DE4019252C2 - Process for the production of fillers from inorganic carrier materials with a polymer coating - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Füllstoffen aus anorganischen Trägermaterialien mit einer Polymerbeschichtung.The invention relates to a method for producing Fillers made of inorganic carrier materials with a Polymer coating.

Es ist bekannt, bei der Herstellung von Papier, Kunst­ stoff oder Kautschuk verschiedenartige Füllstoffe zuzu­ mischen, um zum Beispiel die mechanischen Eigenschaften, insbesondere die Festigkeit und den Elastizitätsmodul, zu verbessern.It is known in the manufacture of paper, art various fillers mix, for example, the mechanical properties, in particular the strength and the modulus of elasticity, to improve.

Dabei ist es auch bekannt, diese Füllstoffe mit organischen Substanzen, zum Beispiel mit Salzen der Stearinsäure oder Ölsäure, beispielsweise aber auch mit Silanen, zu beschich­ ten. It is also known to use organic fillers Substances, for example with salts of stearic acid or To coat oleic acid, for example with silanes ten.  

Für die Herstellung halogenfreier, flammgeschützter Kunst­ stoffe werden vor allem Metallhydroxide oder -carbonate, wie Aluminium- oder Magnesiumhydroxid (-carbonat) verwendet. Diese Füllstoffe haben den Nachteil, daß sie wegen der hohen Dichte an Hydroxylionen an der Oberfläche der Kristallite begierig Wasser adsorbieren. Dies führt bei der Einarbeitung in das Kunststoffmaterial und dessen Verarbeitung zu Problemen durch Lunkerbildung, da das adsorbierte Wasser bei der Verarbeitungstemperatur ver­ dampft und dadurch Gasblasen im Kunststoff entstehen.For the production of halogen-free, flame-retardant art substances are mainly metal hydroxides or carbonates, such as aluminum or magnesium hydroxide (carbonate) used. These fillers have the disadvantage that because of high density of hydroxyl ions on the surface of the Crystallites eagerly adsorb water. This leads to the incorporation into the plastic material and its Processing to problems due to the formation of voids, since the adsorbed water at the processing temperature vapors and this creates gas bubbles in the plastic.

Insoweit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von anorganischen Füllstoffen mit einer Polymerbeschichtung anzugeben, bei dem die ge­ schilderten Probleme, insbesondere die durch Verdampfung von adsorbiertem Wasser entstehenden Lunker vermieden werden. Gleichzeitig soll die Verarbeitbarkeit des Füll­ stoffes verbessert werden.To this extent, the invention is based on the object Process for the production of inorganic fillers specify with a polymer coating, in which the ge described problems, especially those caused by evaporation cavities formed by adsorbed water avoided become. At the same time, the processability of the filling should be be improved.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß dieses Ziel durch chemische Reaktion einer organischen Säure auf den Oberflächen der anorganischen Füllstoffe und an­ schließende Polymerisation erreicht werden kann. Auf diese Weise wird quasi eine in-situ Polymerisation auf den Ober­ flächen der anorganischen Teilchen erreicht.The invention is based on the knowledge that this Aim by chemical reaction of an organic acid on the surfaces of the inorganic fillers and on closing polymerization can be achieved. To this An in-situ polymerization on the surface becomes more or less the same areas of the inorganic particles reached.

In ihrer allgemeinsten Ausführungsform schlägt die Erfin­ dung ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vor. In its most general embodiment, the inventor suggests a method with the features of claim 1.  

Im Gegensatz zum Stand der Technik wird die Polymerisation der Oberflächenbeschichtung also in einer Suspension vorge­ nommen, nachdem durch Zugabe einer entsprechenden orga­ nischen, polymerisierbaren Säure diese unter Salzbildung mit den Oberflächen der anorganischen Trägerteilchen rea­ giert hat. Erst nach der Polymerisation wird die Suspension getrocknet und die mit einer Polymerbeschichtung versehenen Füllstoffe aus anorganischen Trägermaterialien stehen danach zur Verarbeitung, beispielsweise in der Kunststoff­ industrie, zur Verfügung. Auf diese Weise wird absolut sicher verhindert, daß freie Hydroxylionen an der Ober­ fläche der Kristallite Wasser adsorbieren können, das später bei der Verarbeitung des Kunststoffes verdampft und Lunker bilden würde.In contrast to the prior art, the polymerization the surface coating is therefore pre-suspended taken after by adding an appropriate orga African, polymerizable acid this with salt formation rea with the surfaces of the inorganic carrier particles greeded. Only after the polymerization is the suspension dried and provided with a polymer coating Fillers made of inorganic carrier materials are available then for processing, for example in plastic industry, available. This way it becomes absolute certainly prevents free hydroxyl ions on the top surface of the crystallites can adsorb water evaporated later when processing the plastic and would form cavities.

Insbesondere für die Herstellung halogenfreier, flammge­ schützter Kunststoffe bietet sich die Verwendung von Aluminium- und Magnesiumhydroxid beziehungsweise -carbonat als anorganisches Trägermaterial an. Especially for the production of halogen-free, flammge protected plastics, the use of Aluminum and magnesium hydroxide or carbonate as an inorganic carrier material.  

Die Teilchengröße des suspendierten anorganischen Träger­ materials richtet sich nach dem jeweiligen Anwendungszweck und liegt in der Regel zwischen 0,2 µm und 40 µm.The particle size of the suspended inorganic carrier materials depends on the respective application and is usually between 0.2 µm and 40 µm.

Als besonders vorteilhaft haben sich organische polymeri­ sierbare Säuren herausgestellt, deren Moleküle mindestens eine Doppelbindung enthalten. Hierzu zählen beispiels­ weise Acrylsäure, die durch Verseifen von Acrylnitril oder Acrylestern, aus Propiolacton oder durch Reaktion von Acetylen mit Kohlenoxid und Wasser hergestellt werden. Acrylsäure kann durch Peroxide polymerisiert werden. Insoweit schlägt die Erfindung in einer vorteilhaften Ausführungs­ form vor, zur entsprechenden Aktivierung der an die Ober­ fläche der anorganischen Teilchen gebundenen Säure Wasser­ stoffperoxid einzusetzen.Organic polymers have proven particularly advantageous Identifiable acids, whose molecules at least contain a double bond. These include, for example wise acrylic acid by saponifying acrylonitrile or acrylic esters, from propiolactone or by reaction of acetylene with carbon oxide and water. Acrylic acid can be polymerized by peroxides. So far proposes the invention in an advantageous embodiment form before, for the corresponding activation of the to the waiter area of the inorganic particles bound acid water use peroxide.

Als weitere organische polymerisierbare Säuren, die im Sinne der Erfindung verwendet werden können, sind bei­ spielsweise Crotonsäure, Iso-Crotonsäure und Vinyl-Essig­ säure zu nennen.As further organic polymerizable acids, which in The meaning of the invention can be used at for example crotonic acid, iso-crotonic acid and vinyl vinegar to call acid.

Durch Erwärmung der Suspension auf Temperaturen zwischen 50 und 120°C, vorzugsweise 70 bis 90°C, läßt sich die chemische Reaktion der organischen Säure mit den Ober­ flächenabschnitten der anorganischen Teilchen beschleunigen.By heating the suspension to temperatures between 50 and 120 ° C, preferably 70 to 90 ° C, the chemical reaction of organic acid with the upper Accelerate surface sections of the inorganic particles.

Bei diesem Verfahrensschritt kann die Menge der organischen Säure so beschränkt werden, daß sie gerade ausreicht, vollständig mit den Oberflächen der anorganischen Teil­ chen zu reagieren und keine Restsäure in der Suspension verbleibt. Die entsprechende Menge kann empirisch ermittelt werden. In der Regel wird die Säuremenge 0,5 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die anorganischen Trägerteilchen, betragen. In this step, the amount of organic Acidity should be limited to just enough completely with the surfaces of the inorganic part Chen react and no residual acid in the suspension remains. The corresponding amount can be determined empirically become. As a rule, the amount of acid is 0.5 to 5% by weight, based on the inorganic carrier particles.  

Die anorganischen Trägermaterialien können nicht nur in Wasser, sondern auch in einem geeigneten Lösungsmittel suspendiert werden. Vorzugsweise werden hier inerte Lösungs­ mittel wie Alkohole, Ester oder Ketone eingesetzt.The inorganic carrier materials can not only in Water, but also in a suitable solvent be suspended. Inert solutions are preferred here agents such as alcohols, esters or ketones are used.

Um schließlich ein trockenes, vollständig oberflächen­ beschichtetes Material zu erhalten, ist vorgesehen, die Suspension nach dem Polymerisationsschritt zu trocknen. Dabei wird nur überschüssiges Wasser oder überschüssiges Lösungsmittel entfernt. Am einfachsten läßt sich der Trock­ nungsvorgang in einem Sprühtrockner realisieren, mit dem gleichzeitig hohe Durchsatzmengen erzielbar sind.Finally, a dry, completely surface to receive coated material is intended to Drying suspension after the polymerization step. Thereby only excess water or excess Solvent removed. The easiest way to dry Realization process in a spray dryer with which high throughputs can be achieved at the same time.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Füllstoffe mit Polymerbeschichtung können sowohl in der Papier-, Kautschuk- als auch Kunststoffherstellung Ver­ wendung finden. Als besonders bevorzugt hat sich die Ver­ wendung der Füllstoffe für halogenfreie, flammhemmend ausgerüstete Kunststoffe herausgestellt.Those produced by the process according to the invention Fillers with polymer coating can be used in both Paper, rubber and plastic manufacturing Ver find application. The Ver Use of fillers for halogen-free, flame retardant equipped plastics highlighted.

Sowohl die Verarbeitbarkeit als auch die mechanischen Eigenschaften der Kunststoffprodukte können durch Füllstoffe, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurden, positiv beeinflußt werden.Both workability and mechanical Properties of plastic products can be enhanced by fillers, which were produced by the process according to the invention, be positively influenced.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung von feinteiligen Füllstoffen aus einem anorganischen Trägermaterial auf Basis Metall­ hydroxid und/oder Metallcarbonat mit einer Polymer­ beschichtung, bei dem:

• 1.1 das anorganische Trägermaterial in feindisperser Form in Wasser oder in einem Lösungsmittel suspen­ diert und anschließend
• 1.2 in die Suspension eine organische, polymerisierbare Säure aus der Gruppe Acrylsäure, Maleinsäure, Crotonsäure, Iso-Crotonsäure und Vinyl-Essigsäure in einer Menge von 0,5 bis 5,0 Gew.-%, bezogen auf die Menge des trockenen, anorganischen Trägermaterials, eingemischt wird,
• 1.3 die Suspension auf 50°-120°C erwärmt wird,
• 1.4 die Suspension wird danach solange in Bewegung gehalten, bis die Säure auf der Oberfläche der anorganischen Teilchen durch chemische Reaktion eine entsprechende Salzbeschichtung ausgebildet hat, die anschließend
• 1.4 durch ein Peroxid polymerisiert wird, bevor
• 1.5 der fertig beschichtete Füllstoff nach einer Trocknung der Suspension entnommen wird.

1. Process for the production of finely divided fillers from an inorganic carrier material based on metal hydroxide and / or metal carbonate with a polymer coating, in which:

• 1.1 suspended the inorganic carrier material in finely dispersed form in water or in a solvent and then
• 1.2 in the suspension an organic, polymerizable acid from the group acrylic acid, maleic acid, crotonic acid, iso-crotonic acid and vinyl acetic acid in an amount of 0.5 to 5.0 wt .-%, based on the amount of the dry, inorganic carrier material is mixed in
• 1.3 the suspension is heated to 50 ° -120 ° C,
• 1.4 the suspension is then kept in motion until the acid has formed a corresponding salt coating on the surface of the inorganic particles by chemical reaction, which then
• 1.4 is polymerized by a peroxide before
• 1.5 the finished coated filler is removed after the suspension has dried.

2. Verfahren nach Anspruch 1 mit der Maßgabe, daß das anorganische Trägermaterial in einer Korngröße kleiner 50 µm eingesetzt wird. 2. The method according to claim 1 with the proviso that the inorganic carrier material in a grain size less than 50 µm is used.   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 mit der Maßgabe, daß als Peroxid ein Wasserstoffperoxid zugegeben wird.3. The method according to claim 1 or 2 with the proviso that as Peroxide a hydrogen peroxide is added. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit der Maßgabe, daß als inertes Lösungsmittel ein Alkohol, Ester und/oder Keton eingesetzt wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3 with the proviso that as inert solvent an alcohol, ester and / or Ketone is used. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit der Maßgabe, daß die Suspension nach vollständiger Poly­ merisation der Säurereste auf den Oberflächen des anorganischen Trägermaterials in einem Sprühtrockner getrocknet wird.5. The method according to any one of claims 1 to 4 with the Provided that the suspension after complete poly merisation of the acid residues on the surfaces of the inorganic carrier material in a spray dryer is dried. 6. Verwendung der nach dem Verfahren nach einem der An­ sprüche 1 bis 5 hergestellten Füllstoffe als Zuschlag­ stoff zur Herstellung von Kunststoffen.6. Use of the method according to one of the An Proverbs 1 to 5 fillers produced as a supplement fabric for the manufacture of plastics.