183546. lajstromszámú szabadalom • Eljárás hűrelágyuló műanyagot, természetes eredetű rostos polimer vázanyagot és telítetlen poliésztert tartalmazó társított anyag előállítására
1 183 546 2 formaadási technológiájával feldolgozható társítotl (kompozit) szerkezeti anyag előállítására. A találmány értelmében úgy járunk el, hogy a rostos természetes polimer vázanyagot telítetlen poliészterből és vinilmonomerből álló gyantakeverékkel kezeljük a vázanyagra számított 1—50%, előnyösen 2—40% tömegarányban. Előnyösen alkalmazható hőre lágyuló alappolimerként pl. az MFI=-4 g/10 perc folyási számú (230 °C hőmérsékleten, 2,16 kp terhelés alatt mérve) poralakú polipropilén vagy polietilén, vagy a K=70 Fiketschei értékkel jellemzett polivinilklorid. Természetes eredetű rostos polimer vázanyagként előnyösen alkalmazható pl. a cellulóz rost, farost, kókuszrost, juta vagy kenderrost, pamut hulladék, aprított bőrrost, mezőgazdasági eredetű egyéb rostos termék vagy hulladék. A találmány szerinti eljárásban telítetlen poliészter gyantaként előnyösen használható a maleinsav-ftálsav-etilénglikol-propilénglikol polikondenzátumból és vinilmonomerekből, pl. sztirolból, metilmetakrilátból, vinilacetátból álló gyantarendszer, amelyben a polikondenzátum átlagos savszáma 40 mg KOH/g gyanta, telítetlensége 18—22%, és amely gyanta a polikondenzátum mellett 5—80 súly%, célszerűen 35—65 súly% vinilmonomert tartalmaz. A poliészter (tapadásközvetítő réteg) és a rostos természetes polimer vázanyag közötti kémiai kapcsolat létrehozásának feltétele a poliészter kettős kötésein adott. A találmány szerint eljárhatunk úgy, hogy a kettős kötések reakcióbalépését a vázanyaggal iniciátor hozzáadása nélkül úgy érjük el, hogy arra a feldolgozási technológia megelelő szakaszában, illetve hőmérsékleti tartományában kerüljön sor. Eljárhatunk azonban úgy is, hogy a természetes polimert vázanyag és a poliészter közötti reakciót hőre bomló kémiai iniciátorral, vagy a vázanyag előzetes gamma besugárzásával iniciáljuk. Hőre bomló iniciátorként előnyösen alkalmazhatunk (a poliésztermonomer keverékre számított 0,1—3 súly %) benzoilperoxidto, ciklohexanonperoxidot vagy tere. butilperbenzoátot. Adott esetben gamma besugárzással is előnyös módon elérhetjük a természetes polimerrost és a poliészter közti reakciót. Ehhez a természetes polimerrostot előzetesen levegő jelenlétében 1 —10.000 Gy/h közötti dózisteljesitménnyel, összesen 0,1—100 kGy dózissal, előnyösen 0,5—50 kGy dózissal sugározzuk be. A találmány szerinti eljárás főbb előnyei a következők: — A telítetlen poliészter alkalmazása a rostos természetes polimer vázanyagon már a porkeverék összeállításának technológiai lépcsőjében jelentős előnyökkel jár. A poliészter megnedvesíti az egyébként kellemetlen, szálló por jellegű farostot, bőrrostot vagy egyéb mezőgazdasági eredetű rostanyagot. Az így összeállított „száraz” porkeverék (dry blend) morzsalékos, nem összetapadó, jól továbbfeldolgozható. — A poliészter alkalmazásának előnye a technológia további lépcsőiben is szembetűnő. Hengerszéken való feldolgozás esetén gyorsabb az összefüggő lepelképződés, homogénebb a közbülső termék. — A poliészter tapadásközvetítő alkalmazása folytán a hőre lágyuló műanyagból és természetes polimerrostból álló porkeverék előgranulálás nélkül, közvetlenül betáplálható szélesrésű, lemezgyártó extruderbe, vagy az extrudálás és a kalanderezés technikáját összekapcsoló, korszerű „kalandrett”-be. — Annak ellenére, hogy — miként már leírtuk — a hőre lágyuló műanyagok, különösképpen a polietilén és a polipropilén a telitetlen poliésztergyantákkal alapjában véve összeférhetetlenek, a poliészter tapadásközvetítő alkalmazása a természetes polimerroston rendkívüli módon megjavítja a kompozit homogenitását. A találmány szeint előállított sajtolt lemezek még 2—3 mm-es vastagságban is áttetszők, szemben a poliészter alkalmazása nélkül előállított hasonló ’emezekkel. — A feldolgozás során tapasztalható előnyök, a következő példákban leírt és kimért paraméterek (feldolgozási nyomatékigény, fizikai-mechanikai tulajdonságok) és az előállított termékek minősége egyaránt arra utalnak, hogy e társított (kompozit) szerkezeti anyagban kémiai kötődés alakul ki a természetes polimerrost és a szintetikus polimer mátrix között. E tény előnyösen befolyásolja az új műanyag szerkezeti anyag minden további tulajdonságát, pl. stabilitását, időjárásállóságát és általában élettartamát is. A találmány szerinti eljárás foganatosítására az alábbi kiviteli példákat adjuk meg. 1. példa 40 súlyrész farostot (átlagos átmérő 10 mikron, átlagos hosszúság 150 mikron, nedvességtartalom max. 15%) keverés közben hozzáadunk 160 súlyrész telítetlen poliésztergyantához amely 35 súly% maleinsavftálsav-etilénglikol-propilénglikol polikondenzátumból (átlagos savszám 40 mg KOH/g gyanta, telítetlenség 18—22 %) és 65 súly% sztirol monomerből álló termék. A farostot a poliésztergyantában 20 percig szobahőfokon duzzadni hagyjuk, ezalatt a farost eredeti súlyára számítva mintegy 50% poliésztergyantát vesz fel. A farostot ezután vákuumszűrőn leszűrjük („nuccsoljuk”), az eredeti poliésztergyanta 85%-a így visszanyerhető, amelyet felhasználhatunk a következő farost tétel impregnálására. A poliészterrel duzzasztott farostot ezután gyorskeverőben (gyártó cég PAPENMEIER, NSZK) porlakú polipropilénnel (MFI folyási száma 4 g/10 perc, 230 °C-on 2,16 kp terhelésnél mérve) keverjük össze 60 súly% duzzasztott farost: 40 súly% polipropilén arányban. Mintegy 5 percig tartó 600 ford./perc sebességű, szobahőfon indított keveréssel morzsalékos, jól feldolgozható keveréket kapunk. Ez az alapanyag keverék kétcsigás extruderen, kalanderen vagy kalandretten közvetlenül feldolgozható, fröccsöntés céljára azonban előgranulálást igényel. E keverék feldolgozás alatti viselkedését Brabender Plsatograph-on tanulmányoztuk. A telítetlen poliészterből és vinilmonomerből kialakított adalék hatása a farost-PP kompozit rendszeren jól látható a Brabender gyúrókamrában megömlesztett anyagkeverék nyomatékfelvételi diagramján. Az 1 : 1 arányban elegyített farost-PP keverék gyúrási nyomatékigényét 180 °C-os W 30 H gyúrókamrában az 1. ábra mutatja. A 10 perc után felvett, egyensúlyinak tekinthető nyomatékigény — egyébként összemérhető paraméte5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 (30 65 3
