DE102005011692A1

DE102005011692A1 - Plastisch verformbare Masse

Info

Publication number: DE102005011692A1
Application number: DE200510011692
Authority: DE
Inventors: Martin Majolo; Heidi Hummel; Andreas Köck
Original assignee: Dr Hummel Ek Produkte fur Freizeit & Wohlbefinden; HUMMEL E K PRODUKTE fur FREIZ; Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: DR. HUMMEL E.K. PRODUKTE FUER FREIZEIT & WOHLBEFIND
Priority date: 2004-03-11
Filing date: 2005-03-11
Publication date: 2005-09-29
Also published as: WO2005087853A1; DE202005021514U1

Abstract

Es wird eine härtbare, plastisch verformbare Masse mit einer Penetration von 8 bis 35 mm nach DIN 51579 bei 25°C zum Modellieren, Abformen oder Füllen beschrieben, die neben einem Bindemittel und Wasser einen speziellen Leichtfüllstoff enthält, der durch eine Dichte von weniger als 1,0 g/cm² sowie durch Poren mit einem mittleren Porendurchmesser von weniger als 800 µm und durch eine nicht glatte zerklüftete Oberfläche, wie sie beim Zerkleinern von porösen Stoffen durch Mahlen entsteht, sowie durch eine Körnung, die abhängig vom Mahlverfahren zwischen 2 µm und 20 mm charakterisiert ist. Es können ebenso spanartige oder blattartige Leichtfüllstoffe oder eine Mischung all dieser Füllstoffe eingesetzt werden. Diese Masse ist bei Raumtemperatur leicht verformbar und nach der Entfernung des Wassers irreversibel ausgehärtet. Ihr Schwund liegt unter 10 Vol.-%. Daher eignet sie sich vorzüglich als Modelliermasse zur Herstellung von Gegenständen, als Abformmasse zur Nachbildung von Gegenständen und als Spachtelmasse zum Füllen und Ausgleichen von Unebenheiten.

Description

Die Erfindung betrifft eine plastisch verformbare Masse zum Modellieren, Abformen und Füllen auf der Basis von Bindemitteln, Füllstoffen und Zusatzstoffen sowie deren Herstellung und Verwendung.
Derartige plastisch verformbare Massen sind bekannt. In der Praxis werden sie z.B. als Spachtelmassen vielfältig angewendet, z.B. im Modellbau, Automobilbau und im Hochbau. In vielen Fällen ist es nicht nur erwünscht, Unebenheiten von Untergründen auszugleichen, sondern die gespachtelte Fläche möglichst schnell ohne nochmaliges Spachteln weiter zu bearbeiten, z.B. durch Abschleifen und Lackieren. Darin unterscheiden sich u.a. die ein- von den zwei-komponentigen Spachtelmassen: Die einkomponentigen Spachtelmassen sind nicht schnell trocken und haben einen deutlichen Schwund, die zweikomponentigen dagegen sind schnell fest und haben praktisch keinen Schwund; aber sie haben eine begrenzte Topfzeit.

Derartige plastisch verformbare Massen wurden auch in der Patentliteratur beschrieben. So werden in der DE 297 20 344 U1 Industrie-Plasteline beschrieben, die aus Mineralien, Bindemitteln, Füllstoffen und Farbgebern bestehen und durch Leichtfüllstoffe gekennzeichnet sind. Als Leichtfüllstoffe werden Mikrohohlkugeln aus Glas und Kunststoffen mit einem Durchmesser von 5 bis 500 μm bei einer durchschnittlichen Korngröße von 60 μm und einer Dichte von weniger als 1,2 g/cm³ verstanden. Die bekannte Masse kann bei Temperaturen über 50 °C verformt werden und enthält nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur eine Endhärte ähnlich der von Kerzenwachs, so dass sie mechanisch weiter bearbeitet werden kann, z.B. durch Fräsen oder manuell mit Kratzwerkzeugen. Je tiefer die Umgebungstemperatur ist, desto härter wird die Masse. Nachteilig ist, dass diese in der Industrie verwendete Masse nur oberhalb von 50 °C verformt werden kann und keinen endgültigen Aggregatzustand einnimmt.

In der DE 102 01 946 A1 wird eine Modelliermasse beschrieben, die aus Bindemitteln, Füllstoffen, Farbmitteln sowie gegebenenfalls weiteren Zusatzstoffen besteht, wobei der Füllstoff im Wesentlichen ein Leichtfüllstoff aus Mikrohohlkugeln und das Bindemittel auf Wachs- und Öl-Basis aufgebaut ist und durch deren spezielle Komponenten gekennzeichnet ist. Diese Masse kann bereits bei Raumtemperatur zum Modellieren und Gestalten von Objekten verwendet werden. Nachteilig ist jedoch, dass die Masse unter normalen Bedingungen dauernd plastisch bleibt und nicht aushärtet. Nachteilig ist weiter, dass die Masse nicht mechanisch bearbeitet werden kann.

In der WO 91/14736 (Nachanmeldung zur DE 40 089 80 ) wird eine plastische Masse zum Kneten, Modellieren, Basteln und Dekorieren aus Bindemitteln, Weichmachern und Füllstoffen sowie gegebenenfalls Farbmitteln und/oder sonstigen Zusätzen beschrieben. Als Bindemittel, Füllstoff und/oder weiteren Zusatz enthält sie kennzeichnungsgemäß Polyalkylmethacrylat (PAMA). Bevorzugt wird ein Plastisol-artiges Bindemittel aus PAMA-Partikeln und Weichmacher, z.B. Alkyl-Phthalate. Wasser und Leichtfüllstoffe werden nicht erwähnt. Nachteilig bei derartigen plastischen Massen ist, dass sie organische Weichmacher enthalten, die migrieren können. Nachteilig ist auch, dass die Masse mehrere Wochen benötigt, um bei Raumtemperatur irreversibel auszuhärten. Die bei Raumtemperatur gehärteten Teile ergeben außerdem keine homogenen Resultate. Der Härteprozess kann durch Erwärmen bei höherer Temperatur beschleunigt werden. Wegen der Zähigkeit, der Sprödigkeit und des hohen spezifischen Gewichtes der Masse eignet sie sich schlecht sowohl zur filigranen manuellen Bearbeitung als auch zur mechanischen Bearbeitung, insbesondere bei größeren Teilen.

In der EP 0792926 A2 wird ein wässriger füllender Dispersionsklebstoff auf der Basis von 20 bis 99 Gew.-% eines Polymeren mit der Glastemperatur unter minus 25 °C und von 1 bis 80 Gew.-% eines Füllstoffes beschrieben. Der Dispersionsklebstoff enthält kennzeichnungsgemäß mindestens einen Leichtfüllstoff mit einem spezifischen Gewicht von weniger als 1,0 g/cm³. Vorzugsweise beträgt der mittlere Durchmesser 5 bis 20 μm. Zweckmäßigerweise sind die Teilchen rund und glatt sowie porös. Der bekannte füllende Dispersionsklebstoff eignet sich insbesondere zum Verkleben von Fußbodenbelägen, wozu er zum Beispiel mit einer Zahnleiste auf den Untergrund aufgetragen wird. Der Kraftaufwand beim Auftragen ist sehr gering bis akzeptabel. Nach dem Aushärten an Luft beträgt der Schwund ca. 25 bis 35 Vol.-%.

Ausgehend von diesem Stand der Technik sollte eine plastisch verformbare Masse zum Modellieren, Abformen oder Füllen bereitgestellt werden, die möglichst keine dieser Nachteile enthält. Insbesondere sollte eine Masse zur Verfügung gestellt werden, welche für die Verwendung sowohl durch Modellbauer in der Autoindustrie als auch durch Heimwerker oder Handwerker in der Bauindustrie sowie durch Hobbybastler vorgesehen ist: Sie sollte gut und leicht zu bearbeiten sein und irreversibel aushärten, so dass sie danach unabhängig von den Umgebungsbedingungen bearbeitet und innen sowie außen verwendet werden kann. Zweckmäßigerwreise sollte die gehärtete Oberfläche sehr glatt sein und sich gegebenenfalls weiterbearbeiten lassen, zum Beispiel durch Lackieren und Bemalen. Insbesondere sollte die Masse einen möglichst geringen Schwund aufweisen, sowie ein niedriges spezifisches Gewicht nach dem Aushärten besitzen.

Die erfindungsgemäße Lösung ist den Patentansprüchen zu entnehmen. Sie beruht im Wesentlichen darauf, dass ein wässriges Bindemittel-System zusammen mit speziellen Leichtfüllstoffen in der Masse verwendet wird, so dass trotz der Verflüchtigung des Wassers aus der erfindungsgemäßen Massen deren Volumen nur relativ wenig verringert wird.

Gegenstand der Erfindung ist daher eine härtbare, plastisch verformbare Masse mit einer Eindringtiefe von 8 – 35 mm, gemessen mit dem Nadel-Penetrometer nach DIN 51579 bei 25 °C zum Modellieren, Abformen oder Füllen, enthaltend

A. 20 bis 90 Gew.-% mindestens eines Bindemittels,
B. 10 bis 60 Gew.-% an Wasser,
C. mindestens einen Füllstoff und
D. 0,5 bis 40 Gew.-% mindestens eines Zusatzstoffes,

der dadurch gekennzeichnet ist, dass der Füllstoff zumindest aus einem Leichtfüllstoff mit einer Dichte von weniger als 1,0 g/cm³ bei 20 °C besteht, der entweder partikelartig, span- oder blattartig oder als Mischung vorliegt und der

a) Poren mit einem mittleren Porendurchmesser von weniger als 800 μm aufweist
b) in Wasser von 20 °C weniger als 10 Vol.-% quillt, bezogen auf das Volumen bei 20 °C in Luft im Gleichgewichtszustand,
c) eine nicht glatte zerklüftete Oberfläche hat, wie sie beim Zerkleinern von porösen Stoffen durch Mahlen entsteht,

wobei die partikelartigen Leichtfüllstoffe Korngrößen im Bereich von 2 bis 800 μm nach der Siebanalyse von Mesh (vergleiche ASTM specification E11) enthalten, die spanartigen einen Durchmesser von 2 bis 800 μm und eine Länge von 1 bis 20 mm und die blattartigen Leichtfüllstoffe eine Dicke von 2 bis 800 μm und einen mittleren Durchmesser von 1 mm bis 20 mm aufweisen können.

Die bevorzugten Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.

Unter "plastisch verformbar" wird die Eigenschaft verstanden, dass sich die Masse unter Krafteinwirkung irreversibel verformen lässt. Die irreversible Verformung beträgt mehr als 90 % und ist damit deutlich höher als der visko-elastische Anteil (= zeitlich verzögerte Reversibilität) und erst recht höher als der elastische Anteil (= momentane Reversibilität). Die erfindungsgemäße Masse ist leicht bearbeitbar, insbesondere mit der Hand zu kneten. Ihre Konsistenz kann durch Penetrometrie (Nadelpenetration) mit einer Eindringtiefe von 8 bis 35 mm, insbesondere von 15 bis 25 mm nach DIN 51579 bei 25 °C beschrieben werden. Die gewünschte Konsistenz kann durch die Variation der verschiedenen Bindemittel zueinander und durch deren Anteile eingestellt werden. Aufgrund ihrer zähen Konsistenz eignet sich die Masse daher zum Modellieren, Abformen oder Füllen. So erlauben die erfindungsgemäßen Massen im nicht ausgehärteten Zustand, dass dünne Platten (am besten zwischen zwei wasserabweisenden Folien) ausgerollt und zugeschnit ten werden können. Die so erzeugten Teile lassen sich durch Verstreichen oder Aufeinanderdrücken evtl. mit angefeuchteten Fingern oder Werkzeugen miteinander verbinden. Die Platten lassen sich auch auf Gewebe (Gaze, Jute oder ähnlichem) oder Trägermaterialien wie Styropor aufrollen oder mit dem Spachtel oder einem anderen Werkzeug auftragen und bei Bedarf zusammen mit dem Gewebe weiterverarbeiten.

Die erfindungsgemäße Masse ist "härtbar" durch Entfernung des Wassers. Dieses wird in der Regel an der Luft verdunstet, sei es bei Raumtemperatur oder bei Temperaturen bis zum Sieden, insbesondere bei Temperaturen zwischen 70 und 90, vor allem zwischen 75 und 85 °C Massen-Temperatur. Auch eine Trocknung durch Einsatz von Mikrowellenstrahlung ist möglich. Die Trockenzeit richtet sich nach der Höhe des Wasseranteils, der Dicke der erfindungsgemäßen Masse und der verwendeten Menge. Sie beträgt vorzugsweise 4 Stunden bis 48 Sunden bei einer Dicke von 1 cm und einer Fläche von 200 cm² in einem Umlufttrockenschrank bei 80 °C. Bei Auswahl von geeigneten Bindemitteln und gegebenenfalls Zusatzstoffen wird die Härtung auch irreversibel, das heißt, die ausgehärtete Masse geht bei Einwirkung von Wasser nicht wieder in ihren Ausgangszustand über, sondern bleibt unlöslich und fest. Dazu geeignete Zusammensetzungen sind auf dem Klebstoffgebiet bekannt, zum Beispiel bei den Dispersionsklebstoffen, nämlich PVA-stabilisierte Dispersionen oder Carboxyl-haltige Dispersionen, die mit Zn-Oxid vernetzt werden, oder Chlorparaffine.

Bei dem "Bindemittel" handelt es sich um Produkte, die die Füllstoffe und gegebenenfalls die Zusatzstoffe untereinander und gewünschtenfalls auch mit einem Untergrund zu binden vermögen. Sie binden ab durch Entzug des Wassers, insbesondere durch dessen Verdunsten. Geeignet sind alle filmbildenden wässrigen Polymer-Dispersionen, also Dispersionen von feinteiligen natürlichen und/oder synthetischen Polymeren mit einer Teilchengröße von 0,05 bis 5 μm. Eingeschlossen sind darunter alle wässrigen Dispersionen von Polymeren wie Natur- und Synthesekautschuk (Kautschuklatices) sowie von Kunstharzen (Kunstharzdispersionen) und Kunststoffen (Kunststoffdispersionen) unabhängig von deren Herstellung. Mit "Dispersion" sollen im weiteren Sinne alle mehrphasigen Systeme bezeichnet werden, bei denen das Polymer sich molekulardispers, kolloidaldispers oder grobdispers in einer wässrigen Phase befindet.

Unter "Filmbildung" wird der Übergang der flüssigen Form des Bindemittels in den festen Zustand durch Bildung einer homogenen Haut verstanden. Ein Zusatz von "Filmbildnern" zu der Polymerdispersion kann vorteilhaft sein, z.B. der Zusatz von Lösemitteln oder Glykolderivaten wie z.B. Butyltriglykol.

Die filmbildende Polymer-Dispersion des Bindemittels basiert insbesondere auf mindestens einem der folgenden Gruppenmitgliedern an Polymeren:

– Polyurethan,
– Cellulose-Derivate, insbesondere -Ether und -Ester,
– Stärkederivate oder
– Vinyl-Polymere.

Bevorzugt sind die Vinyl-Polymere.
Als Polyurethane seien genannt Polyether-, Polyesterurethane, PU-Kautschuk, PU-Copolymere (z.B. Polysiloxan-Polyether) oder PU-Prepolymere.
Als Cellulose-Derivate seien genannt Methyl-, Hydroxyethyl-, Methylhydroxypropyl-Cellulose,
Als Stärke-Derivate seien genannt Reisstärke, Kartoffelstärke, Amylose, Amylopektin und Mischungen daraus.

Bei dem Vinyl-Polymeren handelt es sich vorzugsweise um ein radikalisch polymerisiertes Polymerisat aus ethylenisch ungesättigten Monomeren mit 1 oder 2 C, C-Doppelbindungen, insbesondere um Vinylmonomere. Die folgenden Monomere können z. B. zu 60 bis 100 Gew.-%, vorzugsweise 80 bis 100 Gew.-%, besonders bevorzugt 90 bis 99,8 Gew.-%, bezogen auf das Polymer, im Polymer enthalten sein:
Das Polymer kann z. B. aus C₁-C₂₀-Alkyl(meth)acrylaten, Vinylestern von bis zu 20 C-Atomen enthaltenden Carbonsäuren, Vinylaromaten mit bis zu 20 C-Atomen, ethylenisch ungesättigten Nitrilen, Vinylhalogeniden, nicht aromatischen Kohlenwasserstoffen mit mindestens 2 konjugierten Doppelbindungen oder Mischungen dieser Monomeren ausgebaut sein. Zu nennen sind z. B. (Meth)acrylsäurealkylester mit einem C₁-C₁₀-Alkylrest, wie Methylmethacrylat, Methylacrylat, n-Butylacrylat, Ethylacrylat und 2-Ethylhexylacrylat. Insbesondere sind auch Mischungen der (Meth)acrylsäurealkylester geeignet. Besonders bevorzugt sind (Meth)acrylsäureester und deren Mischungen.

Vinylester von Carbonsäuren mit 1 bis 20 C-Atomen sind z. B. Vinyllaurat,-stearat. Vinylpropionat, Versaticsäurevinylester und Vinylacetat.

Als vinylaromatische Verbindungen kommen Vinyltoluol, Methylstyrol, α-Butylstyrol, 4-n-Butylstyrol, 4-n-Decylstyrol und vorzugsweise Styrol in Betracht. Beispiele für Nitrile sind Acrylnitril und Methacrylnitril.

Die Vinylhalogenide sind mit Chlor, Fluor oder Brom substituierte ethylenisch ungesättigte Verbindungen, bevorzugt Vinylchlorid und Vinylidenchlorid.

Als nicht aromatische Kohlenwasserstoffe mit 2 bis 8 C-Atomen und mindestens zwei olefinischen Doppelbindungen seien Butadien, Isopren und Chloropren genannt.

Weitere Monomere, die z. B. von 0 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise von 0 bis 20 Gew.-% und besonders bevorzugt von 0,2 bis 10 Gew.-% im Polymer enthalten sein können, sind insbesondere C₁-C₁₀-Hydroxyalky(meth)acrylate, (Meth)acrylamid sowie dessen am Stickstoff mit C₁-C₄-Alkyl-substituierten Derivate, ethylenisch ungesättigte Carbonsäuren, Dicarbonsäuren, deren Halbester und Anhydride, z. B. (Meth)acrylsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Maleinsäureanhydrid, Maleinsäure- und Fumarsäurehalbester und Itaconsäure. Ganz besonders bevorzugt ist ein Gehalt von 0,2 bis 5 Gew.-% einer ethylenisch ungesättigten Carbonsäure.

Die Glasübergangstemperatur des Vinyl-Polymeren liegt vorzugsweise unter –25 °C, insbesondere zwischen –25 °C und –60 °C, besonders bevorzugt zwischen –30 °C und –50 °C. Sie lässt sich nach üblichen Methoden wie Differentialthermoanalyse oder Differential Scanning Calorimetrie (s.z.B. ASTM 3418/82, sog. "midpoint temperature") bestimmen.

Das zahlenmittlere Molekulargewicht Mn des Polymeren ist vorzugsweise größer als 10 000, bevorzugt größer als 20 000, besonders bevorzugt größer als 30 000 und das gewichtsmittlere Molekulargewicht M_w ist vorzugsweise größer 25 000 (bestimmt durch Gelpermeationschromatographie mit Polystyrol als Standard an einer Polymerlösung in Tetrahydrofuran nach Sedimentation der unlöslichen Bestandteile).

Die Herstellung des Polymeren erfolgt durch radikalische Polymerisation. Geeignete Polymerisationsmethoden, wie Substanz-, Lösungs-, Suspensions- oder Emulsionspolymerisation sind dem Fachmann bekannt. Die Polymerisation können durch nachträgliche polymeranaloge Reaktionen modifiziert werden, z. B. durch teilweise Umesterung oder Hydrolyse.

Vorzugsweise wird das Copolymerisat durch Lösungspolymerisation mit anschließender Dispergierung in Wasser oder besonders bevorzugt durch Emulsionspolymerisation hergestellt, so dass wässrige Copolymerdispersionen entstehen.

Die Emulsionspolymerisation kann diskontinuierlich, mit oder ohne Verwendung von Saatlatices, unter Vorlage aller oder einzelner Bestandteile des Reaktionsgemisches, oder bevorzugt unter teilweise Vorlage und Nachdosierung der oder einzelner Bestandteile des Reaktonsgemisches, oder nach dem Dosierverfahren ohne Vorlage durchgeführt werden.

Die Monomeren können bei der Emulsionspolymerisation wie üblich in Gegenwart eines wasserlöslichen Initiators und eines Emulgators bei vorzugsweise 30 bis 95 °C polymerisiert werden.

Geeignete Initiatoren sind z. B. Natrium-, Kalium- und Ammoniumpersulfat, tert.-Butylhydroperoxide, wasserlösliche Azoverbindungen oder auch Redoxinitiatoren wie H₂O₂/Ascorbinsäure.

Als Emulgatoren dienen z. B. Alkalisalze von längerkettigen Fettsäuren, Alkylsulfate, Alkylsulfonate, alkylierte Arylsulfonate oder alkylierte Biphenylethersulfonate. Des weiteren kommen als Emulgatoren Umsetzungsprodukte von Alkylenoxiden, insbesondere Ethylen- oder Propylenoxid mit Fettalkoholen, -säuren oder Phenol, bzw. Alkylphenolen in Betracht.

Im Falle von wässrigen Sekundärdispersionen wird das Copolymerisat zunächst durch Lösungspolymerisation in einem organischen Lösungsmittel hergestellt und anschließend unter Zugabe von Salzbildnern, z. B. von Ammoniak zu Carbonsäuregruppen enthaltenden Copolymerisanten, in Wasser ohne Verwendung eines Emulgators oder Dispergierhilfsmittels dispergiert. Das organische Lösungsmittel kann abdestilliert werden. Die Herstellung von wäßrigen Sekundärdispersionen ist dem Fachmann bekannt und z. B. in der DE-A 37 20 860 beschrieben.

Zur Einstellung des Molekulargewichts können bei der Polymerisation Regler eingesetzt werden. Geeignet sind z. B. -SH enthaltende Verbindungen wie Mercaptoethanol, Mercaptopropanol, Thiophenol. Thioglycerin, Thioglykolsäureethylester, Thioglykolsäuremethylester und tert.-Dodecylmercaptan.

Der Feststoffgehalt der erhaltenen Polymerdispersionen beträgt vorzugsweise 40 bis 80, besonders bevorzugt 45 bis 75 Gew.-%. Hohe Polymerfeststoffgehalte können z. B. nach Verfahren, welche in der deutschen Patentanmeldung P 43 01 683.1 oder der EP 37 923 beschrieben sind, eingestellt werden.

Das Bindemittel kann aus einer oder mehreren Polymeren bestehen, insbesondere aus zwei. Eine bevorzugte Kunststoffdispersion besteht aus Kombinationen von Polyvinylacetaten, Polyvinylalkohol und Styrol/Acrylat-Copolymere mit 1 bis 100, insbesondere 1 bis 20 C-Atomen in der Alkylgruppe. Als weiteres Bindemittel wird insbesondere ein Cellulosederivat, wie Methylcellulose, verwendet.

Der Gehalt an Bindemittel (gleich Polymer-Gehalt) beträgt 20 bis 90 Gew.-%, vorzugsweise 20 bis 30 Gew.-%, bezogen auf die erfindungsgemäße Masse.

Die Polymer-Dispersion kann als solche, insbesondere direkt nach ihrer Herstellung ohne weiteres als Bindemittel verwendet werden. Je nach Anwendung – insbesondere wenn die Klebkraft erhöht werden soll – kann es jedoch zweckmäßig sein, sie zunächst zu einem wasserbasierten Klebstoff, insbesondere zu einem Dispersionsklebstoff, einem Leim oder einem Kleister zu konfektionieren und dann als Bindemittel anzusetzen.

Vorzugsweise werden als Bindemittel wasserbasierte Klebstoffe eingesetzt, insbesondere Dispersionsklebstoffe, Leime und Kleister. Sie basieren insbesondere auf Celluloseether, Stärke und deren Derviate, Dextrin, Kasein, Glutin sowie Polyvinylalkohol und Polyvinylpyrolidon. Die Dispersionsklebstoffe basieren insbesondere auf den Polymeren (Poly(meth)acrylaten, Polyurethanen und Polyvinylacetaten).

Neben den Polymeren können die Polymerdispersionen also noch Zusätze enthalten. So kann der Dispersionsklebstoff auf der Basis von Vinylpolymeren noch Netz- oder Dispergiermittel z. B. für die Füllstoffe, Verdicker und auch z. B. noch weitere übliche Zuschlagstoffe, wie Entschäumer und Konservierungsstoffe enthalten. Netz- oder Dispergiermittel können z. B. in Mengen von 0 bis 5 Gew.-%, Verdicker in Mengen von 0 bis 10 Gew.-% , Konservierungsmittel in Mengen von 0 bis 1 Gew.-% und Entschäumer in Mengen von 0 bis 5 Gew.-% in der wässrigen Zusammensetzung enthalten sein. Die Gewichtsangaben beziehen sich dabei auf die Summe aller Bestandteile der wässrigen erfindungsgemäßen Masse, mit Ausnahme von Wasser.

Die plastische Masse ist vorzugsweise im Wesentlichen frei von organischen Lösungsmitteln und Weichmachern wie z.B. Butylacetat, Toluol oder Phthalsäureester. Sie enthält daher im wesentlichen keine organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt unterhalb 260 °C bei Normaldruck (1 bar) vorzugsweise weniger als 0,5 Gew.-%. Die Zusammensetzung kann zusätzlich zur Erhöhung der Klebrigkeit klebrig machende Harze, wie Kolophoniumharze und/oder Ester klebrig machender Harze bis 20 Gew-% enthalten. Die Harze und/oder Harzester müssen kompatibel zu der verwendeten Kunststoffdispersion sein.

Je nach Mischungsverhältnis der Bindemittelkomponenten und der Zusätze unterscheiden sich die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Masse. Ist der Anteil an Klebstoff sehr hoch, so weist die Masse nach dem Abbinden eine flexible Konsistenz auf. Ein hoher Anteil an Kunststoffdispersion führt zu einer spröden und harten Konsistenz der abgebundenen Masse.

Die Art des Bindemittels und deren Zusätze variiert stark je nach der beabsichtigten Verwendung und Beanspruchung der ausgehärteten Masse. So wird die Klebrigkeit erhöht, indem man beispielsweise die Menge an Harz und/oder Harzester erhöht. Die Witterungsbeständigkeit wird erhöht durch Auswahl von wasserabweisenden Polymeren und Füllstoffen und/oder von Zusätzen wie Chlorparaffine.

Das Wasser dient als Dispersionsmedium, in dem sich die übrigen Komponenten molekulardispers, kolliodaldispers oder grobdispers befinden. Der Wassergehalt sollte möglichst niedrig sein, er kann aber bis zu 60 Gew.% betragen. Vorzugsweise liegt er im Bereich von 10 bis 50, insbesondere von 20 bis 30 Gew.-%, bezogen auf die erfindungsgemäße Masse insgesamt. Höhere Wassermengen verbessern im gewissen Maße die Verarbeitbarkeit, verlängern jedoch die Aushärtezeit. Bei Zusatz von viel Wasser wird die Masse im abgebundenen Zustand porös und anfällig gegen Witterungseinflüsse. Generell sollte die Wassermenge so gering eingestellt werden, dass einerseits eine ausreichend gute Verarbeitbarkeit gewährleistet wird und die benötigte Trocken-/Aushärtedauer möglichst gering gehalten wird, da weniger Wasser verdunsten muss.

Unter einem "Füllstoff' wird ein Stoff verstanden, den man beimischt, um das Volumen und/oder das Gewicht zu verändern, aber auch evtl. um die technische Anwendbarkeit zu verbessern, z.B. die Härte und Bearbeitbarkeit. Abhängig vom Mahlverfahren haben die Füllstoffe eine Körnung von 2 μm bis 20mm. Der mittlere Teilchendurchmesser von Mehlen liegt normalerweise im Bereich von 5 bis 800, der von Schrot und Granulat kann bis 20mm betragen, wenn er durch Siebanalyse mit Prüfsieben gemäß der Messmethode von Mesh bestimmt wird: Ein Satz von Sieben verschiedener Maschenweite wird übereinander angeordnet. Die Korngröße wird durch die Maschenweite desjenigen Siebes bestimmt, welches das Korn gerade noch passieren lässt. Der Füllstoff kann kompakt oder porös sein.

Unter einem "Leichtfüllstoff" wird ein Füllstoff mit einem spezifischen Gewicht von weniger als 1 g/cm³ verstanden, insbesondere von 0,05 bis 0,8 und vor allem weniger als 0,5 g/cm³.

Sie können aus anorganischem Material sein, z. B. aus Aluminiumsilikat, vorzugsweise sind sie jedoch aus organischen Polymeren, z. B. aus Homo- und Copolymeren von Styrol, Acrylnitril, Methylmethacrylat (hhA) und Vinylidenchlorid. Übliche Leichtfüllstoffe sind z.B. Hohlkugeln aus Glas oder Kunststoff, Perlite (Perlglas, vulkanisches Gesteinsglas), Fasern aus Zellulose und Kunststoff, Pulver aus Kunststoff und Gummimehl. Konkrete Leichtfüllstoffe sind im Handel erhältlich unter den Namen: Fillite, Expancel, Scotchlite, Dualite, Sphericel, Zeeospheres, Armospheres, Cenospheres, Polyfill, Mikrosil, Pangel, Pansil, Q-Cel, Poraver (Blähglasgranulat).

Die erfindunsgemäßen Leichtfüllstoffe zeichnen sich durch folgende Eigenschaften aus:

1. Sie quellen in Wasser von 20 °C weniger als 10 Vol.-%, insbesondere weniger als 2 Vol.-%, bezogen auf ihr Volumen bei 20 °C an Luft im Gleichgewichtszustand. Gemessen wird also der Gleichgewichtswert bei 20 °C in Wasser und in Luft bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 80 %. Die Messmethoden sind beschrieben in DIN 53521.
2. Die erfindungsgemäßen Leichtfüllstoffe sind nicht glatt und rund, sondern zerklüftet und unregelmäßig, wie sie durch Zerkleinern von porösen Stoffen durch Mahlen entstehen. Die einzelnen Partikel können deshalb ineinander verhaken.
3. Die erfindungsgemäßen Leichtfüllstoffe haben Poren mit einem mittleren Porendurchmesser von weniger als 800 μm. Dieser kann durch REM-Aufnahmen statistisch bestimmt werden.
4. Die erfindungsgemäßen partikelartigen Leichtfüllstoffe haben eine breite Korngrößenverteilung, gemessen nach der Siebanalyse nach Mesh, wobei die Korngrößen im Bereich von 2 bis 800 μm nach der Siebanalyse von Mesh (vergleiche ASTM specification E11) liegen.
5. Die spanartigen einen Leichtfüllstoffe haben Durchmesser von 2 bis 800 μm und eine Länge von 1 bis 20 mm und die blattartigen Leichtfüllstoffe eine Dicke von 2 bis 800 μm und einen mittleren Durchmesser von 1 mm bis 20 mm aufweisen können.

Bei der span- und den blattartigen Leichtfüllstoffen lassen sich die Größen z.B. mit Hilfe eines Rasterelektronenmikroskops bestimmen. Vor allem bei den Blattartigen Leichtfüllstoffen kann der mittlere Durchmesser stark von Partikel zu Partikel schwanken. Diese blattartigen Leichtfüllstoffe, die z.B. als kleine Kork-Scheibchen vorliegen, können sehr unregelmäßig geformt sein, bedingt dadurch, dass sie aus einem naturgemäß sehr porösen Material durch Schneiden oder Zerreißen hergestellt werden. Das bedeutet, dass die blattförmigen Leichtfüllstoffe keineswegs ein rundes Erscheinungsbild haben müssen, sondern auch völlig unregelmäßig geformte Ränder aufweisen können, wobei der mittlere Durchmesser innerhalb der o.a. Grenzen liegt. Die spanartigen Leichtfüllstoffe können z.B. als Holz- oder Korkspäne vorliegen.

Bevorzugte spanartige Leichtfüllstoffe haben mittleren Durchmesser von 2 bis 500 μm, bevorzugt 5 bis 300 μm, ganz besonders bevorzugt 10 bis 150 μm. Die Längen liegen dabei zwischen 1 und 15 mm, bevorzugt 2 bis 10 mm, ganz besonders bevorzugt 3 bis 5 mm.

Bevorzugte blattartige Leichtfüllstoffe haben Dicken von 2 bis 500 μm, bevorzugt 5 bis 300 μm, ganz besonders bevorzugt 10 bis 150 μm. Die mittleren Durchmesser liegen dabei zwischen 1 und 15 mm, bevorzugt 2 bis 10 mm, ganz besonders bevorzugt 3 bis 5 mm.

Neben dem erfindungsgemäßen Leichtfüllstoff können nicht nur andere Leichtfüllstoffe, sondern auch schwere Füllstoffe mit einem spezifischen Gewicht von mehr als 1 g/cm³ enthalten sein, z.B. Carbonate (insbesondere Calciumcarbonat), Silikate (auch insbesondere Talk, Ton, Glimmer), Sulfate (insbesondere von Barium und Calcium), Oxyde und Hydroxyde (insbesondere von Eisen, Silicium und Aluminium) und Ruß. Auch organische Füllstoffe sind möglich, z.B. Kunststoffe aller Art.

Bevorzugte Füllstoffe sind Kreide, Kaolin, Cellulosefasern, Eisenoxyd und Mikroglashohlkugeln. Der bevorzugte erfindungsgemäße Leichtfüllstoff ist Korkmehl, aber auch gemahlene Schaumkunststoffe sind brauchbar, z.B. aus Polystyrol oder Polyurethan, ebenfalls geeignet sind Schaumglas, Bims, röhrenförmige Faserstoffe (röhrenförmige Teilchen analog zu den Mikroglashohlkugeln) oder Diatomeenerde (Kalkgerüste von Kieselalgen).

Der Anteil des kennzeichnungsgemäßen Leichtfüllstoffes in der erfindungsgemäßen Masse beträgt 1 bis 30, insbesondere 8 bis 20 Gew.-%. Davon können 0 bis 50 Gew.-%, insbesondere 0 bis 30 Gew.-% durch nichtkennzeichnungsgemäße Leichtfüllstoffe ersetzt werden, bezogen auf den Anteil der Leichtfüllstoffe insgesamt. Der Anteil der schweren Füllstoffe in der erfindungsgemäßen Masse beträgt bis zu 70 Gew.-%, insbesondere 5 bis 50 Gew.-%.

Je nach Gesamtgehalt an Füllstoffen beträgt die Dichte der erfindungsgemäßen Masse bis zu 2,0 g/cm3 bevorzugt bis zu 1,5 g/cm³; bei hohem Anteil an Leichtfüllstoffen in Bezug auf den Gesamtgehalt an Füllstoffen liegt die Dichte der erfindungsgemäßen Masse bevorzugt zwischen 0,1 und 0,9 g/cm³.

Unter "Zusatzstoffen" werden Stoffe verstanden, die zwar nicht erfindungswesentlich sind, aber der Zusammensetzung je nach dem Einsatzgebiet eine gewünschte Eigenschaft hinzufügen, sei es zur Verbesserung der Herstellung, der Verarbeitung oder der Endeigenschaften der erfindungsgemäßen Masse. Solche Zusatzstoffe können sein: Farbmittel, Konservierungsmittel, Thixotropiermittel, Verdicker, Netz- oder Dispergiermittel, Entschäumer, Klebrigmacher, Weichmacher, Filmbildner.

Ein wichtiger Zusatzstoff ist das Farbmittel. Dabei handelt es sich insbesondere um Pigmente, sei es, dass sie in reiner Form oder als Pulverpigmente oder als wässrige Pigmentpräparationen vorliegen. Als Auswahl einer Vielzahl möglicher Farbpigmente seien Pigment Black (C.I. 77266), Pigment Blue (C.I. 74160) und Präparationen aus Eisenoxid genannt. Der Gehalt an Farbmitteln sollte vorzugsweise 10 Gew.-% an der Gesamtmischung nicht überschreiten. In diesem Bereich wird die Konsistenz durch die Zugabe von Farbmitteln nicht bzw. nicht signifikant verändert.

Ein weiterer Zusatzstoff ist das Konservierungsmittel mit dem Ziel, vor allem die Schimmelbildung zu unterdrücken. Es wird zweckmäßigerweise eingesetzt bei Verwendung von organischen Bindemitteln, insbesondere von Cellulose- und Stärkederivaten. Seine Menge kann bis zu 1 Gew.-% betragen, bezogen auf die erfindungsgemäße Masse. Konkrete Beispiele sind: Chloracetamid, Thiazolinon- und Isothiazolinon-Derivate.

Die Netz- und Dispergiermittel können in Mengen bis zu 5 Gew.-% enthalten sein, bezogen auf die erfindungsgemäße Masse. Sie werden überwiegend zusammen mit dem Bindemittel eingebracht. Gleiches gilt für die Entschäumer in einer Menge bis zu 5 Gew.-% und für die Verdicker in einer Menge bis zu 10 Gew.-%.

In einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zusammensetzung ist diese zweckmäßigerweise im Wesentlichen frei von organischen Lösungsmitteln und Weichmachern, wie z.B. Butylacetat, Toluol oder Phthalsäureestern. Sie enthält in diesem Falle im Wesentlichen keine organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt unterhalb von 260°C bei Normaldruck (1 bar), vorzugsweise weniger als 0,5 Gew.-%

Die Zusammensetzung ist auch möglichst frei von Polyvinylchlorid. Je nach Anwendungsgebiet können aber bis zu 20, insbesondere bis zu 10 Gew.-% enthalten sein.

Ebenfalls möglich ist der Einsatz von Leicht-Kunststoffen in Form von PVC-Pulver oder -Mikrokugeln mit einer Hülle aus Mischpolymer z.B. Methylmethacrylat, Acrylcomitril, Vinylidenchlorid enthaltend ein Treibmittel z.B. Isobutan, Isopentan.

Die erfindungsgemäße Masse enthält insbesondere

– weniger als 0,5 Gew.-% an flüchtigen organischen Verbindungen,
– weniger als 10, insbesondere weniger als 0,5 Gew.-% an Weichmachern, insbesondere auf der Basis von Phthalsäurederivaten oder Phenolen,
– weniger als 20, vor allem 10, insbesondere weniger als 5 Gew.-% an Polyvinylchlorid.

Ihr Gehalt an Schwermetallen entspricht den Anforderungen der EN71 (1994, Safety of Toys.

Zusammensetzungen dieser Art eigenen sich ganz besonders gut zum Einsatz in Gegenständen, mit denen Kinder in Berührung kommen, wie in Spielsachen oder als Baumaterial auf Kinderspielplätzen, z.B. für Höhlen oder Sitzgelegenheiten.

Die erfindungsgemäße Masse kann in einfacher Weise dadurch hergestellt werden, dass man der wässrigen Polymer-Dispersion die Füllstoffe und ggf. weitere Zusatzstoffe unter Rühren zusetzt und mischt. Es ist aber auch möglich, die Polymeren in Form eines Redispersionspulvers mit den übrigen pulverförmigen Komponenten (also die Komponenten A, C und D) zu mischen und diese Tro ckenmischung kurz vor der Anwendung mit Wasser zu mischen. Vorteilhafterweise wird Vakuum verwendet.

Die erfindungsgemäße Masse wird üblicherweise folgendermaßen verformt:
Mit den Händen, mit Werkzeugen wie Rollen, Spachtel und Pressen.

Nach der Verformung wird die Masse üblicherweise durch Trocknung irreversibel folgendermaßen gehärtet:
Stehenlassen unter normalen Umgebungsbedingungen oder in einer Lackierkabine bei 70 bis 90 °C oder durch Trocknen in der Mikrowelle.

Die erfindungsgemäßen Massen zeigen folgende Vorteile nach der Verformung und Härtung:

– Sie zeigen wegen des kennzeichnungsgemäßen Leichtfüllstoffes einen nur sehr geringen Schwund. Er ist so gering, dass ein erneutes Aufbringen der Spachtelmasse entfällt, was sonst bei einkomponentigen Spachtelmassen nötig ist.
– Sie können leicht bei Raumtemperatur bearbeitet werden.
– Bereits nach einer kurzen Antrocknungszeit von 0,5 bis 1,5 Stunden bei 70 bis 90 °C im Ofen erhält man 1 bis 2 cm dicke Formteile ohne Risse und Blasen, deren Oberfläche sich sehr gut glätten, schleifen und lackieren lassen.
– Im abgebundenen Zustand lässt sich die erfindungsgemäße Masse im Prinzip wie Holz bearbeiten, im Unterschied dazu aber wesentlich filigraner, da sie flexibler als Holz ist. Nach dem vollständigen Abbinden kann die erfindungsgemäße Masse sowohl manuell mit Schleifpapier oder Säge als auch maschinell bearbeitet werden, auch mit einer Fräse.
– Nach dem Abbinden haben die erfindungsgemäßen Massen eine niedrige Dichte von z.B. 0,1 bis 0,9 g/cm³. Sie sind also auf Wasser schwimmfähig.
– Nach dem vollständigen Abbinden sind die erfindungsgemäßen Massen witterungsbeständig im Außenbereich gegen Frost und Hitze (mitteleuropäisches Klima).

Besonders überraschend war der geringe Schwund von max. 10, vorzugsweise 5 Vol.-% gemessen nach DIN 52451, obwohl der Wassergehalt in Gew.-% gleich oder sogar größer ist. Überraschend ist aber auch, dass die Masse irreversibel aushärtet.

Aufgrund dieser Eigenschaften eignet sich die erfindungsgemäße Masse zur Verwendung als Modelliermasse, als Abformmasse und als Spachtel-, Füll- und Dichtungsmasse bzw. als Kitt zum Füllen. In all diesen Fällen muss die formlose erfindungsgemäße Masse zunächst verformt und dann durch Trocknung irreversibel ausgehärtet werden.

Unter "Verformen" ist dabei die Verarbeitung der ungeformten oder vorgeformten plastischen Masse durch Druck innerhalb eines Temperaturbereiches von 10 bis 80, insbesondere von 20 bis 30 °C, gegebenenfalls mit feuchten Händen oder Werkzeugen, in die gewünschte Form zu verstehen.

Die erfindungsgemäße Masse kann als Modelliermasse vor allem von Hobbybastlern und Heimwerkern zur Herstellung von Gegenständen verwendet werden, die im Innen- oder Außenbereich Anwendung finden. Konkrete Beispiele und Anwendungen sind: Bau von Nistkästen und Vogelhäuschen wegen der Beständigkeit gegen Witterungseinflüsse. Herstellung von Boden- und Wandfliesen wegen der robusten Festigkeit, Basteln von Zubehör für Haustiere oder Modelleisenbahn.

Die erfindungsgemäße Masse eignet sich auch, als Abformmasse (Abgussmasse, Formgussmasse) verwendet zu werden zur Nachbildung von Gegenständen, zur Entwicklung von Modellen und Teilen davon, insbesondere im Automobilbau und in der Bauindustrie. Wegen ihrer geringen Dichte und ihrer hervorragenden Bearbeitbarkeit im abgebundenen, gehärteten Zustand eignet sich die erfindungsgemäße Masse ausgezeichnet zur Herstellung von Gegenständen in wässriger und feuchter Umgebung. Als konkrete Nachbildungen sei genannt: Abformung von Gegenständen, die keine Hinterschneidungen aufweisen. Sie werden hergestellt, indem man den Gegenstand talkumiert, mit Masse umformt, antrocknen lässt, mit Hilfe eines Messers entformt (z.B. zwei Hälften) und gegebenenfalls die Teile verklebt.

Die erfindungsgemäße Masse eignet sich auch wie eine Spachtel-, Füll-, Dichtungsmasse oder ein Kitt zum Füllen, insbesondere zum abdichtenden Füllen von Hohlräumen, wie Poren, Ritzen, Risse und Fugen, sowie zum Ausgleichen von Unebenheiten von Untergründen. So kann sie z.B. in der Automobilindustrie als Karosserie-, Metall- oder Reparaturspachtel verwendet werden und in der Bauindustrie als Wand-, Fassaden- oder Holzspachtel. Je nach dem Auftragsverfahren ist die Viskosität unterschiedlich einzustellen. So sollte z.B. beim Streichspachteln die Viskosität bei 23 °C bis ca. 350 000 mPas (Brookfield) betragen. Die erfindungsgemäßen Massen sind als knetbare bis zähflüssige Massen auch als Kitt verwendbar, und zwar sowohl als Kleb-Kitt wie auch als Füll-Kitt.

Im Hochbau können die erfindungsgemäßen Massen als Spachtel- und Füllmasse verwendet werden, z.B. im Bereich von Putzen und zur Rissüberbrückung. Hier ist der geringe Schwund und die gute Überstreichbarkeit besonders wichtig. Die gewünschte, putzähnliche Struktur der Oberfläche kann mit verschiedenen Korkmehl-Körnungen erreicht werden.

Die Erfindung wird nun im Einzelnen erläutert:

Beispiele
I. Ausgangsstoffe:

1. Methylcellulose mit der Handelsbezeichnung Culminal (BM3)
2. Kunststoff-Dispersion mit der Handelsbezeichnung Wormalit auf der Basis von Polyvinylacetat/Polyvinylalkohol oder Roximat von Rhodia auf der Basis von Styrolacrylatsäureester (BM1)
3. Klebstoff auf der Basis eines Styrol-Acrylat-Copolymeren (BM2)
4. Kaolin mit der Handelsbezeichnung Kaolin K1 (FS)
5. Cellulosefasern mit der Handelsbezeichnung Arbocell und mit einer Viskosität von 300 – 500 mPas (2%ige Lösung; dynamisch bei 20 °C) (FS)
6. Korkmehl mit der Handelsbezeichnung MF5 und mit einem spezifischen Gewicht von 0,05 bis 0,25 g/cm³ sowie mit einer Korngrößenverteilung von 0,2 bis 0,6 mm sowie einer Quellung von 2 Vol.-% bei 20 °C (LFS).
7. Mikroglashohlkugeln mit dem Handelsnamen "Scotchlite Glas Bubbles K25" von der Fa. 3M mit folgenden Kenndaten: Dichte von 0,13 bis 0,27 g/cm³, Quellung 0 Vol.-%, runde Gestalt und glatte Oberfläche aufgrund der Herstellung Korngrößenverteilung: 25 bis 100 μm; (größter Durchmesser 105 μm).(LFS)
8. Eisenoxid mit dem Handelsnamen G2861 von der Fa. Jäckle (FM)
9. Wasser
10. Konservierungsmittel Acticide MBS (ZS)
11. Klebriges Bindemittel auf Basis eines Kolophoniumharzesters und/oder eines Harzes (BM4) z.B. Harzester mit der Handelsbezeichung Sylvatac RE 12 von Arizona Chem.
12. Perlite (LFS) mit der Handelsbezeichnung Superlitel von Knauf

II. Herstellung der erfindungsgemäßen Masse
Aus den obigen Ausgangsstoffen wurden die erfindungsgemäßen Massen hergestellt, indem sie in den unten angegebenen Gew.-Anteilen bei Raumtemperatur gemischt werden, bis sie für das Auge homogen erscheinen. Im Einzelnen wur den die flüssigen und pastösen Bestandteile (BM1, BM2, BM4 Wasser, ZS) vorgelegt, dann die festen Bestandteile (BM3, LFS, FS, FM) zugegeben. Gemischt wurde bei Raumtemperatur für 15 bis 40 Minuten im Z-Kneter.
Die Rezepturen sind im Einzelnen:
Tabelle 1: Rahmenbeispiel 1: Gesamtmischung der Masse

20 – 90 Gew.-% Bindemittel (BM)
1 – 70, insbesondere 5 – 20 Gew.-% Leichfüllstoff (LFS)
0 – 50 Gew.-% schwere Füllstoffe (FS)
0 – 10 Gew.-% Farbmittel (FM)
0 – 30 Gew.-% sonstige Zusätze (ZS)
0 – 50 Gew.-% Wasser

Rahmenbeispiel 2: Mischung von Bindemittelkomponenten (BM)

20 – 70 Gew.-% Kunststoffdispersion (BM1)
0 – 90 Gew.-% Klebstoff (BM2)
0 – 5 Gew.-% Methylcellulose (BM3)
0 – 15 Gew.-% Harzester (BM4)

Rezepturbeispiel 1

Kaolin (FS)	16,0 Gew.-%
Cellulosefasern (FS)	7,0 Gew.-%
Methylcellulose (BM3)	1,0 Gew.-%
Konservierungsmittel (ZS)	0,4 Gew.%
Harzester (BM4)	8,0 Gew.-%
Kunststoffdispersion (BM1)	34,0 Gew.-%
Eisenoxid (FM)	4,0 Gew.-%
Korkmehl (LFS)	8,0 Gew.-%
Wasser (ZS)	ad 100 Gew.-%

Rezepturbeispiel 2

Kaolin (FS)	20,7 Gew.-%
Cellulosefasern (FS)	9,1 Gew.-%
Methylcellulose (BM3)	1,6 Gew.-%
Korkmehl (LFS)	10,5 Gew.-%
Konservierungsmittel (ZS)	0,4 Gew.-%
Kunststoffdispersion (BM1)	46,5 Gew.-%
Wasser (ZS)	ad 100 Gew.-%

Rezepturbeispiel 3

Kaolin (FS) 16,5 Gew.-%

Cellulosefasern (FS)	7,2 Gew.-%
Methylcellulose (BM3)	1,3 Gew.-%
Korkmehl (LFS)	5,6 Gew.-%
Konservierungsmittel (ZS)	0,4 Gew.-%
Kunststoffdispersion (BM1)	42,0 Gew.-%
Harzester (BM4)	10,0 Gew.-%
Klebstoff (BM2)	10,5 Gew.-%
Wasser (ZS)	ad 100 Gew.-%

Rezepturbeispiel 4

Kaolin (FS)	18,2 Gew.-%
Cellulosefasern (FS)	8,0 Gew.-%
Methylcellulose (BM3)	1,5 Gew.-%
Korkmehl (LFS)	8,0 Gew.-%
Konservierungsmittel (ZS)	0,4 Gew.-%
Kunststoffdispersion (BM1)	49,4 Gew.-%
Wasser (ZS)	ad 100 Gew.-%

Rezepturbeispiel 5

Kaolin (FS)	16,5 Gew.-%
Cellulosefasern (FS)	7,2 Gew.-%
Methylcellulose (BM3)	1,3 Gew.-%
Korkmehl (LFS)	5,6 Gew.-%
Konservierungsmittel (ZS)	0,4 Gew.-%
Kunststoffdispersion (BM1)	34,3 Gew.-%
Klebstoff (BM2)	34,7 Gew.-%

Rezepturbeispiel 6

Cellulosefasern (FS) 11,7 Gew.-%

Korkmehl (LFS) 6,2 Gew.-%

Klebstoff (BM2) 81,7 Gew.-%

Konservierungsmittel (ZS) 0,4 Gew.-%
Rezepturbeispiel 7

Cellulosefasern (FS) 11,7 Gew.-%

Korkmehl (LFS) 3,8 Gew.-%

Mikroglashohlkugeln (LFS) 2,4 Gew.-%

Klebstoff (BM2) 81,7 Gew.-%

Konservierungsmittel (ZS) 0,4 Gew.-%

Rezepturbeispiel 8

Kaolin (FS)	21,7 Gew.-%
Cellulosefasern (FS)	7,2 Gew.-%
Mikroglashohlkugeln (LFS)	4,3 Gew.-%
Korkmehl (LFS)	7,2 Gew.-%
Harzester (BM4)	8,4 Gew.-%
Kunststoffdispersion (BM1)	36,4 Gew.-%
Konservierungsmittel (ZS)	0,36 Gew.-%
Wasser (ZS)	ad 100 Gew.-%

Rezepturbeispiel 9

Kaolin (FS)	21,7 Gew.-%
Cellulosefasern (FS)	7,2 Gew.-%
Perlite (LFS)	4,3 Gew.-%
Korkmehl (LFS)	7,2 Gew.-%
Harzester (BM4)	8,0 Gew.-%
Kunststoffdispersion (BM1)	39,6 Gew.-%
Konservierungsmittel (ZS)	0,3 Gew.-%
Wasser (ZS)	ad 100 Gew.-%

Rezepturbeispiel 10

Kaolin (FS) 28,1 Gew.-%

Cellulosefasern (FS) 2,6 Gew.-%

Mikroglashohlkugeln (LFS) 3,9 Gew.-%

Korkmehl (LFS)	7,2 Gew.-%
Harzester (BM4)	8,2 Gew.-%
Kunststoffdispersion (BM1)	39,4 Gew.-%
Konservierungsmittel (ZS)	0,3 Gew.-%
Wasser (ZS)	ad 100 Gew.-%

Rezepturbeispiel 11

Kaolin (FS)	18,4 Gew.-%
Perlite (LFS)	1,3 Gew.-%
Cellulosefasern (FS)	5,3 Gew.-%
Mikroglashohlkugeln (LFS)	5,3 Gew.-%
Korkmehl (LFS)	7,3 Gew.-%
Harzester (BM4)	9,0 Gew.-%
Kunststoffdispersion (BM1)	26,5 Gew.-%
Konservierungsmittel (ZS)	0,4 Gew.-%
Wasser (ZS)	ad 100 Gew.-%

Bei dieser Zusammensetzung besonders gute Eigenschaften in Form von relativ schnellem Anziehverhalten, gut mit den Händen zu verarbeiten, d.h. klebt fast nicht an den Händen und eventuelle Rückstände lassen sich gut abwaschen, ferner verbindet sich die Masse sehr gut mit der Unterlage. Abgebundene Masse nicht spröde. Geringer Schwund von etwa 2%. Rezepturbeispiel 12:

Technocel 165 (FS)	7,8 Gew.-%
Culminal 500 (BM3)	1,6 Gew.-%
Kaolin TEC (FS)	6,5 Gew.-%
Weißöl (ZS)	1,6 Gew.-%
Korkmehl MF5 (LFS)	6,3 Gew.-%
Mikrokugeln K20 (LFS)	7,2 Gew.-%
Sylvatac RE12 (Harzester)	6,3 Gew.-%
Acticide MBS (ZS)	0,3 Gew.-%

Rhoximat DS910 (BM1)	46,8 Gew.-%
Wasser	ad 100 Gew.-%

Diese Zusammensetzung ist nach dem Trocknen flexibel und nachgiebig und kann zum Ausbessern und Füllen verwendet werden, z.B. als dicke Paste oder zur Herstellung dünner Platten. Rezepturbeispiel 13:

Technocel 165	8,3 Gew.-%
Culminal 500	1,7 Gew.-%
Kaolin TEC	6,8 Gew.-%
Weißöl	1,6 Gew.-%
Korkmehl MF5	6,7 Gew.-%
Mikrokugeln K20	7,8 Gew.-%
Sylvatac RE12	7,2 Gew.-%
Acticide MBS	0,3 Gew.-%
Rhoximat DS910	25,7 Gew.-%
Wasser	ad 100 Gew.-%

Diese Zusammensetzung lässt sich gut mit angefeuchteten Händen modellieren und wird nach dem Trocknen starr und unflexibel, standfest und belastbar und hat einen ausgesprochen geringen Schwund Rezepturbeispiel 14:

Technocel 165	8,8 Gew.-%
Culminal 500	1,1 Gew.-%
Kaolin TEC	13,3 Gew.-%
Weißöl	1,1 Gew.-%
Korkmehl MF5	5,6 Gew.-%
Mikrokugeln K20	3,3 Gew.-%
Sylvatac RE12	8 Gew.-%
Acticide MBS	0,3 Gew.-%

Rhoximat DS910	28,7 Gew.-%
Wasser	ad 100 Gew.-%

Sehr hart und etwas spröde Version; eignet sich gut zur Nachbearbeitung durch Fräsen. Rezepturbeispiel 15:

Technocel 165	8,2 Gew.-%
Culminal 500	1 Gew.-%
Kaolin TEC	12,6 Gew.-%
Weißöl	1,1 Gew.-%
Korkmehl MF5	5,3 Gew.-%
Mikrokugeln K20	3,3 Gew.-%
Sylvatac RE12	7,6 Gew.-%
Acticide MBS	0,3 Gew.-%
Rhoximat DS910	21,6 Gew.-%
Ovalit S (BM2)	15,2 Gew.-%
Wasser	ad 100 Gew.-%

Diese Masse lässt sich gut formen. Oberfläche nach wenigen Stunden trocken und bearbeitbar Rezepturbeispiel 16:

Technocel 165	7,1 Gew.-%
Culminal 500	1,4 Gew.-%
Kaolin TEC	14 Gew.-%
Weißöl	1,2 Gew.-%
Korkmehl MF5	7 Gew.-%
Mikrokugeln K20	3,5 Gew.-%
Sylvatac RE12	7,8 Gew.-%
Acticide MBS	0,3 Gew.-%
Rhoximat DS910	11,6 Gew.-%

D3 Wormalit	25,3 Gew.-%
Wasser	ad 100 Gew.-%

Diese Masse ist sehr gut zu verarbeiten und zeigt nach dem Aushärten gute mechanische Eigenschaften.
III. Eigenschaften der erfindungsgemäßen Massen sowie der daraus hergestellten Gegenstände:

1. Spezifisches Gewicht: Das spezifische Gewicht der Ausgangsstoffe sowie der ausgehärteten Formmassen wird mit einem Metallpygnometer vom Typ 290/I nach DIN 53217 bei 20 °C bestimmt.
2. Die Härte/Konsistenz wurde nach DIN 51579 bei 25 °C folgendermaßen bestimmt: Messung mit Nadel-Penetrometer bei einer konstanten Kraft von 100 g, Bestimmung der Eindringtiefe.
3. Der Schwund wurde gemäß DIN 52451 bestimmt, wobei eine definierte Menge der erfindungsgemäßen Masse auf eine Trägerplatte aus Aluminium aufgetragen und der Auftrieb in Iso-Octan ermittelt wurde. Dann wurden die Proben 7 Tage bei 70 °C getrocknet und erneut gewogen sowie dann der Auftrieb bestimmt. Insgesamt wurden folgende Wägungen durchgeführt: a) Trägerplatte in Luft, b) Trägerplatte in Iso-Octan, c) Trägerplatte mit erfindungsgemäßem Klebstoff in Luft, d) Trägerplatte mit erfindungsgemäßem Klebstoff in Iso-Octan, e) Trägerplatte mit Klebstoff in Luft nach Trocknung und f) Trägerplatte mit Klebstoff in Iso-Octan nach Trocknung. Aus diesen Daten ergibt sich der Massenverlust und über den Auftrieb auch der Schwund nach Trocknung der erfindungsgemäßen Masse.
4. Die erfindungsgemäße Masse wurde mit der Hand verformt und durch Trocknung an Luft bei Raumtemperatur abgebunden.

IV. Ergebnisse.
Die Beispiele zeigen:

– Das spezifische Gewicht nimmt mit dem Zusatz der leichten Stoffe erwartungsgemäß ab, und zwar auf unter 1 g/cm³.
– Die erfindungsgemäßen Massen härten schwundarm und irreversibel aus, und zwar mit einem Schwund von weniger als 10 Vol.-%.
– Die erfindungsgemäßen Massen schwimmen länger als 4 Wochen im Wasser bei Zimmertemperatur, ohne Schäden aufzuweisen.

V. Vergleichsbeispiel:
Es wurde eine Vergleichsmasse hergestellt, die wie aus dem Stand der Technik bekannt lediglich Mikroglashohlkugeln enthält. Die Zusammensetzung wurde wie oben beschrieben hergestellt aus:

Mikroglashohlkugeln (LFS) 36,8 Gew.-%

Harzester (BM4) 8,9 Gew.-%

Kunststoffdispersion (BM1) 38,3 Gew.-%

Wasser (ZS) ad 100 Gew.-%
Die Masse trocknet zwar schnell und hat wenig Schwund, lässt sich jedoch nicht gut verarbeiten, da sie an den Händen klebt und keinen Verbund mit der Unterlage bildet.

Claims

Härtbare, plastisch verformbare Masse mit einer Eindringtiefe von 8 – 35 mm, gemessen mit dem Nadel-Penetrometer nach DIN 51579 bei 25 °C zum Modellieren, Abformen oder Füllen, enthaltend A. 20 bis 90 Gew.-% mindestens eines Bindemittels, B. 10 bis 60 Gew.-% an Wasser, C. mindestens einen Füllstoff und D. 0,5 bis 40 Gew.-% mindestens eines Zusatzstoffes, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff zumindest aus einem Leichtfüllstoff mit einer Dichte von weniger als 1,0 g/cm³ bei 20 °C besteht, der entweder partikelartig, span- oder blattartig oder als Mischung vorliegt und der a) Poren mit einem mittleren Porendurchmesser von weniger als 800 μm aufweist b) in Wasser von 20 °C weniger als 10 Vol.-% quillt, bezogen auf das Volumen bei 20 °C in Luft im Gleichgewichtszustand, c) eine nicht glatte zerklüftete Oberfläche hat, wie sie beim Zerkleinern von porösen Stoffen durch Mahlen entsteht, wobei die partikelartigen Leichtfüllstoffe Korngrößen im Bereich von 2 bis 800 μm nach der Siebanalyse von Mesh (vergleiche ASTM specification E11) enthalten, die spanartigen einen Durchmesser von 2 bis 800 μm und eine Länge von 1 bis 20 mm und die blattartigen Leichtfüllstoffe eine Dicke von 2 bis 800 μm und einen mittleren Durchmesser von 1 mm bis 20 mm aufweisen können.
Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Leichtfüllstoff Poren mit einem mittleren Porendurchmesser von weniger als 200 μm, insbesondere weniger als 50 μm aufweist.
Masse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Leichtfüllstoff eine Dichte von weniger als 0,5 g/cm³ aufweist.
Masse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leichtfüllstoff Korkmehl, Korkschrot und/oder Korkgranulat ist.
Masse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff ausgewählt ist aus einer Gruppe umfassend Mikroglashohlkugeln, Cellulosefasern, Leicht-Kunststoffe, Perlite und Kaolin oder eine Mischung von zweien oder mehreren davon.
Masse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel auf einer filmbildenden Polymer-Dispersion basiert, die insbesondere zumindest eines der folgenden Gruppenmitglieder an Polymeren enthält: Polyurethan, Cellulose-Derivate, Stärke-Derivate oder Vinyl-Polymere.
Masse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel ein wasserbasierter Klebstoff ist, insbesondere ein Dispersionsklebstoff, ein Leim oder ein Kleister.
Masse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie 1 bis 30 Gew.-% an kennzeichnungsgemäßen Leichtfüllstoffen und 0 bis 50 Gew.-% an schweren Füllstoffen enthält.
Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie 0 bis 10 Gew.-% an Farbmitteln enthält.
Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie – weniger als 0,5 Gew.-% an flüchtigen organischen Verbindungen, – weniger als 10 Gew.-% an Weichmachern, insbesondere Derivate der Phthalsäure oder des Phenols – weniger als 20 Gew.-% an Polyvinylchlorid enthält und/oder – einem Gehalt an Schwermetallen, der den Anforderungen der EN 71 (1994, Safety of Toys) entspricht.
Herstellung einer Masse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man die pulverförmigen Komponenten A, C, D mischt, dann Wasser zusetzt und bis zur Homogenität mischt.
Verwendung einer Masse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass man sie nach der Verformung durch Trocknung irreversibel aushärtet.
Verwendung einer Masse nach einem der Ansprüche 1 bis 10 als Modelliermasse zur Herstellung von Gegenständen, die im Innen- und/oder Außenbereich Anwendung finden.
Verwendung einer Masse nach einem der Ansprüche 1 bis 10 als Abformmasse zur Nachbildung von Gegenständen, zur Entwicklung von Modellen und Teilen davon im Automobilbau und in der Bauindustrie.
Verwendung einer Masse nach einem der Ansprüche 1 bis 10 als Spachtel-, Füll-, Dichtungsmasse oder als Kitt zum Füllen und zum Ausgleichen von Unebenheiten von Untergründen.