KUNSTSTOFFORMKÖRPER |
|||||||
| 申请号 | EP97919040.2 | 申请日 | 1997-09-06 | 公开(公告)号 | EP0927207B1 | 公开(公告)日 | 2001-04-25 |
| 申请人 | Schock & Co. GmbH; | 发明人 | SCHOCK, Friedrich, Sen.; SCHOCK, Karl; HIEBER, Gunter; KNOSPE, Daniel; SCHLIER, Horst; | ||||
| 摘要 | A plastic moulded body, in particular a kitchen sink, a washing basin or table top or the like, comprises a polymer phase composed of a curable reaction mass and of a particulate filling material incorporated therein which comprises a resinous material filled with an inorganic filler. In order to achieve a good resistance against water whitening and cracking in the hot-cold cycle, the polymer phase contains up to 5 wt. % inorganic additive particles, in relation to the plastic moulded body, and the particulate filler can swell in the curable reaction mass. The filled resinous material contains 50 to 80 wt. % inorganic filler with an average grain size of about 5 to about 100 νm, and the filler has a grain size in a range from 60 to 8000 νm and makes up about 30 to 75 wt. % of the plastic moulded body. | ||||||
| 权利要求 | |||||||
| 说明书全文 | Die Erfindung betrifft einen Kunststofformkörper, insbesondere ein Formteil wie z.B. eine Küchenspüle, ein Handwaschbecken, oder eine Arbeitsplatte oder dergleichen, umfassend eine aus einer aushärtbaren Reaktionsmasse gebildeten Polymerphase und ein darin eingelagertes partikelförmiges Füllmaterial, welches ein mit einem anorganischen Füllstoff gefülltes Harzmaterial umfaßt. Die Erfindung betrifft insbesondere Formkörper mit einem sogenannten Granitdekor. Formteile und Platten mit Granitdekoren oder auch mit unifarbener Oberfläche werden herkömmlich nach klassischen Gießverfahren hergestellt. Dazu werden alle Bestandteile einer Gießmasse einschließlich der Füllstoffe gemischt, entlüftet und in Formen gegossen/gepumpt und polymerisiert. Bei Platten findet großtechnisch auch das kontinuierliche Belt-Cast-Verfahren Anwendung. Gießbar/pumpbar sind Gießmassen mit einer Viskosität im Bereich von 2000 bis 40000 mPa s. Bei Acryl-(bzw. Polyester-)compositen mit Aluminiumoxidtrihydrat (ATH) als Füllstoff kann der Graniteffekt dadurch erzielt werden, daß ausgehärtete harzhaltige Strukturen wie Platten, Barren etc., zu einem Granulat feingemahlen werden und das Granulat wiederum als dekoratives Füllmaterial in der Polymerphase eingesetzt wird. Das Granulat wird je nach gewünschtem Dekor in einem hierfür ausgewählten Korngrößenbereich eingesetzt. Mit Korngrößen von 50 - 900 µm lassen sich feine, mit 900 - 2500 µm mittelgrobe, und mit > 2500 µm grobe Granitdekore realisieren. Da bei Granitdekoren häufig dunkle Farbtöne realisiert werden, ist die Reduzierung des sogenannten water whitening, insbesondere bei Formteilen, ein zentrales Problem. Durch den dauerhaften Einfluß heißen und kalten Wassers über längere Zeiträume, kommt es zu einer optisch unschönen Aufhellung, dem water whitening. Nun ist es bekannt, daß durch Einsatz von Füllstoffen (beispielsweise ATH), die mit Silanen beschichtet sind, das water whitening deutlich reduziert werden kann. Als Konsequenz verändern sich aber auch die mechanischen und thermischen Eigenschaften des Formteilmaterials, so daß die Formteile im Heiß-Kalt-Zyklus (Zyklus: 3 min heißes Wasser mit 87 °C; 3 min kaltes Wasser mit 21 °C) bereits nach wenigen 100 Zyklen kleine Haarrisse bekommen oder sogar ganz reißen, so daß sie ausgetauscht werden müssen. Eine typische Gießmassen-Rezeptur besteht in ihren Hauptkomponenten aus 40 bis 55 Gew.% (silanisiertem) ATH, 5 bis 20 Gew.% Granulat sowie 30 bis 40 Gew.% Reaktionsharz. Wird dagegen unsilanisiertes ATH verwendet, so ist das Rißverhalten im Heiß-Kalt-Zyklus zwar als positiver zu bewerten, dagegen beobachtet man eine gravierende Aufhellung (water whitening) an den wasserumspülten Bereichen des Formteils. Aus der DE 43 04 494 A1 ist eine gießbare Reaktionsmasse bekannt, in der in einer flüssigen monomeren Acrylatkomponente, die partikelförmiges anorganisches Material umfaßt, zur Modifikation der Viskosität der Gießmasse ein partikelförmiges Kunststoffmaterial zugesetzt wird, welches wiederum selbst mit einem anorganischen Füllstoff gefüllt sein kann. Diese Reaktionsmassen zeichnen sich dadurch aus, daß sie fließfähig, d. h. gießfähig und damit mit herkömmlicher Gießtechnologie verarbeitbar sind. Aufgabe der Erfindung ist es einen Kunststofformkörper vorzuschlagen, welcher neben einer guten Resistenz gegen das water whitening eine hohe Resistenz gegen die Rißbildung in Heiß-Kalt-Zyklen aufweist. Diese Aufgabe wird bei einem Kunststofformkörper der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Polymerphase bis zu 5 Gew.%, bezogen auf das Gewicht des Kunststofformkörpers, an losen anorganischen Zuschlagstoffpartikeln umfaßt,
Durch die Begrenzung der anorganischen Zuschlagstoffe in der Polymerphase auf maximal 5 Gew.% des Gesamtgewichts des Formkörpers bleibt diese im wesentlichen füllstofffrei. Die Selektion des Füllmaterials nach seiner Quellbarkeit in der Reaktionsmasse bedingt die Abkehr von den bisher üblichen Herstellverfahren bei denen die Reaktionsmasse zusammen mit dem untergemischten Füllmaterial in Formen gepumpt/gegossen wurde. Die Viskosität der Mischung aus Reaktionsmasse und gequollenem Füllmaterial und gegebenfalls den anorganischen Zuschlagstoffen ist so hoch, daß die Mischung nicht mehr pumpbar oder gießbar ist. Überraschenderweise hat sich herausgestellt, daß aber gerade durch das Quellen der Füllmaterialien in der Reaktionsmasse eine Mischung erzielbar ist, die in eine Formhälfte eingefüllt beim Schließen der Form und Beaufschlagung mit einem vorgegebenen Druck eine lunkerfreie Füllung der Formenhohlraums erzielbar ist, ohne daß es zu einer Zerstörung der Partikelstruktur des Füllmaterials kommt und dieses unbeeinträchtigt seine dekorative und/oder kontrastierende Wirkung an der Sichtseite zur Geltung bringen kann, falls dies wie beim Granitdekor gewünscht ist. Eine weitere Ausprägung der Erfindung ist in einem Kunststoffformkörper der eingangs beschriebenen Art zu sehen, bei dem ein partikelförmiges Füllmaterial verwendet wird, welches in der Reaktionsmasse derart quellbar ist, daß eine Prüfrezeptur aus 60 Gew.% aushärtbarer Reaktionsmasse und 40 Gew.% des partikelförmigen Füllmaterials einen Quellfaktor ≥ 2 aufweist. Teil der Erfindung ist darüber hinaus auch ein Verfahren, mit dem die zuvor beschriebenen Kunststofformkörper herstellbar sind. Ein solches Verfahren beinhaltet die Schritte: Herstellen einer Mischung einer aushärtbaren Reaktionsmasse zur Bildung einer Polymerphase mit einem partikelförmigen Füllmaterial und Überführung der Mischung zum Aushärten in eine Form, wobei
Die erfindungsgemäße Vorgehensweise unterscheidet sich vom Stand der Technik sowohl in der Rezeptur als auch der Technologie. Im Vergleich zur herkömmlichen Vorgehensweise wird auf den Einsatz von losem ATH in der Polymerphase im wesentlichen vollständig verzichtet und statt dessen ein Füllmaterial verwendet, welches ein Harzmaterial in Form eines Polymergranulats mit einem festgelegten Quellverhalten und einem abgestimmten Gehalt eines anorganischen Füllstoffs umfaßt. Als Harzkomponente kommen alle radikalisch polymerisierbaren Reaktionsharze, bevorzugt jedoch Acrylharze und Polyesterharze in Frage. Als Füllstoffe eignen sich alle mineralischen granularen und faserförmigen Materialien, aber auch alle synthetischen Granulate, bevorzugt jedoch ATH. Der Füllstoffgehalt des fertigen Kunststofformkörpers ist im Vergleich zur konventionellen Technologie mit bevorzugt 40 bis 50 Gew.% deutlich niedriger. Durch die Quellung des Füllmaterials/Polymergranulats in der Reaktionsmasse zur Bildung der Polymerphase erhält man nicht mehr pumpfähige Mischungen, die nur noch mit einer speziellen Technologie verarbeitet werden können. Die Mischung aus Reaktionsmasse und Füllmaterial und gegebenenfalls weiteren Zuschlagstoffen wird in die eine Hälfte der offenen Form eingefüllt und durch Schließen der Form in der Formenpresse unter entsprechendem Druck nach dem Verdrängungsverfahren in die gewünschte dreidimensionale Form gebracht. Entscheidend für das Funktionieren des gesamten erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein ganz bestimmtes Quellverhalten des Füllmaterials/Polymergranulats sowie eine bestimmte Endviskosität der Mischung. Das Quellverhalten des Polymergranulats ist abhängig von der Art des verwendeten Füllstoffs, dem Füllgrad, der Art des verwendeten Harzmaterials sowie dem Vernetzungsgrad im Harz. Bei der Selektion eines geeigneten Füllmaterials/Polymergranulats kann als Richtwert ein Quellfaktor mit dem Wert ≥ 2 angegeben werden, der anhand einer Prüfrezeptur von 60 Gew.% Reaktionsmasse und 40 Gew.% Füllmaterial mit dem weiter unten noch zu beschreibenden Prüfverfahren ermittelbar ist. Wird der Quellfaktor bei dem verwendeten Füllmaterial nicht eingehalten ergibt sich häufig eine mangelnde Fließfähigkeit der Mischung und hieraus ein unbefriedigendes Ergebnis im Formgebungsschritt. Durch die hohe Viskosität der Mischung aus Reaktionsmasse und gequollenem Füllmaterial ist das Problem der Sedimentation, insbesondere der groben Granulatkörner, vollständig eliminiert. Das heißt, es wird eine unerwünschte ungleiche Verteilung der unterschiedlichen Komponenten der Mischung im fertigen Kunststofformkörper vermieden. Demzufolge gibt es bei Platten gibt es keine Verzugsproblematik, bei Formteilen gibt es geringere innere Spannungen. Bei Formteilen verbessert der Verzicht auf loses ATH in der Polymerphase und statt dessen einer im wesentlichen ausschließlichen Verwendung von Polymergranulat als Füllmaterial die Performance der Formteile erheblich: Während nach dem bisherigen Stand der Technik eine befriedigende Resistenz gegen water whitening nur mit einer deutlich reduzierten Heiß-Kalt-Beständigkeit erkauft werden konnte, gelingt es nun für beide Eigenschaften eine gute Performance zu erzielen. Durch den reduzierten Füllgrad des Kunststofformkörpers resultiert zusätzlich eine verbesserte Abrieb-, Kratz- und Fleckenfestigkeit. Durch die hohe Viskosität in der Mischung gibt es keinerlei Sedimentationsproblematik. Selbst Granitstrukturen mit Partikelgrößen von 5 mm und mehr sind ohne weiteres und ohne Einbußen in der Produktqualität realisierbar. Der Verzicht auf loses ATH in der Polymerphase ermöglicht zudem ein klares, attraktives Dekorbild. Bei Platten bewirkt der Verzicht auf loses ATH in der Polymerphase neben einer Verbesserung der Fleckenfestigkeit ein verbessertes Rißverhalten bei thermischer Belastung. Durch die hohe Viskosität gibt es keine Sedimentationsproblematik der groben Granulatkörner, und damit keinerlei Verzugsprobleme. Der Verzicht auf loses ATH ermöglicht Dekore mit einem klaren, attraktiven Bild. Die zuvor schon angesprochenen in der Polymerphase mit geringen Anteilen möglichen Zuschlagstoffe (z.B. 0,1 bis 5 Gew.%, bevorzugt ca. 2 Gew.%, jeweils bezogen auf das Gewicht des Formkörpers) können beispielsweise ein feinteiliger, hochsilanisierter, granularer oder faserförmiger Füllstoff sein, insbesondere z.B. Cristobalit-Feinstmehl mit mittleren Korngrößen im Bereich von 0,5 bis 10 µm, vorzugsweise ca. 3 µm. Der Silanisierungsgrad beträgt vorzugsweise 0,1 bis 2 %, bevorzugt ca. 0,9 Gew.% (bezogen auf das Füllstoffgewicht). Mit solchen Zuschlagstoffen lassen sich die Tiefenwirkung des water whitening Effekts gegenüber Rezepturen, die ganz ohne Zuschlagstoffe in der Polymerphase auskommen, weiter zurückdrängen. Die aushärtbare Reaktionsmasse wird häufig durch einen ersten Monomer/Präpolymer-Sirup gebildet, welcher bevorzugt einen Präpolymergehalt von 5 bis ca. 30 Gew.% aufweist. Solche Sirupe sind aus der Gießtechnologie an sich bekannt. Die Viskosität des ersten Sirups und damit auch der Reaktionsmasse wird vorzugsweise im Bereich von 20 bis 300 mPas gewählt, da so eine leichte Verteilung der Reaktionsmasse unter das Füllmaterial und damit ein gleichmäßiges Quellen des Füllmaterials erreicht werden kann. Erfahrungsgemäß eignen sich Präpolymere im ersten Sirup mit einem mittleren Molekulargewicht im Bereich von 20.000 bis 300.000 Da. Der erste Sirup umfaßt vorzugsweise ein radikalisch polymerisierbares Monomer oder verschiedene Monomere dieses Typs und ein Präpolymer als Homo- oder Copolymer des oder der Monomeren. Besonders bevorzugt sind hier die Monomeren vom Acrylattyp. Alternativ kann der erste Sirup auch auf einem Polyesterharz aufgebaut sein. Der erste Sirup wird vorzugsweise einen Vernetzer in einer Menge von 0,5 bis 5 Gew.% (bezogen auf das Formkörpergewicht) enthalten, wobei der Vernetzer vorzugsweise aus der Reihe der bi- und polyfunktionalen Acrylatvernetzer ausgewählt wird. Beispiele hierfür sind die Vernetzer TRIM und EDMA. Ferner wird dem Sirup vorzugsweise ein einstufiges oder mehrstufiges Peroxidinitiatorsystem zugegeben. Um die Entnahme des fertig ausgehärteten Kunststofformkörper aus der Form zu erleichtern, wird dem ersten Sirup bevorzugt ein Trennmittel in einer Menge von 0,03 bis 0,3 Gew.% (bezogen auf das Formkörpergewicht) zugegeben. Als Trennmittel eignet sich insbesondere Stearinsäure. Das Harzmaterial des Füllmaterials wird vorzugsweise unter Verwendung eines zweiten Monomer/Präpolymer-Sirups hergestellt, wobei der Präpolymeranteil bevorzugt 5 bis 30 Gew.% des Sirups ausmacht. Die Ausführungen zu den geeigneten Monomeren und Präpolymeren im Zusammenhang mit der Beschreibung des ersten Sirups gelten hier analog. Als besonders geeignete Viskosität des zweiten Sirups hat sich ein Wert im Bereich von 20 bis 300 mPas erwiesen, nicht nur, weil dann gegebenfalls für den ersten und den zweiten Sirup auf dasselbe Material zurückgegriffen werden kann, sondern auch weil in diesem Viskositätsbereich besonders leicht eine Mischung des Sirups mit dem Füllstoff und eine vollständige Benetzung des Füllstoffpartikel erzielbar ist. Der anorganische Füllstoff wird vorzugsweise in granularer oder faserförmiger Form verwendet. Neben einem einheitlichen Füllstoff kann auch eine Mischung verschiedener Füllstoffe verwendet werden. Beispiele für den Füllstoff schließen silikatische Füllstoffe wie z.B. Cristobalit, Quarz oder Wollastonit ein aber auch Aluminiumoxid und ATH. Besonders bevorzugt ist ATH, welches mit einem Silan in einer menge von 0,04 bis 1 Gew.% (auf das Gewicht des ATH bezogen) silanisiert ist. Ebenso wie beim ersten Sirup empfehlen sich beim zweiten Sirup die Verwendung von Vernetzern, wobei die gleichen Empfehlungen wie beim ersten Sirup gelten. Über die Wahl und die Menge des zugesetzten Vernetzers läßt sich das Quellverhalten des Füllmaterials variieren und in den gewünschten Bereich bringen. Für die Aushärtung des zweiten Sirups zur Bildung des gefüllten Harzmaterials wird vorzugsweise auf ein Initiatorsystem zurückgegriffen, welches zur schon im Zusammenhang mit dem ersten Sirup diskutiert wurde. Als partikelförmiges Füllmaterial eignet sich nicht nur ein einziges gefülltes Harzmaterial, sondern das Füllmaterial kann auch durch eine Mischung verschiedener Harzmaterialien gebildet werden. So können beispielsweise gefüllte und ungefüllte Harzmaterialien in Mischung zum Einsatz kommen. Die verschiedenen Harzmaterialien können auch unterschiedliche Polymere beinhalten und/oder unterschiedliche Füllstoffe, wobei hierunter auch silanisierte und unsilanisierte Füllstoffe gerechnet werden. Darüber hinaus können die unterschiedlichen Harzmaterialien verschiedene Pigmente beinhalten. Ferner können die unterschiedlichen Harzmaterialien unterschiedliche Korngrößen aufweisen. Die Quellbarkeit der unterschiedlichen Harzmaterialien kann dabei selbstverständlich verschieden stark ausgeprägt sein. Wesentlich ist allerdings, daß das Füllmaterial als Ganzes das geforderte Quellverhalten zeigt. Diese und weitere Vorteile der Erfindung werden im folgenden anhand der Beispiele noch näher erläutert. Die Eigenschaften des Granulats aus gefülltem Harzmaterial, insbesondere dessen Quellverhalten, sind abhängig von der Art des verwendeten Füllstoffs, dem Füllgrad, der Art des verwendeten Polymeren sowie dem Vernetzungsgrad im Polymer. Für die Herstellung qualitativ hochwertiger Formteile werden bevorzugt zwei unterschiedliche Polymergranulate eingesetzt werden: eine Sorte hergestellt unter Verwendung eines unsilanisierten ATH sowie eine Sorte hergestellt unter Verwendung eines silanisierten ATH. Füllstoff: Cristobalit, Quarze, Al2O3, ATH, bevorzugt ATH Einsatzmenge (ATH): 50 - 80 Gew.%, bevorzugt 73 Gew.% mittlere Korngrößen 20 - 60 µm, bevorzugt ca. 35 - 40 µm ATH mit den Spezifikationen gemäß Füllstoff 1, silanisiert unter Verwendung von 0,04 - 1 Gew.% Silan, bezogen auf das Gewicht des ATH, bevorzugt 0,2 Gew.%. Ein bevorzugtes Silan für die Silanisierung ist Methacrylsilan. Für die Rezepturen 1 und 2 wird zur Bildung der gefüllten Harzkomponente ein radikalisch polymerisierbares Reaktionsharz verwendet, bevorzugt ein Acrylatsirup (z.B. PMMA gelöst in MMA) und mit dem Füllstoff 1 bzw. dem Füllstoff 2 in den dort angegebenen Mengen vermischt. Die Menge des verwendeten Acrylatsirups komplementiert die oben angegebene Füllstoffmenge zu 100 Gew.% und liegt damit im Bereich von 50 bis 20 Gew.%, bevorzugt bei ca. 27 Gew.%. Feststoffgehalt im Sirup: Präpolymer des verwendeten Monomeres in Form eines Homo- oder Copolymeren, bevorzugt PMMA-Homopolymer, mit einem mittleren Molekulargewicht von 20.000 bis 300.000 Da, bevorzugt ca. 100 000 Da. Mengenmäßig liegt der Feststoff/Präpolymergehalt bei 5 bis ca. 30 Gew.%, bezogen auf das Gewicht des Sirup, bevorzugt bei ca. 15 Gew.%. Bevorzugt weist der Sirup eine Viskosität von 20 bis ca. 300 mPas, bevorzugt von ca. 40 mPas auf. Bei beiden Rezepturen wird ein Vernetzer, wie z.B. TRIM, EDMA oder dgl., bevorzugt TRIM, in einer Menge von 0,5 bis 5 Gew.%, bevorzugt von ca. 1 Gew.%, jeweils bezogen auf das Gewicht des Formkörpers, verwendet. Bei beiden Rezepturen wird zur Initiierung der Aushärtung auf ein Peroxidinitiatorsystem zurückgegriffen und thermisch initiiert. Von den sich anbietenden 1-, 2-, oder 3-stufigen Systemen wird bevorzugt das 2-stufige verwendet (Gew.% auf das Formkörpergewicht bezogen): und falls ein 3-stufiges System zum Einsatz kommen soll: Weitere bevorzugte Additive für beide Rezepturen sind: Trennmittel, bevorzugt Stearinsäure, in einer Menge von 0,05 bis 0,3 Gew.%, bezogen auf das Gewicht des Formkörpers, bevorzugt 0,1 Gew.%. Pigmente, je nach Farb- und/oder Kontrastwunsch. Die flüssigen Komponenten für den Sirup werden gemischt; der Füllstoff zugegeben, gemischt, die Masse entgast und zu Platten gegossen. Die Aushärtung wird thermisch initiert bei einer Formentemperatur von 80 bis 120 °C, bevorzugt ca. 90 °C. Nach einer Grobzerkleinerung, z.B. Brechen mit einem Walzenbrecher, der oben beschriebenen Platten auf eine Korngröße von ca. 10 bis 70 mm erfolgt die Feinzerkleinerung auf die endgültig gewünschte Korngröße. Anschließend werden die gewünschten Kornfraktionen durch Sieben aufgetrennt, wobei vor allem Feinstanteile in dem erhaltenen Granulat eliminiert werden, da sie unerwünscht sind. Das entscheidende Kriterium für das erfindungsgemäße Verfahren ist das Quellverhalten des Füllmaterials in der Mischung mit der Reaktionsmasse. Dies hängt von rezeptiven Gegebenheiten aber auch von der Korngrößenverteilung sowie der Oberflächenbeschaffenheit der einzelnen Granulatkörner ab. Je nach gewünschtem Dekor sind die verschiedene Korngrößenverteilungen und Mischungen unterschiedlicher Farben erforderlich. Zur Beurteilung, ob ein Granulat nach dem Verdrängungsverfahren verarbeitet werden kann, muß zunächst ein Prüfverfahren durchgeführt werden um den Quellfaktor zu bestimmen, welcher sich als Verhältnis eines Endviskositätswertes zu einem Anfangsviskositätswert errechnet.
102 g Acrylsirup (PMMA in MMA, 15 %ig) werden in den Polyethylenbecher gegeben. Das Drehmomentrheometer wird mit dem in Fig.1 dargestellten Ankerrührer ausgestattet. Der Ankerrührer wird auf einen Abstand von 3 mm über dem Becherboden justiert. Das System wird auf 30°C thermostatisiert. Dann werden 68 g Granulat (vortemperiert) zugegeben und das Computerprogramm gestartet. Zuerst wird 1 min mit 100 U/min gerührt; die eigentliche zeitabhängige Messung des Drehmoments wird bei 40 U/min durchgeführt. Der Anfangsviskositätswert wird gemessen, nachdem 4 min bei 40 U/min weitergerührt wurde. Da immer unter exakt denselben Bedingungen gemessen wird, wird nicht die Viskosität sondern das Drehmoment (in Ncm) gemessen. Die Mischung beginnt zu quellen und die Viskosität steigt. Nach weiteren 25 min wird die Endviskosität gemessen und der Quellfaktor gebildet. Durch die unterschiedlichen Rezepturen und damit mechan. Eigenschaften erhält man nach dem Mahlen Polymergranulate mit unterschiedlichen Korngrößenverteilungen. Wichtig ist aber, daß in jedem Fall ein Füllmaterialgranulat zum Einsatz kommt das dem geforderten Quellverhalten entspricht. Als optimal haben sich Mischungen von Granulaten mit unterschiedlichem Quellverhalten erwiesen. Wird ausschließlich ein Granulat verwendet, das aus einem silanisierten ATH hergestellt wurde, so ist die Quellfähigkeit einer Granulatmischung teilweise zu gering, und das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Kunststofformkörper funktioniert nicht optimal. Die Formteile können Fehlstellen aufweisen. Zudem ist die ausschließliche Verwendung von silanisiertem ATH häufig problematisch, da die Becken im Heiß-Kalt-Zyklus nach weniger als 1000 Zyklen reißen können. Bei noch geringerem Quellverhalten verkeilen sich die Granulatkörner und die Gießform kann nicht mehr geschlossen werden. Gleichzeitig wird die Mischung nun quasi ausgepreßt und man erhält Bereiche mit unterschiedlichen Polymeranteilen. Das für die Formteile wichtige Prüfkriterium des water whitening ist abhängig von den verwendeten Granulatfarben. Im vorliegenden Verfahren wird die Aufgabenstellung einer guten Heiß-Kalt-Beständigkeit verbunden mit einem sehr guten water whitening so gelöst, daß ausschließlich ein Polymergranulat und kein loses ATH eingesetzt wird. Zudem werden bevorzugt zwei verschiedene Sorten von Granulaten verwendet:
Werden bei eingesetzten 60 Gew.% Granulat mindestens 6 Gew.% der Granulatmenge der Sorte b) mit einer Korngrößenverteilung von 100 - 600 µm eingesetzt, so erhält man Formteile einer Heiß-Kalt-Beständigkeit von 3000 Zyklen und besser. Durch den hohen Anteil an Granulat der Sorte a) erhält man zudem ein Material mit einem sehr guten, d. h. geringen water whitening. Als zweite Anforderung muß der Anteil an gut quellbarem Granulat so abgestimmt sein, daß eine Formgebung der Reaktionsmasse nach dem erfindungsgemäßen Verdrängungsverfahren möglich ist. Weiterhin hat sich herausgestellt, daß ein Enddrehmoment von mindestens 1 Ncm sehr empfehlenswert ist, um einer Sedimentation deutlich entgegenzutreten. Für dekorative Platten und Formteile verwendet man Polymergranulate unterschiedlicher Farben und Korngrößenverteilungen.
Der Anteil an feinem Granulat (100 - 600 µm) überwiegt auch bei den mittelgroben und groben Dekoren und liegt in der Regel bei mindestens 40 Gew.% der Gesamtgranulatmenge. Zuerst werden alle flüssigen Bestandteile gemischt. Anschließend wird das Polymergranulat zugegeben und die Masse entgast. Das zugegebene Polymergranulat beginnt zu quellen und binnen kurzer Zeit liegt die Mischung als nicht mehr pumpbare Gießmasse vor, die nur noch mit einer speziell adaptierten Technologie verarbeitet werden kann. Entscheidend für das Funktionieren des Verdrängungsverfahren ist die Quellbarkeit des Polymergranulats, sowie die Endviskosität der Reaktionsmasse. Liegt ein quellbares Polymergranulat vor, so wird die Phasengrenze durch eindiffundierendes Monomeres angequollen/aufgeweicht. Dadurch sind die gequollenen Partikel in der Lage unter Druck gegeneinander zu gleiten und füllen nach dem Verdrängungsverfahren die dreidimensionale Formen vollständig und ohne die Ausbildung von Fließlinien aus. Im Gegensatz dazu lassen sich nichtquellbare Partikel nach dem Verdrängungsverfahren nicht zu Formteilen verpressen. Die in der Regel scharfkantigen Partikel sind nicht in der Lage gegeneinander zu gleiten und verkeilen sich daher. Dadurch wird die Masse quasi ausgepreßt und der Füllstoff kann sich zum einen nicht gleichmäßig verteilen bzw. die Masse verteilt sich nicht gleichmäßig in der Form bzw. im Grenzfall schließt die Form nicht.
25,68 kg Acrylsirup (Feststoffgehalt 15%, Viskosität 40 mPa*s), 1 kg TRIM, 70 g Stearinsäure, 90 g BCHPC, 160 g LP werden in einem Intensivmischer ca. 2 min miteinander vermischt. Dann werden bei laufendem Rührwerk 73 kg ATH (d50 = 35µm) zugegeben. Die Pigmente werden in Form einer Farbpaste: z.B.: 2 kg Schwarzpaste zugegeben. Die Masse wird weitere 3 min gemischt und gleichzeitig entgast. Nach Entnahme aus dem Mischer wird die fließfähige Masse in einer Formenpresse zu ca. 6 mm dicken Fladen verpreßt und bei einer Temperatur von 90°C polymerisiert. Nach 35 min wird der Fladen entnommen. Nach dem Abkühlen wird der Fladen in einem Walzenbrecher grob zerkleinert und in einer Schneidmühle fein zerkleinert und schließlich mit einem Siebturm in die gewünschten Kornfraktionen aufgetrennt. Es wird ein silanisiertes ATH verwendet, das mit 0,2 Gew.% Methacrylsilan beschichtet ist. 23,68 kg Acrylsirup (Feststoffgehalt 15%, Viskosität 40 mPa*s), 3 kg TRIM, 70 g Stearinsäure, 90g BCHPC, 160 g LP werden in einem Intensivmischer ca. 2 min miteinander vermischt. Dann werden bei laufendem Rührwerk 73 kg ATH ( d50 = 35µm) zugegeben. Die Pigmente werden in Form einer Farbpaste: z.B. 2 kg Schwarzpaste zugegeben. Die Masse wird weitere 3 min gemischt und gleichzeitig entgast. Es wird ein silanisiertes ATH verwendet, das mit 0,2 Gew.% Methacrylsilan beschichtet ist. 38,6 kg Acrylsirup (Feststoffgehalt 15%, Viskosität 40 mPa*s), 1,05 kg TRIM, 100 g Stearinsäure, 100 g BCHPC, 150 g LP werden in einem Intensivmischer ca. 2 min miteinander vermischt. Dann werden bei laufendem Rührwerk 60 kg ATH (d50 = 35 µm) zugegeben. Die Pigmente werden in Form einer Farbpaste: z.B. 2 kg Schwarzpaste zugegeben. Die Masse wird weitere 3 min gemischt und gleichzeitig entgast. 19,07 kg Acrylsirup (Feststoffgehalt 15%, Viskosität 40 mPa*s), 745 g TRIM, 50 g Stearinsäure, 67 g BCHPC, 118 g LP werden in einem Intensivmischer ca. 2 min miteinander vermischt. Dann werden bei laufendem Rührwerk 80 kg ATH (d50 = 35 µm) zugegeben. Die Pigmente werden in Form einer Farbpaste: z.B. 2 kg Schwarzpaste zugegeben. Die Masse wird weitere 5 min gemischt und gleichzeitig entgast. 38,6 kg Acrylsirup (Feststoffgehalt 15%, Viskosität 40 mPa*s), 0,9 kg TRIM, 100 g Stearinsäure, 150g BCHPC, 250 g LP werden in einem Intensivmischer ca. 2 min miteinander vermischt. Dann werden bei laufendem Rührwerk 60 kg einer schwarzen UNI-Mischung (s. Beispiel 1) mit einer Korngrößenverteilung von 100 - 600 µm zugegeben. Die Masse wird weitere 3 min gemischt und gleichzeitig entgast. Die Entleerung des Mischers erfolgt über eine Bodenklappe. Man läßt die ganze Mischung mindestens eine Stunde quellen. Dann werden aus dem Behälter ca. 3,5 kg entnommen und als Klumpen in eine offene Form eingebracht. Die Form hat eine Temperatur von 60°C. Die Form wird mittels einer Hyraulik geschlossen und das Temperaturprogramm für die thermisch initiierte Polymerisation gestartet. Nach 35 min wird entformt. Das Ergebnis ist ein schwarzes Handwaschbecken. Da ein feines Granulat verwendet wurde ist das Becken Uni-Farben. Granulatstrukturen sind nicht zu erkennen.
38,6 kg Acrylsirup (Feststoffgehalt 15%, Viskosität 40 mPa*s), 0,9 kg TRIM, 100 g Stearinsäure, 150g BCHPC, 250 g LP werden in einem Intensivmischer ca. 2 min miteinander vermischt. Dann werden bei laufendem Rührwerk 40 kg Granulat (unpigmentiert, Bsp. 2), 16,25 kg (weiß, Bsp. 1), 3,75 kg Granulat (schwarz, Bsp. 2) mit einer Korngrößenverteilung von 100 - 600 µm zugegeben. Die Masse wird weitere 3 min gemischt und gleichzeitig entgast. Das Ergebnis ist ein graues granitähnliches Handwaschbecken.
38,6 kg Acrylsirup (Feststoffgehalt 15%, Viskosität 40 mPa*s), 0,9 kg TRIM, 100 g Stearinsäure, 150g BCHPC, 250 g LP werden in einem Intensivmischer ca. 2 min miteinander vermischt. Dann werden bei laufendem Rührwerk 20 kg Granulat (unpigmentiert, Bsp. 2), 7,00 kg (weiß, Bsp. 1), 32 kg Granulat (schwarz, Bsp. 2) mit einer Korngrößenverteilung von 100 - 600 µm sowie 1 kg Granulat (weiß, Bsp 1) mit einer Korngrößenverteilung von 0,6 - 1,2 zugegeben. Die Masse wird weitere 3 min gemischt und gleichzeitig entgast. Das Ergebnis ist ein fast schwarzes granitähnliches Handwaschbecken.
38,6 kg Acrylsirup (Feststoffgehalt 15%, Viskosität 40 mPa*s), 0,9 kg TRIM, 100 g Stearinsäure, 150g BCHPC, 250 g LP werden in einem Intensivmischer ca. 2 min miteinander vermischt. Dann wird bei laufendem Rührwerk das Granulat zugegeben und zwar wie folgt:
Die Masse wird weitere 5 min gemischt und gleichzeitig entgast. Das Ergebnis ist ein graues, grobstrukturiertes, granitähnliches Handwaschbecken.
36,73 kg Acrylsirup (Feststoffgehalt 15 Gew.%, Viskosität 40 mPas), 0,8 kg TRIM, 105 g Stearinsäure, 135 g BCHPC, 230 g LP werden in einem Intensivmischer ca. 2 min miteinander vermischt. Dann werden bei laufendem Rührwerk 2 kg Cristobalit-Feinstmehl (d50 = 3 µm, Silangehalt 0,9 Gew.%), 40 kg Granulat (unpigmentiert Bsp. 2), 16,25 kg Granulat (weiß, Bsp. 1), 3,75 kg Granulat (schwarz, Bsp.2) mit einer Korngrößenverteilung von 100 bis 600 µm zugegeben. Die Masse wird weitere 3 min gemischt und gleichzeitig entgast. Die weitere Vorgehensweise entspricht Beispiel 7. Das Ergebnis ist ein graues, granitähnliches Handwaschbecken.
Beispiel 11 belegt im Vergleich mit den Beispielen 7 bis 10 den Effekt der Zugabe des Zuschlagstoffes Cristobali-Feinstmehl zu der Reaktionsmasse zur Bildung der Polymerphase: Bei einer Beurteilung der Handwaschbecken nach jeweils 1000 Heiß-Kalt-Zyklen wird das Formteil im Bereich des Auslaufs, wo das water whitening am stärksten auftritt in zwei Teile gesägt und die Sägeschnittfläche feingeschliffen. Es wird dann visuell beurteilt, wie weit die Materialaufhellung durch water whitening in die Tiefe des Materials eingedrungen ist. Im Ergebnis wurden folgende Tiefen gefunden: Dies bedeutet, daß sich der water whitening Effekt bei dem Formteil gemäß Beipiel 11 durch Schleifen wieder entfernen läßt. Bei den anderen Formteilen gemäß den Beispielen 7 bis 10 ist die Tiefenwirkung des water whitening Effekts dafür zu groß. |
||||||
