning. Ved kørsel i 3 timer opvarmedes produktet på grund af friktionsvarmen til 60°C, hvorved vandet fordampede. Det formalede produkt havde en kornstørrelse på 0-140 jim. EKSEMPEL 8 I en kuglemølle formaledes 80 vægtdele synopal og 40 vægtdele af en 50% vandig dispersion af polyvinylacetat. Efter formaling til en kornstørrelse på 0-140 pm tilsattes yderligere 20 vægtdele tørt polyvinylacetatpulver, som iblandedes ved tromleblanding. Det færdige materiale lod sig let forme ved ekstrudering, idet det var letflydende efter opvarmning til temperaturer over 100°C. EKSEMPEL 9 I en kuglemølle formaledes 60 vægtdele synopal og 40 vægtdele polystyrenpulver. Det til 0-140 jum findelte materiale blandedes med tilsvarende synopal-partikler, som var overtrukket med epoxyharpiks på den i eksempel 6 angivne måde. Heraf fremstillede pressede genstande udviste høj trækstyrke.

1. Fremgangsmåde til fremstilling af et formbart materiale ved formaling af et uorganisk mineralsk materiale, såsom glas, i kuglemølle sammen med et formstofbindemiddel og eventuelt andre bestanddele, kendetegnet ved, at der som uorganisk mineralsk materiale anvendes mindst 50 vægt-%, beregnet på vægten af det færdige formbare materiale, af stærkt blæreholdigt, krystalliseret eller krystalliserbart glas, der er dannet i en ro-teroven, og at en yderligere mængde bindemiddel eventuelt tilsættes til den formalede blanding.