DE102018200427A1 - Special composition of organofunctional alkoxysilanes for artificial stone application - Google Patents

Special composition of organofunctional alkoxysilanes for artificial stone application Download PDF

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Abstract

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Zusammensetzung umfassend Tetraethoxysilan und 3-Acryloxypropyltrimethoxysilan oder Tetraethoxysilan, Vinyltrimethoxysilan und 3-Acryloxypropyltrimethoxysilan, wobei Tetraethoxysilan zu 3-Acryloxypropyltrimethoxysilan oder Tetraethoxysilan zusammen mit Vinyltrimethoxysilan zu 3-Acryloxypropyltrimethoxysilan in einem Gewichtsverhältnis von 5 zu 95 bis 95 zu 5 vorliegen.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung bei der Herstellung von Kunststein.The present invention is a composition comprising tetraethoxysilane and 3-acryloxypropyltrimethoxysilane or tetraethoxysilane, vinyltrimethoxysilane and 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, wherein tetraethoxysilane to 3-acryloxypropyltrimethoxysilane or tetraethoxysilane are present together with vinyltrimethoxysilane to 3-acryloxypropyltrimethoxysilane in a weight ratio of 5 to 95 to 95 to 5.
Furthermore, the present invention relates to the use of a composition according to the invention in the production of artificial stone.

Description

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft eine spezielle Zusammensetzung umfassend mindestens Tetraethoxysilan und 3-Acryloxyropyltrimethoxysilan in einem definierten Verhältnis und deren Verwendung bei der Herstellung von Kunststein.The object of the present invention relates to a specific composition comprising at least tetraethoxysilane and 3-acryloxypropyltrimethoxysilane in a defined ratio and their use in the production of artificial stone.

Im Markt erhält man heute eine Reihe unterschiedlicher Kunststeinarten, die sich aufgrund ihrer Einsatzstoffkomponenten und somit in Ihren Eigenschaften bzw. Applikationsmöglichkeiten unterscheiden.The market today offers a range of different types of artificial stone, which differ in their properties and application options due to their constituent components.

Zum Beispiel betrifft EP 0 483 280 B1 einen künstlichen Marmor auf Basis eines ethylenisch ungesättigten Polyesterharzes und Aluminiumhydroxid sowie weiteren Zusätzen bzw. Verarbeitungshilfsstoffe, wobei das Aluminiumhydroxid mit 3-Methacryloxypropyltrimethoxysilan oder Vinyltrimethoxysilan als Kupplungsmittel behandelt ist.For example, concerns EP 0 483 280 B1 an artificial marble based on an ethylenically unsaturated polyester resin and aluminum hydroxide and other additives or processing aids, wherein the aluminum hydroxide is treated with 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane or vinyltrimethoxysilane as a coupling agent.

EP 2 162 408 B1 sowie US 8,039,539 offenbaren thermisch härtbare Harzzusammen-setzungen, die u.a. ein definiertes anorganisches Pulver oder anorganische Fasern enthalten, welche mit einem Kupplungsmittel behandelt sind, das neben einem Vinyl- oder Methacryloxypropylfunktionellen monomeren Alkoxysilan ein organofunktionelles Siloxan mit hydrolysierebaren Gruppen enthält. EP 2 162 408 B1 such as US 8,039,539 disclose thermosetting resin compositions containing, inter alia, a defined inorganic powder or inorganic fibers treated with a coupling agent containing, in addition to a vinyl or methacryloxypropyl functional monomeric alkoxysilane, an organofunctional siloxane having hydrolyzable groups.

Unter Kunststein sind nachfolgend solche Produkte zu verstehen, die in der Regel als „Engineered Stones“ bezeichnet bzw. vorwiegend nach dem „Breton Process“ hergestellt werden und im Wesentlichen auf mindestens einem ethylenisch ungesättigten Polyesterharz (nachfolgend auch kurz als UPE-Harz bezeichnet) und mindestens einem anorganischen Füllstoff, beispielsweise Mineral- und/oder Glasfasern, Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, SiO2-basierten Fest- bzw. Füllstoffe, wie Sand, Silikate oder Gestein, sowie Pigmente oder andere Verarbeitungszusätze beruhen.Under artificial stone are those products which are usually referred to as "Engineered Stones" or produced mainly by the "Breton Process" and essentially on at least one ethylenically unsaturated polyester resin (hereinafter also referred to as UPE resin) and at least one inorganic filler, for example mineral and / or glass fibers, aluminum oxide, aluminum hydroxide, SiO 2 -based solids or fillers, such as sand, silicates or rock, as well as pigments or other processing additives.

Gemäß „Breton-Process“ werden die Komponenten Füllstoff, wie Quarz, Harz und Silan, sowie weitere Zusatz-/Hilfsstoffe, wie Styrol, Peroxide, Pigmente etc., in einem Mischer homogenisiert und verflüssigt, in eine Vakuumpresse überführt und verdichtet, so erhaltene Formstücke nachfolgend in einem Trockenofen gehärtet, anschließend auf einem Transportband unter schonenden Bedingungen, d.h. unter kontrollierter Belüftung und Temperaturkontrolle auf Raumtemperatur abgekühlt und für den Verkauf nachbehandelt, beispielsweise Nachtrocknen bzw. Auslüften, Zuschneiden, Polieren, Qualitätskontrolle, Verpacken. Eine Vorrichtung zur Herstellung von Kunststein ist beispielsweise US 4,698,010 zu entnehmen.According to "Breton-Process" are the components filler, such as quartz, resin and silane, and other additives / auxiliaries, such as styrene, peroxides, pigments, etc., homogenized in a mixer and liquefied, transferred to a vacuum press and compacted, thus obtained Fittings subsequently cured in a drying oven, then cooled on a conveyor belt under mild conditions, ie cooled to room temperature under controlled ventilation and temperature control and post-treated for sale, such as post-drying or airing, cutting, polishing, quality control, packaging. An apparatus for producing artificial stone is, for example US 4,698,010 refer to.

Hinsichtlich der Anwendungsmöglichkeiten von Kunststein ist man in der Praxis stets um die Verbesserung der Eigenschaften von Kunststein bemüht. Darüber hinaus spielt heutzutage auch die Kostenfrage, wie Kosten für Einsatzstoffe sowie Herstellkosten, eine wesentliche Rolle.With regard to the possible applications of artificial stone, efforts are always made in practice to improve the properties of artificial stone. In addition, the cost issue, such as costs of starting materials and production costs, plays an important role today.

Der vorliegenden Erfindung lag somit die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit bei der Herstellung von Kunststein aufzufinden bzw. bereitzustellen. Ferner bestand das Anliegen auch Eigenschaften des Produkts Kunststein nach Möglichkeit zu verbessern, beispielsweise die Biegefestigkeit. Darüber hinaus bestand das Anliegen, ein weiteres Bindemittel, nach Möglichkeit ein kostengünstigeres Bindemittel für die Kunststeinherstellung bereitzustellen.The present invention was therefore based on the object of finding a way to improve the efficiency in the production of artificial stone or provide. Furthermore, the concern was also to improve properties of the product artificial stone as far as possible, for example, the bending strength. In addition, there was the concern to provide another binder, if possible, a cheaper binder for artificial stone production.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den Merkmalen in den Patentansprüchen gelöst.The object is achieved according to the features in the claims.

So wurde in überraschender Weise gefunden, dass man durch Einsatz einer Zusammensetzung, die neben 3-Acryloxyropyltrimethoxysilan (nachfolgend kurz ACMO genannt) mindestens einen Anteil an dem gegenüber ACMO deutlich kostengünstigeren Tetraethoxysilan (nachfolgend kurz TEOS oder Dynasylan® A genannt) sowie optional als eine weitere Komponente das ebenfalls gegenüber ACMO preisgünstigere Vinyltrimethoxysilan (nachfolgend kurz VTMO genannt) enthält, bei der Herstellung von Kunststein Produkte mit einer guten Biegefestigkeit erhalten kann, d.h. zumindest aber sind so erhaltene Kunststeinprodukte von den Eigenschaften her solchen Produkten weitgehend vergleichbar, bei deren Herstellung ausschließlich hochpreisiges MEMO, das üblicherweise bei der Kunststeinherstellung verwendet und als solches eingesetzt wird. Auch kann nach vorliegender Lehre im Wesentlichen auch auf einen Zusatz von zusätzlichen Löse- bzw. Verdünnungsmitteln oder Rheologiehilfen verzichtet werden.Thus, it has surprisingly been found that by using a composition which, in addition to 3-acryloxypropyltrimethoxysilane (hereinafter abbreviated to ACMO) at least a proportion of the compared to ACMO significantly cheaper tetraethoxysilane (hereinafter abbreviated TEOS or Dynasylan® A called) and optionally as a further Component which also compared to ACMO cheaper vinyl trimethoxysilane (hereinafter abbreviated to VTMO), in the manufacture of artificial stone products can be obtained with a good flexural strength, ie but at least so obtained artificial stone products of the properties of such products are largely comparable, in their production exclusively high-priced MEMO, which is commonly used in artificial stone production and used as such. Also can be dispensed with according to the present teaching essentially also on an addition of additional solvents or diluents or rheology aids.

Somit kann durch Einsatz einer vergleichsweise preisgünstigen, erfindungsgemäßen ACMO und TEOS oder ACMO, TEOS und VTMO enthaltenden Zusammensetzung die Herstellung von Kunststein deutlich wirtschaftlicher gestaltet werden und ohne die Produkteigenschaften zu verschlechtern.Thus, by using a comparatively inexpensive ACMO and TEOS or ACMO, TEOS and VTMO composition according to the invention, the production of artificial stone can be made significantly more economical and without deteriorating the product properties.

Grundsätzlich wäre auch der Einsatz eines Tetramethoxysilan an Stelle von TEOS in der vorliegenden Zusammensetzung denkbar, jedoch ist Tetramethoxysilan hoch toxisch und für den Einsatz aufgrund der Arbeitssicherheit in der Praxis eher ungeeignet.In principle, the use of a tetramethoxysilane in place of TEOS in the present composition would be conceivable, but tetramethoxysilane is highly toxic and rather unsuitable for use due to occupational safety in practice.

In überraschender Weise wurde ferner gefunden, dass in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung praktisch keine Umesterung stattfindet und somit die erfindungsgemäße Zusammensetzung auch hinsichtlich der Arbeitssicherheit vorteilhaft einsetzbar ist.Surprisingly, it has also been found that in the inventive Composition virtually no transesterification takes place and thus the composition of the invention is also advantageously used in terms of occupational safety.

Ebenfalls wurde in überraschender Weise festgestellt, dass bei Einsatz einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung, insbesondere basierend auf ACMO und TEOS oder basierend auf ACMO, TEOS und VTMO, die Viskosität der bei der Herstellung von Kunststein zu mischenden und zu verpressenden Polyesterharz und SiO2-Mehl enthaltenden Masse vergleichsweise geringer ist. Somit kann die Verdichtung und Entgasung der Kunststeinzusammensetzung vor Härtung durch den Einsatz einer ACMO/TEOS- oder ACMO/TEOS/VTMO-Zusammensetzung an Stelle eines reinen MEMO-Zusatzes ebenfalls verbessert werden und darüber hinaus auch an den Verarbeitungsmaschinen ein geringeren Verschleiß auftritt, wodurch vorteilhaft eine höhere Lebens- bzw. Nutzungsdauer der Verarbeitungsmaschinen resultiert.It has also surprisingly been found that when using a composition according to the invention, in particular based on ACMO and TEOS or based on ACMO, TEOS and VTMO, the viscosity of the mass to be mixed in the production of artificial stone and to be pressed polyester resin and SiO 2 flour is relatively lower. Thus, the densification and degassing of the artificial stone composition prior to cure can also be improved by using an ACMO / TEOS or ACMO / TEOS / VTMO composition rather than a pure MEMO additive and, moreover, less wear on the processing machines, which is advantageous a longer life or service life of the processing machines results.

Darüber hinaus kann eine erfindungsgemäße Zusammensetzung auch weitere bzw. zusätzlich Komponenten, beispielsweise -aber nicht ausschließlich- ein Verdünnungsmittel, enthalten.In addition, a composition according to the invention may also contain further or additional components, for example-but not exclusively-a diluent.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher eine Zusammensetzung umfassend Tetraethoxysilan und 3-Acryloxypropyltrimethoxysilan oder Tetraethoxysilan, Vinyltrimethoxysilan und 3-Acryloxypropyltrimethoxysilan, wobei Tetraethoxysilan zu 3-Acryloxypropyl-trimethoxysilan oder Tetraethoxysilan zusammen mit Vinyltrimethoxysilan zu 3-Acryloxypropyl-trimethoxysilan in einem Gewichtsverhältnis von 5 zu 95 bis 95 zu 5 vorliegen.The present invention therefore provides a composition comprising tetraethoxysilane and 3-acryloxypropyltrimethoxysilane or tetraethoxysilane, vinyltrimethoxysilane and 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, wherein tetraethoxysilane to 3-acryloxypropyl-trimethoxysilane or tetraethoxysilane together with vinyltrimethoxysilane to 3-acryloxypropyl-trimethoxysilane in a weight ratio of 5 to 95 to 95 to 5 exist.

Vorzugsweise liegen in einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung Tetraethoxysilan und 3-Acryloxypropyltrimethoxysilan (frei von VTMO) einem Gewichtsverhältnis von 6 zu 94 bis 80 zu 20, besonders vorzugsweise in einem Gewichtsverhältnis von 7 zu 93 bis 50 zu 50, ganz besonders vorzugsweise von 8 zu 92 bis 20 zu 80, insbesondere von 10 zu 90 bis 15 zu 85 vor.Preferably, in a composition according to the invention, tetraethoxysilane and 3-acryloxypropyltrimethoxysilane (free from VTMO) have a weight ratio of 6 to 94 to 80 to 20, more preferably in a weight ratio of 7 to 93 to 50 to 50, most preferably from 8 to 92 to 20 to 80, in particular from 10 to 90 to 15 to 85 before.

Ferner ist bevorzugt, dass in einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung TEOS und VTMO (TEOS und VTMO zusammen gerechnet) zu 3-Acryloxypropyltrimethoxysilan in einem Gewichtsverhältnis von 6 zu 94 bis 80 zu 20, besonders vorzugsweise in einem Gewichtsverhältnis von 7 zu 93 bis 50 zu 50, ganz besonders vorzugsweise von 8 zu 92 bis 20 zu 80, insbesondere von 10 zu 90 bis 15 zu 85, vorliegen; dabei beträgt das Gewichtsverhältnis TEOS zu VTMO geeigneterweise von 1 zu 99 bis 100 zu 0, vorzugsweise 5 zu 95 bis 95 zu 5, besonders vorzugsweise 20 zu 80 bis 80 zu 20, ganz besonders vorzugsweise 40 zu 60 bis 60 zu 40, insbesondere 50 zu 50.Further, it is preferred that in a composition of the present invention, TEOS and VTMO (TEOS and VTMO taken together) become 3-acryloxypropyltrimethoxysilane in a weight ratio of 6 to 94 to 80 to 20, more preferably in a weight ratio of 7 to 93 to 50 to 50, respectively more preferably from 8 to 92 to 20 to 80, especially from 10 to 90 to 15 to 85; The weight ratio TEOS to VTMO is suitably from 1 to 99 to 100 to 0, preferably 5 to 95 to 95 to 5, particularly preferably 20 to 80 to 80 to 20, very particularly preferably 40 to 60 to 60 to 40, in particular 50 to 50th

Im Allgemeinen kann man eine erfindungsgemäße Zusammensetzung durch Zusammenführen sowie Mischen der betreffenden Flüssigkeiten TEOS und ACMO oder TEOS, ACMO und VTMO in einem definierten Gewichtsverhältnis herstellen.In general, a composition according to the invention can be prepared by combining and mixing the respective fluids TEOS and ACMO or TEOS, ACMO and VTMO in a defined weight ratio.

Das Breton-Verfahren als solches ist allgemein bekannt. Dabei wird in der Regel ein definiertes Gemisch aus Quarzsand und Quarzmehl, gegebenenfalls Pigmente, mit einem Polyesterharz, vorzugsweise ungesättigte Polyesterharze, und einem Härter bzw. Binder, optional einem Beschleuniger bzw. Katalysator, gemischt, entgast und verdichtet, geeigneterweise in einer entsprechenden Formpresse, anschließend erfolgt üblicherweise eine thermische Nachbehandlung.As such, the Breton method is well known. In this case, as a rule, a defined mixture of quartz sand and quartz powder, optionally pigments, mixed with a polyester resin, preferably unsaturated polyester resins, and a hardener or binder, optionally an accelerator or catalyst, degassed and compacted, suitably in a corresponding molding press, then usually followed by a thermal aftertreatment.

Somit ist ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung die Verwendung einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung bei der Herstellung von Kunststein, insbesondere dass man eine erfindungsgemäße Zusammensetzung bei der Herstellung von Kunststein nach dem Breton-Verfahren einsetzt.Thus, the present invention also relates to the use of a composition of the invention in the production of artificial stone, in particular that a composition according to the invention in the production of artificial stone by the Breton method used.

So setzt man vorteilhaft eine erfindungsgemäße Zusammensetzung bei der Herstellung von Kunststein in einer Menge von 0,1 bis 3 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Masse der Kunststeinformulierung vor Härtung, ein, wobei man eine erfindungsgemäße Zusammensetzung enthaltend Tetraethoxysilan und 3-Acryloxypropyltrimethoxysilan oder TEOS/VTMO und ACMO in einem Gewichtsverhältnis von 5 zu 95 bis 90 zu 10 besonders vorteilhaft in einer Menge von 0,1 bis 1,5 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Masse der Kunststeinformulierung vor Härtung, einsetzt.Thus, it is advantageous to use a composition of the invention in the production of artificial stone in an amount of 0.1 to 3 wt .-%, based on the total mass of the artificial stone formulation before curing, to give a composition of the invention comprising tetraethoxysilane and 3-acryloxypropyltrimethoxysilane or TEOS / VTMO and ACMO in a weight ratio of 5 to 95 to 90 to 10 particularly advantageously used in an amount of 0.1 to 1.5 wt .-%, based on the total mass of the artificial stone formulation before curing.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (7)

Zusammensetzung umfassend Tetraethoxysilan und 3-Acryloxypropyltrimethoxysilan oder Tetraethoxysilan, Vinyltrimethoxysilan und 3-Acryloxypropyltrimethoxysilan, wobei Tetraethoxysilan zu 3-Acryloxypropyltrimethoxysilan oder Tetraethoxysilan zusammen mit Vinyltrimethoxysilan zu 3-Acryloxypropyltrimethoxysilan in einem Gewichtsverhältnis von 5 zu 95 bis 95 zu 5 vorliegen.A composition comprising tetraethoxysilane and 3-acryloxypropyltrimethoxysilane or tetraethoxysilane, vinyltrimethoxysilane and 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, wherein tetraethoxysilane to 3-acryloxypropyltrimethoxysilane or tetraethoxysilane is present together with vinyltrimethoxysilane to 3-acryloxypropyltrimethoxysilane in a weight ratio of 5 to 95 to 95 to 5. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Zusammensetzung aus Tetraethoxysilan und 3-Acryloxypropyltrimethoxysilan das Tetraethoxysilan und das 3-Acryloxypropyltrimethoxysilan in einem Gewichtsverhältnis von 6 zu 94 bis 80 zu 20, vorzugsweise in einem Gewichtsverhältnis von 7 zu 93 bis 50 zu 50, besonders vorzugsweise von 8 zu 92 bis 20 zu 80, insbesondere von 10 zu 90 bis 15 zu 85, vorliegen.Composition after Claim 1 , characterized in that in a composition of tetraethoxysilane and 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, the tetraethoxysilane and the 3-acryloxypropyltrimethoxysilane in a weight ratio of 6 to 94 to 80 to 20, preferably in a weight ratio of 7 to 93 to 50 to 50, particularly preferably from 8 to 92 to 20 to 80, especially from 10 to 90 to 15 to 85, are present. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Zusammensetzung aus Tetraethoxysilan, Vinyltrimethoxysilan und 3-Acryloxypropyltrimethoxysilan TEOS und VTMO (TEOS und VTMO zusammen gerechnet) zu 3-Acryloxypropyltrimethoxysilan in einem Gewichtsverhältnis von 6 zu 94 bis 80 zu 20, vorzugsweise von 7 zu 93 bis 50 zu 50, besonders vorzugsweise von 8 zu 92 bis 20 zu 80, insbesondere von 10 zu 90 bis 15 zu 85, vorliegen und dabei das Gewichtsverhältnis TEOS zu VTMO von 1 zu 99 bis 100 zu 0, vorzugsweise 5 zu 95 bis 95 zu 5, besonders vorzugsweise 20 zu 80 bis 80 zu 20, ganz besonders vorzugsweise 40 zu 60 bis 60 zu 40, insbesondere 50 zu 50, beträgt.Composition after Claim 1 , characterized in that in a composition of tetraethoxysilane, vinyltrimethoxysilane and 3-acryloxypropyltrimethoxysilane TEOS and VTMO (TEOS and VTMO together) to 3-acryloxypropyltrimethoxysilane in a weight ratio of 6 to 94 to 80 to 20, preferably from 7 to 93 to 50 to 50, more preferably from 8 to 92 to 20 to 80, especially from 10 to 90 to 15 to 85, and thereby the weight ratio TEOS to VTMO of 1 to 99 to 100 to 0, preferably 5 to 95 to 95 to 5, especially preferably from 20:80 to 80:20, more preferably from 40:60 to 60:40, especially 50:50. Verwendung einer Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 bei der Herstellung von Kunststein.Use of a composition according to one of Claims 1 to 3 in the production of artificial stone. Verwendung einer Zusammensetzung nach Anspruch 4, wobei man eine Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 bei der Herstellung von Kunststein nach dem Breton-Verfahren einsetzt.Use of a composition according to Claim 4 in which a composition according to one of Claims 1 to 3 used in the production of artificial stone according to the Breton method. Verwendung einer Zusammensetzung nach Anspruch 4 oder 5, wobei man die Zusammensetzung in einer Menge von 0,1 bis 3 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Masse der Kunststeinformulierung vor Härtung, einsetzt.Use of a composition according to Claim 4 or 5 wherein the composition is used in an amount of 0.1 to 3 wt .-%, based on the total mass of the artificial stone formulation before curing. Verwendung einer Zusammensetzung nach Anspruch 6, wobei man die Zusammensetzung enthaltend Tetraethoxysilan und 3-Acryloxypropyltrimethoxysilan oder TEOS/VTMO und ACMO in einem Gewichtsverhältnis von 5 zu 95 bis 90 zu 10 in einer Menge von 0,1 bis 1,5 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Masse der Kunststeinformulierung vor Härtung, einsetzt.Use of a composition according to Claim 6 in which the composition containing tetraethoxysilane and 3-acryloxypropyltrimethoxysilane or TEOS / VTMO and ACMO in a weight ratio of 5 to 95 to 90 to 10 in an amount of 0.1 to 1.5 wt .-%, based on the total mass of Artificial stone formulation before curing, uses.
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