专利名称：用焚烧灰做填充剂的热硬化树脂成型品的制作方法
技术领域：
本发明涉及建筑材料制造领域，是使用煤炭的焚烧灰(飞灰)，或污泥、工业废弃物的焚烧灰，作为热硬化树脂的填充材料，有效利用焚烧灰、减少工业废弃物的热硬化树脂成型品，与焚烧灰的有效再利用技术有关。
以往，为了通过树脂的增量效果二降低成本及力学性物性，往热硬化性树脂中混入填充剂。作为热硬化树脂的填充剂，主要使用碳酸钙等的无机微粒子的填充剂。增量效果是指通过添加低价的填充剂来使树脂增量。力学性物性是指通过混合进碳酸钙等填充剂，提高弹性率、耐蠕变性、压缩强度、热变形温度等。但是，如果填充剂过多，会降低破断延伸和冲击强度，因此关于无机微粒子填充剂(碳酸钙)的重量比，最大含有率约为50％左右。
粉煤灰是指在火力发电站通过微粉煤燃烧方式被排出的。在其灰分中85～95％(重量比)是作为飞灰被生成的。这些飞灰国内生产量中，有大约50％是作为水泥添加剂被利用的，剩下的约50％被作为工业废弃物处理。这些飞灰的主要成分是硅、铝，粒度分布在150μm以下的占98～95％。
污泥焚烧灰是从下水处理厂的沉淀池等取出的污泥焚烧时排出的灰。这些污泥焚烧灰一部分被有效利用为砖等建筑材料，其大部分被作为工业废弃物处理。污泥焚烧灰的主要成分是硅、铝、氧化钙，粒度分布在150μm以下的占87％。
这样，飞灰和焚烧灰一部分被有效利用了，但其大半被作为工业废弃物废弃处理掉的。国外已有作为在树脂中混入填充剂成型的塑料成型品，其主要技术方案是氯乙烯聚丙烯等的热可塑性树脂，而不是热硬化树脂或填充剂只有飞灰。特开平4-339841号公报的发明，填充剂的粒径·比表面积为异形形状，是多孔疏松构造，与树脂的结合是必要的，仅限于低温燃烧灰的制品。也有技术是在填充剂的混合里加热混炼，然后造粒的，树脂仅限于热可塑性树脂。
本发明有效利用以往大半被废弃处理的飞灰和焚烧灰，作为热硬化性树脂的填充剂，提供和原来的无机微粒子作为填充剂的树脂组成物具有同等的增量效果及力学物性的、以焚烧灰作为填充剂的热硬化树脂成型品。
本发明的技术方案是以煤炭或污泥焚烧灰做热硬化性树脂中的填充剂，制成热硬化树脂成型品。其中把煤炭焚烧灰以重量50％以下比例以加压造型法混入焚烧灰中作为填充剂制成热硬化树脂成型品；把污泥的焚烧灰以29％重量百分比以下比例以加压造型法混入焚烧灰作为填充剂制成热硬化树脂成型品，也可以把煤炭的焚烧灰以29％重量百分比以下比例以无加压造型法混入焚烧灰作为填充剂制成热硬化树脂成型品，用污泥的焚烧灰以11％以下的比例以无加压造型法混入焚烧灰作为填充剂制成热硬化树脂成型品。此外，热硬化树脂中可混入玻璃纤维，形成强化纤维塑料。
为了通过树脂数值的增量效果提高经济性，有必要增加填充剂的添加量。但是填充剂的添加量如果过多，会阻碍树脂的结合从而引起树脂组成物的物性下降。并且，根据树脂组成物的成型方法不同，添加量也会变化，所以超过与成型法相使用的混合率，会产生成型品的物性低下及成型不良等情况。因此，无加压造型法中热硬化性树脂和飞灰的混合构成，在重量比上飞灰的最大含有率为50％。并且，同样地污泥焚烧灰中在重量比上污泥焚烧灰的最大含有率为29％。
在本发明中，热硬化性树脂和焚烧灰的混合物在热硬化性树脂与焚烧灰的接触界面密着状态下，焚烧灰均匀分散在树脂中，得到与无机微粒子填充剂同等的力学性、增量性物性。
本发明中的热硬化树脂，有不饱和聚酯树脂、环氧树脂、丙烯性单体树脂。作为不饱和聚酯树脂，由ORUSOFUTARU酸系、异本二酸系、双酚系、乙烯基酯系等。
下面，就本发明的实施例进行说明。
在本实施哩中，向ORUSOFUTARU酸系、不饱和聚酯树脂里，作为填充剂在下表1中表示的粉煤灰的情况下，和下水处理中心污泥焚烧灰的情况下，为了比较对照的目的，与以往的碳酸钙的场合和不使用填充剂的场合分开，树脂填充材料玻璃纤维的重量配合比率用表2的比率混入，用加压造型法制造强化纤维玻璃塑料(FRP)，实验其性能。粉煤灰的焚烧灰、污泥焚烧灰的成分结果如下表1，而且，粒度分布如
图1所示。粉煤灰(飞灰)的情况下，除了SiO2、Al2O3、CaO、P2O5的成分较多。
表1焚烧灰性状 焚烧灰成分表
表2
填充率A％ 树脂xkgf填充剂ykgfA=y(x+y)*100%]]>全体重量(FRP制品)填充率B％ 树脂xkgf 填充剂ykgf玻璃纤维zkgfA=y(x+y+z)*100%]]>
对于上述强化纤维塑料(FRP)，进行了促进耐侯实验、强度实验、绝缘电阻实验、溶出实验。其结果如下。
结果，促进耐侯实验与以往的无填充物、碳酸钙相同，没有特别的问题。弯曲强度17～25kg/mm2，弯曲弹性率为1150～1450kg/mm2，硬度为45～55(BAKOUR硬度)，强度、硬度也没问题、可以使用。绝缘电阻实验和溶出实验也没有问题，即使粉煤灰的情况下焚烧灰达到35重量％比，污泥焚烧灰的情况下含有20重量％比，也与以往的强化纤维塑料(FRP)同等相近。
在本实施例的各数据中，促进耐侯实验的样品被记录到数据中，此外，用9mm、14mm、19mm的FRP板实验(38kg/m2是19mm的情况下)。制品为9、14、19的FRP格子花纹板(加压、造型)，无加压的制品为1～10mm左右的FRP制品。
促进耐侯实验实验方法日光超耐久性气候测试实验时间600小时(25天)(约相当于天然暴露年数3年)天然暴露实验相当时间200小时/年天然暴露相当时间600/200=3年样品尺寸100*65*2.5tmm种类a、无填充物b、碳酸钙 50％填充(重量比)c、飞灰50％填充(重量比)d、污泥焚烧灰 29％填充(重量比)各种样品均无表面涂层衬垫构成M M M Sf M=切割DOSURANDO涂层#450表3外观检查结果
强度实验实验内容FRP格子花纹板的物性试验(弯曲强度实验、弯曲弹性率实验)实验方法根据JISK7055实验片FRP制防滑地板(KG板)尺寸400*40*19tmm表4
绝缘电阻实验实验方法根据JISK6911印加电压DC-500V1分值电极Φ5mm黄铜制斜销(JIS B 1352)状态调整22±1℃,60±5％RH(90小时以上)包围气 22±1℃,60±5％RH实验片 40*20*19tmm表5测定结果
表6溶出实验结果
本发明的树脂用填充剂，是以粒度分布150μm以下的约占90％，真比重1.95以上的硅、铝为主成分的粉烧灰。
使用热硬化性树脂和焚烧灰混合物的树脂组成物作为强化纤维塑料成型的方法，有目前国际上已有的无加压造型法。
用无加压造型法的热硬化性树脂和飞灰的混合构成，在重量比上，飞灰的最大含有率为29％。而且同样地污泥焚烧灰的重量比中，污泥焚烧灰的最大含有率为11％。
国际上已广泛使用的加压造型法的热硬化性树脂和飞灰的混合构成，在重量比上飞灰的最大含有率为50％。并且同样地，污泥焚烧灰的重量比中，污泥焚烧灰的最大含有率为29％。
在本实施例中，如果增加焚烧灰会使粘性上升，流动性、气泡除去率会恶化。粉煤灰(飞灰)的场合，填充率为50重量％时，流动性、气泡除去的恶化较小，没有问题。污泥焚烧灰和粉煤灰(飞灰)的真比重约同等，但污泥焚烧灰的视比重是飞灰的1.5倍。所以，污泥焚烧灰的添加率为飞灰的1.5分之1左右的29重量％，50∶20∶30是实用性的值。以此添加率制造的FRP格子花纹板，19mm厚的FRP格子板每1m2的重量约为38kg，1m2使用的焚烧灰的重量为7.6kg，可以这样有用地处理污泥焚烧灰，是工业废弃物处理上有效的技术。
从实验结果得出，树脂、填充材料和玻璃纤维的混合重量比率为35∶35∶30(50∶20∶30)是实用性的。填充材料超过50(29)重量％时，流动性、气泡除去率、强度等会变差而不实用，如在5重量％时，焚烧灰作为填充材料的工业废弃物处理的目的就不能很好达到。焚烧灰的混入重量％粉煤灰的情况下 最大填充率50重量％污泥焚烧灰的情况下 最大填充率29重量％是有用的，属于实用性的范围。
在非加压造型法中，用加压造型法上限较低的粉煤灰的情况下最大填充率29重量％污泥焚烧灰的情况下最大填充率11重量％是有用的，属于实用性的范围。
在本实施例中，是混入了玻璃纤维强化材料的FRP例子，但其他的热硬化性树脂的情况下，也是同样的。
象上面一样，如果用本发明，即使向热硬化树脂里大量混入粉煤灰(飞灰)、污泥焚烧灰的焚烧灰，也可以象没有混入焚烧灰的以往的树脂一样地使用，而且焚烧灰的有害物质无溶出，很安全。是焚烧灰的有用的工业废弃处理方法。
图1污泥焚烧灰的粒度分布图。
权利要求
1．一种用焚烧灰做填充剂的热硬化树脂成型品，其特征在于以煤炭焚烧灰或污泥焚烧灰做热硬化树脂的填充剂。
2．根据权利要求1所述的一种用焚烧灰做填充剂的热硬化树脂成型品，其特征在于可以用重量百分比浓度为50％以下比例的煤炭焚烧灰用加压定型法混入作为填充剂。
3．根据权利要求1所述的一种用焚烧灰做填充剂的热硬化树脂成型品，其特征在于可以用重量百分比浓度为29％以下比例的污泥焚烧灰用加压造型法混入作为填充剂。
4．根据权利要求1所述的一种用焚烧灰做填充剂的热硬化树脂成型品，其特征在于把煤炭的焚烧灰以29％重量百分比以下比例以无加压造型法混入焚烧灰中作为填充剂。
5．根据权利要求1所述的一种用焚烧灰做填充剂的热硬化树脂成型品，其特征在于把污泥的焚烧灰以11％重量百分比以下比例以无加压造型法混入焚烧灰中作为填充剂。
6．根据权利要求1、2、3、4和5中所述的一种焚烧灰做填充剂的热硬化树脂成型品，其特征在于热硬化树脂中可混入玻璃纤维。
全文摘要
本发明设计树脂的制造领域,尤其是涉及一种以焚烧灰作为填充剂的热硬化树脂成型品,其主要技术特征在于以煤炭灰或污泥焚烧灰作为热硬化树脂的填充剂,而且在热硬化树脂中渗入玻璃纤维,有效地利用了工业废弃材料。本发明产品具有制造方便,成本低,各项技术性能均达到或超过热硬化树脂品,具有优良的使用性能等优点。
文档编号C08K11/00GK1320655SQ0010817
公开日2001年11月7日 申请日期2000年4月25日 优先权日2000年4月25日
发明者中原健二, 友田雅则 申请人:共和技研株式会社