專利名稱：用焚燒灰做填充劑的熱硬化樹脂成型品的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及建筑材料制造領域，是使用煤炭的焚燒灰(飛灰)，或污泥、工業(yè)廢棄物的焚燒灰，作為熱硬化樹脂的填充材料，有效利用焚燒灰、減少工業(yè)廢棄物的熱硬化樹脂成型品，與焚燒灰的有效再利用技術有關。
以往，為了通過樹脂的增量效果二降低成本及力學性物性，往熱硬化性樹脂中混入填充劑。作為熱硬化樹脂的填充劑，主要使用碳酸鈣等的無機微粒子的填充劑。增量效果是指通過添加低價的填充劑來使樹脂增量。力學性物性是指通過混合進碳酸鈣等填充劑，提高彈性率、耐蠕變性、壓縮強度、熱變形溫度等。但是，如果填充劑過多，會降低破斷延伸和沖擊強度，因此關于無機微粒子填充劑(碳酸鈣)的重量比，最大含有率約為50％左右。
粉煤灰是指在火力發(fā)電站通過微粉煤燃燒方式被排出的。在其灰分中85～95％(重量比)是作為飛灰被生成的。這些飛灰國內(nèi)生產(chǎn)量中，有大約50％是作為水泥添加劑被利用的，剩下的約50％被作為工業(yè)廢棄物處理。這些飛灰的主要成分是硅、鋁，粒度分布在150μm以下的占98～95％。
污泥焚燒灰是從下水處理廠的沉淀池等取出的污泥焚燒時排出的灰。這些污泥焚燒灰一部分被有效利用為磚等建筑材料，其大部分被作為工業(yè)廢棄物處理。污泥焚燒灰的主要成分是硅、鋁、氧化鈣，粒度分布在150μm以下的占87％。
這樣，飛灰和焚燒灰一部分被有效利用了，但其大半被作為工業(yè)廢棄物廢棄處理掉的。國外已有作為在樹脂中混入填充劑成型的塑料成型品，其主要技術方案是氯乙烯聚丙烯等的熱可塑性樹脂，而不是熱硬化樹脂或填充劑只有飛灰。特開平4-339841號公報的發(fā)明，填充劑的粒徑·比表面積為異形形狀，是多孔疏松構造，與樹脂的結合是必要的，僅限于低溫燃燒灰的制品。也有技術是在填充劑的混合里加熱混煉，然后造粒的，樹脂僅限于熱可塑性樹脂。
本發(fā)明有效利用以往大半被廢棄處理的飛灰和焚燒灰，作為熱硬化性樹脂的填充劑，提供和原來的無機微粒子作為填充劑的樹脂組成物具有同等的增量效果及力學物性的、以焚燒灰作為填充劑的熱硬化樹脂成型品。
本發(fā)明的技術方案是以煤炭或污泥焚燒灰做熱硬化性樹脂中的填充劑，制成熱硬化樹脂成型品。其中把煤炭焚燒灰以重量50％以下比例以加壓造型法混入焚燒灰中作為填充劑制成熱硬化樹脂成型品；把污泥的焚燒灰以29％重量百分比以下比例以加壓造型法混入焚燒灰作為填充劑制成熱硬化樹脂成型品，也可以把煤炭的焚燒灰以29％重量百分比以下比例以無加壓造型法混入焚燒灰作為填充劑制成熱硬化樹脂成型品，用污泥的焚燒灰以11％以下的比例以無加壓造型法混入焚燒灰作為填充劑制成熱硬化樹脂成型品。此外，熱硬化樹脂中可混入玻璃纖維，形成強化纖維塑料。
為了通過樹脂數(shù)值的增量效果提高經(jīng)濟性，有必要增加填充劑的添加量。但是填充劑的添加量如果過多，會阻礙樹脂的結合從而引起樹脂組成物的物性下降。并且，根據(jù)樹脂組成物的成型方法不同，添加量也會變化，所以超過與成型法相使用的混合率，會產(chǎn)生成型品的物性低下及成型不良等情況。因此，無加壓造型法中熱硬化性樹脂和飛灰的混合構成，在重量比上飛灰的最大含有率為50％。并且，同樣地污泥焚燒灰中在重量比上污泥焚燒灰的最大含有率為29％。
在本發(fā)明中，熱硬化性樹脂和焚燒灰的混合物在熱硬化性樹脂與焚燒灰的接觸界面密著狀態(tài)下，焚燒灰均勻分散在樹脂中，得到與無機微粒子填充劑同等的力學性、增量性物性。
本發(fā)明中的熱硬化樹脂，有不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、丙烯性單體樹脂。作為不飽和聚酯樹脂，由ORUSOFUTARU酸系、異本二酸系、雙酚系、乙烯基酯系等。
下面，就本發(fā)明的實施例進行說明。
在本實施哩中，向ORUSOFUTARU酸系、不飽和聚酯樹脂里，作為填充劑在下表1中表示的粉煤灰的情況下，和下水處理中心污泥焚燒灰的情況下，為了比較對照的目的，與以往的碳酸鈣的場合和不使用填充劑的場合分開，樹脂填充材料玻璃纖維的重量配合比率用表2的比率混入，用加壓造型法制造強化纖維玻璃塑料(FRP)，實驗其性能。粉煤灰的焚燒灰、污泥焚燒灰的成分結果如下表1，而且，粒度分布如

圖1所示。粉煤灰(飛灰)的情況下，除了SiO2、Al2O3、CaO、P2O5的成分較多。
表1焚燒灰性狀 焚燒灰成分表
表2
填充率A％ 樹脂xkgf填充劑ykgfA=y(x+y)*100%]]>全體重量(FRP制品)填充率B％ 樹脂xkgf 填充劑ykgf玻璃纖維zkgfA=y(x+y+z)*100%]]>
對于上述強化纖維塑料(FRP)，進行了促進耐侯實驗、強度實驗、絕緣電阻實驗、溶出實驗。其結果如下。
結果，促進耐侯實驗與以往的無填充物、碳酸鈣相同，沒有特別的問題。彎曲強度17～25kg/mm2，彎曲彈性率為1150～1450kg/mm2，硬度為45～55(BAKOUR硬度)，強度、硬度也沒問題、可以使用。絕緣電阻實驗和溶出實驗也沒有問題，即使粉煤灰的情況下焚燒灰達到35重量％比，污泥焚燒灰的情況下含有20重量％比，也與以往的強化纖維塑料(FRP)同等相近。
在本實施例的各數(shù)據(jù)中，促進耐侯實驗的樣品被記錄到數(shù)據(jù)中，此外，用9mm、14mm、19mm的FRP板實驗(38kg/m2是19mm的情況下)。制品為9、14、19的FRP格子花紋板(加壓、造型)，無加壓的制品為1～10mm左右的FRP制品。
促進耐侯實驗實驗方法日光超耐久性氣候測試實驗時間600小時(25天)(約相當于天然暴露年數(shù)3年)天然暴露實驗相當時間200小時/年天然暴露相當時間600/200=3年樣品尺寸100*65*2.5tmm種類a、無填充物b、碳酸鈣 50％填充(重量比)c、飛灰50％填充(重量比)d、污泥焚燒灰 29％填充(重量比)各種樣品均無表面涂層襯墊構成M M M Sf M=切割DOSURANDO涂層#450表3外觀檢查結果
強度實驗實驗內(nèi)容FRP格子花紋板的物性試驗(彎曲強度實驗、彎曲彈性率實驗)實驗方法根據(jù)JISK7055實驗片F(xiàn)RP制防滑地板(KG板)尺寸400*40*19tmm表4
絕緣電阻實驗實驗方法根據(jù)JISK6911印加電壓DC-500V1分值電極Φ5mm黃銅制斜銷(JIS B 1352)狀態(tài)調(diào)整22±1℃,60±5％RH(90小時以上)包圍氣 22±1℃,60±5％RH實驗片 40*20*19tmm表5測定結果
表6溶出實驗結果
本發(fā)明的樹脂用填充劑，是以粒度分布150μm以下的約占90％，真比重1.95以上的硅、鋁為主成分的粉燒灰。
使用熱硬化性樹脂和焚燒灰混合物的樹脂組成物作為強化纖維塑料成型的方法，有目前國際上已有的無加壓造型法。
用無加壓造型法的熱硬化性樹脂和飛灰的混合構成，在重量比上，飛灰的最大含有率為29％。而且同樣地污泥焚燒灰的重量比中，污泥焚燒灰的最大含有率為11％。
國際上已廣泛使用的加壓造型法的熱硬化性樹脂和飛灰的混合構成，在重量比上飛灰的最大含有率為50％。并且同樣地，污泥焚燒灰的重量比中，污泥焚燒灰的最大含有率為29％。
在本實施例中，如果增加焚燒灰會使粘性上升，流動性、氣泡除去率會惡化。粉煤灰(飛灰)的場合，填充率為50重量％時，流動性、氣泡除去的惡化較小，沒有問題。污泥焚燒灰和粉煤灰(飛灰)的真比重約同等，但污泥焚燒灰的視比重是飛灰的1.5倍。所以，污泥焚燒灰的添加率為飛灰的1.5分之1左右的29重量％，50∶20∶30是實用性的值。以此添加率制造的FRP格子花紋板，19mm厚的FRP格子板每1m2的重量約為38kg，1m2使用的焚燒灰的重量為7.6kg，可以這樣有用地處理污泥焚燒灰，是工業(yè)廢棄物處理上有效的技術。
從實驗結果得出，樹脂、填充材料和玻璃纖維的混合重量比率為35∶35∶30(50∶20∶30)是實用性的。填充材料超過50(29)重量％時，流動性、氣泡除去率、強度等會變差而不實用，如在5重量％時，焚燒灰作為填充材料的工業(yè)廢棄物處理的目的就不能很好達到。焚燒灰的混入重量％粉煤灰的情況下 最大填充率50重量％污泥焚燒灰的情況下 最大填充率29重量％是有用的，屬于實用性的范圍。
在非加壓造型法中，用加壓造型法上限較低的粉煤灰的情況下最大填充率29重量％污泥焚燒灰的情況下最大填充率11重量％是有用的，屬于實用性的范圍。
在本實施例中，是混入了玻璃纖維強化材料的FRP例子，但其他的熱硬化性樹脂的情況下，也是同樣的。
象上面一樣，如果用本發(fā)明，即使向熱硬化樹脂里大量混入粉煤灰(飛灰)、污泥焚燒灰的焚燒灰，也可以象沒有混入焚燒灰的以往的樹脂一樣地使用，而且焚燒灰的有害物質(zhì)無溶出，很安全。是焚燒灰的有用的工業(yè)廢棄處理方法。
圖1污泥焚燒灰的粒度分布圖。
權利要求
1．一種用焚燒灰做填充劑的熱硬化樹脂成型品，其特征在于以煤炭焚燒灰或污泥焚燒灰做熱硬化樹脂的填充劑。
2．根據(jù)權利要求1所述的一種用焚燒灰做填充劑的熱硬化樹脂成型品，其特征在于可以用重量百分比濃度為50％以下比例的煤炭焚燒灰用加壓定型法混入作為填充劑。
3．根據(jù)權利要求1所述的一種用焚燒灰做填充劑的熱硬化樹脂成型品，其特征在于可以用重量百分比濃度為29％以下比例的污泥焚燒灰用加壓造型法混入作為填充劑。
4．根據(jù)權利要求1所述的一種用焚燒灰做填充劑的熱硬化樹脂成型品，其特征在于把煤炭的焚燒灰以29％重量百分比以下比例以無加壓造型法混入焚燒灰中作為填充劑。
5．根據(jù)權利要求1所述的一種用焚燒灰做填充劑的熱硬化樹脂成型品，其特征在于把污泥的焚燒灰以11％重量百分比以下比例以無加壓造型法混入焚燒灰中作為填充劑。
6．根據(jù)權利要求1、2、3、4和5中所述的一種焚燒灰做填充劑的熱硬化樹脂成型品，其特征在于熱硬化樹脂中可混入玻璃纖維。
全文摘要
本發(fā)明設計樹脂的制造領域,尤其是涉及一種以焚燒灰作為填充劑的熱硬化樹脂成型品,其主要技術特征在于以煤炭灰或污泥焚燒灰作為熱硬化樹脂的填充劑,而且在熱硬化樹脂中滲入玻璃纖維,有效地利用了工業(yè)廢棄材料。本發(fā)明產(chǎn)品具有制造方便,成本低,各項技術性能均達到或超過熱硬化樹脂品,具有優(yōu)良的使用性能等優(yōu)點。
文檔編號C08K11/00GK1320655SQ0010817
公開日2001年11月7日 申請日期2000年4月25日 優(yōu)先權日2000年4月25日
發(fā)明者中原健二, 友田雅則 申請人:共和技研株式會社