DE102019000789A1 - Hybrid polymer material - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Hybridpolymer-Werkstoffs, einen derartigen Werkstoff und dessen Verwendung und zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass eine Vielzahl unterschiedlicher Feststoffe, alleine oder in Kombination, zusammen mit einem reaktiven Polymerharz, einer oder mehreren Si-Verbindungen und üblichen Hilfsstoffen als Ausgangsmaterialien verwendbar sind.The present invention relates to a method for producing a hybrid polymer material, such a material and its use and is characterized in particular by the fact that a large number of different solids, alone or in combination, together with a reactive polymer resin, one or more Si compounds and Usual auxiliaries can be used as starting materials.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Hybridpolymer-Werkstoffs, einen nach diesem Verfahren hergestellten Hybridpolymer-Werkstoff sowie dessen Verwendung.The present invention relates to a method for producing a hybrid polymer material, a hybrid polymer material produced by this method and the use thereof.

Hybridpolymere sind polymere Werkstoffe, die Struktureinheiten verschiedener Materialklassen auf molekularer Ebene in sich vereinen und aufgrund ihrer Zusammensetzung über besondere Eigenschaften und Funktionalitäten verfügen. Derartige Werkstoffe werden häufig im Sol-Gel-Verfahren hergestellt. Aufgrund von besonderen Eigenschaften dieser Werkstoffe, die häufig eine so nicht verfügbare Kombination aus Eigenschaften der Ausgangsmaterialien darstellen, besteht großes Interesse an solchen hybridpolymeren Werkstoffen und entsprechenden Verfahren zum Herstellen derselben, wobei diese Verfahren möglichst einfach durchführbar und leicht anpassbar sein sollten.Hybrid polymers are polymeric materials that combine structural units of different material classes at the molecular level and have special properties and functionalities due to their composition. Such materials are often manufactured using the sol-gel process. Because of the special properties of these materials, which often represent a combination of properties of the starting materials that is not available in this way, there is great interest in such hybrid polymer materials and corresponding processes for producing the same, which processes should be as simple to carry out and easily adaptable as possible.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Hybridpolymer-Werkstoffs anzugeben, das auf dem Einsatz günstiger Ausgangsmaterialien basiert und möglichst einfach durchführbar ist und zu neuen Hybridpolymer-Werkstoffen mit vorteilhaften Eigenschaften führt.It is therefore an object of the present invention to provide a method for producing a hybrid polymer material which is based on the use of inexpensive starting materials and can be carried out as simply as possible and leads to new hybrid polymer materials with advantageous properties.

Die vorliegende Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem beigefügten Anspruch 1 gelöst. Ein Hybridpolymer-Werkstoff gemäß Anspruch 9 ist ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der direkt oder indirekt rückbezogenen Ansprüche.The present object is achieved by a method according to the appended claim 1. A hybrid polymer material according to claim 9 is also the subject of the present invention. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the claims, which are directly or indirectly related.

Allgemein ist anzumerken, dass in dieser Beschreibung Bezugnahmen auf kommerziell erhältliche Produkte verwendet werden, die in der Regel vom Hersteller hinsichtlich ihrer Zusammensetzung nicht in allen Einzelheiten angegeben sind, da diese Zusammensetzungen als Betriebsgeheimnis angesehen werden. Ferner werden Einzahl und Mehrzahl eines Begriffs in der Beschreibung und den Ansprüchen wechselweise verwendet und die Nennung der Einzahl, Beispiel Feststoff, schließt die Mehrzahl, Beispiel Feststoffe, mit ein und umgekehrt, da der in der hergestellten Rohmasse enthaltene Feststoff beispielsweise in seiner Gesamtheit benennbar ist, sich tatsächlich aber aus verschiedenen, nach Art und/oder Größe unterschiedlichen Feststoffen zusammensetzen kann. Ein Feststoff anderer Art bezeichnet im Rahmen der vorliegenden Erfindung einen hinsichtlich Struktur und/oder Stoffklasse von einem andren Feststoff verschiedenen Feststoff, zum Beispiel ein polymerer Feststoff ist im Vergleich mit einem mineralischen Feststoff oder einem Gestein ein Feststoff anderer Art.In general, it should be noted that in this description references are made to commercially available products which, as a rule, are not given in detail by the manufacturer with regard to their composition, since these compositions are regarded as a trade secret. Furthermore, the singular and plural of a term are used interchangeably in the description and the claims, and the naming of the singular, example solid, includes the majority, example solids, and vice versa, since the solid contained in the raw material produced, for example, can be named in its entirety , but can actually be composed of different solids that differ in type and / or size. In the context of the present invention, a solid of a different type denotes a solid which differs in structure and / or class of substances from another solid, for example a polymeric solid is a different type of solid compared to a mineral solid or a rock.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines Hybridpolymer-Werkstoffs auf der Basis eines reaktiven Polymerharzes und einer oder mehreren Si-Verbindungen aus der Silane, Siloxane, Silazane und Silikonharze umfassenden Gruppe bildet ein Feststoff oder eine Mischung nach Art und/oder Größe verschiedener Feststoffe in Kombination mit dem reaktiven Polymerharz und einer oder mehreren Si-Verbindungen sowie Hilfsstoffen eine Rohmasse, wobei die Rohmasse verdichtet und nachfolgend umgesetzt und ausgehärtet wird. Dass Aushärten erfolgt dabei beispielsweise mittels einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur im Bereich von Raumtemperatur bis 350 °C, durch eine Radikalkettenreaktion oder mittels UV-Bestrahlung. In der Regel erfolgt die Umsetzung in der Rohmasse während des Aushärtens. In der Gegenwart von Metallen kommt es auch zu autokatalytischen oder metallkatalysierten, zumindest zum Teil auch exothermen Reaktionen.In the method according to the invention for producing a hybrid polymer material based on a reactive polymer resin and one or more Si compounds from the group comprising silanes, siloxanes, silazanes and silicone resins, a solid or a mixture according to the type and / or size of different solids forms in combination a raw material with the reactive polymer resin and one or more Si compounds and auxiliary substances, the raw material being compacted and subsequently reacted and cured. The curing takes place, for example, by means of a heat treatment at a temperature in the range from room temperature to 350 ° C., by a radical chain reaction or by means of UV radiation. As a rule, the raw material is converted during curing. In the presence of metals, there are also autocatalytic or metal-catalyzed, at least partially exothermic reactions.

Bei den im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Untersuchungen wurde vollkommen unerwartet festgestellt, dass sich praktisch jeder beliebige Feststoff in den erfindungsgemäßen Hybridpolymer-Werkstoff integrieren oder einbinden lässt und dabei, je nach eingesetzter Partikelgröße und/oder Menge, besondere Wirkungen steuerbar entfaltet.In the investigations carried out in the context of the present invention, it was found, completely unexpectedly, that practically any solid can be integrated or incorporated into the hybrid polymer material according to the invention and, depending on the particle size and / or amount used, has special effects in a controllable manner.

Als Feststoffe sind erfindungsgemäß die unterschiedlichsten Materialien einsetzbar, insbesondere partikuläre Kunststoffe, ausgewählt aus der Thermoplaste, Duroplaste, Elastomere und Mischungen derselben umfassenden Gruppe, Pulverharze, partikuläre Fluorpolymere, Fasern aller Art, Minerale, Gesteine, Erze, Metalloxide, Metalle, Boride, Carbide, Nitride, Kunststoff-Recyclate, Kunststein-Recyclate, Keramikbruch, Speckstein, calcinierten Speckstein und pflanzliche Feststoffe.According to the invention, a wide variety of materials can be used as solids, in particular particulate plastics selected from the group consisting of thermoplastics, thermosets, elastomers and mixtures of the same, powder resins, particulate fluoropolymers, fibers of all types, minerals, rocks, ores, metal oxides, metals, borides, carbides, Nitrides, recycled plastic, recycled artificial stone, broken ceramic, soapstone, calcined soapstone and vegetable solids.

Dabei sind die vorstehend genannten Gruppen von Feststoffen entsprechend ihrer Herkunft oder Materialart gruppiert oder auch gemäß ihres Einflusses auf die Eigenschaften der erhältlichen Verfahrenserzeugnisse und können daher Überschneidungen oder Doppelnennungen umfassen.The above-mentioned groups of solids are grouped according to their origin or type of material or also according to their influence on the properties of the available process products and can therefore include overlaps or double mentions.

Die Partikulären Kunststoffe, die insbesondere Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere umfassen, sind üblicherweise im Handel erhältlich und können allgemein sortenrein oder in beliebigen Mischungen eingesetzt werden. Bei diesen Mischungen kann es sich um nach ihrer Art unterschiedlichen Mischungen verschiedener Kunststoffe handeln oder um Mischungen, die nach ihrer Größe und/oder Art verschieden sind, dabei werden unter Kunststoffe verschiedener Art verschiedene Polymere als solches, aber auch Polymere mit gleicher Grundstruktur aber verschiedenen Molmassen, Formen, Farben und Härte verstanden. The particulate plastics, which comprise, in particular, thermoplastics, thermosets and elastomers, are usually commercially available and can generally be used as single types or in any mixtures. These mixtures can be mixtures of different plastics which differ according to their type or mixtures which differ according to their size and / or type, different plastics as such, but also polymers with the same basic structure but different molar masses , Shapes, colors and hardness understood.

Hinsichtlich der Thermoplaste gibt es im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich keine Einschränkungen in Bezug auf die grundsätzliche Einsetzbarkeit. Als Beispiele sind Acrylester-Styrol-Acrylnitril (ASA), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Celluloseacetat (CA) sowie alle Carbonsäureester der natürlichen Cellulose, Cellulosehydrat (CH), Cycloolefinpolymere (COC), Ethylen-Ethylacrylat-Copolymer (E/EA), Ethylen-Propylen-Copolymer (EPM), Fluorethylenpropylen (FEP), Perfluoralkoxypolymere (PFA), Polyamid (PA), Polybutylenterephthalat (PBT), Polycarbonat (PC), thermoplastische Polyester, Polyetherimid (El), Polyetherketone (PEK, PEEK), Polyethersulfon (PES), Polyethylen (PE), Polyethylentherephthalat (PET), Polyimid (PI), Polyketon (PK), Polylactid (PLA), Polymethacrylmethylimid (PMMI), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polymethylpenten (PMP), Polyoxymethylen (POM), Polyphenylenether (PPE), Polyphenylensulfid (PPS), Polyphthalamid (PPA), Polypropylen (PP), Polystyrol (PS), Polysulfon (PSU), Polytetrafluorethylen (PTFE) und fluorhaltige Thermoplaste, Polyvinylacetat (PVAC), Polyvinylchlorid (PVC), Polyvinylidenfluorid (PVDF), Styrol-Acrylnitril-Copolymerisat (SAN) und thermoplastische Stärke (TPS) zu nennen.With regard to the thermoplastics, there are basically no restrictions with regard to the basic usability within the scope of the present invention. Examples include acrylic ester-styrene-acrylonitrile (ASA), acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), cellulose acetate (CA) and all carboxylic acid esters of natural cellulose, cellulose hydrate (CH), cycloolefin polymers (COC), ethylene-ethyl acrylate copolymer (E / EA), ethylene-propylene copolymer (EPM), fluoroethylene propylene (FEP), perfluoroalkoxy polymers (PFA), polyamide (PA), polybutylene terephthalate (PBT), polycarbonate (PC), thermoplastic polyester, polyetherimide (El), polyether ketones (PEK, PEEK ), Polyethersulfone (PES), polyethylene (PE), polyethylene terephthalate (PET), polyimide (PI), polyketone (PK), polylactide (PLA), polymethacrylmethylimide (PMMI), polymethyl methacrylate (PMMA), polymethylpentene (PMP), polyoxymethylene (POM ), Polyphenylene ether (PPE), polyphenylene sulfide (PPS), polyphthalamide (PPA), polypropylene (PP), polystyrene (PS), polysulfone (PSU), polytetrafluoroethylene (PTFE) and fluorine-containing thermoplastics, polyvinyl acetate (PVAC), polyvinyl chloride (PVC), Polyvinylidene fluoride (PVDF), styrene-acrylonitrile il copolymer (SAN) and thermoplastic starch (TPS).

Von diesen werden erfindungsgemäß Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polyamide (PA), Polylactat (PLA), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polycarbonat (PC), Polyethylenterephthalat (PET), Polyolefine wie Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP), Polystyrol (PS), Polyetheretherketon (PEEK), Polyvinylchlorid (PVC), Polyphthalamid (PPA), Polyimide (PI) und Polytetafluorethylen (PTFE) bereits aufgrund ihrer weiten Verbreitung und guten sowie günstigen Verfügbarkeit bevorzugt im vorliegenden Verfahren eingesetzt.According to the invention, acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), polyamides (PA), polylactate (PLA), polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), polyethylene terephthalate (PET), polyolefins such as polyethylene (PE) and polypropylene (PP), Polystyrene (PS), polyether ether ketone (PEEK), polyvinyl chloride (PVC), polyphthalamide (PPA), polyimide (PI) and polytetafluoroethylene (PTFE) are preferred because of their widespread use and good and favorable availability in the present process.

Die Thermoplaste sind sortenrein verwendbar oder in beliebiger Mischung ein, zwei oder mehrerer. Auch Mischungen mit anderen hierin erwähnten Feststoffen sind möglich und gehören zur vorliegenden Erfindung. In Bezug auf die Thermoplaste ist besonders hervorzuheben, dass diese dem aus dem Verfahren hervorgehenden Hybridpolymer-Werkstoff aufgrund ihrer reaktiven Einbindung in die hybridpolymere Struktur selbstheilende Eigenschaften verleihen können. Dabei ist eine Selbstheilung von Oberflächendefekten oder -ungleichmäßigkeiten, wie sie beispielsweise nach einem Polieren, durch mechanische oder chemische Beanspruchung oder Belastung auftreten können, zumindest zum Teil bereits nach einiger Zeit bei Raumtemperatur zu beobachten, kann aber auch durch UV-Bestrahlung oder Erhöhen der Temperatur bewirkt und/oder beschleunigt werden. Es wird angenommen, dass dieser Effekt auf die gebildeten Hybridpolymere zurückgeht, die entsprechende thermoplastische Anteile enthalten und innere, möglicherweise lokal begrenzte Druckspannungen erzeugen, welche dann zu einer Selbstheilung führen. The thermoplastics can be used according to type or in any mixture of one, two or more. Mixtures with other solids mentioned herein are also possible and belong to the present invention. With regard to the thermoplastics, it should be emphasized that they can impart self-healing properties to the hybrid polymer material resulting from the process due to their reactive integration into the hybrid polymer structure. Self-healing of surface defects or non-uniformities, such as may occur after polishing, mechanical or chemical stress or stress, can be observed at least in part after some time at room temperature, but can also be caused by UV radiation or an increase in temperature effected and / or accelerated. It is believed that this effect is due to the hybrid polymers formed, which contain corresponding thermoplastic components and generate internal, possibly locally limited compressive stresses, which then lead to self-healing.

Duroplaste unterliegen ebenfalls keinerlei Beschränkungen hinsichtlich ihrer grundsätzlichen Einsetzbarkeit im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Besondere Beispiele umfassen Bakelite, Chitin, Epoxidharz, Harnstoff-Formaldehydharz (UF), Melamin-Formaldehydharz (MF), Phenyl-Formaldehydharz (PF), duroplastische Polyester, Polyurethan (PUR), ungesättigte Polyester (UP), Silikonharze (SI), Poly-DCPD-Harze, Vinylesterharze VE-Harze und PUR-Gießharze.Thermosets are also not subject to any restrictions with regard to their basic usability in the process according to the invention. Particular examples include bakelite, chitin, epoxy resin, urea-formaldehyde resin (UF), melamine-formaldehyde resin (MF), phenyl-formaldehyde resin (PF), thermosetting polyester, polyurethane (PUR), unsaturated polyester (UP), silicone resin (SI), poly -DCPD resins, vinyl ester resins, VE resins and PUR casting resins.

Auch die Duroplaste können sortenrein oder in beliebiger Mischung im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden sowie in beliebigen Mischungen mit einem oder mehreren Thermoplasten oder anderen vorliegend offenbarten Feststoffen.The thermosets can also be used in the process according to the invention as single types or in any mixture as well as in any mixtures with one or more thermoplastics or other solids disclosed in the present case.

Es wurde ferner gefunden, dass Elastomere ebenfalls allgemein im Rahmen der vorliegenden Erfindung einsetzbar sind. Als Beispiele sind vernetzende Elastomere, thermoplastische Elastomere (TPE), wie Polyurethan-Elastomere (PUR, TPU), Polyetheramide (TPA), Polyesterelastomere (TPC, TPE-E), Polyolefinelastomere, wie Ethylen-Vinylacetat-Copolymere (EVAC) und Styrolcopolymere (TPS) zu nennen. Auch bei den Elastomeren gibt es keine Beschränkung hinsichtlich Sortenreinheit oder Mischungen und dieselben können sortenrein oder in beliebigen Mischungen mit den anderen bereits angeführten Feststoffen eingesetzt werden. Vergleichbar zu den thermoplastischen Feststoffen, verstärken oder bedingen auch Elastomere selbstheilende Eigenschaften und es wird angenommen, dass dies auf einem ähnlichen Mechanismus beruht.It has also been found that elastomers can likewise be used in general within the scope of the present invention. Examples are crosslinking elastomers, thermoplastic elastomers (TPE), such as polyurethane elastomers (PUR, TPU), polyether amides (TPA), polyester elastomers (TPC, TPE-E), polyolefin elastomers, such as ethylene-vinyl acetate copolymers (EVAC) and styrene copolymers ( TPS). The elastomers are also not subject to any restrictions with regard to type purity or mixtures, and the same can be used individually or in any mixtures with the other solids already mentioned. Comparable to thermoplastic solids, elastomers also reinforce or require self-healing properties and it is believed that this is based on a similar mechanism.

Es ist darüber hinaus unerwartet, dass die Bildung hybridpolymerer Strukturen stark begünstigt wird, wenn lösliche Polymere und/oder die Si-Verbindungen in einem geringen Anteil an der Rohmasse, bevorzugt in einem Anteil im Bereich von 0,1 Gew.-% bis 5 Gew.-% der Rohmasse, insbesondere in einem Anteil von 0,5 Gew.-% bis 2 Gew.-%, in einem entsprechenden Lösungsmittel eingesetzt und in die Rohmasse eingebracht ode auf selbige aufgebracht werden. Dieses Einbringen kann dabei auf jede bekannte Art erfolgen, insbesondere durch Eingießen und Vermischen, Aufsprühen oder Fluten.It is also unexpected that the formation of hybrid polymer structures is greatly favored if soluble polymers and / or the Si compounds are present in a small proportion of the raw material, preferably in a proportion in the range from 0.1% by weight to 5% by weight .-% of the raw mass, in particular in a proportion of 0.5 % By weight to 2% by weight, used in an appropriate solvent and introduced into the raw material or applied to the same. This introduction can take place in any known manner, in particular by pouring and mixing, spraying or flooding.

Eine besondere Erwähnung bedürfen Pulverharze, die grundsätzlich ebenfalls in dem erfindungsgemäßen Verfahren und ohne Einschränkung einsetzbar sind. Sie werden aus gehärteten Thermo- und/oder Duroplasten hergestellt und gemahlen und sind in dieser Form im Handel erhältlich. Besondere Beispiele der Pulverharze sind Phenolharze (Phenol-FormaldehydHarz, PF-Harz), Aminoplaste, wie Harnstoff-Formaldehyd (UF-Harz), Melamin-Formaldehyd-Harz (MF-Harz), Epoxidharze, wie Polyesterharze (UP-Harze) und ABS-Harze.Special mention needs to be made of powder resins, which in principle can likewise be used in the process according to the invention and without restriction. They are manufactured and ground from hardened thermoplastics and / or thermosets and are commercially available in this form. Particular examples of the powder resins are phenolic resins (phenol-formaldehyde resin, PF resin), aminoplasts, such as urea-formaldehyde (UF resin), melamine-formaldehyde resin (MF resin), epoxy resins, such as polyester resins (UP resins) and ABS - Resins.

Die Pulverharze sind vorliegend von besonderer Bedeutung, weil sie technisch geläufig, in vielfältigen Ausgestaltungen hinsichtlich ihrer Art und Partikelgröße gut verfügbar sind und somit grundsätzlich keiner Vorbehandlung für den Einsatz im erfindungsgemäßen Verfahren bedürfen.The powder resins are of particular importance in the present case because they are technically familiar, are readily available in a variety of configurations with regard to their type and particle size, and therefore in principle do not require any pretreatment for use in the process according to the invention.

Für die Pulverharze gilt ferner hinsichtlich der Einsetzbarkeit das gleiche wie für die vorgenannten partikulären Kunststoffe, sie können vorliegend sortenrein oder in beliebigen Mischungen eingesetzt werden, insbesondere auch mit anderen hierin offenbarten Feststoffen. Dabei führen gerade Pulverharze interessanter Weise zu deutlich ausgeprägten welligen Strukturen, die denen von Hirnwindungen ähnlich sind und als charakteristisch für die vorliegenden Hybridpolymere angesehen werden und zu einer verbesserten Härte führen.The same applies to the powder resins with regard to their usability as for the aforementioned particulate plastics; in the present case they can be used in single-variety form or in any mixtures, in particular also with other solids disclosed herein. Interestingly, powder resins in particular lead to distinctly pronounced wavy structures that are similar to those of brain twists and are regarded as characteristic of the present hybrid polymers and lead to improved hardness.

Partikuläre Fluorpolymere bieten aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften interessante Möglichkeiten im Rahmen der vorliegenden Erfindung, stellen aber gleichzeitig aufgrund dieser Eigenschaften gewisse Herausforderungen hinsichtlich ihrer Verarbeitung. Es war daher unerwartet, dass Fluorpolymere ohne Einschränkung sortenrein oder als Gemisch verschiedener Fluorpolymere und/oder in Kombination mit einem oder mehreren weiteren Feststoffen in dem vorliegenden Verfahren zum Herstellen eines Hybridpolymer-Werkstoffs einsetzbar sind.Particulate fluoropolymers offer interesting possibilities in the context of the present invention due to their special properties, but at the same time pose certain challenges with regard to their processing due to these properties. It was therefore unexpected that fluoropolymers can be used in the present process to produce a hybrid polymer material without restriction or as a mixture of different fluoropolymers and / or in combination with one or more other solids.

Insbesondere Fluorpolymere verleihen dem Hybridpolymer-Wirkstoff der vorliegenden Erfindung aufgrund ihrer Natur besondere Eigenschaften. Besonders hervorzuheben ist in diesem Zusammenhang beispielsweise eine erhöhte chemische Beständigkeit, aber auch die Tatsache, dass sie die Staubbildung beim Schneiden vermindern oder zumindest teilweise verhindern können, weil sie beim Schneiden frei werdende Kleinpartikel durch Aufschmelzen einbinden oder umhüllen, wobei diese vorteilhaften Wirkungen erfindungsgemäß auch von thermoplastischen und elastomeren Polymeren gezeigt werden. Darüberhinaus zeigen erfindungsgmäße Hybridpolymer-Werkstoffe, die die vorstehend genannten Verbindungen enthalten auch selbstheilende oder regenerative Eigenschaften.Fluoropolymers in particular impart special properties to the hybrid polymer active ingredient of the present invention due to their nature. Particularly noteworthy in this context is, for example, increased chemical resistance, but also the fact that they can reduce or at least partially prevent the formation of dust when cutting, because they bind or envelop small particles that are released during cutting, these advantageous effects also according to the invention thermoplastic and elastomeric polymers are shown. In addition, hybrid polymer materials according to the invention which contain the abovementioned compounds also show self-healing or regenerative properties.

Besondere, gut verfügbare Fluorpolymere für den erfindungsgemäßen Einsatz sind daher aus der Polytetrafluorethylen (PFTE), Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Copolymer (FEP), Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Vinyliden-Copolymer (THV), Perfluoroalkoxy-Copolymer (PFA), Ethylen-Tetrafluor-Copolymer (ETFE), Polyvinylidenfluorid (PVDF) und Polychlortrifluorethylen (PCTFE) sowie Mischungen derselben umfassenden Gruppe ausgewählt.Special, readily available fluoropolymers for use in accordance with the invention are therefore made of polytetrafluoroethylene (PFTE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene-vinylidene copolymer (THV), perfluoroalkoxy copolymer (PFA), ethylene tetrafluoro copolymer (ETFE), polyvinylidene fluoride (PVDF) and polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), as well as mixtures of the same comprehensive group.

Hinsichtlich der Partikelgröße der Fluorpolymere besteht grundsätzlich keine besondere Beschränkung und sie können daher in den gleichen Größen und Fraktionen unterschiedlicher Größen wie für die anderen hierin offenbarten Feststoffe wie sie nachfolgend angegeben sind eingesetzt werden. Es hat sich aber als vorteilhaft erwiesen, wenn die Fluorpolymere eine Partikelgröße im Bereich von 1 nm bis 600 µm aufweisen, insbesondere eine Partikelgröße im Bereich von 1 nm bis 50 µm oder im Bereich von 100 µm bis 550 µm.There is in principle no particular restriction with regard to the particle size of the fluoropolymers and they can therefore be used in the same sizes and fractions of different sizes as for the other solids disclosed herein as indicated below. However, it has proven to be advantageous if the fluoropolymers have a particle size in the range from 1 nm to 600 μm, in particular a particle size in the range from 1 nm to 50 μm or in the range from 100 μm to 550 μm.

Bezüglich der einsetzbaren Kunststoffe oder polymeren Ausgangsmaterialien insgesamt ist völlig unerwartet, dass diese allgemein in beliebigen Mischungsverhältnissen untereinander im erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbar sind. Dies eröffnet vielfältige Möglichkeiten hinsichtlich der Wahl der Ausgangsstoffe für den Einsatz in einem Verfahren zum Herstellen von Hybridpolymer-Werkstoffen.With regard to the plastics or polymeric starting materials that can be used overall, it is completely unexpected that these can generally be used in any desired mixing ratios with one another in the process according to the invention. This opens up a wide range of options with regard to the choice of starting materials for use in a process for producing hybrid polymer materials.

Fasern sind, unabhängig von ihrer Art, hervorragende Ausgangsmaterialien für das vorliegende Verfahren zum Herstellen von Hybridpolymer-Werkstoffen und bevorzugt aus der aus pflanzlichen Fasern, tierischen Fasern und synthetischen Fasern sowie Mischungen derselben umfassenden Gruppe ausgewählt. Dabei finden als pflanzliche Fasern beispielsweise Hanf-, Leinen-, Baumwoll-, Kokos-, Sisal-, Kapok-, Zellulose-, Libriform- Bambus- und Jutefasern sowie allgemein Holzfasern Verwendung, Wolle und Seide als Fasern tierischen Ursprungs und insbesondere auch synthetische und oder technische Fasern wie allgemein Kunstfasern, Aramidfasern, Kohlefasern, Keramikfasern, Steinwolle, Basaltfasern, Glasfasern und Metallfasern, wie beispielsweise Stahlwolle. Ebenso wie die anderen hierin offenbarten Feststoffe sind Fasern in beliebigen Mischungen untereinander und mit anderen hierin offenbarten Feststoffen einsetzbar. Das trifft selbstverständlich auch für aus Fasern hergestellte Gewebe, Gewirke und Vliese zu, die zum Beispiel als Verstärkungslagen in dem erfindungsgemäßen Hybridpolymer-Werkstoff enthalten sein können.Fibers, regardless of their type, are excellent starting materials for the present process for producing hybrid polymer materials and are preferably selected from the group consisting of vegetable fibers, animal fibers and synthetic fibers and mixtures thereof. Here, as plant fibers, for example, hemp, linen, cotton, coconut, sisal, kapok, cellulose, libriform, bamboo and jute fibers and generally wood fibers are used, wool and silk as fibers of animal origin and in particular also synthetic and or technical fibers as general Synthetic fibers, aramid fibers, carbon fibers, ceramic fibers, rock wool, basalt fibers, glass fibers and metal fibers, such as steel wool. Like the other solids disclosed herein, fibers can be used in any mixtures with one another and with other solids disclosed herein. Of course, this also applies to fabrics, knitted fabrics and nonwovens made from fibers, which may be contained, for example, as reinforcing layers in the hybrid polymer material according to the invention.

Auch wenn Fasern grundsätzlich in jeder Länge einsetzbar sind, sind für die Zwecke der vorliegenden Erfindung Fasern bevorzugt, die eine Länge im Bereich von 0,1 µm bis 10 mm aufweisen, insbesondere von 0,1 µm bis 2 mm.Even if fibers can in principle be used in any length, for the purposes of the present invention fibers are preferred which have a length in the range from 0.1 μm to 10 mm, in particular from 0.1 μm to 2 mm.

Die vorliegend einsetzbaren anorganischen Feststoffe sind bevorzugt aus der Minerale, Gesteine, Erze, Oxide und Metalle umfassenden Gruppe gewählt, schließen aber auch Boride, Carbide und Nitride ein. Diese werden allgemein eingesetzt um dem Verfahrensprodukt bestimmte funktionale Eigenschaften wie Härte oder Festigkeit zu verleihen oder eine bestimmte optische Erscheinung zu geben. Dabei umfassen die Minerale und Gesteine insbesondere natürliche und synthetische Minerale, einschließlich Quarz, quarzhaltige Minerale und Gesteine, quarzarme Minerale und Gesteine sowie quarzfreie Minerale und Gesteine. Silikate und Germanate sind dabei ebenfalls eingeschlossen.The inorganic solids which can be used here are preferably selected from the group consisting of minerals, rocks, ores, oxides and metals, but also include borides, carbides and nitrides. These are generally used to give the process product certain functional properties such as hardness or strength or to give it a certain visual appearance. The minerals and rocks include in particular natural and synthetic minerals, including quartz, quartz-containing minerals and rocks, low-quartz minerals and rocks as well as quartz-free minerals and rocks. Silicates and germanates are also included.

Besondere Beispiele von diesen, einzeln oder in Mischung einsetzbaren Ausgangsstoffen sind Quarz, Feldspat, Basalt, Glimmer, Cristobalit, SiO2, Al2O3.SiC, SiN, BN, BC, Si3N4, Zr2O3, TiO2, Fe2O3, ZrO2, CuO, CuO2, ZnO, SnO, Glas, Glasfasern, TiC, Metalloxide allgemein, Alumosilikate, Zirkonsilikate, Germanate, natürliche anorganische Pigmente, wie Erdfarben, Mineralweiß, Titandioxid, synthetische anorganische Pigmente, wie Metalleffektpigmente, Ruß und Weißpigmente, Eisenoxidpigmente.Particular examples of these starting materials which can be used individually or in a mixture are quartz, feldspar, basalt, mica, cristobalite, SiO 2 , Al 2 O 3 .SiC, SiN, BN, BC, Si 3 N 4 , Zr 2 O 3 , TiO 2 , Fe 2 O 3 , ZrO 2 , CuO, CuO 2 , ZnO, SnO, glass, glass fibers, TiC, metal oxides in general, aluminum silicates, zirconium silicates, germanates, natural inorganic pigments such as earth colors, mineral white, titanium dioxide, synthetic inorganic pigments such as metallic effect pigments , Carbon black and white pigments, iron oxide pigments.

Allgemein umfassen die anorganischen Feststoffe, die erfindungsgemäß verwendet werden, synthetische Feststoffe wie Keramik, Silikate, Germanate, Metalle, Stahl, Metalloxide, -boride, -carbide und -nitride und Feststoffe natürlichen Ursprungs wie Silikate, Germanate, Minerale, Metalloxide, insbesondere Alumooxide, Hydroxide sowie Gesteine, Eisenerz, Kohle und Aluminiumerz. Synthetisch hergestellte Vertreter dieser Stoffe werden ebenfalls dazugezählt.In general, the inorganic solids which are used according to the invention include synthetic solids such as ceramics, silicates, germanates, metals, steel, metal oxides, borides, carbides and nitrides and solids of natural origin such as silicates, germanates, minerals, metal oxides, in particular alumoxides, Hydroxides as well as rocks, iron ore, coal and aluminum ore. Synthetically produced representatives of these substances are also included.

Im erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbare Recyclate bezeichnen allgemein sämtliche im Rahmen der Erfindung einsetzbaren wiederverwerteten Materialien und sind insbesondere aus der Kunststoffrecyclate, Kunststein-Recyclate, Keramikbruch und Mischungen derselben umfassenden Gruppe ausgewählt. In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung werden die Recyclate in Kombination mit einem zweiten, hierin offenbarten Feststoff anderer Art eingesetzt, was besonders unter ökologischen und ökonomischen Aspekten Vorteile liefert, da diese Ausgangsmaterialien zu hochwertigen, langlebigen Produkten verarbeitet werden können und günstig sowie in großer Menge verfügbar sind.Recyclates which can be used in the process according to the invention generally refer to all recycled materials which can be used in the context of the invention and are in particular selected from the group consisting of plastic recyclates, artificial stone recyclates, broken ceramic and mixtures of the same. In a preferred embodiment of the present invention, the recyclates are used in combination with a second solid of a different kind, which is disclosed herein, which provides advantages, particularly from an ecological and economic point of view, since these starting materials can be processed into high-quality, long-lasting products and inexpensively and in large quantities Are available.

Es ist ferner von besonderem Vorteil, dass diese Recyclate unabhängig von ihrer Art und Herkunft und in gemischter Form einsetzbar sind und eine aufwendige Trennung zum Beispiel bei Kunststoff-Recyclaten, aber auch bei allen anderen Recyclaten, unterbleiben kann.It is also of particular advantage that these recyclates can be used regardless of their type and origin and in a mixed form and that there is no need for complex separation, for example for plastic recyclates, but also for all other recyclates.

Schließlich ist anzumerken, dass auch allgemein pflanzliche Feststoffe im Rahmen der Erfindung einsetzbar sind, insbesondere sind beispielsweise Holz, Stroh, Kokosschalen, Holzkohle, Nussschalen und Rinden einsetzbar. Durch die Verwendung pflanzlicher Feststoffe sind Hybridpolymer-Werkstoffe erhältlich, die über eine besonders gute mechanische Festigkeit bei vergleichsweise geringer Dichte verfügen, über Schall- und Wärmeisolationsvermögen und/oder eine optisch ansprechende Erscheinung.Finally, it should be noted that vegetable solids can also be used in general within the scope of the invention, in particular, for example, wood, straw, coconut shells, charcoal, nutshells and bark can be used. The use of plant-based solids enables hybrid polymer materials to be obtained which have particularly good mechanical strength with a comparatively low density, sound and heat insulation properties and / or an optically appealing appearance.

Die Feststoffe werden vorliegend allgemein in Partikelgrößen im Bereich von 10 nm bis 10 mm in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt und als Feststoffe von gleicher Art und Größe, als auch von unterschiedlicher Art und Größe verwendet. Der Anteil der Feststoffe beträgt bevorzugt 40 bis 97 Gew.-% der Gesamtmasse der Rohmasse, wobei besonders bevorzugt verschiedene Fraktionen unterschiedlicher Größe eingesetzt werden, weil die Rohmasse auf diese Weise besonders gut verdichtet werden kann.In the present case, the solids are generally used in particle sizes in the range from 10 nm to 10 mm in the process according to the invention and are used as solids of the same type and size as well as of different types and sizes. The proportion of solids is preferably 40 to 97% by weight of the total mass of the raw mass, with different fractions of different sizes being particularly preferably used because the raw mass can be compacted particularly well in this way.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich in einer unabhängigen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung insbesondere durch den Einsatz von allgemein partikulären Thermoplasten, Duroplasten, Elastomeren, Pulverharzen und/oder Kunststoffrecyclaten für zumindest einen Teil der Feststoffe aus. Ausreichend feine Fraktionen derselben können dabei vorteilhaft auch als Stützkorn oder Füllkorn sowie als Schmelzkorn oder Hybridisierungskorn eingesetzt werden, wenn sie unter den gewählten Bedingungen der Wärmebehandlung teilweise oder vollständig aufschmelzen.In an independent embodiment of the present invention, the process according to the invention is distinguished in particular by the use of generally particulate thermoplastics, thermosets, elastomers, powder resins and / or recycled plastics for at least some of the solids. Sufficiently fine fractions of the same can advantageously also be used as a support grain or filler grain and as a fusion grain or hybridization grain if they partially or completely melt under the chosen conditions of the heat treatment.

Wie bereits erwähnt ist es auch möglich jedwede Art von Kunststoffabfällen oder -recyclaten im vorliegenden Verfahren als Ausgangsstoff einzusetzen, wobei ein besonders hervorzuhebender Vorteil darin liegt, dass keine besondere und aufwendige Trennung von Kunststoffrecyclaten erforderlich ist. Diese sind vielmehr in den anfallenden Mischungen verwendbar, wobei auch faserverstärkte Kunststoffe oder Verbundkunststoffe einsetzbar sind. Das ist ein enormer Vorteil in wirtschaftlicher und ökologischer Hinsicht, da die Kunststoffrecyclate günstig und in großen Mengen verfügbar sind, wobei hervorzuheben ist, dass die hierin offenbarten Hybridpolymer-Werkstoffe ebenfalls wieder in diesem Verfahren einsetzbar sind und dadurch ein geschlossener Materialkreislauf entsteht. As already mentioned, it is also possible to use any type of plastic waste or recyclate as a starting material in the present process, a particular feature to be emphasized being that no special and complex separation of plastic recyclate is required. Rather, these can be used in the resulting mixtures, and fiber-reinforced plastics or composite plastics can also be used. This is an enormous advantage in economic and ecological terms, since the plastic recyclates are cheap and available in large quantities, although it should be emphasized that the hybrid polymer materials disclosed here can also be used again in this process and this results in a closed material cycle.

Wie bereits erwähnt wurde überraschend festgestellt, dass ein Einsatz von elastomeren und/oder thermoplastischen Kunststoffen oder Polymeren für wenigstens einen Teil des eingesetzten Feststoffs zu hybridpolymeren Strukturen führen, welche regenerative oder selbstheilende Eigenschaften zeigen. Ferner benötigen die Umsetzungen zum Hybridpolymer-Werkstoff und/oder das Aushärten zumindest teilweise keine oder nur eine geringe Energiezufuhr. Diese Reaktionen erfolgen zum Teil bereits bei Raumtemperatur, so dass das erfindungsgemäße Verfahren auch aus diesem Grund überraschend wirtschaftlich ist. Dies ist insbesondere bei Metallen der Fall, die bereits ab einem Anteil von 0,5 Gew.-% der Rohmasse die Umsetzung zu den Hybridpolymeren der Erfindung und das Aushärten initiieren. Daher können die Feststoffe in einem breiten Mischungsverhältnis eingesetzt werden, allgemein in einem Bereich von 200:1 bis 1:200, wobei auch andere Bereiche, zum Beispiel 20:1 bis 1:20 oder 10:1 oder 1:10 bevorzugt sind, um die Eigenschaftsprofile gezielt zu beeinflussen.As already mentioned, it was surprisingly found that the use of elastomeric and / or thermoplastic plastics or polymers for at least part of the solid used leads to hybrid polymer structures which have regenerative or self-healing properties. Furthermore, the reactions to the hybrid polymer material and / or the curing at least partially require little or no energy input. Some of these reactions take place at room temperature, so that the process according to the invention is surprisingly economical for this reason too. This is particularly the case with metals which initiate the conversion to the hybrid polymers of the invention and hardening from a proportion of 0.5% by weight of the raw material. Therefore, the solids can be used in a wide mixing ratio, generally in a range from 200: 1 to 1: 200, with other ranges, for example 20: 1 to 1:20 or 10: 1 or 1:10, being preferred to influence the property profiles in a targeted manner.

Allgemein besitzen alle erfindungsgemäß hergestellten Hybridpolymer-Werkstoffe eine gute chemische Beständigkeit, sind hydrophob und von guter Härte. Gleichzeitig sind sie gut zu verarbeiten und in Form von Platten und dreidimensionalen Formteilen erhältlich, bevorzugt als Platte, Fliese, Slab, 3-D-Formteil und, besonders bevorzugt als Küchenarbeitsplatte, Bodenplatte, Wasch- oder Spülbecken, Duschtasse, Trockenbauelement, Fassadenelement.In general, all hybrid polymer materials produced according to the invention have good chemical resistance, are hydrophobic and have good hardness. At the same time, they are easy to process and available in the form of plates and three-dimensional moldings, preferably as a plate, tile, slab, 3-D molded part and, particularly preferably as a kitchen worktop, base plate, sink or sink, shower tray, dry construction element, facade element.

Die im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzten Feststoffe werden vorliegend in Partikelgrößen im Bereich von 10 nm bis 10 mm eingesetzt, das heißt, sie werden entweder in entsprechender Größe bezogen und verwendet oder vor der Verwendung im erfindungsgemäßen Verfahren zerkleinert.The solids used in the context of the present invention are used here in particle sizes in the range from 10 nm to 10 mm, that is to say they are either obtained and used in an appropriate size or comminuted before use in the process according to the invention.

Die Festigkeit und Härte als auch die Dichte des Hybridpolymer-Werkstoffs lässt sich bevorzugt durch den Einsatz verschiedener Feststofffraktionen unterschiedlicher Partikelgröße einstellen. Besonders bevorzugt ist der Einsatz von groben Fraktionen mit einer Partikelgröße von 1 mm bis 10 mm, mittleren Fraktionen mit einer Partikelgröße von 250 µm bis 1 mm und/oder feinen Fraktionen im Bereich von 10 nm bis 250 µm. Dabei kann die Anzahl der eingesetzten Fraktionen grundsätzlich beliebig und entsprechend der eingesetzten Ausgangsmaterialien, der angestrebten Dichte und/oder Härte des Verfahrensprodukts gewählt werden. Häufig hat sich der Einsatz von nach ihrer Größe verschiedenen Fraktionen als vorteilhaft erwiesen, insbesondere von drei Fraktionen. Aber eine andere Anzahl von Fraktionen wie eine, zwei, vier oder fünf Fraktionen oder mehr können in bestimmten Fällen selbstverständlich auch Anwendung finden, insbesondere, wenn man Fraktionen verschiedener Arten von Feststoffen berücksichtigt. Dabei ist es grundsätzlich auch möglich eine gewünschte Verteilung der Partikelgröße und entsprechende Fraktionen mahltechnisch direkt herzustellen.The strength and hardness as well as the density of the hybrid polymer material can preferably be adjusted by using different solid fractions of different particle sizes. The use of coarse fractions with a particle size of 1 mm to 10 mm, medium fractions with a particle size of 250 μm to 1 mm and / or fine fractions in the range from 10 nm to 250 μm is particularly preferred. The number of fractions used can in principle be chosen arbitrarily and in accordance with the starting materials used, the desired density and / or hardness of the process product. It has often proven advantageous to use fractions that differ in size, in particular three fractions. However, a different number of fractions such as one, two, four or five fractions or more can of course also be used in certain cases, in particular if fractions of different types of solids are taken into account. In principle, it is also possible to produce a desired distribution of the particle size and corresponding fractions directly by grinding.

Als Polymerharz werden erfindungsgemäß aus dem Stand der Technik bekannte, reaktive Polymerharze verwendet. Insbesondere handelt es sich bei diesem Polymerharz um gesättigte oder ungesättigte Polyesterharze, Phenolharze, Epoxidharze, Polyurethane, Urethanacrylat oder Polyamidharze. Diese werden bevorzugt in einem Anteil von 3 Gew.-% bis 40 Gew.-% der Gesamtmasse eingesetzt, besonders bevorzugt in einem Anteil von 5 Gew.-% bis 20 Gew.-%. Hierbei können zur Steuerung der Eigenschaften auch Mischungen von zwei oder mehreren unterschiedlichen Polymerharzen eingesetzt werden. Bei Urethanacrylat reichen beispielsweise schon 0,25 Gew.-% damit die mit diesem hergestellten Verfahrenserzeugnisse eine besondere Härte aufweisen.According to the invention, reactive polymer resins known from the prior art are used as the polymer resin. In particular, this polymer resin is a saturated or unsaturated polyester resin, phenolic resin, epoxy resin, polyurethane, urethane acrylate or polyamide resin. These are preferably used in a proportion of 3% by weight to 40% by weight of the total mass, particularly preferably in a proportion of 5% by weight to 20% by weight. Mixtures of two or more different polymer resins can also be used to control the properties. In the case of urethane acrylate, for example, 0.25% by weight is sufficient for the process products produced with this to have a particular hardness.

Damit das Härten des Polymerharzes mit einer verfahrenstechnisch und wirtschaftlich vertretbaren Dauer erfolgt, ist es, je nach gewähltem Polymerharz, erforderlich einen entsprechenden Starter in Form eines Katalysators, besser Start-Katalysators, und/oder einen Beschleuniger, ebenfalls in Form eines Katalysators, besser Beschleunigungs-Katalysators, zu dem Polymerharz hinzuzugeben.So that the curing of the polymer resin takes place with a technically and economically justifiable duration, depending on the polymer resin selected, it is necessary to have an appropriate starter in the form of a catalyst, better start catalyst, and / or an accelerator, also in the form of a catalyst, better acceleration -Catalyst to add to the polymer resin.

Es ist bevorzugt dem Polymerharz Starter oder Peroxid-Katalysator als Start-Katalysator in einem Anteil von 0,1 bis 5 Gew.-% des Harzes und/oder Beschleuniger oder Metallorganyl-Katalysator als Beschleunigungs-Katalysator in einem Anteil von 0,01 bis 5 Gew.-% des Harzes zuzugeben. Hierfür sind beispielsweise Peroxid-Katalysator/Starter, erhältlich unter der Bezeichnung Trigonox 301 in einer Menge von 2 Gew.-% bezogen auf das Harz einsetzbar, wobei allgemein Mengen von 0,1 bis 5 Gew.-% möglich sind.It is preferred for the polymer resin to use starter or peroxide catalyst as starting catalyst in a proportion of 0.1 to 5% by weight of the resin and / or accelerator or metal organyl catalyst as acceleration catalyst in a proportion of 0.01 to 5 Add% by weight of the resin. Peroxide Catalyst / starter, available under the name Trigonox 301, in an amount of 2% by weight, based on the resin, usable, generally amounts of 0.1 to 5% by weight being possible.

Als Beschleunigungs-Katalysator ist zum Beispiel Cobalt in einer unter der Bezeichnung Octa-Soligen® Cobalt 6 der Firma Borchers in einer Menge von 0,2 Gew.-% bezogen auf das Harz einsetzbar, wobei Mengen von 0,01 bis 2 Gew.-% möglich sind.As an acceleration catalyst, for example, cobalt can be used in an amount of 0.2% by weight, based on the resin, of Occh-Soligen® Cobalt 6 from Borchers, with amounts of 0.01 to 2% by weight. % possible are.

Der wesentliche Effekt der vorliegenden Erfindung beruht auf der Ausbildung hybridpolymerer Strukturen in dem resultierenden Werkstoff, wobei besondere Eigenschaften durch gezielte Auswahl der Ausgangsmaterialien steuerbar sind. Einen besonderen Anteil an dem Ausbilden von hybridpolymeren Strukturen kommt der oder den im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Si-Verbindungen aus der Silane, Siloxane Silazane und Silikonharze umfassenden Gruppe zu, da diese Verbindungen durch reaktive Umsetzung sozusagen das Brückenglied zwischen den enthaltenen, unterschiedlichen anorganischen und/oder organischen Bestandteilen der Rohmasse bilden oder aufbauen. Hierbei bilden die bereits erwähnten, wellenförmigen oder hirnwindungsartigen Strukturen ein zentrales Element dieser hybridpolymeren Strukturen.The essential effect of the present invention is based on the formation of hybrid polymer structures in the resulting material, special properties being controllable through the targeted selection of the starting materials. The silicon compounds or compounds used in the process according to the invention from the group comprising silanes, siloxanes, silazanes and silicone resins play a special role in the formation of hybrid polymeric structures, since these compounds act as a kind of bridge between the different inorganic and / or contained therein through reactive reaction form or build up organic components of the raw mass. The wave-like or brain-turn-like structures already mentioned form a central element of these hybrid polymer structures.

Die nachfolgend aufgeführten Siliciumverbindungen werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt verwendet:

  • Alkylsilane, wie Methoxy-, Ethoxysilane oder Chlorsilane, Hexadecyltrimethoxysilan, kommerziell erhältlich unter der Bezeichnung Dynasylan 9116, Methyltrimethoxysilan, kommerziell erhältlich unter der Bezeichnung Dynasylan MTMS, M1-Trimethoxy, iso-Butyltriethoxysilan, erhältlich unter der Bezeichnung Dynasylan IBTEO, n-Octyltriethoxysilan, erhältlich unter der Bezeichnung Dynasylan OCTEO, iso-Butyltrimethoxysilan, erhältlich unter der Bezeichnung Dynasylan IBTMO, Methyltriethoxysilan, erhältlich unter der Bezeichnung Dynasylan MTES, Hexadecyltriethoxysilan und -trichlorosilan, Propyltriethoxysilan, erhältlich unter der Bezeichnung Dynasylan PTEO, Propyltriemethoxysilan, erhältlich unter der Bezeichnung Dynasylan PTMO, Octyltrimethoxysilan, erhältlich unter der Bezeichnung Dynasylan OCTMO, Octyltrichlorosilan, erhältlich unter der Bezeichnung Dynasylan OCTCS, Dodecyltrimethoxysilan und -triethoxysilan, Octadecyltrimethoxysilan und -ethoxysilan, Iso-Octyltrimethoxysilan und -ethoxysilan, n-Butyltriethoxysilan, n-Butyltrimethoxysilan.
The silicon compounds listed below are preferably used in the context of the present invention:
  • Alkyl silanes, such as methoxy-, ethoxysilanes or chlorosilanes, hexadecyltrimethoxysilane, commercially available under the name Dynasylan 9116, methyltrimethoxysilane, commercially available under the name Dynasylan MTMS, M1-trimethoxy, iso-butyltriethoxysilane, available under the name Dynasylanilane IB, available under the name Dynasoxanilane IB, available under the name Dynasylanilane available under the name Dynasylan OCTEO, iso-butyltrimethoxysilane, available under the name Dynasylan IBTMO, methyltriethoxysilane, available under the name Dynasylan MTES, hexadecyltriethoxysilane and trichlorosilane, propyltriethoxysilane, available under the name Dynasylanysilaniloxysilane PTO , available under the name Dynasylan OCTMO, octyltrichlorosilane, available under the name Dynasylan OCTCS, dodecyltrimethoxysilane and triethoxysilane, octadecyltrimethoxysilane and ethoxysilane, iso-octyltrimethoxysilane and ethoxysilane, n-butyltriethoxysilane, n-butyltrimethoxysilane.

Arylsilane wie Phenyltriethoxysilan, erhältlich unter der Bezeichnung Dynasylan 9265, sowie Phenyltrimethoxysilan, erhältlich unter der Bezeichnung Dynasylan 9165.Arylsilanes such as phenyltriethoxysilane, available under the name Dynasylan 9265, and phenyltrimethoxysilane, available under the name Dynasylan 9165.

Aminosilane und Diaminosilane, wie 3-Aminopropyltrimethoxysilan,erhältlich unter der Bezeichnung Dynasylan AMMO, DOG-TM 100, 3-Aminopropyltriethoxysylan, erhältlich unter der Bezeichnung Dynasylan AM EO, DOG TE 100, Genosil GF 93, 2-Aminoethyl-3-aminopropyltrimethoxysilan, erhältlich unter der Bezeichnung Dynasylan DAMO, DOG-DiaAmino TM 100, N-(n-butyl)-3-aminopropyltrimethoxysilan, triaminofunktionelles Propyltrimethoxysilan, erhältlich unter der Bezeichnung Dynasylan Triamo, und 3-(2-Aminoethylamino)propyldimethoxymethylsilan, erhältlich unter der Bezeichnung Deolink DiAmino DM-100.Aminosilanes and diamino silanes, such as 3-aminopropyltrimethoxysilane, available under the name Dynasylan AMMO, DOG-TM 100, 3-aminopropyltriethoxysylane, available under the name Dynasylan AM EO, DOG TE 100, Genosil GF 93, 2-aminoethyl-3-aminopropyltrimethoxysilane available under the name Dynasylan DAMO, DOG-DiaAmino TM 100, N- (n-butyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, triaminofunctional propyltrimethoxysilane, available under the name Dynasylan Triamo, and 3- (2-aminoethylamino) propyldimethoxymethylsilane DM-100.

Fluoroalkylsilane, wie Tridecafluorooctyltriethoxysilan, erhältlich unter der Bezeichnung Dynasylan 8261, Dynasylan 8263, Nonafluorohexyltrimethoxysilan und Heptadecylfluorodecyltrimethoxysilan.Fluoroalkylsilanes, such as tridecafluoroooctyltriethoxysilane, available under the names Dynasylan 8261, Dynasylan 8263, Nonafluorohexyltrimethoxysilane and heptadecylfluorodecyltrimethoxysilane.

Epoxysilane, Acetoxysilane und Kieselsäureester, wie Tetraethylorthosilicat, erhältlich unter der Bezeichnung Dynasylan A, Tetramethylorthosilicat, erhältlich unter der Bezeichnung Dynasylan M, Di-tert.-butoxydiacetoxysilan, erhältlich unter der Bezeichnung Dynasylan BDAC, und 3-Glycidyloxy-propyltrimethoxysilan, erhältlich unter der Bezeichnung Dynasylan GLYMO.Epoxysilanes, acetoxysilanes and silicic acid esters, such as tetraethylorthosilicate, available under the name Dynasylan A, tetramethylorthosilicate, available under the name Dynasylan M, di-tert-butoxydiacetoxysilane, available under the name Dynasylan BDAC, and 3-glycidyloxypropyltrimethys available under the name Dynasylan Dynasylan GLYMO.

Im Rahmen der Erfindung besonders hervorzuhebende Siloxane und Cyclosiloxane sind Hexamethylcyclotrisiloxan, Octamethylcyclotetrasiloxan, Decamethylcyclopentasiloxan, Dodecamethylcyclohexasiloxan, Polydimethylsiloxan sowie Octamethyltrisiloxan, insbesondere auch solche mit unterschiedlicher Terminierung, zum Beispiel H-, OH- oder Cl-erminierte Siloxane , sowie solche mit anderen Kettenlängen als die ausdrücklich genannten.In the context of the invention particularly to be emphasized siloxanes and cyclosiloxanes are hexamethylcyclotrisiloxane, octamethylcyclotetrasiloxane, decamethylcyclopentasiloxane, dodecamethylcyclohexasiloxane, polydimethylsiloxane and octamethyltrisiloxane, especially those with different scheduling erminierte Cl, for example, H, OH or siloxanes, as well as those having other chain lengths than those expressly mentioned.

Besonders hervorzuheben ist, insbesondere bei Verwendung von Alkylsilanen und/oder Alkylsiloxanen oder allgemein Siloxanen, dass der erhaltene Hybridpolymer-Werkstoff regenerative Eigenschaften zeigt. Untersuchungen in diesem Zusammenhang haben gezeigt, dass der Kunststein nach Behandlung mit Aceton oder nach Abrasion mit einem haushaltsüblichen Scheuerschwamm zunächst an Glanz einbüßt, aber bereits nach Ablauf von 24 Stunden deutlich an Glanz zurückgewinnt. Reinigt man anschließend noch mit Wasser, so wird der Glanz-Ausgangswert praktisch wieder erreicht und in einigen Fällen sogar noch übertroffen. Dies erfolgt auch unter Bedingungen der künstlichen Alterung, bei denen die chemisch oder mechanisch gestresste Probe für 24 bis 48 Stunden unter UV-Bestrahlung gehalten wurde. Particularly noteworthy, especially when using alkylsilanes and / or alkylsiloxanes or generally siloxanes, is that the hybrid polymer material obtained has regenerative properties. Studies in this connection have shown that the artificial stone initially loses its shine after treatment with acetone or after abrasion with a household abrasive sponge, but regains its shine significantly after just 24 hours. If you then clean with water, the initial gloss value is practically reached again and in some cases even exceeded. This also takes place under conditions of artificial aging, in which the chemically or mechanically stressed sample was kept for 24 to 48 hours under UV radiation.

Interessanterweise treten regenerative Eigenschaften stärker bei einer Kombination der beschriebenen Siloxane mit Fluorpolymeren, thermoplastischen und/oder elastomeren Polymeren auf.Interestingly, regenerative properties occur more when the described siloxanes are combined with fluoropolymers, thermoplastic and / or elastomeric polymers.

Beispiele für erfindungsgemäß verwendbare Silazane und Polysilazane sind als Polysilazan das kommerziell unter der Bezeichnung erhältliche Durazane 1500 Rapid Cure und als Silazan Hexamethyldisilazan, HMDS.Examples of silazanes and polysilazanes which can be used according to the invention are the polysilazane which is commercially available under the name Durazane 1500 Rapid Cure and the silazane hexamethyldisilazane, HMDS.

Als Silikonharze sind beispielsweise Methylphenylsiliconharzlösung, kommerziell erhältlich unter der Bezeichnung REN 80, methoxyfunktionelles Methylpolysiloxanharz, erhältlich unter der Bezeichnung MSE 100, silanolfunktionelles Methylphenylsiliconharz, erhältlich unter der Bezeichnung REN 168 oder das unter der Bezeichnung Sy 409 erhältliche Produkt.Examples of silicone resins are methylphenyl silicone resin solution, commercially available under the name REN 80, methoxy-functional methylpolysiloxane resin, available under the name MSE 100, silanol-functional methylphenyl silicone resin, available under the name REN 168 or the product available under the name Sy 409.

Als Beispiele für Verwendete Silan/Siloxan-Gemische sind die kommerziell erhältlichen Produkte Koratect LO-N, ein alkyliertes Silan/Siloxan-Gemisch, Koratect SL 1, ein Gemisch isomerer Octyltriethoxysilane mit iso-Octyltriethoxysilan als Hauptkomponente, Dow Corning Z 6689, enthaltend Octyltriethoxysilan, Methyltrimethoxysilan, Titantetrabutanolat sowie Octamethylcyclotetrasiloxan und Dimethyldimethoxysilan zu nennen.Examples of silane / siloxane mixtures used are the commercially available products Koratect LO-N, an alkylated silane / siloxane mixture, Koratect SL 1, a mixture of isomeric octyltriethoxysilanes with iso-octyltriethoxysilane as main component, Dow Corning Z 6689, containing octyltriethoxysilane, To name methyltrimethoxysilane, titanium tetrabutanolate and octamethylcyclotetrasiloxane and dimethyldimethoxysilane.

In einer unabhängigen besonderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung erfolgt die Zugabe von einer oder mehreren Si-Verbindungen in einer Menge zwischen 0,1 und 40 Gew.-% der Gesamtmasse und, wenn als eine oder mehrere Si-Verbindungen nur monomere Silane mit ausschliesslich aliphatischen Substituenten mit einer Kettenlänge von C1 bis C3 verwendet werden, eines Katalysators in einer Menge von 0,1 bis 10 Gew.-% der Menge der Si-Verbindung zusätzlich zu der Si-Verbindung. Diese Katalysatorzugabe erfolgt grundsätzlich unabhängig von bereits im Polymerharz enthaltenem Katalysator und dient ausschließlich zu Aktivitätssteigerung der in diesen Verbindungen erhaltenen Si-Atome, wodurch diese in der Lage sind mit dem Feststoff unter Ausbildung von kovalenten Bindungen über Sauerstoffatome entsprechende Verknüpfungen zu bilden. So ist beispielsweise eine größere Härte des hergestellten Hybridpolymer-Werkstoffs erreichbar, aber auch andere Verbesserungen sind möglich. Im Fall von Si-Verbindungen ausschließlich mit aliphatischen Substituenten mit einer Kettenlänge von 1 bis 3 Kohlenstoffatomen nur mittels Katalysatorzugabe. Bei Vorhandensein von Si-Verbindungen mit wenigstens einem Substituenten mit einer Kettenlänge, die Größer als 4 Kohlenstoffatome ist, ist eine derartige Katalysatorzugabe nicht erforderlich. Ebenfalls ohne Zusatz von Katalysator sind Si-Verbindungen mit wenigstens einem aromatischen Substituenten im Rahmen der vorliegenden Erfindung einsetzbar.In an independent particular embodiment of the present invention, one or more Si compounds are added in an amount between 0.1 and 40% by weight of the total mass and, if one or more Si compounds, only monomeric silanes with exclusively aliphatic substituents with a chain length of C 1 to C 3 are used, a catalyst in an amount of 0.1 to 10% by weight of the amount of the Si compound in addition to the Si compound. This addition of catalyst is basically independent of the catalyst already contained in the polymer resin and is used exclusively to increase the activity of the Si atoms obtained in these compounds, as a result of which they are able to form corresponding linkages with the solid with the formation of covalent bonds via oxygen atoms. For example, greater hardness of the hybrid polymer material produced can be achieved, but other improvements are also possible. In the case of Si compounds exclusively with aliphatic substituents with a chain length of 1 to 3 carbon atoms, only by adding a catalyst. In the presence of Si compounds with at least one substituent with a chain length that is greater than 4 carbon atoms, such addition of catalyst is not necessary. Si compounds with at least one aromatic substituent can also be used in the context of the present invention without addition of catalyst.

Als Katalysatoren für die Aktivitätssteigerung dieser Si-Verbindungen mit ausschließlich C1- bis C3-Substituenten werden grundsätzlich Metallorganyl-Katalysatoren eingesetzt, insbesondere kommerziell gängige Metallorganyl-Katalysatoren, da selbige in ausreichendem Maß und in ausreichender Qualität vergleichsweise günstig und einfach erhältlich sind. Besonders gute Ergebnisse erhält man bei Metallzentren mit organischen Liganden der Elemente Titan, Zirkon, Cobalt, Kupfer, Zink, Zinn, Eisen, Mangan, Magnesium, Aluminium und Bor. Metallorganyl-Katalysatoren, die die genannten Metalle enthalten sind daher bevorzugt. Aber auch Elemente wie Vanadium, Chrom, Nickel, Molybdän, Silber, Gallium, Germanium und Bismut liefern ausreichend gute Ergebnisse, wobei üblicherweise ausschließlich mit einer Art Katalysator für diese Si-Verbindungen gearbeitet wird.In principle, organometallic catalysts are used as catalysts for increasing the activity of these Si compounds with only C 1 - to C 3 substituents, in particular commercially available organometallic catalysts, since they are comparatively cheap and easy to obtain in sufficient measure and in sufficient quality. Particularly good results are obtained with metal centers with organic ligands of the elements titanium, zirconium, cobalt, copper, zinc, tin, iron, manganese, magnesium, aluminum and boron. Metal organyl catalysts which contain the metals mentioned are therefore preferred. However, elements such as vanadium, chromium, nickel, molybdenum, silver, gallium, germanium and bismuth also provide sufficiently good results, usually only using a type of catalyst for these Si compounds.

Gut verarbeitbar sind Metallorganyl-Katalysatoren mit Alkylgruppen, die sowohl in n-Form aber auch in allen iso-Formen vorliegen können.Metal organyl catalysts with alkyl groups are easy to process, and can be present both in the n form and in all iso forms.

Beispiele für einige von Carbonsäuren ausgehende Metallorganyl-Katalysatoren sind Octoate, Laurate, Oxalate, Decanate und Naphthenate.Examples of some metal organyl catalysts based on carboxylic acids are octoates, laurates, oxalates, decanates and naphthenates.

Spezielle Beispiele solcher Metallorganyl-Katalysatoren sind Cobalt(II)-2-Ethylhexanoat, Zinn(II)-2-Ethylhexanoat, Dibutylzinndilaurat, Dioctylzinndilaurat, Zinkacteat, Zinkoxalat, Zirconiumocteat, Zink(II)-2-Ethylhexanoat, Kupferoleat sowie Kupfernaphthenat.Specific examples of such metal organyl catalysts are cobalt (II) -2-ethylhexanoate, tin (II) -2-ethylhexanoate, dibutyltin dilaurate, dioctyltin dilaurate, zinc acteate, zinc oxalate, zirconium octeate, zinc (II) -2-ethylhexanoate, copper oleate and copper naphthenate.

Weitere, im Rahmen der vorliegenden Erfindung gut verwendbare und daher wichtige Liganden sind Acetat, Acetylacetat, Oleat und Carboxylat, beispielsweise Dibutylzinndicarboxylat, Zinkacetat, Cobaltacetat, Bismutcarboxylat.Further ligands which can be used within the scope of the present invention and are therefore important are acetate, acetylacetate, oleate and carboxylate, for example dibutyltin dicarboxylate, zinc acetate, cobalt acetate, bismuth carboxylate.

Die Acetylacetonate stellen eine besonders wichtige Gruppe mit zahlreichen gut erhältlichen und einsetzbaren Vertretern dar. Besondere Beispiele sind Aluminium(III)-acetylacetonat, Al(acac)3, Calcium(ll)-acetylacetonat, Ca(acac)2, Chrom(III)-acetylacetonat, Cr(acac)3, Cobalt(III)-acetylacetonat, Co(acac)3, Eisen(III)-acetylacetonat, Fe(acac)3, Kupfer(I)-acetylacetonat, Cu(acac), Kupfer(ll)-acetylacetonat, Cu(acac)2, Mangan(III)-acetylacetonat, Mn(acac)3, Nickel(II)-acetylacetonat, Ni(acac)2, Vanadylacetylacetonat, V(O)(acac)2 und Zinkacetylacetonat, Zn(acac)2, um nur einige aufzuzeigen. The acetylacetonates represent a particularly important group with numerous readily available and usable representatives. Particular examples are aluminum (III) acetylacetonate, Al (acac) 3 , calcium (II) acetylacetonate, Ca (acac) 2 , chromium (III) - acetylacetonate, Cr (acac) 3 , cobalt (III) acetylacetonate, Co (acac) 3 , iron (III) acetylacetonate, Fe (acac) 3 , copper (I) acetylacetonate, Cu (acac), copper (II) acetylacetonate, Cu (acac) 2 , manganese (III) acetylacetonate, Mn (acac) 3 , nickel (II) acetylacetonate, Ni (acac) 2 , vanadylacetylacetonate, V (O) (acac) 2 and zinc acetylacetonate, Zn ( acac) 2 to show just a few.

Eine weitere wichtige Gruppe, die als Katalysatoren eingesetzt werden können, sind Alkoholate und Borate. Hervorzuhebende Beispiele für besonders gute Katalysatoren stellen Titan-iso-propoxid, Titantetrabutanolat, Zirkon-n-propoxid, Aluminium-iso-propoxid sowie Triisopropylborat dar. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden diese als Katalysatoren bevorzugt in einem Bereich von 0.01 Gew.-% bis 5 Gew.-% eingesetzt.Another important group that can be used as catalysts are alcoholates and borates. Particularly noteworthy examples of particularly good catalysts are titanium iso-propoxide, titanium tetrabutanolate, zirconium-n-propoxide, aluminum iso-propoxide and triisopropyl borate. In the context of the present invention, these are preferred as catalysts in a range from 0.01% by weight to 5 wt .-% used.

In Bezug auf diese ist anzumerken, dass deren Einsatz besonders bevorzugt ist, weil sie nicht nur als Katalysatoren einsetzbar sind, sondern generell auch zum Steigern der Härte des erfindungsgemäßen Hybridpolymer-Werkstoffs, wenn sie in größeren Mengen im Bereich von 0,5 Gew.-% bis 30 Gew.-% der Gesamtmasse der Bestandteile der Rohmasse eingesetzt werden, insbesondere in einem Bereich von 5 Gew.-% bis 15 Gew.-%. Darüber hinaus verbessern Aluminium-, Titan- sowie Zirkon-Verbindungen allgemein die mechanische und/oder die chemische Beständigkeit der Werkstücke. Sie können insbesondere auch in Kombination von zwei oder mehreren eingesetzt werden und führen hinsichtlich der Umsetzungen zu den Hybridpolymeren zu besonders guten Ergebnissen wenn sie direkt auf den oder die eingesetzten Feststoffe gegeben werden, bevor diese mit anderen Bestandteilen der Rohmasse kombiniert werden.With regard to these, it should be noted that their use is particularly preferred because they can be used not only as catalysts, but generally also to increase the hardness of the hybrid polymer material according to the invention if they are used in larger amounts in the range of 0.5% by weight. % to 30% by weight of the total mass of the components of the raw material are used, in particular in a range from 5% by weight to 15% by weight. In addition, aluminum, titanium and zirconium compounds generally improve the mechanical and / or chemical resistance of the workpieces. In particular, they can also be used in combination of two or more and, with regard to the reactions to the hybrid polymers, lead to particularly good results if they are added directly to the solids or solids used before they are combined with other constituents of the raw material.

Diese Katalysatoren und/oder Beschleuniger können auch gezielt zur Funktionalisierung der Oberflächen eingesetzt werden. So wirken zum Beispiel Oberflächen von Hybridpolymer-Werkstoffen, die Katalysatoren mit Zn-, Sn- oder Cu -Anteilen enthalten, antibakteriell, antifungal, algizid und/oder antiviral.These catalysts and / or accelerators can also be used specifically for functionalizing the surfaces. For example, surfaces of hybrid polymer materials that contain catalysts with Zn, Sn or Cu components have an antibacterial, antifungal, algicidal and / or antiviral effect.

Zur Steigerung der Reaktivität und zum Steuern der Si-Verbindung ist es in einer unabhängigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich, Säuren oder Basen vorzugsweise in einem Anteil im Bereich von 0,5 bis 10 Gew.-% der genannten Siliciumverbindung zu selbiger hinzuzufügen. Hierdurch entstehen Hydrolysate und/oder Kondensate der eingesetzten Siliciumverbindungen die mit Feststoff und Polymerharz unter Ausbilden von im wesentlichen kovalenten Bindungen reagieren, wobei diese Reaktion aber grundsätzlich auch ohne Zusatz von Säure oder Base erfolgt.To increase the reactivity and to control the Si compound, it is possible in an independent embodiment of the process according to the invention to add acids or bases, preferably in a proportion in the range from 0.5 to 10% by weight, of the silicon compound mentioned. This produces hydrolysates and / or condensates of the silicon compounds used, which react with solid and polymer resin to form essentially covalent bonds, but this reaction also takes place in principle without the addition of acid or base.

Nach Zugabe und/oder Vermischen der Si-Verbindung mit dem Gemisch aus Feststoff und Polymerharz mit den gegebenenfalls erforderlichen Katalysatoren wird bis zum Erhalt einer homogenen Masse vermischt. Diese Rohmasse wird wie allgemein bekannt in Form gebracht, verdichtet und einem Aushärten bei Raumtemperatur bis 250 °C oder 350 °C , bevorzugt bei 50 bis 190 °C, und/oder UV-Strahlung unterzogen. Auch ein Aktivieren durch eine kurze Wärmebehandlung, zum Beispiel 10 Minuten bei 150 °C, und anschließendes Aushärten bei Raumtemperatur ist möglich und liefert hervorragende Ergebnisse.After adding and / or mixing the Si compound with the mixture of solid and polymer resin with the catalysts which may be required, mixing is continued until a homogeneous mass is obtained. As is generally known, this raw mass is shaped, compressed and subjected to curing at room temperature to 250 ° C. or 350 ° C., preferably at 50 to 190 ° C., and / or UV radiation. Activation by a short heat treatment, for example 10 minutes at 150 ° C, and subsequent curing at room temperature is also possible and provides excellent results.

Der Vollständigkeit halber wird kurz auf die Hilfsstoffe eingegangen. Diese umfassen sämtliche auf dem Gebiet grundsätzlich bekannte und üblicherweise eingesetzte Starter, Katalysatoren, Farbmittel und Stabilisatoren. Stützkorn und Füllkorn, die der Fachmann zum Variieren der Dichte und der Härte des Verfahrensprodukts einsetzt, zählen ebenso dazu. Da deren Einsatz und Anwendung dem Fachmann geläufig ist, wird an dieser Stelle nicht näher auf sie eingegangen.For the sake of completeness, the auxiliaries are briefly discussed. These include all the starters, catalysts, colorants and stabilizers that are generally known and commonly used in the field. Support grain and fill grain, which the person skilled in the art uses to vary the density and hardness of the process product, are also included. Since their use and application is familiar to a person skilled in the art, they are not dealt with in more detail here.

Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, dass das erfindungsgemäße Verfahren hinsichtlich der Ausgestaltung der Verfahrensschritte, des Einsatzes der Ausgangsverbindungen sowie der erhältlichen Produktqualitäten variier- und anpassbar ist. Dies ist insbesondere ökonomisch vorteilhaft und ermöglicht eine Anpassung an die Anforderungen für unterschiedliche Einsatzgebiete des herzustellenden Kunststeins.It has proven to be particularly advantageous that the process according to the invention can be varied and adapted with regard to the design of the process steps, the use of the starting compounds and the available product qualities. This is particularly economically advantageous and enables adaptation to the requirements for different areas of use of the artificial stone to be produced.

Grundsätzlich bieten sich verschiedene Variationsmöglichkeiten, die jeweils unabhängige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellen.In principle, there are various possible variations, each of which represents an independent embodiment of the method according to the invention.

In einer ersten Variante wird wie hierin bereits beschrieben verfahren und die eine oder mehreren Si-Verbindungen wird/werden mit einer aus Feststoff, Polymerharz und Hilfsstoffen hergestellten Rohmasse zum Erhalt der modifizierten Rohmasse vermischt, welche dann in Form oder als Masseteppich ausgebracht, verdichtet, umgesetzt und ausgehärtet wird.In a first variant, the procedure is as already described herein, and the one or more Si compounds are / are mixed with a raw material made from solid, polymer resin and auxiliaries in order to obtain the modified raw material, which is then applied, compressed, converted in the form or as a mass carpet and is cured.

Gemäß einer zweiten Variante werden zunächst Si-Verbindung und reaktives Polymer, gegebenenfalls unter Zusatz entsprechender Hilfsstoffe, vermischt und dann mit den vorbereiteten Feststoffen kombiniert. According to a second variant, the Si compound and reactive polymer are mixed first, if appropriate with the addition of appropriate auxiliaries, and then combined with the prepared solids.

Nach einer dritten Variante werden zunächst Si-Verbindung, Feststoff und Hilfsstoffe kombiniert und dann Polymer zugegeben und nochmals gemischt.According to a third variant, first Si compound, solid and auxiliary substances are combined and then polymer is added and mixed again.

In einer vierten Variante wird eine Rohmasse aus Polymer und Feststoff wie üblich hergestellt, als Masseteppich ausgebracht oder in Form gebracht. Dann wird die eine oder mehrere Si-Verbindungen auf die Rohmasse aufgebracht. Das Aufbringen wird insbesondere durch Aufsprühen bewirkt, kann aber auch auf andere Weise wie beispielsweise Drucken, Schütten oder Fluten erfolgen. Hieran schließt sich das Verdichten an, wobei durch Ausüben des Drucks die eine oder mehrere Si-Verbindungen in dem räumlich oberen Bereich und tief in der bereits in Form gebrachten Rohmasse verteilt werden.In a fourth variant, a raw mass of polymer and solid is produced as usual, spread out as a mass carpet or shaped. Then the one or more Si compounds are applied to the raw mass. The application is effected in particular by spraying on, but can also be carried out in other ways, for example printing, pouring or flooding. This is followed by compaction, the pressure or pressure distributing the one or more Si compounds in the spatially upper region and deep in the raw material which has already been formed.

Die Si-Verbindungen können grundsätzlich auch in einem geeigneten Lösungsmittel in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden und dies ist in Fällen, in denen diese • Siliciumverbindungen gewöhnlich in einem Lösungsmittel gelöst kommerziell angeboten werden, von Vorteil. Es ist insbesondere auch dann vorteilhaft diese Verbindungen in einem Lösungsmittel einzusetzen, wenn deren Viskosität für eine bessere Verarbeitbarkeit, zum Beispiel beim Versprühen, herabgesetzt werden soll. Dabei kann es ebenfalls vorteilhaft sein, gelöstes Polymer mit einzubringen, was zu einer besseren Verteilung derselben führt und dadurch die Bildung hybridpolymerer Strukturen begünstigt.In principle, the Si compounds can also be used in a suitable solvent in the process according to the invention and this is advantageous in cases in which these silicon compounds are usually offered commercially in solution in a solvent. It is particularly advantageous to use these compounds in a solvent if their viscosity is to be reduced for better processability, for example when spraying. It can also be advantageous to bring in dissolved polymer, which leads to a better distribution of the same and thereby favors the formation of hybrid polymer structures.

Gemäß einer weiteren, fünften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die eine oder mehrere Si-Verbindungen in einer geringeren Menge als bei der vorhergehend beschriebenen Variante aufgebracht oder nach einem Vorverdichten der Rohmasse.According to a further, fifth variant of the method according to the invention, the one or more Si compounds are applied in a smaller amount than in the variant described above or after the raw material has been precompressed.

Diese Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens unterscheiden sich teilweise in den jeweils aus den einzelnen Varianten resultierenden Produkten, die, wenn auch in unterschiedlichem Maß, grundsätzlich die bereits beschriebenen Eigenschaften zeigen. Allen gemeinsam ist die Tatsache, dass eine Freisetzung von gesundheitsgefährdenden Quarzfraktionen sowohl bei der Herstellung, als auch bei der Verarbeitung des erfindungsgemäßen Kunststeins sicher vermieden werden kann. Dabei spielt es keine Rolle, ob dies erfolgt, weil die Ausgangsmaterialien so gewählt werden, dass es sich ausnahmslos um quarzfreie oder quarzarme Ausgangsmaterialien handelt, oder ob Quarz oder quarzhaltige Materialien in Kombination mit thermoplastischen Feststoffen oder Teflon eingesetzt werden, da eventuell entstehende feine Quarzpartikel bei der Bearbeitung, insbesondere beim Schneiden ummantelt und/oder gebunden werden und nicht als Staub freigesetzt.These variants of the method according to the invention differ in part in the products resulting from the individual variants, which, although to a different extent, basically show the properties already described. Common to all is the fact that the release of health-endangering quartz fractions can be safely avoided both in the manufacture and in the processing of the artificial stone according to the invention. It does not matter whether this is done because the starting materials are selected so that they are without exception quartz-free or low-quartz starting materials, or whether quartz or quartz-containing materials are used in combination with thermoplastic solids or Teflon, since any fine quartz particles that are produced the processing, especially when cutting, are encased and / or bound and not released as dust.

Bei dem nach den ersten drei Verfahrensvarianten erhältlichen Hybridpolymer-Werkstoff wird die gesamte Rohmasse durch Zugabe der einen oder mehreren Si-Verbindungen durch selbige modifiziert und ist einheitlich und homogen. Er zeichnet sich insbesondere durch eine gute Härte und chemische Beständigkeit, Hydrophobie und Dichte aus.In the hybrid polymer material obtainable according to the first three process variants, the entire raw mass is modified by adding the one or more Si compounds and is uniform and homogeneous. It is particularly characterized by good hardness and chemical resistance, hydrophobicity and density.

Bei dem nach der vierten Variante erhältlichen Hybridpolymer-Werkstoff verhält es sich ähnlich und die bei der ersten Variante beschriebenen Vorteile sind mit nur geringen Abweichungen ebenfalls vorhanden. Da bei dieser Variante gewöhnlich keine absolut homogene Verteilung der zugesetzten Siliciumverbindung in der Rohmasse erfolgt, können aber kleinste Fehlstellen oder Haarrisse im nm- oder pm-Bereich auftreten. Dies ist aber in vielen Einsatzbereichen vertretbar, wobei die gewonnenen Vorteile diese geringen Nachteile deutlich überwiegen.The situation with the hybrid polymer material obtainable according to the fourth variant is similar and the advantages described in the first variant are also present with only slight deviations. Since in this variant there is usually no absolutely homogeneous distribution of the added silicon compound in the raw material, the smallest defects or hairline cracks in the nm or pm range can occur. However, this is justifiable in many areas of application, and the advantages gained outweigh these minor disadvantages.

Der nach der zuletzt beschriebenen Verfahrensvariante erhaltene Hybridpolymer-Werkstoff zeigt hinsichtlich der Eigenschaften deutliche Unterschiede zu den beiden anderen Varianten, weil die in Form gebrachte Rohmasse nur oberflächlich modifiziert wird und der Kunststein an der modifizierten Oberfläche eine größere Härte und chemische Beständigkeit und Hydrophobie zeigt, während die untere Seite nicht modifiziert ist und and dieser Seite eher Eigenschaften wie ein ausgehärtetes Polymerharz aus dem Stand der Technik aufweist.The hybrid polymer material obtained according to the last-described process variant shows clear differences in properties from the other two variants, because the raw material that has been shaped is only modified on the surface and the artificial stone on the modified surface shows greater hardness and chemical resistance and hydrophobicity, while the lower side is not modified and on this side rather has properties such as a cured polymer resin from the prior art.

Dieses Material ist beispielsweise für Küchenarbeitsplatten, Wand-; Boden-, Fassadenfliesen/-platten, 3-D Gießteile, Waschbecken, Küchenspülbecken oder Duschtassen besonders geeignet, deren Oberflächen vielfältigen Beanspruchungen ausgesetzt sind, während die gegenüberliegende Oberfläche, zum Beispiel die Unterseite einer Arbeitsplatte, diesen Beanspruchungen nicht ausgesetzt ist.This material is for example for kitchen worktops, wall; Floor, facade tiles / plates, 3-D castings, sinks, kitchen sinks or shower trays are particularly suitable, the surfaces of which are exposed to a variety of stresses, while the opposite surface, for example the underside of a worktop, is not exposed to these stresses.

Diese erfindungsgemäß realisierbaren, vorteilhaften Eigenschaften der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen Verfahrensprodukte resultieren aus der dreidimensionalen Vernetzung innerhalb des gesamten Substrates. Hierbei vernetzen nicht nur vorwiegend die Harze untereinander wie es beim einfachen Aushärten von Polymerharzen aus dem Stand der Technik der Fall ist. Es erfolgt erfindungsgemäß vielmehr eine Vernetzung zwischen einem organischen Anteil, dem reaktiven Polymerharz, der Siliciumverbindung und dem und/oder den weiteren Feststoffen.These advantageous properties of the process products obtainable by the process according to the invention which can be achieved according to the invention result from the three-dimensional crosslinking within the entire substrate. Here, not only do the resins predominantly crosslink with one another, as is the case with simple curing of polymer resins from the prior art. Rather, according to the invention, crosslinking takes place between an organic portion, the reactive polymer resin, the silicon compound and the and / or the other solids.

Gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung werden auch die anorganischen, Feststoffe, unabhängig, ob es sich um Quarz, quarzhaltige, quarzarme oder quarzfreie Feststoffe handelt, sowie die organischen Bestandteile, Partikel und/oder Feststoffe anderer Art innerhalb der Matrix chemisch gebunden, so dass diese bei weiteren Bearbeitungsschritten wie z.B. Poliervorgang, Schneid-,Trenn- und Schruppvorgang, sowie auch beim täglichen Gebrauch, nicht mehr oder nur sehr schwer aus der Matrix gerissen werden können und somit keine neuen offenen Poren und/oder Löcher an der Oberfläche des Hybridpolymer-Werkstoffs entstehen. Insbesondere kann auf die Verwendung von Quarzfraktionen mit einem Korndurchmesser <20 µm verzichtet werden und auch bei der Bearbeitung ist ein Entstehen entsprechend feinteiliger Quarzstäube nicht zu befürchten, da diese bei geeigneter Kombination mit anderen Feststoffen eingebunden und nicht als Staub freigesetzt werden. Dabei besteht ferner der Vorteil, dass die sich erfindungsgemäß ausbildenden hybridpolymeren Strukturen besonders gut in Hohlräume, seien es Poren oder Zwischenräume, einwachsen und daher zumindest auf einen Teil, teilweise auch vollständig, auf feine Fraktionen von Feststoffen verzichtet werden kann.According to a special aspect of the present invention, the inorganic solids, regardless of whether they are quartz, quartz-containing, low-quartz or quartz-free solids, and the organic constituents, particles and / or solids of another type are also chemically bound within the matrix, so that this during further processing steps such as Polishing, cutting, separating and roughing, as well as in daily use, can no longer be torn from the matrix, or only with great difficulty, and thus no new open pores and / or holes arise on the surface of the hybrid polymer material. In particular, the use of quartz fractions with a grain diameter of <20 µm can be dispensed with, and there is no need to fear the occurrence of correspondingly fine-grained quartz dust even during processing, since these can be combined with other solids in a suitable combination and are not released as dust. There is also the advantage that the hybrid polymer structures which form in accordance with the invention grow particularly well in cavities, be they pores or gaps, and therefore at least some, in part also completely, of fine fractions of solids can be dispensed with.

Besonderer Vorteil der Erfindung ist somit eine stabile Bindung aller im Substrat befindlichen, Komponenten untereinander, sowie das selbständige Auffüllen oder Zuwachsen der vor dem Härteprozess noch offenen Poren, Fehlstellen und/oder Rissen durch das Wachsen der hybridpolymeren Strukturen, d.h. Strukturen mit chemischen, in der Regel kovalenten Bindungen zwischen den Feststoffen, Polymerharz und zugesetzter Siliciumverbindung, während der ablaufenden Reaktionen zwischen den in der modifizierten Rohmasse enthaltenen Komponenten, insbesondere zwischen den eingesetzten Siliciumverbindungen oder deren unter den später beschriebenen Reaktionsbedingungen zumindest teilweise in situ gebildeten Hydrolysaten und/oder Kondensaten, sowie der anorganischen und/oder organischen Bestandteilen, Partikeln und Füllstoffen.A particular advantage of the invention is thus a stable binding of all components in the substrate to one another, as well as the independent filling or overgrowth of the pores, defects and / or cracks that are still open before the hardening process by the growth of the hybrid polymer structures, i.e. Structures with chemical, usually covalent bonds between the solids, polymer resin and added silicon compound, during the ongoing reactions between the components contained in the modified raw material, in particular between the silicon compounds used or their hydrolyzates and those formed at least partially in situ under the reaction conditions described later and / or condensates, as well as the inorganic and / or organic constituents, particles and fillers.

Die Erfindung macht sich gezielt zunutze, dass die eingesetzten Ausgangsverbindungen und -materialien über die Ausbildung von chemischen, kovalenten Bindungen, oder Bindungen mit hohem kovalenten Bindungsanteil, miteinander zu hybriden Strukturen, Hybridpolymeren, reagieren. Durch das Wachstum der Moleküle und deren Vernetzung werden selbst kleine Hohlräume im nm-Bereich geschlossen bzw. wachsen zu, und glasartige oder massive, harte, teils steinartige Strukturen werden gebildet, welche wiederum mechanisch und chemisch sehr stabil sind.The invention makes specific use of the fact that the starting compounds and materials used react with one another to form hybrid structures, hybrid polymers, by forming chemical, covalent bonds or bonds with a high covalent bond fraction. Due to the growth of the molecules and their cross-linking, even small cavities in the nm range are closed or grow, and glass-like or massive, hard, partly stone-like structures are formed, which in turn are very mechanically and chemically stable.

Je nach Einsatz der Si-Verbindungen und/oder deren Hydrolysaten und oder Kondensaten, kann die Molekülgröße und das Molekülwachstum definiert gesteuert werden. Idealerweise setzt man, kurz-, mittel- und langkettige Silane ein, optional Siloxane, Polysiloxane, Siliazane oder Polysilazane bzw. deren Hydrolysate und/oder Kondensate aber auch Silikonharze. Diese führen zu einer dichtesten Packung und zu einem starken kugelartigen, bzw. „wolkigen“, verwobenen Molekülwachstum und, damit verbunden oder daraus resultierend, zu einem selbst-Schließen der Porenzwischenräume, sowohl zwischen Feststoffen, als auch in diesen selbst. Ferner kommt es zu einer zusätzlicher Verzahnung während des Reaktions- und Wachstumsprozesses. Dies ist von besonderer Bedeutung, wenn poröse oder brüchige, partikuläre anorganische oder organische Verbindungen oder Füllstoffe eingesetzt werden sollen. Die in die Poren der Füllstoffe einwachsenden hybridpolymeren Strukturen verzahnen diese zusätzlich zur chemischen Anbindung noch hintergriffig und wirken damit weiter stabilisierend.Depending on the use of the Si compounds and / or their hydrolyzates and or condensates, the molecular size and the molecular growth can be controlled in a defined manner. Ideally, short-, medium- and long-chain silanes are used, optionally siloxanes, polysiloxanes, siliazanes or polysilazanes or their hydrolysates and / or condensates, but also silicone resins. These lead to the densest packing and to a strong spherical, or “cloudy”, interwoven molecular growth and, connected with or as a result of this, to a self-closing of the pore spaces, both between solids and within them an additional interlinking during the reaction and growth process. This is of particular importance if porous or brittle, particulate inorganic or organic compounds or fillers are to be used. The hybrid polymer structures that grow into the pores of the fillers interlock with them in addition to the chemical bonding and thus have a further stabilizing effect.

Aus diesem Grund können auch zum Beispiel günstigere, quarzfreie Füllstoffe eingesetzt werden, üblicherweise stark poröse und weniger feste Füllstoffe, ohne die Eigenschaften des Endproduktes negativ zu beeinflussen. Hier sind insbesondere quarzfreie Schamotten und/oder quarzfreier Keramikbruch zu nennen, Materialien, welche äusserst Kostengünstig erhältlich sind. Von besonderer Bedeutung sind in diesem Zusammenhang noch Kunststoff-Recyclate und Kunststein-Recyclate, egal welcher Herkunft, weil es eine Wiederverwendung und/oder Weiterverarbeitung von zwangsläufig anfallenden Produktionsabfällen ermöglicht.For this reason, cheaper, quartz-free fillers can also be used, for example, usually highly porous and less solid fillers, without adversely affecting the properties of the end product. Here, in particular, quartz-free chamottes and / or quartz-free ceramic fragments are to be mentioned, materials which are extremely inexpensive to obtain. In this context, plastic recyclates and artificial stone recyclates, regardless of their origin, are of particular importance because they enable reuse and / or further processing of production waste that is inevitable.

Ferner hat sich gezeigt, dass aufgrund des Wachstums der Polymere geringere Mengen an Harz eingesetzt werden können. Dies ist von besonderem Interesse, da das Harz in der Materialkomposition eine besonders preisbestimmende Komponente darstellt.It has also been shown that, because of the growth of the polymers, smaller amounts of resin can be used. This is of particular interest since the resin in the material composition represents a particularly price-determining component.

Bei sehr offenporigen Füllstoffen kann zum Beispiel die Zusammensetzung in einer unabhängigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens dennoch so gewählt werden, dass durch Zugabe von Stützkorn oder Füllkorn mit einem Korndurchmesser kleiner als dem Porendurchmesser des Füllstoffs, gewöhnlich im Bereich von 10 nm bis 30 µm, die Poren zumindest bei einem Teil des Füllstoffs weitestgehend gefüllt werden.In the case of very open-pore fillers, for example, the composition in an independent embodiment of the method according to the invention can nevertheless be selected such that by adding support grain or filler grain with a grain diameter smaller than the pore diameter of the filler, usually in the range from 10 nm to 30 μm, the pores are largely filled, at least in part of the filler.

Ferner werden an den Außenseiten der hybriden Strukturen idealerweise haftvermittelnde reaktive Gruppen gewählt, welche mit den ebenfalls eingebrachten Füllstoffen oder Pigmenten vernetzen. Als reaktive Gruppen sind allgemein reaktive funktionelle Gruppen wie zum Beispiel AminoCarbonyl- oder Epoxygruppen einsetzbar. Auf diese Weise ergibt sich eine sehr vorteilhafte Haftverbesserung zu anorganischen Füllstoffen aus der Hybridpolymerbasis heraus. Es kommt zu einer dreidimensionalen Vernetzung und Matrixbildung, wobei ein Vorsilanisieren der anorganischen Partikel in der Matrix, wie es im Stand der Technik zumindest teilweise durchgeführt wird, entfallen kann.Furthermore, ideally adhesion-promoting reactive groups are selected on the outer sides of the hybrid structures, which crosslink with the fillers or pigments likewise introduced. In general, reactive functional groups such as amino carbonyl or epoxy groups can be used as reactive groups. In this way, there is a very advantageous improvement in adhesion to inorganic fillers from the hybrid polymer base. There is a three-dimensional crosslinking and matrix formation, wherein a pre-silanization of the inorganic particles in the matrix, as is at least partially carried out in the prior art, can be omitted.

Aufgrund des beschriebenen Einwachsens der hybridpolymeren Strukturen ist es auch möglich, gezielt poröse Feststoffe einzusetzen. Das kann sogar besonders vorteilhaft sein, da durch das Einwachsen und Verzahnen der hybridpolymeren Strukturen eine besonders feste Einbindung dieser porösen Feststoffe in die gebildete Matrix erreichbar ist.Because of the ingrowth of the hybrid polymer structures described, it is also possible to use porous solids in a targeted manner. This can even be particularly advantageous, since the wax-in and interlocking of the hybrid polymer structures enables a particularly firm integration of these porous solids into the matrix formed.

Die so erhaltenen Hybridpolymere weisen somit in ihrer einfachsten Ausgestaltung bereits Strukturen auf, die auf molekularer Ebene aus anorganischen und organischen Anteilen aufgebaut und chemisch miteinander verbunden sind. Sie besitzen daher einerseits Eigenschaften von organischen Polymeren, andererseits aber auch interessante Eigenschaften anorganischer Materialien. So können Substrate geschaffen werden, welche einerseits eine hohe Flexibilität wie Polymere aufweisen und dennoch glasartig hart und chemisch beständig sein können wie anorganische Materialien.In their simplest configuration, the hybrid polymers obtained in this way already have structures which are built up on a molecular level from inorganic and organic components and are chemically linked to one another. They therefore have properties of organic polymers on the one hand, but also interesting properties of inorganic materials on the other. In this way, substrates can be created which, on the one hand, have a high degree of flexibility, such as polymers, and yet can be glass-like hard and chemically resistant, like inorganic materials.

Da diese Hybridpolymere keine oder praktisch nicht wahrnehmbare Phasengrenzen besitzen, ergeben sich auch hervorragende optische Eigenschaften bei den nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Produkten.Since these hybrid polymers have no or practically imperceptible phase boundaries, excellent optical properties also result in the products produced by the process according to the invention.

Die nachfolgenden Beispiele geben einige der erfindungsgemäß möglichen Kombinationen von Komponenten an, die zum Herstellen von erfindungsgemäßen Hybridpolymer-Werkstoffen einsetzbar sind. Diese bilden nur einen kleinen Ausschnitt möglicher Kombinationen ab:The following examples give some of the combinations of components which are possible according to the invention and which can be used to produce hybrid polymer materials according to the invention. These only show a small selection of possible combinations:

Beispiel 1 (metallhaltiger Hybridpolymer-Werkstoff)Example 1 (metal-containing hybrid polymer material)

Thermoplastischer Polyester PET (10 µ - 500 µm)Thermoplastic polyester PET (10 µ - 500 µm) 56,45%56.45% Titan-isopropoxidTitanium isopropoxide 5,64%5.64% Zirkon-n-propoxidZircon-n-propoxide 5,64%5.64% EpoxidharzEpoxy resin 16,93%16.93% Peroxid-Starter (2% bzgl. Epoxidharz)Peroxide starter (2% with respect to epoxy resin) 0,34%0.34% Kupfer-Katalysator (0,2% bzgl. Epoxidharz)Copper catalyst (0.2% with respect to epoxy resin) 0,04%0.04% PolydimethylsiloxanPolydimethylsiloxane 3,30%3.30% Polydimethylsiloxan (OH-terminiert)Polydimethylsiloxane (OH-terminated) 0,37%0.37% Edelstahlspähne/-pulver (10 µm bis 50 µm)Stainless steel shavings / powder (10 µm to 50 µm) 11,29%11.29%

Beispiel 2 (naturfaserhaltiger Hybridpolymer-Werkstoff)Example 2 (Hybrid polymer material containing natural fibers)

Polyamid (PA 50 µ - 600 µm)Polyamide (PA 50 µ - 600 µm) 55,05%55.05% Titan-isopropoxidTitanium isopropoxide 11,00%11.00% PhenolharzPhenolic resin 16,52%16.52% Peroxid-Starter (2% bzgl. Phenolharz)Peroxide starter (2% with respect to phenolic resin) 0,33%0.33% Zink-Katalysator (0,2% bzgl. Phenolharz)Zinc catalyst (0.2% with respect to phenolic resin) 0,03%0.03% OctyltriethoxysilanOctyltriethoxysilane 2,48%2.48% PolydimethylsiloxanPolydimethylsiloxane 0,28%0.28% Zirkonoxid-Pulver (10 µm - 40 µm) Zirconium oxide powder (10 µm - 40 µm) 11,01%11.01% HanffaserHemp fiber 2,75%2.75% NonylphenolNonylphenol 0,55%0.55%

Beispiel 3 (Steinwolle (Basaltfaser) enthaltender Hybridpolymer-Werkstoff)Example 3 (Hybrid polymer material containing rock wool (basalt fiber))

Thermoplastischer Polyester PET (50 µm - 500 µm)Thermoplastic polyester PET (50 µm - 500 µm) 30,00%30.00% Thermoplastischer Polyester PET (170 µm - 800 µm)Thermoplastic polyester PET (170 µm - 800 µm) 25,05%25.05% Titan-isopropoxidTitanium isopropoxide 5,50%5.50% Zirkon-n-propoxidZircon-n-propoxide 5,50%5.50% Ungesättigtes PolyesterharzUnsaturated polyester resin 16,52%16.52% Peroxid-Starter (2% bzgl. Polyesterharz)Peroxide starter (2% with respect to polyester resin) 0,33%0.33% Cobalt-Katalysator (0,2% bzgl. Polyesterharz)Cobalt catalyst (0.2% based on polyester resin) 0,03%0.03% PolydimethylsiloxanPolydimethylsiloxane 2,48%2.48% Polydimethylsiloxan H-terminiertPolydimethylsiloxane H-terminated 0,28%0.28% Aluminiumoxid-Pulver (Korund) (50 µm - 100 µm)Aluminum oxide powder (corundum) (50 µm - 100 µm) 11,01%11.01% Steinwolle (Basaltfaser 1 µm - 300 µm)Rock wool (basalt fiber 1 µm - 300 µm) 2,75%2.75% NonylphenolNonylphenol 0,55%0.55%

Beispiel 4 (Kohlefaser und Mineral enthaltender Hybridpolymer-Werkstoff)Example 4 (Hybrid polymer material containing carbon fiber and mineral)

Polyimid (PEI 75 µm bis 400 µm)Polyimide (PEI 75 µm to 400 µm) 41,68%41.68% PolycarbonatPolycarbonate 12,18%12.18% TitantetrabutanolatTitanium tetrabutanolate 10,78%10.78% MelaminharzMelamine resin 16,16%16.16% Ameisensäure 50% (2,17% bzgl. Melaminharz)Formic acid 50% (2.17% for melamine resin) 0,35%0.35% PolydimethylsiloxanPolydimethylsiloxane 2,42%2.42% Polydimethylsiloxan (H-terminiert)Polydimethylsiloxane (H-terminated) 0,27%0.27% Aluminiumoxid-Pulver (10 µm - 40 µm)Alumina powder (10 µm - 40 µm) 10,77%10.77% Kohlefaser (10 µm - 150 µm)Carbon fiber (10 µm - 150 µm) 5,39%5.39%

Beispiel 5 (Al2O3 und Kunststoff enthaltender Hybridpolymer-Werkstoff)Example 5 (Hybrid polymer material containing Al 2 O 3 and plastic)

Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS 30 µm bis 600 µm)Acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS 30 µm to 600 µm) 55,05%55.05% TitantetrabutanolatTitanium tetrabutanolate 5,50%5.50% Zirkon-n-propoxidZircon-n-propoxide 5,50%5.50% Ungesättigtes PolyesterharzUnsaturated polyester resin 16,52%16.52% Peroxid-Starter (2% bzgl. Polyesterharz)Peroxide starter (2% with respect to polyester resin) 0,33%0.33% Zinn-Katalysator (0,2% bzgl. Polyesterharz)Tin catalyst (0.2% based on polyester resin) 0,03%0.03% PolydimethylsiloxanPolydimethylsiloxane 2,48%2.48% HexadecyltrimethoxysilanHexadecyltrimethoxysilane 0,28%0.28% Aluminiumoxid-Pulver (10 µm - 40 µm)Alumina powder (10 µm - 40 µm) 13,76%13.76% NonylphenolNonylphenol 0,55%0.55%

Beispiel 6 (Pulverharz und Kunststoff enthaltender Hybridpolymer-Werkstoff) Example 6 (Hybrid Polymer Material Containing Powder Resin and Plastic)

Polyphenylensulfid (PPS 50 µm bis 450 µm)Polyphenylene sulfide (PPS 50 µm to 450 µm) 48,91%48.91% Polyaryletherketon (PEEK 300 µm bis 750 µm)Polyaryl ether ketone (PEEK 300 µm to 750 µm) 13,3613.36 Zirkon-n-propoxidZircon-n-propoxide 11,32%11.32% EpoxidharzEpoxy resin 16,98%16.98% Peroxid-Starter (2,18% bzgl. Epoxidharz)Peroxide starter (2.18% with respect to epoxy resin) 0,37%0.37% Polydimethylsiloxan (H-terminiert)Polydimethylsiloxane (H-terminated) 2,83%2.83% Phenolharz mit Härter (Hexamethylentetramin) (Rhenosin A)Phenolic resin with hardener (hexamethylenetetramine) (rhenosine A) 5,66%5.66% NonylphenolNonylphenol 0,57%0.57%

Beispiel 7 (feinteiligen Kunststoff enthaltender Hybridpolymer-Werkstoff)Example 7 (Hybrid Polymer Material Containing Fine-Part Plastic)

Polyethylen PE (800 µm bis 1200 µm)Polyethylene PE (800 µm to 1200 µm) 8,63%8.63% Polypropylen PP (200 µm bis 500 µm)Polypropylene PP (200 µm to 500 µm) 12,43%12.43% Thermoplastischer Polyester (PET 85 µm bis 350 µm)Thermoplastic polyester (PET 85 µm to 350 µm) 47,47%47.47% Titan-isopropoxidTitanium isopropoxide 2,71%2.71% Zirkon-n-propoxidZircon-n-propoxide 8,71%8.71% Ungesättigtes PolyesterharzUnsaturated polyester resin 17,13%17.13% Peroxid-Starter (3,33% bzgl. Polyesterharz)Peroxide starter (3.33% based on polyester resin) 0,57%0.57% Cobalt-Katalysator (0,33% bzgl. Polyesterharz)Cobalt catalyst (0.33% based on polyester resin) 0,06%0.06% PolysilazanPolysilazane 2,29%2.29%

Beispiel 8 (Teflon und Kunststoff enthaltender Hybridpolymer-Werkstoff)Example 8 (Hybrid Polymer Material Containing Teflon and Plastic)

Polyvinylchlorid PVC (20 µm bis 550 µm)Polyvinyl chloride PVC (20 µm to 550 µm) 48,28%48.28% Polyvinylchlorid PVC (10 µm bis 300 µm)Polyvinyl chloride PVC (10 µm to 300 µm) 8,15%8.15% TitantetraethanolatTitanium tetraethanolate 12,07%12.07% Ungesättigtes PolyesterharzUnsaturated polyester resin 17,20%17.20% Peroxid-Starter (0,65% bzgl. Polyesterharz)Peroxide starter (0.65% based on polyester resin) 0,11%0.11% Cobalt-Katalysator (0,07 % bzgl. Polyesterharz)Cobalt catalyst (0.07% based on polyester resin) 0,01%0.01% PTFE (4 µm)PTFE (4 µm) 10,00%10.00% Phenol-Formaldehyd-HarzPhenol formaldehyde resin 2,07%2.07% Polydimethylsiloxan (CI-terminiert)Polydimethylsiloxane (CI-terminated) 2,11%2.11%

Beispiel 9 (Kunststoff (3 Fraktionen) und Teflon enthaltender Hybridpolymer-Werkstoff)Example 9 (plastic (3 fractions) and Teflon-containing hybrid polymer material)

Thermoplastischer Polyester (PET 500 µ - 1500 µ m)Thermoplastic polyester (PET 500 µ - 1500 µ m) 31,12%31.12% Thermoplastischer Polyester (PET 90 µ - 480 µ m)Thermoplastic polyester (PET 90 µ - 480 µ m) 26,37%26.37% Polyphtalamid (PPA 60 µm 180 µm)Polyphthalamide (PPA 60 µm 180 µm) 4,19%4.19% Titan-isopropoxidTitanium isopropoxide 5,90%5.90% Ungesättigtes PolyesterharzUnsaturated polyester resin 21,30%21.30% Peroxid-Starter (0,78% bzgl. Polyesterharz)Peroxide starter (0.78% based on polyester resin) 0,17%0.17% Nickel-Katalysator (0,08 % bzgl. Polyesterharz)Nickel catalyst (0.08% based on polyester resin) 0,02%0.02% PTFE (6 µm - 20 µm)PTFE (6 µm - 20 µm) 7,767.76 Polydimethylsiloxan-OH terminiertPolydimethylsiloxane-OH terminated 1,17%1.17% HexadecyltrimethoxysilanHexadecyltrimethoxysilane 1,00%1.00% Urethanacrylat-Harz Urethane acrylate resin 1,00%1.00% Polymethylmethacrylat (350 µm - 1 mm)Polymethyl methacrylate (350 µm - 1 mm) 34,35%34.35% Kunststoffrecyklat (PET 20 µm bis 250 µm)Plastic recyclate (PET 20 µm to 250 µm) 34,35%34.35% Aluminium-isopropoxidAluminum isopropoxide 5,73%5.73% Zirkon-ethoxidZircon ethoxide 5,73%5.73% VinylesterharzeVinyl ester resins 17,18%17.18% Peroxid-Starter (2,0% bzgl. Vinylesterharz)Peroxide starter (2.0% with respect to vinyl ester resin) 0,34%0.34% Eisen-Katalysator (0,2% bzgl. Vinylesterharz)Iron catalyst (0.2% with respect to vinyl ester resin) 0,03%0.03% PolydimethylsiloxanPolydimethylsiloxane 2,00%2.00% MethyltrimethoxysilanMethyltrimethoxysilane 0,28%0.28%

Beispiel 11 (Holz und Kunststoff enthaltender Hybridpolymer-Werkstoff)Example 11 (Hybrid polymer material containing wood and plastic)

Thermoplastischer Polyester (PET 20 µ - 500 µ m)Thermoplastic polyester (PET 20 µ - 500 µ m) 62,98%62.98% Holzfaser/-spähne (1µm - 100 µmWood fiber / shavings (1µm - 100 µm 5,73%5.73% Titan-isopropoxidTitanium isopropoxide 4,73%4.73% Zirkon-n-propoxidZircon-n-propoxide 4,73%4.73% Aluminium-isopropoxidAluminum isopropoxide 2,00%2.00% Ungesättigtes PolyesterharzUnsaturated polyester resin 14,18%14.18% EpoxidharzEpoxy resin 3,00%3.00% Peroxid-Starter (2,40% bzgl. Polyesterharz)Peroxide starter (2.40% with respect to polyester resin) 0,34%0.34% Mangan-Katalysator (0,2% bzgl. Polyesterharz)Manganese catalyst (0.2% based on polyester resin) 0,03%0.03% PolydimethylsiloxanPolydimethylsiloxane 2,29%2.29%

Die vorstehend beschrieben Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine Elektronenmikroskop-Aufnahme eines Hybridpolymer-Werkstoffs mit einem mineralischen Feststoff und PET, auf der eine vollständige Umhüllung eines Al2O3-Partikels mit hybridpolymeren Strukturen zu erkennen ist;
  • 2 eine Elektronenmikroskop-Aufnahme eines Hybridpolymer-Werkstoffs wie in 1 mit einem aufgeschnittenen Al2O3-Partikel;
  • 3 eine Elektronenmikroskop-Aufnahme eines Hybridpolymer-Werkstoffs mit PET als Feststoff;
  • 4 eine Elektronenmikroskop-Aufnahme eines Hybridpolymer-Werkstoffs wie in 4 in stärkerer Vergrößerung;
  • 5 eine Elektronenmikroskop-Aufnahme eines Hybridpolymer-Werkstoffs mit feineren PET-Fraktionen;
  • 6 eine Elektronenmikroskop-Aufnahme eines Hybridpolymer-Werkstoffs mit Kunststoff-Recyclat;
  • 7 eine Elektronenmikroskop-Aufnahme eines Hybridpolymer-Werkstoffs wie in 6 in stärkerer Vergrößerung;
  • 8 eine Elektronenmikroskop-Aufnahme eines Hybridpolymer-Werkstoffs mit Hanffasern;
  • 9 eine Elektronenmikroskop-Aufnahme eines Hybridpolymer-Werkstoffs wie in 8 in stärkerer Vergrößerung;
  • 10 eine Elektronenmikroskop-Aufnahme eines Hybridpolymer-Werkstoffs mit Holz;
  • 11 eine Elektronenmikroskop-Aufnahme eines Hybridpolymer-Werkstoffs wie in 10 mit geringerer Vergrößerung;
  • 12 eine Elektronenmikroskop-Aufnahme eines Hybridpolymer-Werkstoffs mit Kohlefaser;
  • 13 eine Elektronenmikroskop-Aufnahme eines Hybridpolymer-Werkstoffs wie in 12 in stärkerer Vergrößerung;
  • 14 eine Elektronenmikroskop-Aufnahme eines Hybridpolymer-Werkstoffs mit einem Pulverharz;
  • 15 eine Elektronenmikroskop-Aufnahme eines Hybridpolymer-Werkstoffs mit Stahl;
  • 16 eine Elektronenmikroskop-Aufnahme eines Hybridpolymer-Werkstoffs mit Steinwolle;
  • 17 eine Elektronenmikroskop-Aufnahme eines Hybridpolymer-Werkstoffs mit Tretrafluorethylen und
  • 18 eine Elektronenmikroskop-Aufnahme eines Hybridpolymer-Werkstoffs, der mit Quarz, aber ohne Si-Verbindungen hergestellt wurde.
The invention described above is explained in more detail below with reference to the accompanying figures. Show it:
  • 1 an electron microscope image of a hybrid polymer material with a mineral solid and PET, on which a complete coating of an Al 2 O 3 particle with hybrid polymer structures can be seen;
  • 2nd an electron microscope image of a hybrid polymer material as in 1 with a cut Al 2 O 3 particle;
  • 3rd an electron microscope image of a hybrid polymer material with PET as a solid;
  • 4th an electron microscope image of a hybrid polymer material as in 4th in higher magnification;
  • 5 an electron microscope image of a hybrid polymer material with finer PET fractions;
  • 6 an electron microscope image of a hybrid polymer material with plastic recyclate;
  • 7 an electron microscope image of a hybrid polymer material as in 6 in higher magnification;
  • 8th an electron microscope image of a hybrid polymer material with hemp fibers;
  • 9 an electron microscope image of a hybrid polymer material as in 8th in higher magnification;
  • 10th an electron microscope image of a hybrid polymer material with wood;
  • 11 an electron microscope image of a hybrid polymer material as in 10th with lower magnification;
  • 12th an electron microscope image of a hybrid polymer material with carbon fiber;
  • 13 an electron microscope image of a hybrid polymer material as in 12th in higher magnification;
  • 14 an electron microscope image of a hybrid polymer material with a powder resin;
  • 15 an electron microscope image of a hybrid polymer material with steel;
  • 16 an electron microscope image of a hybrid polymer material with rock wool;
  • 17th an electron microscope image of a hybrid polymer material with tretrafluoroethylene and
  • 18th an electron micrograph of a hybrid polymer material made with quartz but without Si compounds.

1 zeigt eine Elektronenmikroskop-Aufnahme eines Hybridpolymer-Werkstoffs, bei dem ein Mineral und Polyethylenterephthalat (PET) als Feststoffe in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt wurden. In der Bildmitte ist deutlich der mineralische Bestandteil, Al2O3, umhüllt von und eingebunden in hybridpolymere Strukturen zu erkennen. Die hybridpolymeren Strukturen zeichnen sich durch wellenförmige, hirnwindungsartige Muster aus. Die parallel verlaufenden Linien am Rand des umschlossenen Korns sind ein deutlicher Hinweis auf die reaktive Anbindung. Dies ist in 2 besonders gut zu erkennen, wobei in dieser Aufnahme im unteren Bereich des Bildes ein gespaltenes Al2O3-Korn deutlich zu erkennen ist. Von dessen Rand scheinen wellenartige Strukturen zu wachsen und zwar ohne erkennbare Phasengrenzen. Das Merkmal einer reaktiven Anbindung. Im linken teil des Bildes etwas unterhalb der Bildmitte ist zu erkennen, dass das Hybridpolymer sich bis in einen Riss des Korns hinein ausgebildet hat. Die linienartigen Strukturen oder Verwerfungen entstehen aufgrund der entstehenden lokalen inneren Druckspannungen. 1 shows an electron microscope image of a hybrid polymer material in which a mineral and polyethylene terephthalate (PET) were used as solids in the inventive method. The mineral component, Al 2 O 3 , encased by and incorporated into hybrid polymer structures can be clearly seen in the center of the picture. The hybrid polymer structures are characterized by wavy, brain-like patterns. The parallel lines at the edge of the enclosed grain are a clear indication of the reactive connection. This is in 2nd can be seen particularly well, a split Al 2 O 3 grain being clearly visible in this image in the lower region of the image. Wave-like structures seem to grow from its edge, without any recognizable phase boundaries. The characteristic of a reactive connection. In the left part of the picture, slightly below the center of the picture, you can see that the hybrid polymer has developed right into a crack in the grain. The line-like structures or faults arise due to the resulting local internal compressive stresses.

In der Elektronenmikroskop-Aufnahme in 3 ist ein Hybridpolymer-Werkstoff zu sehen, bei dessen Herstellung ausschließlich Polyethylenterephthalat (PET) als Feststoff eingesetzt wurde, welches als scharfkantige, halbkreisförmig Struktur zu erkennen ist. Auch hier sind die wellenartigen Strukturen ohne Ausbildung einer Phasengrenze zu erkennen.In the electron microscope image in 3rd a hybrid polymer material can be seen, in the production of which only polyethylene terephthalate (PET) was used as a solid, which can be seen as a sharp-edged, semicircular structure. Here too, the wave-like structures can be recognized without the formation of a phase boundary.

Der vorstehend beschriebene Sachverhalt ist dabei deutlicher in der 4 zu erkennen, die gegenüber 3 die doppelte Vergrößerung aufweist.The situation described above is clearer in the 4th to recognize the opposite 3rd has twice the magnification.

Auch 5 zeigt einen Hybridpolymer-Werkstoff der ausschließlich mit PET als Feststoff hergestellt wurde, diesmal allerdings mit einer feineren Fraktion. Diese wurde durch Zerkleinern mit einem Stabmixer erhalten. Besonders gut sind die wellenartigen hybridpolymeren Strukturen erkennbar.Also 5 shows a hybrid polymer material that was produced exclusively with PET as a solid, but this time with a finer fraction. This was obtained by crushing with a hand blender. The wave-like hybrid polymer structures are particularly recognizable.

6 zeigt einen Hybridpolymer-Werkstoff der ein Kunststoff-Recyclat, ein zerkleinerter Laborbecher, enthält. Auch hier sind wellenförmige, hybridpolymere Strukturen, aber keine erkennbaren Phasengrenzen. Dies in in größerer Vergrößerung nochmals in 7, zu sehen, die einen Ausschnitt aus der Bildmitte von 6 zeigt. 6 shows a hybrid polymer material that contains a plastic recyclate, a shredded laboratory beaker. Here too there are wave-shaped, hybrid polymer structures, but no discernible phase boundaries. This in a larger magnification again 7 to see a section from the center of the picture 6 shows.

In den 8 und 9 ist jeweils die besonders gute Einbindung von Hanffasern in den Hybridpolymer-Werkstoff gezeigt. Besonders gut zeigt 9 die reaktive Anbindung der Hanffaser durch den übergangslosen Verlauf zwischen Faser und Polymerstruktur, ohne dass auch nur ein Hinweis auf eine Phasengrenze zu erahnen wäre.In the 8th and 9 the particularly good integration of hemp fibers in the hybrid polymer material is shown. Shows particularly well 9 the reactive connection of the hemp fiber through the seamless course between the fiber and the polymer structure, without even a hint of a phase boundary.

Die 10 und 11 zeigen die vorteilhafte Einbindung eines Holzpartikels in den erfindungsgemäßen Hybridpolymer-Werkstoff in unterschiedlichen Vergrößerungen, wobei die charakteristischen wellenförmigen Strukturen wieder ins Auge fallen.The 10th and 11 show the advantageous incorporation of a wood particle in the hybrid polymer material according to the invention in different magnifications, the characteristic undulating structures again catching the eye.

12 zeigt einen mit Kohlefaser hergestellten Hybridpolymer-Werkstoff und dessen hervorragende Einbindung, aber keine Phasengrenzen. Der Teil des Bildes am oberen Bildrand in der Mitte ist vergrößert in 13 wiedergegeben und man kann deutlich die Stirnseite einer • gebrochenen Faser erkennen, wellenförmige, hybridpolymere Strukturen und wiederum keine Phasengrenzen. 12th shows a hybrid polymer material made with carbon fiber and its excellent integration, but no phase boundaries. The part of the picture at the top of the picture in the middle is enlarged in 13 reproduced and you can clearly see the front side of a • broken fiber, wavy, hybrid polymer structures and again no phase boundaries.

Der in 14 abgebildete Hybridpolymer-Werkstoff wurde mit einem Pulverharz als Feststoff hergestellt und zeigt extrem feine und dichte wellenförmige Strukturen.The in 14 The hybrid polymer material shown was made with a powder resin as a solid and shows extremely fine and dense wavy structures.

In 15 ist ein Hybridpolymer-Werkstoff gezeigt, zu dessen Herstellung Edelstahl in Form von Fräs- und Bohrspänen verwendet wurde. Dieser Stahl wurde so wie er anfällt verwendet, dass heißt, mit Resten von Schmiermittel oder Schmieröl.In 15 a hybrid polymer material is shown, for the manufacture of which stainless steel in the form of milling and drilling chips was used. This steel was used as it is, that is, with residual lubricant or lubricating oil.

Bei der in 16 etwa diagonal verlaufende Erhebung ist eine Steinwollefaser, genauer Basaltwollefaser, die so gut eingebunden ist, dass sie fast nicht mehr erkennbar ist. Auch in dieser Figur sind wieder die charakteristischen wellenförmigen Strukturen erkennbar, aber keine Phasengrenze.At the in 16 The diagonal elevation is a rock wool fiber, more precisely basalt wool fiber, which is so well integrated that it is almost no longer recognizable. In this figure, too, the characteristic wavy structures can be seen, but no phase boundary.

In 17 ist ein Hybridpolymer-Werkstoff mit sehr feinem Teflon abgebildet. Diese bilden Teil der wolkigen Struktur im linken Bildteil, wobei die feinteiligen Partikel bedingen, dass bei dieser Auflösung die hybridpolymeren Strukturanteile als wolkenförmig zu erkennen sind.In 17th is a hybrid polymer material with very fine Teflon shown. These form part of the cloudy structure in the left part of the image, the fine-particle particles requiring that the hybrid polymeric structure portions be recognized as cloud-shaped at this resolution.

Im Vergleich zu den vorhergehenden Figuren ist in 18 ein Werkstoff gezeigt, der mit Quarz, aber ohne Si-Verbindung hergestellt ist. Dabei zeigen die größeren, glatten und scharfkantigen Strukturen den Quarz und die porös oder rau erscheinenden Bereiche ausgehärtetes Polymerharz. Im Unterschied zu den anderen Elektronenmikroskop-Aufnahmen sind die einzelnen Bestandteile deutlich voneinander zu unterscheiden und wellenförmige Strukturen, die die erfindungsgemäßen Hybridpolymere kennzeichnen, fehlen vollständig.Compared to the previous figures, in 18th shown a material that is made with quartz, but without Si compound. The larger, smooth and sharp-edged structures show the quartz and the porous or rough-appearing areas of hardened polymer resin. In contrast to the other electron microscope images, the individual components can be clearly distinguished from one another and undulating structures which characterize the hybrid polymers according to the invention are completely absent.

Zusammenfassend ist somit festzustellen, dass es erfindungsgemäß gelungen ist die unterschiedlichsten Substrate fest und reaktiv in eine Polymermatrix einzubinden, wobei sich Verfahrensprodukte ergeben, deren Eigenschaften über weite Bereiche durch gezielte Auswahl der als Ausgangsmaterial eingesetzten Feststoffe steuern lassen.In summary, it can thus be stated that, according to the invention, it has been possible to incorporate a wide variety of substrates firmly and reactively into a polymer matrix, resulting in process products whose properties can be controlled over a wide range by carefully selecting the solids used as the starting material.

Claims (10)

Verfahren zum Herstellen eines Hybridpolymer-Werkstoffs auf der Basis eines reaktiven Polymerharzes und einer oder mehreren Si-Verbindungen aus der Silane, Siloxane Silazane und Silikonharze umfassenden Gruppe, wobei Fasern in Kombination mit dem reaktiven Polymerharz und einer oder mehreren Si-Verbindungen sowie Hilfsstoffen eine Rohmasse bilden, die Rohmasse verdichtet und nachfolgend umgesetzt und ausgehärtet wird.Process for producing a hybrid polymer material based on a reactive polymer resin and one or more Si compounds from the group comprising silanes, siloxanes, silazanes and silicone resins, fibers in combination with the reactive polymer resin and one or more Si compounds and auxiliaries being a raw material form, the raw mass is compacted and subsequently converted and cured. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern sortenrein oder als Gemisch verschiedener Fasern und/oder in Kombination mit einem oder mehreren weiteren Feststoffen verwendet wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the fibers are used sorted or as a mixture of different fibers and / or in combination with one or more other solids. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern aus der aus pflanzlichen Fasern, tierischen Fasern und synthetischen Fasern sowie Mischungen derselben umfassenden Gruppe ausgewählt sind.Procedure according to Claim 1 or 2nd , characterized in that the fibers are selected from the group consisting of vegetable fibers, animal fibers and synthetic fibers and mixtures thereof. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern eine Länge im Bereich von 0,1 µm bis 10 mm aufweisen, insbesondere 10 µm bis 2 mm.Procedure according to one of the Claims 1 to 3rd , characterized in that the fibers have a length in the range from 0.1 µm to 10 mm, in particular 10 µm to 2 mm. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die Fasern in einem Anteil von 0,1 Gew.-% bis 40 Gew.-% in der Rohmasse enthalten sind, insbesondere 0,5 Gew--% bis 25 Gew.-%.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the fibers are contained in the raw material in a proportion of 0.1% by weight to 40% by weight, in particular 0.5% by weight to 25% by weight. %. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die weiteren Feststoffe aus der Thermoplaste, Duroplaste, Elastomere, Kunststoffrecyclate, Kunststeinrecyclate, pflanzlichen Feststoffe, natürliche Mineralen, Gesteine, Erze, synthetische Mineralen, Keramik, Metalloxide und Metalle umfassenden Gruppe ausgewählt sind und/oder der oder die weiteren Feststoffe in ein oder mehreren Fraktionen unterschiedlicher Größe und/oder unterschiedlicher Art gleichzeitig eingesetzt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the or the other solids are selected from the group consisting of thermoplastics, thermosets, elastomers, plastic recyclates, artificial stone recyclates, vegetable solids, natural minerals, rocks, ores, synthetic minerals, ceramics, metal oxides and metals and / or the further solids or solids are used simultaneously in one or more fractions of different sizes and / or different types. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, die Rohmasse ferner Zirkon-, Aluminium- und/oder Titanverbindungen enthält.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the raw mass further contains zirconium, aluminum and / or titanium compounds. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zirkon-, Aluminium- und/oder Titanverbindungen lösliche Titanverbindungen sind, besonders deren Alkoxide, insbesondere deren Ethoxide, Propoxide und/oder Butoxide.Procedure according to Claim 7 , characterized in that the zirconium, aluminum and / or titanium compounds are soluble titanium compounds, especially their alkoxides, in particular their ethoxides, propoxides and / or butoxides. Hybridpolymer-Werkstoff, erhältlich nach einem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.Hybrid polymer material obtainable by a process according to one of the preceding claims. Hybridpolymer-Werkstoff nach Anspruch 9 in Form einer Platte, Fliese, Slabs, eines 3-D-Formteils und insbesondere in Form einer Küchenarbeitsplatte, Bodenfliese, eines Wasch- oder Spülbeckens, einer Duschtasse, eines Wand- oder Fassadenelements, eines Dämmelements oder eines Trockenbauelements. Hybrid polymer material after Claim 9 in the form of a plate, tile, slabs, a 3-D molded part and in particular in the form of a kitchen worktop, floor tile, a sink or sink, a shower tray, a wall or facade element, an insulation element or a dry construction element.
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