183546. lajstromszámú szabadalom • Eljárás hűrelágyuló műanyagot, természetes eredetű rostos polimer vázanyagot és telítetlen poliésztert tartalmazó társított anyag előállítására
1 183 546 2 A találmány tárgya eljárás nagy rugalmassági moduluszú, jó ütésállóságú és a hőre lágyuló műanyagok formaadási technológiáival feldolgozható társított szerkezeti anyag előállítására. A nagy szilárdságú, szálas erősítőanyagból és az ezt összefogó mátrixból álló társított („kompozit”) anyagok sikere közismert. A vágott vagy „végtelen” üvegszállal, üvegpaplannal vagy szövettel erősített műanyagok mellett egyre terjednek a fémszálat, karbonátszálat, különleges monokristályokat (whiskereket), sőt szintetikus polimer szálat, pl. aromás poliamid szálat is tartalmazó szálerősítésű műanyagok. A poliolefinek és a polivinil-klorid (PVC) hőformázhatósága kitűnő. Ezek felhasználását azoban az akrilnitril-butadién-sztirol kopolimerrel (ABS), a polikarbonáttal és az egyéb technikai műanyagokkal („engineering plastics”) szemben korlátozza a rugalmassági modulusz nagyfokú hőmérséklet-függése. A poliolefin és a PVC lemezek alkalmazási lehetőségeit számos területen szélesíteni lehetne, ha a szobahőfokon mérhető rugalmassági moduluszt úgy növelnénk meg, hogy az ne csökkenjen túl gyorsan a hőmérséklet emelésével és ne rontson, hanem — ha lehet — inkább javítson a hidegállóságon. A természetes polimerek közül a farost, ill. faliszt társítása műanyaggal magával a műanyag technológiával egyidős. Nem sokkal azután, hogy századunk első éveiben L. H. BAEKELAND szabadalmaztatta a fenol-formaldehid gyanták gyártási eljárását, rájött, hogy e gyanták legelőnyösebb társító anyaga a faliszt. A falisztet azóta is az olcsó műanyagok még olcsóbb töltőanyagának tekintik. A korábban megvalósult ilyen társított rendszerek, pl. a faliszttel töltött bakelit-féleségek valóban az igénytelenebb műanyagok közé tartoznak és mérsékelt műszaki tulajdonságaik miatt egyre jobban kiszorulnak a korszerű műanyag termékek közül. A rostos szerkezetű természetes faanyag fő alkotórésze, a cellulóz fonal alakú polimer molekulája ideális esetben igen nagy szilárdsággal rendelkezhet. A diszperz formájú természetes faanyag ezért az utóbbi időben a hőre lágyuló műanyagok töltő-, illetve vázanyagaként is egyre több figyelmet kap. A hetvenes évek közepe óta számos eljárás jelent meg a poliolefinek és a PVC farosttal való társítására. A 2427 080 sz. NSZK-beli szabadalmi leírás szerint úgy kívánják megoldani a farost és a hőre lágyuló műanyag közötti jó kapcsolatot és azt, hogy a társított anyag nedvességre ne legyen érzékeny, hogy előgranulálást végeznek. Ez az eljárás azonban nem biztosít kémiai kapcsolatot a komponensek között. Hasonló eljárást ismertet az 1457015 sz. angol szabadalmi leírás, amely szerint a farostot és a hőre lágyuló polimert előgranulálják, majd extrudálják és kalanderezik. Kémiai kötés a komponensek között így sem alakul ki. Az 1 911 804 sz. NSZK-beli szabadalmi leírás szerint a farosttal társított poliolefinek mátrixa és vázanyaga közötti kapcsolatot oly módon kívánják megjavítani, hogy a két fő polimer komponens egyikét vagy mindkettőt vinilmonomerek sugárzással vagy egyéb módon iniciált ráojtásával módosítják. A por alakú komponenseken végrehajtott ojtásos kopolimerizáció azonban — a szabadalmi leírás tanúsága szerint is — csak nagyfokú monomer veszteséggel valósítható meg. A 2 370766 sz. francia szabadalmi leírás farostot, papírpépet vagy ilyen alapú hulladékot javasol társítani hőre lágyuló műanyaggal, méghozzá oly módon, hogy a lignocellulóz álapú társítóanyagot vizes diszperzióban alakítja vinilmonomerrel ojtott kopolimerré. Az eljárás lényeges lépése tehát a lignocellulóz alapanyagra számított, közelítőleg százszoros mennyiségű vízben játszódik le, amelynek eltávolítása költséges és energiaigényes folyamat. A 2 850 155 sz. NSZK-beli szabadalmi leírás szerinti eljárásban a poliolefinből és szálas erősítőanyagból álló társított rendszerhez szilán bázisú tapadásközvetítőt adnak, ez az adalék azonban jelentősen megnöveli a költségeket. A találmány célja hőre lágyuló műanyagokból, például kristályos poliolefinből (polietilén, polipropilén), vagy polivinilklorid mátrixból és természetes polimer rostból álló olyan társított rendszer (kompozit) kidolgozása, amely a hőre lágyuló műanyagok formaadási technológiával (fröccsöntés, extrudálás, kalanderezés, vákuumformázás stb.) jól feldolgozható, és rugalmassági modulusza úgy növekszik meg a kiindulási műanyaghoz képest, hogy a társított termék hidegállósága nem romlik számottevően az alapDolimerrel szemben. A találmány alapja az a felismerés, hogy farost vagy hasonló természetes polimer rost felhasználásával jó mechanikai tulajdonságú szálerősítésű társított műanyag rendszert hozhatunk létre, ha a szintetikus alappolimer és a rostos természetes polimer közötti kémiai kapcsolódás lehetőségét telítetlen poliésztergyanta alkalmazásával biztosítjuk. Ez a felismerés azért meglepő, mert a telítetlen poliésztergyantát — mint a hőre lágyuló műanyagokétól jelentősen eltérő molekulaszerkezetü polikondenzációs terméket — a polipropilén, polietilén, PVC, polisztirol és egyéb hőre lágyuló műanyagok módosítására mostanáig nem használták, mivel a telítetlen poliészter mindezekkel a polimerekkel alapjában véve összeférhetetlen. A hőre lágyuló műanyagokhoz hőre keményedő, térhálósodó gyantarendszert adagolni önmagában is indokolatlan. A találmány további alapja az a felismerés, hogy a telítetlen poliészterből és vinilmonomerből álló gyantarendszer segítségével olyan tapadásközvetítő réteget alakíthatunk ki a természetes polimerrost (pl. farost) és a vele társított hőre lágyuló műanyag határfelületén, amelynek a vinilmonomer komponens (pl. szóról) polimerizációja, ill. kopolimerizációja során kialakuló lánca mindhárom polimer fázis: — a hőre lágyuló alappolimer (pl. polipropilén, polietilén, PVC, polisztirol) — a tapadásközvetítő polimer (poliészter) — és a diszperz vázanyagként felhasznált természetes polimer rost (pl. farost, kókúszrost, bőrrost, kenderrost stb.) egymással érintkező rétegein áthatolva közvetítő kémiai kapcsolatot biztosít. Fentiek alapján a találmány eljárás 30—98%, előnyösen 40—80% hőre lágyuló műanyagot és 2—70%, előnyösen 20—60% természetes eredetű rostos polimer vázanyagot tartalmazó, nagy rugalmassági moduluszú, jó ütésállóságú és a hőre lágyuló műanyagok 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
