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Die
Erfindung betrifft einen Kunststoff-Formkörper gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoff-Formkörpers gemäß dem Oberbegriff
des nebengeordneten Anspruchs.
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Gattungsgemäße Formkörper werden
beispielsweise im Küchen-
oder Badezimmerbereich eingesetzt, insbesondere als Spülbecken,
Arbeitsplatten, Duschtassen oder dergleichen. Bei diesen Anwendungen
ist es besonders wichtig, dass die Formkörper leicht gründlich zu
reinigen sind, eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber mechanischen
und thermischen Belastungen und insbesondere gegenüber thermischen
Wechselbelastungen in Verbindung mit Wasser oder Wasserdampf aufweisen.
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Aus
der
DE 38 32 351 A1 sind
Kunststoff-Formkörper
gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 bekannt. Abgestimmt auf die Masse des Monomers
in der Bindemittellösung
wird im Stand der Technik ein so genannter Vernetzer zugegeben,
der die räumliche
Vernetzung von Polymerketten untereinander bewirkt und dadurch die
Härte und
Lösemittelbeständigkeit
des hergestellten Formkörpers
erhöht.
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Eine
Obergrenze des Anteils des Vernetzers bilden etwa 4 Gew.% bezogen
auf den Monomeranteil.
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Ein
höherer
Anteil des Vernetzers führt
in Abhängigkeit
von der Partikelgröße des anorganischen partikelförmigen Füllstoffes
zu unterschiedlichen Ergebnissen, die aber unerwünscht sind. Erhöht man beispielsweise
den Vernetzeranteil bei Verwendung eines Füllstoffes mit sehr kleiner
Partikelgröße, führt dies
dazu, dass die Formkörper
während
der formgebenden Polymerisation zerreißen. Bei gröberen Füllstoffen führt dagegen eine Erhöhung des
Vernetzeranteils zu deutlich sichtbaren, insbesondere weißen Bereichen
an der Oberfläche
oder unmittelbar unter der Oberfläche, deren Verteilung darüber hinaus noch
unregelmäßig ist,
und der zugehörige
Formkörper
entspricht nicht den auch an die Optik gestellten hohen Qualitätsanforderungen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Kunststoff-Formkörper sowie ein
zugehöriges
Herstellverfahren bereitzustellen, welche die Nachteile des Standes
der Technik überwinden.
Insbesondere soll der Formkörper
gute Gebrauchseigenschaften, insbesondere gute Pflegeeigenschaften
und eine hohe Widerstandsfähigkeit
gegen mechanische und thermische Belastungen, sowie eine hohe optische
Qualität
aufweisen. Das zugehörige
Herstellverfahren soll einfach und kostengünstig Formkörper mit hoher mechanischer
und optischer Qualität
hervorbringen.
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Diese
Aufgabe ist durch den im Anspruch 1 bestimmten Formkörper sowie
durch das im nebengeordneten Anspruch bestimmte Herstellverfahren gelöst. Besondere
Ausführungsarten
der Erfindung sind in den Unteransprüchen bestimmt.
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Die
Aufgabe ist bei einem Kunststoff-Formkörper, der aus einer ausgehärteten Reaktionsmasse hergestellt
ist, wobei die Reaktionsmasse im nicht-ausgehärteten Zustand einen anorganischen partikelförmigen Füllstoff
mit einem Anteil von 50 bis 90 Gew.% bezogen auf die Reaktionsmasse,
einen Vernetzer, und eine Bindemittellösung mit einem Anteil von 10
bis 50 Gew.% bezogen auf die Reaktionsmasse aufweist, wobei die
Bindemittellösung
ein Monomer und ein darin gelöstes
Polymer aufweist, dadurch gelöst,
dass der Anteil des Vernetzers mindestens 10 Gew.% beträgt bezogen
auf den Anteil des Monomers in der Bindemittellösung. Das Herstellen des Formkörpers erfolgt
vorzugsweise in einer Gießform.
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Es
ist überaus
erstaunlich, dass ausgehend von einem Anteil des Vernetzers von
etwa 3 Gew.% bezogen auf den Monomeranteil bei einer Erhöhung sich
insbesondere die optischen Eigenschaften der hergestellten Formkörper zunächst verschlechtern, um
sich dann bei einer weiteren Erhöhung
des Anteils wieder deutlich zu verbessern. Insbesondere bei einer
Erhöhung über 10 Gew.%
hinaus, erhält
man überraschenderweise
Formteile, die sowohl hinsichtlich der Abriebfestigkeit, Kratzunempfindlichkeit
und Reinigungsfreundlichkeit ein Optimum dieser Eigenschaften vereinen.
Erfindungsgemäß wird eine
homogene Verteilung von kleinen Polymerbereichen erreicht, die nicht
mehr die negativen Eigenschaften der Fleckenbildung zeigen und dennoch
den hergestellten Formkörper
ausreichend stabilisieren, um ein Reißen während und nach der Formgebung
zu verhindern. Außerdem
ergibt sich eine geschlossene Oberfläche, die darüber hinaus
auch haptisch deutliche Vorteile gegenüber den Formkörpern aus
dem Stand der Technik aufweist und eine widerstandsfähige Oberfläche mit
einer hohen optischen Attraktivität verbindet. Die Oberfläche weist
eine verbesserte Beständigkeit
gegen herabfallende Gegenstände und/oder
eine höhere
Kratzfestigkeit auf, und ist auch gegen heiße Oberflächen widerstandsfähiger.
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Die
erzielbaren Gebrauchseigenschaften hängen auch von der Korngröße des eingesetzten Füllstoffes
ab. Füllstoffe
mit einer Korngröße unter 0,05
mm können
für viele
Anwendungsfälle
als feine Füllstoffe
bezeichnet werden. Bei Verwendung solcher feiner Füllstoffe
ergibt sich in der Regel eine glatte Oberfläche, die besonders gut zu reinigen
ist; allerdings ist die Sichtbarkeit von Kratzern erhöht, beim
Heißtopftest
können
Mattierungen auftreten und die Abriebfestigkeit ist im Vergleich
zu Formkörpern
mit gröberen
Füllstoffen
geringer. Bei Verwendung von gröberen
Füllstoffen
ergibt sich dagegen in der Regel eine höhere Widerstandsfähigkeit
gegen mechanische und thermische Beanspruchungen, jedoch können Aufhellungen
beim Heiß-Kalt-Zyklen-Test
und beim Wasserdampf-Test auftreten, d.h. beim Einwirken von heißem Wasser.
Zudem kann es zu Aufrauungen im Bereich des Spülenbodens kommen. Die Reinigungsfreundlichkeit
derart hergestellter Formkörper
ist allgemein geringer. Auch eine Kombination aus feinen und groben
Füllstoffen
führt nicht
unmittelbar zu einem optimalen Ergebnis.
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Sowohl
bei feinen als auch bei groben Füllstoffen
lässt sich
aber eine weitere Verbesserung der Gebrauchseigenschaften erzielen,
wenn der Anteil des Vernetzers mehr als 10 Gew.%, vorzugsweise mehr
als 20 und insbesondere zwischen 20 und 30 Gew.% beträgt, jeweils
bezogen auf den Anteil des Monomers in der Bindemittellösung. Vorzugsweise wird
dabei ein Vernetzer verwendet, der schneller als die sonstige polymerisierbare
Bindemittellösung
polymerisiert. Dadurch wird eine besonders harte Oberfläche mit
entsprechend guten Gebrauchseigenschaften erzeugt. Als Vernetzer
wird dabei vorzugsweise ein zweifach oder mehrfach funktionelles
Monomer oder Polymer verwendet, insbesondere ein zweifach oder mehrfach
funktionelles Acrylat oder Dimethacrylat, wie beispielsweise Ethylenglykoldimethacrylat
oder Trimethylolpropantrimethacrylat. Ein weiterer möglicher
Vernetzer ist Pentaerethrittriacrylat. Es kann auch vorteilhaft
sein, eine Kombination aus zwei oder mehreren derartigen Vernetzern einzusetzen.
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Der
Anteil der Bindemittellösung
beträgt
zwischen 10 und 45 Gew.%, insbesondere zwischen 15 und 40 Gew.%
und vorzugsweise zwischen 20 und 35 Gew.%, jeweils bezogen auf die
Reaktionsmasse. Bei diesen Prozentangaben ist der Vernetzer mit
seinem erfindungsgemäß hohen
Anteil nicht der Bindemittellösung
zugerechnet. Als Monomere können
insbesondere Styrol, Acrylsäure
oder Methacrylsäure bzw.
deren Ester verwendet werden. In einer besonderen Ausführungsart
weist die Bindemittellösung eine
Mischung aus Methylmethacrylat und Polymethylmethacrylat auf, wobei
das Polymethylmethacrylat ein Copolymer mit den Bestandteilen Etylmetacrylat,
Butylmetacrylat, oder dergleichen sein kann.
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Das
Verhältnis
der Gewichtsanteile von Polymer zu Monomer in der Bindemittellösung beträgt dabei
zwischen 1 : 1 und 1 : 10, insbesondere zwischen 1 : 2 und 1 : 7
und vorzugsweise zwischen 1 : 3 und 1 : 5. Grundsätzlich sind
dabei insbesondere die Partikelgröße der verwendeten Füllstoffpartikel
und der erforderliche Anteil der Bindemittellösung in Wechselwirkung miteinander,
dahingehend, dass tendenziell bei einer Erhöhung des Anteils gröbere Füllstoffpartikel
der Anteil an Bindemittellösung
reduziert werden kann.
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Der
Anteil des partikelförmigen
anorganischen Füllstoffs
beträgt
vorzugsweise zwischen 55 und 85 Gew.%, insbesondere zwischen 60
und 80 Gew.% und vorzugsweise zwischen 65 und 75 Gew.%, jeweils
bezogen auf die Reaktionsmasse. Dabei handelt es sich vorzugsweise
um einen mineralischen anorganischen Füllstoff, insbesondere einen
kristallinen Füllstoff
wie beispielsweise Quarzsand.
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Vorzugsweise
weisen die Füllstoffpartikel eine
Mohshärte
von mehr als 5 auf, insbesondere mehr als 6 und vorzugsweise etwa
7. Dies gilt jedenfalls für
den überwiegenden
Anteil der verwendeten Füllstoffpartikel.
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Aus
technischen wie ökonomischen
Gründen
ist die Verwendung von Siliciumdioxid mit einer Mohshärte von
etwa 7 bevorzugt. Alternativ oder ergänzend können auch andere und insbesondere noch
härtere
Füllstoffpartikel
eingesetzt werden, die natürlich
oder synthetisch gewonnen werden. Nur beispielhaft sei hier entsprechendes
Glas, Siliciumcarbit, Aluminiumoxid oder Kohlenstoff in der Diamantmodifikation
genannt.
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Im
Hinblick auf die oberflächennahe
harte Schicht aufgrund des hohen Anteils an Vernetzer kommen auch
vergleichsweise weiche Füllstoffe
mit einer Mohshärte
von weniger als 5 in Betracht, insbesondere solche mit einer Mohshärte von
3 bis 4, wie beispielsweise Calciumcarbonat oder dergleichen.
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Vorzugsweise
werden natürlich
gewonnene Quarzsande eingesetzt. Vorteilhaft sind insbesondere solche
Quarzsande, die von großer
chemischer Reinheit sind, insbesondere einen niedrigen Gehalt an
Eisenoxid aufweisen, und darüber
hinaus mit einem sehr engen Partikelgrößeband vorkommen, beispielsweise
zwischen 0,05 und 0,3 mm, mit einem überwiegenden Masseanteil zwischen
0,1 mm und 0,2 mm. Solche Quarzsande werden beispielsweise von der
Firma DORFNER unter dem Handelsnamen GEBA angeboten, siehe http://www.dorfner.de.
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Vorzugsweise
weist die Reaktionsmasse außerdem
eine die Absetzung der Füllstoffpartikel
verhindernde Substanz auf, insbesondere ein Thixotropiemittel. Dadurch
soll ein Verbiegen der auspolymerisierten Formkörper verhindert werden. Der
Anteil der die Absetzung der Füllstoffpartikel
verhindernden Substanz beträgt
weniger als 1 Gew.% bezogen auf die Reaktionsmasse, insbesondere
weniger als 0,5 Gew.% und vorzugsweise etwa 0,15 Gew.%.
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In
einer besonderen Ausführungsform
der Erfindung weist die Reaktionsmasse außerdem Farbpigmente auf. Dadurch
kann insbesondere die Reinigungsfreundlichkeit der Formkörper verbessert werden,
beispielsweise dahingehend, dass in Eingangsbereichen von öffentlichen
Gebäuden
aufgrund der Farbgebung der Formkörper Verunreinigungen nicht
so deutlich hervortreten. Umgekehrt können in Bereichen mit erhöhten Hygieneanforderungen,
wie beispielsweise in Krankenhäusern
oder Schwimmbädern,
durch die Farbgebung der Formkörper
auftretende Verunreinigungen deutlich sichtbar sein.
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Die
Farbpigmente können
je nach Anwendungsfall gleichmäßig oder
ungleichmäßig verteilt sein.
Neben anorganischen Farbpigmenten können auch organisch basierende
Farbpigmente verwendet werden, beispielsweise auch ein zusätzliches
Füllmaterial
in Partikelform mit einer Größe bis zu
einigen Millimetern, das durch Polymerisation mit eingelagerten
anorganischen weiteren Füllstoffpartikeln
gebildet ist. Außerdem
besteht durch die Beimischung von Farbpigmenten die Möglichkeit,
den hergestellten Formkörpern
bestimmte Signalwirkungen zuzuordnen, beispielsweise können durch
entsprechend farbig ausgebildete Formkörper wie beispielsweise Fliesen
im industriellen Bereich Stopplinien, Geh- und Fahrwege oder dergleichen
markiert werden, oder es kann auch ein Bodenbereich mit erhöhter Rutschfestigkeit
von einem angrenzenden Bodenbereich mit normaler Rutschfestigkeit
erkennbar abgegrenzt werden.
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Vorzugsweise
sind die Füllstoffpartikel
nach der Polymerisation an der Oberfläche der Gebrauchsseite mit
einer geschlossenen Schicht polymerisierter Masse beschichtet. Dadurch
ist insbesondere die Reinigungsfähigkeit
verbessert.
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Vorzugsweise
werden der Reaktionsmasse auch Glanzpartikel zugefügt, die
einen Metallic-Glanz bei den hergestellten Formkörpern hervorrufen. Hierbei
kommen insbesondere solche Glanzpartikel zum Einsatz, die zwar keine
Eigenfarbe aufweisen, aber beispielsweise aufgrund von Beschichtungen
und dadurch auftretenden Interferenzen Farberscheinungen beim Betrachter
hervorrufen. Damit ist nicht nur eine herausragende optische Erscheinung
verbunden, sondern auch die Gebrauchseigenschaften sind verbessert.
Besonders bevorzugt sind dabei hinsichtlich Schichtmaterial und/oder
Schichtdicke geeignet beschichtete Glimmerplättchen.
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Die
Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoff-Formkörpers wie
vorstehend beschrieben, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet
ist, dass der noch nicht ausgehärteten
Reaktionsmasse mindestens 10 Gew.%, bezogen auf den Anteil des Monomers
in der Bindemittellösung,
eines Vernetzers zugemischt werden.
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Vorzugsweise
wird die Reaktionsmasse als Dispersion in eine Form gefüllt und
anschließend
der Polymerisationsvorgang von einem die Gebrauchsseite bildenden
Formenteil der Form gestartet. Das Starten erfolgt üblicherweise
durch Aufheizen des entsprechenden Formenteils.
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Die
Polymerisation der Reaktionsmasse erfolgt ausgehend von der Gebrauchsseite
auf die gegenüberliegende
Seite des herzustellenden Formkörpers.
Vorzugsweise ist das die Gebrauchsseite bildende Formenteil dabei
unten angeordnet, wobei aber auch jede andere Anordnung des die
Gebrauchsseite bildenden Formenteils zu dem erfindungsgemäßen Effekt
führen
würde.
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Durch
die Wahl der Partikelgröße und des Anteils
der Füllstoffpartikel
im Zusammenspiel mit dem Anteil des zwei- oder mehrfunktionellen
Monomers oder Polymers wird eine durch Gravitation bedingte Absetzung
der Füllstoffpartikel
weitgehend vermieden. Erforderlichenfalls wird noch ein gewisser
Anteil einer die Absetzung der Füllstoffpartikel verhindernden
Substanz beigefügt,
insbesondere eines Thixotropiemittels.
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Der
Vernetzer wird vorzugsweise der Bindemittellösung unmittelbar zugemischt
und in dieser homogen verteilt. Das Aushärten der Reaktionsmasse durch
Polymerisation der Bindemittellösung
erfolgt vorzugsweise in einer Form, wobei es sich dabei insbesondere
beim Herstellen von dreidimensionalen Formkörpern um eine geschlossene
Form handeln kann. Einfache zweidimensionale Formkörper wie beispielsweise
Fliesen oder Platten können
grundsätzlich
auch in offenen Formen hergestellt werden.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
den Unteransprüchen
und der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf
die Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele
im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und
in der Beschreibung erwähnten
Merkmale jeweils einzeln für
sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
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1 zeigt
in schematischer Darstellung einige Bestandteile der Reaktionsmasse,
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2 zeigt
schematisch den Zusammenhang der Qualität erfindungsgemäß hergestellter Kunststoff-Formkörper in
Abhängigkeit
von dem Anteil des Vernetzers,
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3 zeigt
in perspektivischer Ansicht einen gattungsgemäßen Kunststoff-Formkörper,
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4 zeigt
in Tabellenform die Zusammensetzung von insgesamt fünf Rezepturen,
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5 zeigt
in Tabellenform die Ergebnisse der Rezepturen der 4 und 6 zeigt
in Tabellenform weitere Ergebnisse der Rezepturen mit und ohne Füllstoff.
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Die 1 zeigt
in schematischer Darstellung einige Bestandteile der Reaktionsmasse 2,
insbesondere den partikelförmigen
anorganischen Füllstoff 3, den
Vernetzer 4 und die Bindemittellösung 5, die aus einem
sogenannten Sirup mit monomeren Bestandteilen 5a, beispielsweise
Methylmethacrylat, und polymeren Bestandteilen 5b, beispielsweise
Polymethylmethacrylat, gebildet ist. Im nicht-ausgehärteten Zustand
ist die Reaktionsmasse 2 von so geringer Viskosität, dass
sie gießfähig ist,
insbesondere durch Gießformen
erfindungsgemäße Kunststoff-Formkörper 1 (3)
hergestellt werden können.
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Die 2 zeigt
schematisch den Zusammenhang der Qualität erfindungsgemäß hergestellter Kunststoff-Formkörper 1 in
Abhängigkeit
von dem Anteil des Vernetzers 4 in Gew.% bezogen auf den Anteil
des Monomers in der Bindemittellösung 5. Ausgehend
von dem aus dem Stand der Technik bekannten Wert von 3 Gew.% nimmt
insbesondere die optische Qualität
der hergestellten Kunststoff-Formkörper 1 mit zunehmendem
Anteil des Vernetzers ab und erreicht etwa bei 6 Gew.% ein unerwünschtes Minimum. Überraschenderweise
nimmt bei weiter zunehmendem Anteil des Vernetzers 4 die
Qualität
wieder zu und übersteigt
in vielen Anwendungsfällen
für Werte
oberhalb von 10 Gew.% die Qualität
der bekannte Kunststoff-Formkörper.
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Die 3 zeigt
in perspektivischer Ansicht einen gattungsgemäßen Kunststoff-Formkörper 1,
im dargestellten Fall eine Einbauspüle mit zwei Spülbecken.
Zur Herstellung werden geschlossene Gießformen eingesetzt, in welche
die Reaktionsmasse eingefüllt
wird und anschließend
durch eine durch Energiezufuhr betriebene Polymerisation ausgehärtet wird.
In entsprechender Weise lassen sich auch im Wesentlichen zweidimensionale
Formkörper
wie beispielsweise Fliesen oder Platten herstellen.
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Die 4 zeigt
in Tabellenform die Zusammensetzung von fünf Rezepturen, von denen die
Rezeptur 3 erfindungsgemäß ist.
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Soweit
nicht anders angegeben, handelt es sich bei allen Prozentangaben
um Gewichtsprozente bezogen auf die gesamte Reaktionsmasse.
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Die
Anteile von Polymer und Monomer (Methylmethacrylat) ergeben zusammen
100 % der Bindemittellösung,
die bei den fünf
Rezepturen etwa 30 % Anteil an der Reaktionsmasse hat. Die Angaben betreffend
Vernetzer und Peroxide beziehen sich dagegen als Gewichtsprozent
auf den Anteil des Monomers in der Bindemittellösung, die aus Polymer und Methylmethacrylat
gebildet ist. Die Angaben betreffend das Trennmittel beziehen sich
als Gewichtsprozent auf die Bindemittellösung.
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Bei
der Rezeptur 1 handelt es sich bei dem Füllstoff um Cristobalitmehl
mit einem Anteil von 61,420 % und einem Vernetzeranteil von 2,64
%.
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Bei
der Rezeptur 2 handelt es sich bei dem Füllstoff um einen naturfarbenen
Quarzsand mit einer Partikelgröße von 0,05
bis 0,3 mm, wie er von der Firma DORFNER unter dem Handelsnamen
GEBA angeboten wird, mit einem Anteil von 68,17 % und einem Vernetzeranteil
von 3,05 %.
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Bei
der Rezeptur 3 handelt es sich bei dem Füllstoff um einen naturfarbenen
Quarzsand mit einer Partikelgröße von 0,05
bis 0,3 mm, wie er von der Firma DORFNER unter dem Handelsnamen
GEBA angeboten wird, mit einem Anteil von 68,22 % und mit einem
Vernetzeranteil von 27,62 %.
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Bei
der Rezeptur 4 handelt es sich bei dem Füllstoff um einen naturfarbenen
Quarzsand mit einer Partikelgröße von 0,05
bis 0,3 mm, wie er von der Firma DORFNER unter dem Handelsnamen
GEBA angeboten wird, mit einem Anteil von 68,17 %. Bei der Rezeptur
4 wird kein Vernetzer eingesetzt.
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Bei
der Rezeptur 5 setzt sich der Füllstoff
aus zwei unterschiedlichen Quarzsanden zusammen, nämlich aus
einem schwarz beschichteten Quarzsand mit einer Partikelgröße zwischen
0,1 und 0,6 mm mit einem Anteil von 52,592 % und aus einem naturfarbenen
Quarzsand mit einer Partikelgröße von 0,05
bis 0,3 mm, wie er von der Firma DORFNER unter dem Handelsnamen
GEBA angeboten wird, mit einem Anteil von 19,526%, und einem Vernetzeranteil
von 2,95 %.
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Die
Rezepturen 2, 3 und 4 weisen denselben Füllstoff GEBA auf mit praktisch
identischem Gewichtsanteil von etwa 68 %, wobei die Rezeptur 2 den üblichen
Vernetzeranteil aufweist, die Rezeptur 3 einen erfindungsgemäßen Vernetzeranteil
und die Rezeptur 4 gar keinen Vernetzer, um Vergleichswerte für die mit
der erfindungsgemäßen Rezeptur
3 erzielbaren Ergebnisse zu erhalten. Abgesehen vom Füllstoff
sind die Rezepturen 2 und 5 ähnlich,
um Vergleichswerte für
unterschiedliche Füllstoffe
bei üblichen
Vernetzeranteilen zu erhalten.
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Die
Reaktionsmasse 2 besteht neben der Bindemittellösung 5,
die ihrerseits Monomeranteile 5a, insbesondere Methylmethacrylat,
und Polymeranteile 5b aufweist, und dem Füllstoff 3 aus
einer Reihe von Zuschlagstoffen, einschließlich des Vernetzers 4,
einem sogenannten internen Trennmittel zum verbesserten Ablösen des
ausgehärteten
Formkörpers
aus der Form, Pigmenten zur Farbgestaltung, Antiabsetzmitteln zur
Homogenisierung der Füllstoffe
in der auszuhärtenden
Reaktionsmasse und Peroxiden zum gleichmäßigen gesteuerten Starten der
Polymerisation. Dabei werden mit Ausnahme der Pigmente und der Antiabsetzmittel
die Zuschlagstoffe der Bindemittellösung zugegeben. Die Prozentangaben
für den
Vernetzer und die Peroxide in den vorstehend genannten Rezepturen
beziehen sich auf das Monomer.
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Die 5 zeigt
in Tabellenform die Ergebnisse der Rezepturen der 4 hinsichtlich
wichtiger Gebrauchseigenschaften.
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Daraus
ergibt sich deutlich, dass die erfindungsgemäße Rezeptur 3 die positiven
Eigenschaften der Rezepturen 1 und 2 in optimaler Weise miteinander
vereint. Der Heiß-Topf-Test
(HTT) in Anlehnung an die Norm EN 13310 ergibt bei visueller Inspektion
keine erkennbare Schädigung.
Entsprechendes gilt für
den Wasserdampftest (WDT) in Anlehnung an die Norm EN 13310.
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Auch
bei dem Heiß-Kalt-Zyklen-Test
in Anlehnung an die Norm EN 13310 ergibt sich keine sichtbare Aufhellung
und kein tastbares Aufrauen. Dekorrisse als Ergebnis der Heiß-Kalt-Zyklen
(HKZ) treten allenfalls leicht in Erscheinung. Der Anschmutzungstest
(AST) lässt
keine Schmutzrückstände erkennen,
was das gute Ergebnis betreffend das Aufrauen nach dem Heiß-Kalt-Zyklus-Test
bestätigt.
Der DE-Wert von 0,46 entspricht nur einer sehr geringen Farbveränderung.
Abschließend
ergibt auch der Taber-Abriebtest (TAT) gemäß DIN 53799 einen sehr geringen
und damit guten Wert; die Höhe
des Zahlenwertes entspricht dem Gewichtsverlust durch Abrieb je
100 Umdrehungen.
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Die
Rezeptur 1 bringt einen unifarbenen schwarzen Formkörper mit
glatter Oberfläche
hervor. Die Rezeptur 2 bringt einen Formkörper mit einer Granitoptik
mit schwarzem Grundton hervor. Die Rezeptur 3 bringt einen Formkörper mit
einer neuartigen Oberfläche
in der Farbe schwarz hervor. Die Rezeptur 4 bringt einen Formkörper mit
einer glatten Acrylfläche
in der Farbe schwarz hervor. Die Rezeptur 5 bringt einen Formkörper mit
Granitoptik mit einer Oberfläche
in der Farbe schwarz hervor.
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Eine
weitere Besonderheit der erfindungsgemäßen Formkörper besteht darin, dass die
Oberfläche
sehr hart ist und damit eine hohe Kratzfestigkeit aufweist. Darüber hinaus
ergeben sich besonders glatte Oberflächen, insbesondere auch bei
der Verwendung von Füllstoffen
mit mittlerer und großer Korngröße.
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Die 6 zeigt
in Tabellenform weitere Ergebnisse der Rezepturen der 4,
diesmal betreffend die Rauigkeit vor einem Kratztest und nach dem Kratztest
sowie die Härte
nach Rockwell. Für
die Härtemessungen
wurden Probenstücke
ohne Füllstoffe hergestellt,
damit die Härtemessungen
nicht durch Füllstoffpartikel
verfälscht
werden, sondern tatsächlich
die Härte
der polymerisierten Oberflächenschicht ermittelt
wird. Die Härtemessungen
wurden mittels eines Härtemessgerätes ASTM
D 785-03 der ASTM International, 100 Barr Harbor Drive, in West
Conshohocken, PA 19428-2959, USA durchgeführt. Dabei wurde die Rockwell
Skala „E" verwendet, die eine Eindruckkörperkugel
mit einem Durchmesser von 3,175 mm bei einer Vorkraft von 10 kg
und einer Hauptkraft von 100 kg verwendet. Die Messungen wurden
nach einer sogenannten „Procedure
A" durchgeführt, wie
sie in der Anleitung „Standard
Test Method for Rockwell Hardness of Plastics and Electrical Insulating
Materials" der ASTM
International für das
D 785-03 angegeben ist.
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Als
Ergebnis der Härteprüfung ergibt
sich für die
erfindungsgemäße Rezeptur
3 ein sehr guter Wert von 17,0, wogegen sich für die Rezeptur 2 mit einem
Vernetzeranteil von 3,05 Gew.% immerhin noch einen Wert von 1,0
ergibt, und das Probenstück gemäß der Rezeptur
4 ohne Vernetzeranteil mit –30,0
die geringste Härte
aufweist. Als Vernetzer wurde im Rahmen dieser Versuche Trimethylolpropantrimethacrylat
(TRIM) eingesetzt.
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In
der 6 sind weiterhin aufgeführt Ergebnisse von Rauigkeitsmessungen
zur Bestimmung der Glattheit der Oberfläche. Für die gemessenen Parameter
Rautiefe Rt, maximale Rautiefe Rmax und gemittelte Rautiefe Rz gilt,
dass die Messwerte umso kleiner sind, je glatter die Oberfläche ist.
Die Rautiefe Rt ergibt sich aus der Differenz eines lokalen Maximums
zu einem lokalen Minimum eines Abschnittes vorgebbarer Länge der
Messstrecke. Für
diese Kenngröße liegen
keine genormten Messbedingungen vor.
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Die
Bestimmung der gemittelten Rautiefe Rz und der maximalen Rautiefe
Rmax erfolgte dagegen gemäß DIN 4768.
Die gemittelte Rautiefe Rz wird durch eine Mittelung über fünf Einzelrautiefen
bestimmt wird, sodass der Einfluss von Ausreißern auf den Messwert gemindert
ist. Die maximale Rautiefe Rmax ist die größte Einzelrautiefe innerhalb
der Gesamtmessstrecke, deren Länge
vorgebbar ist.
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Die
Rauigkeit wurde nach der Herstellung der Probenstücke als „Rauigkeit
vor dem Kratztest" gemessen.
Anschließend
wurde bei Probenstücken der
Rezepturen 2, 3 und 4 ohne Füllstoff
und bei Probenstücken
der Rezepturen 1 und 3 mit Füllstoff
ein Kratztest durchgeführt,
wobei das zugehörige
Kratzgerät
der DIN 53799 T10 entspricht, und der Ritzdiamant einen 90° Kegelschliff
aufweist mit 90 μm
Randdurchmesser. Bei den Probestücken
der Rezepturen 2, 3 und 4 ohne Füllstoffe
ergab sich vor dem Kratztest erwartungsgemäß eine geringe Rauigkeit. Diese glatte
Oberfläche
wird aber bei den Rezepturen 2 und 4 mit üblichem Vernetzeranteil bzw.
ohne Vernetzer durch den Kratztest stark aufgeraut, wie sich aus
den hohen Zahlenwerten für
die Parameter Rt, Rmax und Rz von mehr als 20 ergibt. Demgegenüber zeigt
das Probenstück
gemäß der erfindungsgemäßen Rezeptur
3 nur eine verhältnismäßig geringe
Aufrauung durch den Kratztest mit Messwerten für Rt, Rmax und Rz von jeweils
unter 10.
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Ein
entsprechendes Ergebnis zeigen auch die Probenstücke der Rezepturen 1 und 3
mit Füllstoffen.
Dabei ergeben sich bei dem Probenstück der Rezeptur 1 vor dem Kratztest
noch geringere Messwerte für
die Rauigkeit, allerdings nur, weil bei der Rezeptur 1 ein deutlich
feinerer Füllstoff
verwendet wird, siehe 4. Die erfindungsgemäße Rezeptur
3 liefert vor dem Kratztest ebenfalls sehr glatte Oberflächen mit
Ergebnissen für
Rt, Rmax und Rz von maximal 2 betragen, wogegen die hinsichtlich
des verwendeten Füllstoffes
vergleichbaren Rezepturen 2 und 4 mit üblichem bzw. ohne Vernetzeranteil
bereits deutlich höhere
Rauigkeitswerte von etwa 10 oder darüber aufweisen, weswegen kein
vergleichbarer Kratztest mehr durchführbar war und dementsprechend
in der 6 bezüglich
der Rezepturen 2 und 4 keine Messergebnisse für die Rauigkeit nach dem Kratztest
angegeben sind.
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Auffällig ist
dabei, dass ausgehend von der Rezeptur 4 (kein Vernetzer) bei einer
Erhöhung
des Vernetzeranteils (Rezeptur 2) die Rauigkeit zunächst zunimmt.
Es ist überaus überraschend,
dass bei einer weiteren Erhöhung
des Vernetzeranteils (Rezeptur 3) die Rauigkeit auf einmal drastisch
abnimmt und sich damit viel glattere Oberflächen ergeben. Dieses Ergebnis
entspricht dem in der 2 schematisch dargestellten
Verlauf der Qualität über dem
Vernetzeranteil.
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Die
erfindungsgemäße Rezeptur
3 zeigt auch nach dem Kratztest geringe Rauigkeitswerte von unter
3, wohingegen die Vergleichsrezeptur 1 trotz des dort verwendeten
viel feineren Füllstoffes eine
deutlich größere Rauigkeit
aufweist.