Einarbeitung von Nanoclay in Polyolefine mittels Planetwalzenextruder
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Berg Huettenmaenn Monatsh (2020) Vol. 165 (10): 513–524 https://doi.org/10.1007/s00501-020-01050-6 © Der/die Autor(en) 2020
Einarbeitung von Nanoclay in Polyolefine mittels Planetwalzenextruder Karl-Heinz Ohrdorf1, Thomas Birr2 und Helmut Flachberger3 1
I.B.O. Ingenieur-Büro für Bentonit-Technologie Dipl.-Ing. Ohrdorf, Wiesbaden, Deutschland ENTEX Rust & Mitschke GmbH, Bochum, Deutschland 3 Lehrstuhl für Aufbereitung und Veredlung, Department Mineral Resources Engineering, Montanuniversität Leoben, Leoben, Österreich 2
Eingegangen 19. Oktober 2020; angenommen 21. Oktober 2020; online publiziert 13. November 2020 Zusammenfassung: Als aktive Füllstoffe in Polymeren zum Einsatz gelangende Organoclays werden durch Kationenaustausch aus natürlichen Natrium-Bentoniten hergestellt, für die es in Europa keine industriell verwertbaren Lagerstätten gibt. Am Lehrstuhl für Aufbereitung und Veredlung der Montanuniversität Leoben konnte ein für diese Anwendung gleichwertiger Organoclay aus europäischen Kalzium-Bentoniten entwickelt werden. Die Einarbeitung eines idealerweise vollständig exfolierten Organoclays in nichtpolare Polymere wie Polypropylen und Polyethylen gilt als sehr schwierig. Dafür sind eine schlechte Kompatibilität und die Neigung zur Re-Agglomeration der mineralischen Partikel verantwortlich. Die Exfolierung von schichtpaketartigen Füllstoff-Agglomeraten erfordert sehr hohe Scherkräfte beim Compoundieren bei latenter Gefahr, dass dabei das Polymer geschädigt werden kann. Erste Compoundierversuche mit einem Doppelschneckenextruder brachten nicht den gewünschten Effekt. Der hier beschriebene Planetwalzenextruder zeigte eindeutige Verbesserungen bei der Dispergierung der Agglomerate. Eine zufriedenstellende Exfolierung konnte aber auch hier nicht erzielt werden. Es konnte nicht erklärt werden, warum sich der Füllstoff mit einem d98 < 5 µm beim Eintrag in ein homopolymeres Polypropylen zu Aggregaten mit einem ca. 60-fach größeren Durchmesser zusammenballt, während dies beim Polyethylen nicht geschieht. Die erwarteten Verbesserungen der mechanischen Eigenschaften wie E-Modul und Zugfestigkeit wurden auch bei höheren Füllgraden nicht erreicht. Univ.-Prof. Dr. mont. H. Flachberger () Lehrstuhl für Aufbereitung und Veredlung, Department Mineral Resources Engineering, Montanuniversität Leoben, Franz-Josef-Straße 18, 8700 Leoben, Österreich [email protected]
Berg Huettenmaenn Monatsh (2020), 165. Jg., Heft 10
Schlüsselwörter: Organoclay aus Kalzium-Bentonit, Planetwalzenextruder Compounds of Nanoclay in Polyolefines Using a Planetary Roller Extruder Abstract: Organoclays as active fillers are produced from naturally occurring sodium-bentonites by cation exchange. At the Chair of Mineral Processing of the Montanuniversitaet Leoben, the conversion of European calcium-bentonites into an organoclay with comparable characteristics for such applications has been developed. Compounding of organoclay with polyolefines is described as very difficult due to bad compatibility and the tendency of the filler to
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