DE102020127511A1 - Verbundmaterial oder Bauelement, insbesondere Profilelement, Zwischenprodukte und Herstellungsverfahren hierfür sowie entsprechende Verwendungen - Google Patents

Verbundmaterial oder Bauelement, insbesondere Profilelement, Zwischenprodukte und Herstellungsverfahren hierfür sowie entsprechende Verwendungen Download PDF

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Abstract

Beschrieben wird ein Verbundmaterial, insbesondere ein Bauelement, und in einer spezielleren Ausgestaltung ein Profilelement zur Herstellung einer vorgehängten Fassade, sowie ein Herstellungsverfahren dafür. Weiter werden beschrieben Kern-Hülle-Partikel, insbesondere eine Mehrzahl von Kern-Hülle-Partikeln, als Zwischenprodukt zur Herstellung des Bauelements wie auch entsprechende Verwendungen und ein Herstellungsverfahren für das Zwischenprodukt. Ebenfalls wird beschrieben die Verwendung eines Vernetzungsprodukts silanterminierter Prepolymere und Siliconharze als Beschichtung von Kernen zur Ausbildung einer Hülle von separaten Kern-Hülle-Partikeln, die mit einem thermoplastischen Polymer verbunden sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbundmaterial, insbesondere ein Bauelement, und in einer spezielleren Ausgestaltung ein Profilelement zur Herstellung einer vorgehängten Fassade, sowie ein Herstellungsverfahren dafür. Weiter betrifft die vorliegende Erfindung Kern-Hülle-Partikel, insbesondere eine Mehrzahl von Kern-Hülle-Partikeln, als Zwischenprodukt zur Herstellung des Bauelements wie auch entsprechende Verwendungen, und ein Herstellungsverfahren für das Zwischenprodukt. Ebenfalls betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung eines Vernetzungsprodukts silanterminierter Prepolymere und Siliconharze als Beschichtung von Kernen zur Ausbildung einer Hülle von separaten Kern-Hülle-Partikeln, die mit einem thermoplastischen Polymer verbunden sind.
  • Verbundmaterialien für Bauelemente, insbesondere Profilelemente, welche sich zur Herstellung von vorgehängten Gebäudefassaden eignen, erfreuen sich wachsender Beliebtheit, da sich damit auf verhältnismäßig einfache und kostengünstige Weise unterschiedlichste Dekore verwirklichen lassen. Solche Verbundmaterialien bzw. Bauelemente können etwa eine Mehrzahl von auf Paneelen aufgebrachte Partikel, beispielsweise Natursteine, umfassen, welche mit einer farbigen Beschichtung versehen sind. Die Variation der Farben in der Beschichtung erlaubt dabei eine große Bandbreite an Gestaltungsmöglichkeiten.
  • Für derartige Verbundmaterialien bzw. Bauelemente ist es besonders wichtig, dass sie für den Gebrauch im Außeneinsatz hinreichend witterungsbeständig sind und eine hohe Farbechtheit sowie eine gute mechanische Beständigkeit, etwa der auf Paneelen aufgebrachten Partikel oder der Beschichtung (Hülle) auf den eingesetzten Partikeln (Kern), aufweisen. Bei der Herstellung solcher Verbundmaterialien bzw. Bauelemente ist es vor allem wünschenswert, dass der mit dem Herstellungsverfahren einhergehende Energieverbrauch möglichst gering ist, der Herstellungsprozess möglichst wenig Zeit in Anspruch nimmt und dass der Einsatz von organischen Lösungsmitteln möglichst vermieden wird. Schließlich sollte auch ein möglichst geringer Anteil der eingesetzten Ausgangsstoffe bei der Fertigung verloren gehen und etwa als Verunreinigung in den Produktionsmitteln zurückbleiben.
  • Die bekannten Verbundmaterialien bzw. Bauelemente, welche eine oben beschriebene Konstruktionsweise verwenden, können demnach noch weiter verbessert werden, hinsichtlich ihrer Bauweise wie auch hinsichtlich ihrer Herstellungsweise.
  • In dem Dokument DE 10 2015 202 200 A1 wird ein Verfahren zur Herstellung eines schüttfähigen Materials umfassend eine Mehrzahl separater Kern-Hülle-Partikel beschrieben, deren Hülle durch den Einsatz von Farbmitteln gestaltet werden kann. In eigenen Versuchen hat sich jedoch gezeigt, dass die nach dem dort beschriebenen Verfahren hergestellten Kern-Hülle-Partikel nicht alle Anforderungen für den Einsatz als Gestaltungselemente auf Bauelementen zur vollen Zufriedenheit erfüllen. So wurde etwa festgestellt, dass die als Hülle verwendeten Beschichtungen keine ausreichende Temperaturstabilität aufweisen, um in einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zu einem Bauelement verarbeitet zu werden.
  • In dem Dokument WO 2018/024331 A1 werden vernetzbare Beschichtungsmassen auf Basis von Organyloxysilan-terminierten Polymeren angegeben, die u.a. auch als Beschichtungen für dekorative natürliche oder künstliche Steinoberflächen eingesetzt werden können, z.B. zur Farbvertiefung. Die Verwendung solcher Beschichtungsmassen zur Herstellung von Verbundmaterialien bzw. Bauelementen der in der vorliegenden Erfindung angegebenen Art wird jedoch nicht beschrieben.
  • Es war angesichts des vorbekannten Standes der Technik eine primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein auch flexibel farbig gestaltbares Verbundmaterial bzw. Bauelement bereitzustellen, welches sich besonders gut für den Gebrauch im Außeneinsatz eignet und sich durch eine hohe Witterungsbeständigkeit, vorzugsweise eine hohe Farbechtheit sowie eine gute mechanische Beständigkeit auszeichnet. Weiter bestand die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein vorgenanntes Verbundmaterial bzw. Bauelement bereitzustellen, welches als Profilelement für eine vorgehängte, insbesondere hinterlüftete, Fassade eingesetzt werden kann.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ein Herstellungsverfahren für ein solches Verbundmaterial bzw. Bauelement anzugeben, welches möglichst rasch, mit möglichst geringem Einsatz organischer Lösungsmittel, einem möglichst geringen Energieverbrauch und einer hohen Effizienz der Ressourcennutzung durchgeführt werden kann.
  • Weitere, speziellere Aufgaben der vorliegenden Erfindung betrafen die Bereitstellung von geeigneten Zwischenprodukten für die Herstellung eines oben genannten Verbundmaterials bzw. Bauelements, die Angabe von Verfahren zu deren Herstellung sowie die Angabe von Verwendungen bzw. Einsatzmöglichkeiten solchermaßen geeigneter Zwischenprodukte.
  • Es wurde nun überraschenderweise gefunden, dass die primäre Aufgabe sowie weitere Aufgaben und/oder Teilaufgaben der vorliegenden Erfindung gelöst werden durch ein Verbundmaterial, vorzugsweise ein Bauelement, besonders bevorzugt ein Profilelement zur Herstellung einer vorgehängten Fassade, umfassend
    • - ein Substrat aufweisend eine Vorderseite und eine der Vorderseite gegenüberliegende Rückseite, wobei zumindest die Oberfläche der Vorderseite des Substrats ein thermoplastisches Polymer umfasst oder aus einem thermoplastischen Polymer besteht,
    • - auf dem thermoplastischen Polymer an der Oberfläche der Vorderseite des Substrats angeordnet und vorzugsweise mit diesem verbunden, eine Mehrzahl separater Kern-Hülle-Partikel, wobei jeder dieser Kern-Hülle-Partikel umfasst:
      • P1) einen Kern,
      • P2) eine den Kern vollständig oder teilweise umhüllende Beschichtung bestehend aus dem oder umfassend das Produkt der zumindest teilweisen Vernetzung von
        • P21) einer vernetzbaren, flüssigen Beschichtungsmasse umfassend silanterminierte Prepolymere und vorzugsweise zusätzlich umfassend Siliconharze
        und
        • P22) einem oder mehr als einem Katalysator, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aminen, Aminosilanen und deren Gemischen;
      und vorzugsweise
      • P3) in der den Kern umhüllenden Beschichtung eingebunden, ein oder mehrere Farbmittel.
  • Die oben angeführte vernetzbare, flüssige Beschichtungsmasse umfassend silanterminierte Prepolymere und vorzugsweise zusätzlich umfassend Siliconharze (Komponente P21)) weist vorzugsweise einen Gehalt an Lösungsmitteln von < 1 Massen-% auf, bezogen auf die Gesamtmasse der vor der zumindest teilweisen Vernetzung eingesetzten flüssigen Beschichtungsmasse. Besonders bevorzugt ist die flüssige Beschichtungsmasse frei von Lösungsmitteln. Weiter bevorzugt weist die oben angeführte vernetzbare, flüssige Beschichtungsmasse umfassend silanterminierte Prepolymere und vorzugsweise zusätzlich umfassend Siliconharze (Komponente P21)) einen Gehalt von < 1 Massen-% an als „VOC“ („volatile organic compounds“) bezeichneten flüchtigen organischen Verbindungen auf, bezogen auf die Gesamtmasse der vor der zumindest teilweisen Vernetzung eingesetzten flüssigen Beschichtungsmasse. „VOC“ ist dabei ein Sammelbegriff für organische Stoffe, die bei atmosphärischen Bedingungen flüchtig sind, das heißt einen signifikanten Dampfdruck besitzen. Ebenfalls bevorzugt weist die oben angeführte vernetzbare, flüssige Beschichtungsmasse (Komponente P21)) einen Flammpunkt von > 100 °C und/oder eine dynamische Viskosität im Bereich von 70 bis 85 mPa x s (bei 23 °C und 1013 hPa) auf, jeweils vor der zumindest teilweisen Vernetzung der flüssigen Beschichtungsmasse.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung enthält die den Kern vollständig oder teilweise umhüllende Beschichtung (Komponente P2)) zusätzlich ein oder mehrere Additive ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus UV-Absorptionsmittel, Mattierungsmittel, Haftvermittler, Entschäumer, Reaktivverdünner, Netzmittel, Flammschutz, Weichmacher und deren Gemische. Zur weiteren Erhöhung des Gebrauchswertes der erfindungsgemäßen ist es in einigen Fällen besonders bevorzugt, wenn die den Kern vollständig oder teilweise umhüllende Beschichtung (Komponente P2)) ein oder mehrere Additive ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus UV-Absorptionsmittel, Mattierungsmittel, Flammschutz und deren Gemische enthält.
  • In eigenen Untersuchungen hat sich gezeigt, dass sich ein vorstehend beschriebenes Verbundmaterial bzw. Bauelement besonders gut für den Gebrauch im Außeneinsatz eignet und sich durch eine hohe Witterungsbeständigkeit, eine hohe Farbechtheit sowie eine ausgezeichnete mechanische Beständigkeit auszeichnet. Auch eine ausgezeichnete Eignung des Verbundmaterials bzw. Bauelements als Profilelement für eine vorgehängte, insbesondere hinterlüftete, Fassade wurde festgestellt.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet eine „Mehrzahl separater Kern-Hülle-Partikel“, bezogen auf das erfindungsgemäße Verbundmaterial (vorzugsweise Bauelement, insbesondere Profilelement), vorzugsweise eine Anzahl von ≥ 20, mehr bevorzugt von ≥ 25 und besonders bevorzugt von ≥ 30 separaten Kern-Hülle-Partikeln pro dm2 Substratoberfläche. Ohne Bezug zu dem erfindungsgemäßen Verbundmaterial (vorzugsweise Bauelement, insbesondere Profilelement) Erfindung bedeutet eine „Mehrzahl separater Kern-Hülle-Partikel“ vorzugsweise eine Anzahl von ≥ 20, mehr bevorzugt von ≥ 25 und besonders bevorzugt von ≥ 30 separaten Kern-Hülle-Partikeln.
  • Vor allem für den Einsatzzweck als Profilelement für eine vorgehängte, insbesondere hinterlüftete, Fassade ist ein vorstehend beschriebenes (oder ein in diesem Text als bevorzugt beschriebenes erfindungsgemäßes) Verbundmaterial, vorzugsweise Bauelement, bevorzugt, wobei auf der Rückseite des Substrats eine Befestigungsvorrichtung angeordnet ist, vorzugsweise zur Befestigung des Profilelements auf einem Profilsystem bzw. auf der Unterkonstruktion eines Profilsystems.
  • Die Erfindung sowie erfindungsgemäß bevorzugte Kombinationen bevorzugter Parameter, Eigenschaften und/oder Bestandteile der vorliegenden Erfindung sind in den beigefügten Ansprüchen definiert. Bevorzugte Aspekte der vorliegenden Erfindung werden auch in der nachfolgenden Beschreibung sowie in den Beispielen angegeben bzw. definiert.
  • Bevorzugt ist ein vorstehend beschriebenes erfindungsgemäßes Verbundmaterial, vorzugsweise Bauelement (oder ein in diesem Text als bevorzugt beschriebenes erfindungsgemäßes Verbundmaterial, vorzugsweise Bauelement), besonders bevorzugt ein erfindungsgemäßes Profilelement, wobei
    • - das thermoplastische Polymer Polyvinylchlorid umfasst oder Polyvinylchlorid ist;
    und/oder
    • - das Verbundmaterial, vorzugsweise Bauelement, besonders bevorzugt Profilelement, und/oder das Substrat bahnförmige, vorzugsweise rechteckige, Gestalt hat;
    und/oder
    • - die separaten Kern-Hülle-Partikel jeweils, vorzugsweise stoffschlüssig, mit dem thermoplastischen Polymer des Substrats verbunden sind, wobei vorzugsweise der Stoffschluss zumindest teilweise zwischen dem thermoplastischen Polymer und der Hülle (Beschichtung) eines separaten Kern-Hülle-Partikels ausgebildet wird.
  • Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Bauelements ist es, dass die separaten Kern-Hülle-Partikel jeweils, vorzugsweise stoffschlüssig, mit dem thermoplastischen Polymer des Substrats verbunden sind, weil dadurch auf den Einsatz von Klebstoffen oder anderer Befestigungsmittel verzichtet werden kann.
  • „Separate Kern-Hülle-Partikel“ bedeutet hier und allgemein im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise, dass zwischen den separaten Kern-Hülle-Partikeln (untereinander) keine stoffschlüssigen Verbindungen bestehen.
  • Es hat sich in eigenen Versuchen gezeigt, dass sich Polyvinylchlorid (PVC) nicht nur aufgrund seiner witterungsbeständigen Eigenschaften und seiner Schwerentflammbarkeit ausgezeichnet als thermoplastisches Polymer für ein erfindungsgemäßes Bauelement eignet, sondern dass es auch eine besonders dauerhafte und stabile, vorzugsweise stoffschlüssige, Verbindung mit der Mehrzahl von Kern-Hülle-Partikeln ermöglicht.
  • Ein oben angegebenes erfindungsgemäßes Verbundmaterial bzw. Bauelement, welches eine bahnförmige und bevorzugt rechteckige Gestalt hat, kann besonders einfach - und bei Ausgestaltung in verschiedenen Dimensionen auch besonders flexibel - als standardisiertes Profilelement für vorgehängte Fassaden eingesetzt werden.
  • Bevorzugt ist sodann auch ein vorstehend beschriebenes erfindungsgemäßes Verbundmaterial, vorzugsweise Bauelement (oder ein in diesem Text als bevorzugt beschriebenes erfindungsgemäßes Verbundmaterial, vorzugsweise Bauelement), besonders bevorzugt ein erfindungsgemäßes Profilelement, wobei
    • - das Substrat aus einem thermoplastischen Polymer, vorzugsweise Polyvinylchlorid, besteht
    und/oder
    • - die Oberfläche des Substrats eben ist.
  • Weiter ist auch bevorzugt ein vorstehend beschriebenes erfindungsgemäßes Verbundmaterial, vorzugsweise Bauelement (oder ein in diesem Text als bevorzugt beschriebenes erfindungsgemäßes Verbundmaterial, vorzugsweise Bauelement), besonders bevorzugt ein erfindungsgemäßes Profilelement, wobei
    • - zumindest ein Anteil der Mehrzahl separater Kern-Hülle-Partikel (vorzugsweise mehr als 80 %, besonders bevorzugt alle Kern-Hülle-Partikel der Mehrzahl separater Kern-Hülle-Partikel eines Verbundmaterials bzw. Bauelements) in der den Kern umhüllenden Beschichtung eingebunden, ein oder mehrere Farbmittel umfasst, wobei das eine oder zumindest eines der mehreren Farbmittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus anorganischen Pigmenten und deren Gemischen,
    und/oder
    • - zumindest ein Anteil der Kerne der Mehrzahl separater Kern-Hülle-Partikel (vorzugsweise mehr als 80 %, mehr bevorzugt mehr als 90 %, besonders bevorzugt alle Kern-Hülle-Partikel der Mehrzahl separater Kern-Hülle-Partikel eines Verbundmaterials bzw. Bauelements) ein Material umfasst oder aus einem Material besteht, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Silikatmineralien, Granit, Porphyr, Basalt, Sandstein, Dolomit, Kalkstein, Gneis, Quarz, Sand, Feuerstein (Flint) und deren Gemischen bzw. Mischformen; wobei vorzugsweise zumindest ein Anteil der Kerne der Mehrzahl separater Kern-Hülle-Partikel (vorzugsweise mehr als 80 %, mehr bevorzugt mehr als 90 %, besonders bevorzugt alle Kern-Hülle-Partikel der Mehrzahl separater Kern-Hülle-Partikel eines Verbundmaterials bzw. Bauelements) Feuerstein (Flint), besonders bevorzugt kalzinierten Feuerstein, umfasst oder aus Feuerstein (Flint), besonders bevorzugt kalziniertem Feuerstein, besteht;
    und/oder
    • - der eine oder wenigstens einer von mehreren Katalysatoren ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus N-(3-(Trimethoxysilyl)propyl)ethylendiamin, 1,1,3,3-Tetramethylguanidin und deren Gemischen, wobei vorzugsweise der eine oder wenigstens einer von mehreren Katalysatoren 1,1,3,3-Tetramethylguanidin ist.
  • Es hat sich in eigenen Versuchen gezeigt, dass es vorteilhaft oder sogar notwendig ist - insbesondere bei der bevorzugten Herstellung eines erfindungsgemäßen Verbundmaterials bzw. Bauelements gemäß dem unten angegebenen erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren, welches Temperaturen > 250 °C verwendet - auch bei Temperaturen von > 250 °C stabile, vorzugsweise anorganische, Pigmente als Farbmittel (Komponente P3)) einzusetzen. Ein Pigment ist im Sinne der vorliegenden Erfindung und nach DIN 55943:2001-10 eine aus Teilchen bestehende, im Anwendungsmedium (d.h. bezogen auf die vorliegende Erfindung in der vernetzbaren, flüssigen Beschichtungsmasse umfassend silanterminierte Prepolymere und vorzugsweise zusätzlich umfassend Siliconharze sowie einen oder mehrere Katalysatoren) praktisch unlösliche Substanz, die z.B. als Farbmittel verwendet werden kann und im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Farbmittel eingesetzt wird.
  • Bevorzugt ist die Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, wobei zumindest ein Anteil der Mehrzahl separater Kern-Hülle-Partikel eines Verbundmaterials bzw. Bauelements in der den Kern umhüllenden Beschichtung eingebunden, ein oder mehrere Farbmittel umfasst. Die chemische Zusammensetzung der als Farbmittel eingesetzten Pigmente (Komponente P3)) ist typischerweise von der chemischen Zusammensetzung der eingesetzten Kerne (vgl. Komponente P1)) verschieden. Bevorzugt werden erfindungsgemäß Pigmente als Farbmittel eingesetzt, welche ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Eisenoxiden, Manganferriten, Spinellen, Ultramarin, Cobaltblau, Bismutvanadat, YInMn-Blau, Chromoxiden, Titanoxid, Spinellen, Mischmetallpigmenten (z.B. Nickel-Antimon-TitanGelb-Pigment, „Heucodur Gelb G 9064 (P)“ der Firma Heubach, CAS RN 8007-18-9) und deren Gemischen. Die vorgenannten Pigmente können jeweils einzeln oder als Mischungen von zwei oder mehr Pigmentsorten eingesetzt werden. Natürlich ist es erfindungsgemäß auch denkbar und unter ästhetischen Gesichtspunkten in vielen Fällen wünschenswert, Mischungen verschiedenfarbiger Kern-Hülle-Partikel herzustellen und einzusetzen.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es aber auch möglich, dass die Kern-Hülle-Partikel eines Verbundmaterials bzw. Bauelements in der den Kern umhüllenden Beschichtung kein Farbmittel enthalten, so dass die den Kern umhüllende Beschichtung vor allem der mechanischen Festigkeit und/oder Beständigkeit des Verbundmaterials bzw. Bauelements dient sowie gegebenenfalls auch dessen Witterungsbeständigkeit fördert und/oder eine ästhetische Wirkung hat (z.B. durch eine farbvertiefende Wirkung auf das eingesetzte Kernmaterial).
  • Es hat sich weiter in eigenen Versuchen gezeigt, dass Kern-Hülle-Partikel, welche Kerne aus einem Gestein oder einer Mischung verschiedener Gesteine (wie oben angegeben oder als bevorzugt angegeben) enthalten, besonders geeignet sind für die Verwendung in einem erfindungsgemäßen Verbundmaterial bzw. Bauelement. Bei Verwendung von Naturstein als Kern der Kern-Hülle-Partikel können z.B. natürlich erscheinende Gestaltungsvarianten erzielt werden, wenn das Muster des Natursteins im erfindungsgemäßen Bauelement sichtbar bleibt. Insbesondere Feuerstein (Flint) und darunter besonders kalzinierter Feuerstein, hat sich als Material für Kerne erfindungsgemäß eingesetzter Kern-Hülle-Partikel besonders bewährt, weil kalzinierter Feuerstein neben seiner hohen mechanischen Härte auch eine besonders hohe Frostbeständigkeit aufweist. Es sind aber auch andere Materialien für Kerne vorstellbar, z.B. Holzgranulat, Kunststein, Keramik, Feinsteinzeug, gebrannter Ton und/oder Beton. Es können für eine vorbestimmte Mehrzahl separater Kern-Hülle-Partikel Kerne aus nur einem Material (vorzugsweise wie hier vorstehend angegeben) verwendet werden, oder es können Kerne aus zwei, drei, vier oder mehr Materialien eingesetzt werden, so dass eine Mischung aus Kernen unterschiedlicher Materialien eingesetzt wird. Die entsprechende Auswahl trifft der Fachmann auf der Grundlage technischer oder auch ästhetischer Überlegungen.
  • Ebenfalls wurde in eigenen Versuchen festgestellt, dass der Einsatz von N-(3-(Trimethoxysilyl)propyl)ethylendiamin und/oder 1,1,3,3-Tetramethylguanidin als Katalysator (Komponente P22)) zu einer besonders raschen Vernetzung und dadurch zu einer besonders raschen Härtung der vernetzbaren, flüssigen Beschichtungsmasse (Komponente P21)) führt, die bereits bei Raumtemperatur oder darunter und bereits in Anwesenheit von Luftfeuchtigkeit lediglich aus der Umgebungsluft innerhalb von wenigen Stunden oder sogar innerhalb noch kürzerer Zeitspannen vollständig sein kann. Besonders rasch verläuft die Vernetzung bzw. Härtung der vernetzbaren, flüssigen Beschichtungsmasse (Komponente P21)) in aller Regel, wenn 1,1,3,3-Tetramethylguanidin als Katalysator (Komponente P22)) eingesetzt wird. Der Einsatz von N-(3-(Trimethoxysilyl)propyl)ethylendiamin und/oder 1,1,3,3-Tetramethylguanidin, vorzugsweise von 1,1,3,3-Tetramethylguanidin, als Katalysator oder als Bestandteil des Katalysators (Komponente P22)) ermöglicht daher in vielen Fällen und in besonderer Weise eine rasche, saubere, unkomplizierte und energieeffiziente Herstellung der Kern-Hülle-Partikel als Zwischenprodukt eines erfindungsgemäßen Bauelements.
  • Sodann ist auch bevorzugt ein vorstehend beschriebenes erfindungsgemäßes Verbundmaterial, vorzugsweise Bauelement (oder ein in diesem Text als bevorzugt beschriebenes erfindungsgemäßes Verbundmaterial, vorzugsweise Bauelement), besonders bevorzugt ein erfindungsgemäßes Profilelement, wobei
    • - mindestens 85 Massen-%, vorzugsweise mindestens 90 Massen-%, der Kerne der Mehrzahl separater Kern-Hülle-Partikel eine Korngröße aufweisen im Bereich von 0,065 mm bis 20 mm, vorzugsweise im Bereich von 0,1 mm bis 15 mm, vorzugsweise bestimmt mittels Siebung;
    und/oder
    • - die Mehrzahl separater Kern-Hülle-Partikel einen Flächenanteil von ≥ 80 %, vorzugsweise von ≥ 90 %, der Oberfläche der Vorderseite des Substrats bedecken;
    und/oder
    • - die vernetzbare, flüssige Beschichtungsmasse (Komponente P21)) silanterminierte Prepolymere und Siliconharze umfasst, vorzugsweise mindestens 100 Gewichtsteile Siliconharze, bezogen auf 100 Gewichtsteile silanterminierte Prepolymere.
  • Es wurde im Rahmen der vorliegenden Erfindung festgestellt, dass eine Korngrößenverteilung der Kerne der Mehrzahl separater Kern-Hülle-Partikel in der oben als bevorzugt angegebenen Größenordnung einerseits eine optisch ansprechende Fassadengestaltung ermöglicht und andererseits auch eine ausgezeichnete mechanische Beständigkeit sowie ein Gewicht des Bauelements erlaubt, welches gering genug ist, um die Handhabung bei der Verarbeitung nicht übermäßig zu erschweren und welches auch nicht zu übermäßiger statischer Belastung durch eine solche Bauelemente enthaltende Fassade führt.
  • Vorzugsweise umfasst die erfindungsgemäß einzusetzende Komponente P21) (vor der zumindest teilweisen Vernetzung) eine vernetzbare, flüssige Beschichtungsmasse, umfassend silanterminierte Prepolymere und Siliconharze im oben angegebenen Verhältnis. Bei Siliconharzen handelt es sich nach dem allgemeinen Verständnis des Fachmanns um Organopolysiloxane, umfassend unregelmäßige, dreidimensionale Netzwerke aus hauptsächlich tri- oder tetrafunktionellen Einheiten.
  • Aus einer derartigen vernetzbaren, flüssigen Beschichtungsmasse resultiert - nach deren zumindest teilweiser, vorzugsweise nach deren vollständiger, katalytischer Vernetzung mittels eines Katalysators (Komponente P22)), als Produkt eine Beschichtung, welche sich durch eine hohe Witterungsbeständigkeit, sehr gute schmutzabweisende Eigenschaften, eine hohe Kratzfestigkeit sowie eine hohe Beständigkeit gegen Abrieb und Chemikalien auszeichnet. Ebenfalls hat sich gezeigt, dass Kern-Hülle-Partikel, deren Hülle von besagter Beschichtung gebildet wird, sich ausgezeichnet für die Ausbildung, vorzugsweise stoffschlüssiger, stabiler und dauerhafter Verbindungen mit dem erfindungsgemäß eingesetzten thermoplastischen Polymer, vorzugsweise Polyvinylchlorid, eignen.
  • Es ist weiter auch bevorzugt ein vorstehend beschriebenes erfindungsgemäßes Verbundmaterial, vorzugsweise Bauelement (oder ein in diesem Text als bevorzugt beschriebenes erfindungsgemäßes Bauelement), besonders bevorzugt ein erfindungsgemäßes Profilelement, wobei die vernetzbare, flüssige Beschichtungsmasse (Komponente P21)) umfasst:
    • A) 100 Gewichtsteile einer silanterminierten Polymerverbindung der Formel I Y-[(CR1 2)b-SiRa(OR2)3-a]x (I), wobei
      Y
      einen x-wertigen, über Stickstoff, Sauerstoff, Schwefel oder Kohlenstoff gebundenen Polymerrest bedeutet, dessen zahlenmittlere Molekülmasse 200 bis 10 000 g/Mol beträgt, wobei die zahlenmittlere Molekülmasse durch Größenausschluss-Chromatographie („Size Exclusion Chromatography“, „SEC“), wie in der Beschreibung des Dokuments EP 3 494 188 B1 , insbesondere in Absatz [0030], erklärt, ermittelt wird, und der keine aromatischen Strukturelemente mit direkt an den Aromaten gebundenen Stickstoff- oder Sauerstoffatomen enthält,
      R
      jeweils unabhängig voneinander einen einwertigen, gegebenenfalls substituierten, SiC-gebundenen Kohlenwasserstoffrest darstellt,
      R1
      jeweils unabhängig voneinander Wasserstoffatom oder einen einwertigen, gegebenenfalls substituierten Kohlenwasserstoffrest darstellt, der über Stickstoff, Phosphor, Sauerstoff, Schwefel oder eine Carbonylgruppe an das Kohlenstoffatom angebunden sein kann,
      R2
      jeweils unabhängig voneinander Wasserstoffatom oder einen einwertigen, gegebenenfalls substituierten Kohlenwasserstoffrest darstellt,
      x
      eine ganze Zahl von 1 bis 10 ist,
      a
      jeweils unabhängig voneinander 0, 1 oder 2 ist und
      b
      jeweils unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 1 bis 10 ist, und
    • (B) mindestens 100 Gewichtsteile eines Siliconharzes, enthaltend Einheiten der Formel II, R3 c(R4O)dR5 eSiO(4-c-d-e)/2 (II), wobei
      R3
      jeweils unabhängig voneinander Wasserstoffatom, einen einwertigen, SiC-gebundenen, gegebenenfalls substituierten, aliphatischen Kohlenwasserstoffrest oder einen zweiwertigen, gegebenenfalls substituierten, aliphatischen Kohlenwasserstoffrest, der zwei Einheiten der Formel (II) verbrückt, bedeutet,
      R4
      jeweils unabhängig voneinander Wasserstoffatom oder einen einwertigen, gegebenenfalls substituierten Kohlenwasserstoffrest bedeutet,
      R5
      gleich oder verschieden sein kann und einen einwertigen, SiC-gebundenen, gegebenenfalls substituierten, aromatischen Kohlenwasserstoffrest bedeutet,
      c
      0, 1, 2 oder 3 ist,
      d
      0, 1, 2 oder 3 ist und
      e
      0, 1 oder 2 ist,
      mit der Maßgabe, dass die Summe aus c+d+e kleiner oder gleich 3 ist und in mindestens 40 % der Einheiten der Formel II die Summe c+e gleich 0 oder 1 ist,
    wobei die vernetzbare, flüssige Beschichtungsmasse weniger als 100 Gewichtsteile Verbindungen der Formel III Y1-[(CR1 2)b-SiRa(OR2)3-a]x (III) enthalten, wobei
    Y1
    einen x-wertigen, über Stickstoff, Sauerstoff, Schwefel oder Kohlenstoff gebundenen Polymerrest bedeutet, dessen zahlenmittlere Molekülmasse Mn mehr als 10 000 g/Mol beträgt, wobei die zahlenmittlere Molekülmasse durch Größenausschluss-Chromatographie, wie in der Beschreibung des Dokuments EP 3 494 188 B1 , insbesondere in Absatz [0030], erklärt, ermittelt wird, und
    R, R1, R2, a, b
    sowie x jeweils unabhängig voneinander eine der vorstehend genannten Bedeutungen aufweisen.
  • Die hier vorstehend definierte, spezielle vernetzbare, flüssige Beschichtungsmasse (Komponente P21)) ist z.B. beschrieben in den Dokumenten WO 2018/024331 A1 und EP 3 494 188 A1 und kann nach den dort beschriebenen Verfahren hergestellt werden.
  • Die vorstehend angegebene Definition einer erfindungsgemäß bevorzugt einsetzbaren vernetzbaren, flüssigen Beschichtungsmasse (sowie Definitionen, die weitere Einzelheiten und bevorzugte Ausgestaltungen solcher bevorzugt einsetzbaren vernetzbaren, flüssigen Beschichtungsmassen enthalten) wie sie im Dokument EP 3 494 188 B1 , insbesondere in den Absätzen [0016] bis [0112] angegeben werden, geben ebenfalls bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung an und tragen zur Lösung von wenigstens Teilaufgaben der vorliegenden Erfindung bei. Auch die weiteren Merkmale solcher bevorzugten Ausgestaltungen dieser bevorzugt einsetzbaren vernetzbaren, flüssigen Beschichtungsmassen wie sie im Dokument EP 3 494 188 B1 , insbesondere in den Absätzen [0016] bis [0112], angegeben werden, stellen daher Merkmale dar, welche von dem in der vorliegenden Anmeldung beanspruchten Gegenstand umfasst sind und für welche im Rahmen der vorliegenden Erfindung Schutz begehrt wird. Eine erfindungsgemäß besonders bevorzugt als Komponente P21) einsetzbare vernetzbare, flüssige Beschichtungsmasse stellt das Produkt „SILRES® BS 6920“ der Fa. Wacker Chemie AG, Deutschland, dar.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials, vorzugsweise Bauelements, besonders bevorzugt eines Profilelements zur Herstellung einer vorgehängten Fassade, vorzugsweise eines vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verbundmaterials, vorzugsweise Bauelements bzw. Profilelements (oder eines in diesem Text als bevorzugt beschriebenen erfindungsgemäßen Verbundmaterials, vorzugsweise Bauelements bzw. Profilelements), umfassend die folgenden Schritte:
    • V1) Bereitstellen oder Herstellen eines Substrats, aufweisend eine Vorderseite und eine der Vorderseite gegenüberliegende Rückseite, wobei zumindest die Oberfläche der Vorderseite des Substrats ein thermoplastisches Polymer umfasst oder aus einem thermoplastischen Polymer besteht, wie vorstehend definiert (oder eines Substrats wie vorstehend als erfindungsgemäß bevorzugt einzusetzen angegeben bzw. definiert),
    • V2) Bereitstellen oder Herstellen einer Mehrzahl separater Kern-Hülle-Partikel, wie vorstehend definiert (oder einer Mehrzahl separater Kern-Hülle-Partikel, wie vorstehend als erfindungsgemäß bevorzugt einzusetzen angegeben bzw. definiert),
    • V3) Verbinden des in Schritt V1) bereitgestellten oder hergestellten Substrats, vorzugsweise Verbinden des thermoplastischen Polymers an der Oberfläche der Vorderseite des in Schritt V1) bereitgestellten oder hergestellten Substrats, mit zumindest einem Anteil der in Schritt V2) bereitgestellten oder hergestellten Mehrzahl separater Kern-Hülle-Partikel, vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von 250 bis 320 °C, mehr bevorzugt im Bereich von 270 bis 315 °C, besonders bevorzugt im Bereich von 280 bis 310 °C, vorzugsweise unter Ausbildung einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen zumindest einem Anteil der separaten Kern-Hülle-Partikel (vorzugsweise mehr als 80 %, besonders bevorzugt zwischen allen Kern-Hülle-Partikeln der Mehrzahl separater Kern-Hülle-Partikel eines Bauelements) und dem thermoplastischen Polymer des Substrats,
    so dass das Verbundmaterial resultiert.
  • Es konnte in eigenen Versuchen festgestellt werden, dass durch das oben beschriebene erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials bzw. Bauelements eine exzellente Haftung der Mehrzahl der separaten Kern-Hülle-Partikel auf dem thermoplastischen Polymer an der Oberfläche der Vorderseite des eingesetzten Substrats erzielt wurde. Ebenfalls wurde beobachtet, dass bei der Durchführung des oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Verbundmaterials bzw. Bauelements (sofern Schritt V3) bei einer Temperatur im Bereich von 250 bis 320 °C oder einer oben angegebenen bevorzugten Temperatur durchgeführt wurde) allenfalls eine sehr geringe Rauchentwicklung und in vielen Fällen keine Rauchentwicklung auftrat.
  • Hinsichtlich bevorzugter Ausgestaltungen eines hier vorgenannten erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Verbundmaterials, vorzugsweise Bauelements, gelten die für das erfindungsgemäße Verbundmaterial, vorzugsweise Bauelement, vorstehend angegebenen Erläuterungen, insbesondere betreffend (jeweils) mögliche bevorzugte Ausführungsformen und (jeweils) mögliche bzw. bevorzugte Kombinationen, entsprechend (gegebenenfalls sinngemäß), und umgekehrt.
  • Bevorzugt ist ein vorstehend beschriebenes erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials, vorzugsweise Bauelements (oder ein in diesem Text als bevorzugt beschriebenes erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials, vorzugsweise Bauelements), besonders bevorzugt eines Profilelements zur Herstellung einer vorgehängten Fassade, wobei der Schritt V3) umfasst:
    • V3a) Erhitzen der in Schritt V2) bereitgestellten oder hergestellten Mehrzahl separater Kern-Hülle-Partikel auf eine Temperatur im Bereich von 250 °C bis 320 °C, vorzugsweise im Bereich von 270 bis 320 °C, besonders bevorzugt im Bereich von 280 bis 310 °C,
    und
    • V3b) Verbinden der in Schritt V3a) erhitzten separaten Kern-Hülle-Partikel mit dem thermoplastischen Polymer an der Oberfläche der Vorderseite des in Schritt V1) bereitgestellten oder hergestellten Substrats, wobei vorzugsweise das thermoplastische Polymer vor dem Verbinden mit den erhitzten separaten Kern-Hülle-Partikeln eine Temperatur im Bereich von 15 bis 30 °C aufwies.
  • In der vorstehend angegebenen bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Verbundmaterials, vorzugsweise Bauelements, wird somit vorzugsweise zuerst die in Schritt V2) bereitgestellte oder hergestellte Mehrzahl separater Kern-Hülle-Partikel erhitzt und anschließend mit dem thermoplastischen Polymer, welches zuvor nicht erhitzt wurde, auf geeignete Weise (dazu siehe auch unten) verbunden. In eigenen Versuchen hat sich gezeigt, dass sich auf diese Weise eine besonders feste Verbindung bzw. Haftung der Mehrzahl separater Kern-Hülle-Partikel auf dem thermoplastischen Polymer (insbesondere auf PVC) erreichen lässt.
  • Es hat sich in eigenen Versuchen gezeigt, dass auch bei den verhältnismäßig hohen Temperaturen, wie sie in Schritt V3) bzw. V3a) des oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Verbundmaterials bzw. Bauelements vorzugsweise eingesetzt werden, nicht zu einer in der Praxis relevanten thermischen Beschädigung oder Zersetzung der die Hülle der erfindungsgemäß einzusetzenden Kern-Hülle-Partikel bildenden Beschichtung kommt. Weiter wurde beobachtet, dass bei der Durchführung des oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Verbundmaterials bzw. Bauelements keine unerwünschte dauerhafte Veränderung der Färbung der Kern-Hülle-Partikel auftrat (sofern in der den Kern umhüllenden Beschichtung ein oder mehrere Farbmittel eingebunden waren).
  • Weiter ist bevorzugt ein vorstehend beschriebenes erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials, vorzugsweise Bauelements (oder ein in diesem Text als bevorzugt beschriebenes erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials, vorzugsweise Bauelements), besonders bevorzugt eines Profilelements zur Herstellung einer vorgehängten Fassade, weiter umfassend den Schritt:
    • V4) Abkühlen des in Schritt V3) bzw. V3b) erhaltenen, mit Kern-Hülle-Partikeln besetzten Substrats, auf eine Temperatur ≤ 40 °C, vorzugsweise auf eine Temperatur im Bereich von 15 bis 30 °C, wobei vorzugsweise
      • - das Abkühlen durch Kontakt des mit Kern-Hülle-Partikeln besetzten Substrats mit Luft oder Wasser einer geeigneten Kühltemperatur erfolgt, vorzugsweise durch Kontakt mit Wasser
      und/oder
      • - das Abkühlen innerhalb einer Zeitspanne im Bereich von 30 s bis 5 min, vorzugsweise im Bereich von 1 min bis 4 min, besonders bevorzugt im Bereich von 90 s bis 210 s, nach Beginn des Verbindens in Schritt V3b) durchgeführt wird.
  • Als bevorzugt hat sich in eigenen Versuchen eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Bauelements erwiesen, wobei das in Schritt V3) bzw. V3b) erhaltene, mit Kern-Hülle-Partikeln besetzten Substrat in noch heißem Zustand mit Wasser auf Umgebungstemperatur (Raumtemperatur, ca. 23 °C) gekühlt wird.
  • Ebenfalls ist bevorzugt ein vorstehend beschriebenes erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials, vorzugsweise Bauelements (oder ein in diesem Text als bevorzugt beschriebenes erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials, vorzugsweise Bauelements), besonders bevorzugt eines Profilelements zur Herstellung einer vorgehängten Fassade, wobei das Verbinden der in Schritt V2) bereitgestellten oder hergestellten Mehrzahl separater Kern-Hülle-Partikel mit dem thermoplastischen Polymer in Schritt V3), vorzugsweise das Verbinden der in Schritt V3a) erhitzten separaten Kern-Hülle-Partikel mit dem thermoplastischen Polymer in Schritt V3b)
    • - jeweils unter Druckanwendung erfolgt, wobei vorzugsweise ein Druck über dem Atmosphärendruck angewendet wird, vorzugsweise so dass die separaten Kern-Hülle-Partikel jeweils mit mindestens einem Teil ihres Volumens in das thermoplastische Polymer eintauchen; wobei vorzugsweise die Druckanwendung für eine Dauer im Bereich von 30 s bis 5 min, vorzugsweise im Bereich von 1 min bis 4 min, besonders bevorzugt im Bereich von 90 s bis 210 s, durchgeführt wird.
  • In der vorstehend angegebenen bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Verbundmaterials, vorzugsweise Bauelements, werden die Kern-Hülle-Partikel somit vorzugsweise mit dem thermoplastischen Polymer unter Ausübung eines geeigneten Anpressdrucks verbunden. Der Fachmann kann einen geeigneten Anpressdruck leicht empirisch ermitteln, indem der Anpressdruck beim Verbinden anfangs gering gewählt wird und dann sukzessive leicht erhöht wird, solange bis die Kern-Hülle-Partikel eine gewünschte Eintauchtiefe in das thermoplastische Polymer erreicht haben, woraufhin der Anpressdruck meist abgesetzt werden kann.
  • Die oben angegebene bevorzugte Dauer des Verbindens der Kern-Hülle-Partikel mit dem thermoplastischen Polymer (vorzugsweise gemäß den Schritten V3a) und V3b) und/oder unter Ausübung eines Anpressdrucks) hat sich als besonders geeignet herausgestellt, weil dieser Zeitraum einerseits ausreichte, um eine stabile und dauerhafte Verbindung zwischen den Kern-Hülle-Partikeln und dem thermoplastischen Polymer auszubilden und weil andererseits die Hülle (Beschichtung, dazu s. auch oben) der Kern-Hülle-Partikel zumindest durch eine während dieser Zeitdauer anhaltende thermische Belastung (dazu s. oben Schritt V2) nicht bzw. nicht in praktisch relevantem Ausmaß, beschädigt oder zerstört wird.
  • Bevorzugt ist ein vorstehend beschriebenes erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials, vorzugsweise Bauelements (oder ein in diesem Text als bevorzugt beschriebenes erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials, vorzugsweise Bauelements), besonders bevorzugt eines Profilelements zur Herstellung einer vorgehängten Fassade, wobei das Substrat durch ein Extrusionsverfahren hergestellt oder bereitgestellt wird, wobei vorzugsweise das Substrat aus Polyvinylchlorid besteht.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung eines vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verbundmaterials, vorzugsweise Bauelements (oder die Verwendung eines in diesem Text als bevorzugt beschriebenen erfindungsgemäßen Bauelements) als Profilelement für eine vorgehängte, vorzugsweise hinterlüftete Fassade.
  • Hinsichtlich bevorzugter Ausgestaltungen einer hier vorgenannten erfindungsgemäßen Verwendung eines Verbundmaterials, vorzugsweise Bauelements gelten die für das erfindungsgemäße Verbundmaterial, vorzugsweise Bauelement, und/oder für das hier vorgenannte erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials, vorzugsweise Bauelements, vorstehend angegebenen Erläuterungen, insbesondere betreffend (jeweils) mögliche bevorzugte Ausführungsformen und (jeweils) mögliche bzw. bevorzugte Kombinationen, entsprechend (gegebenenfalls sinngemäß), und umgekehrt.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft sodann auch die Verwendung separater Kern-Hülle-Partikel wie vorstehend definiert (oder separater Kern-Hülle-Partikel, wie vorstehend als erfindungsgemäß bevorzugt einzusetzen angegeben bzw. definiert),
    • - zur Herstellung eines Verbundmaterials, vorzugsweise Bauelements, vorzugsweise eines Profilelements, vorzugsweise für eine vorgehängte, vorzugsweise hinterlüftete, Fassade,
    und/oder
    • - als Dekorelemente für ein Bauelement, vorzugsweise ein Profilelement, vorzugsweise für eine vorgehängte, vorzugsweise hinterlüftete, Fassade,
    wobei vorzugsweise jeweils das Verbundmaterial bzw. das Bauelement ein Substrat umfasst, welches an der Oberfläche seiner Vorderseite ein thermoplastisches Polymer, vorzugsweise Polyvinylchlorid, aufweist, und die separaten Kern-Hülle-Partikel auf dem thermoplastischen Polymer angeordnet und mit diesem verbunden sind.
  • Hinsichtlich bevorzugter Ausgestaltungen einer hier vorgenannten erfindungsgemäßen Verwendung separater Kern-Hülle-Partikel gelten die für das hier vorgenannte erfindungsgemäße Verbundmaterial, vorzugsweise Bauelement, und/oder für das hier vorgenannte erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials, vorzugsweise Bauelements, und/oder für die hier vorgenannte erfindungsgemäße Verwendung eines Verbundmaterials, vorzugsweise Bauelements, vorstehend angegebenen Erläuterungen, insbesondere betreffend (jeweils) mögliche bevorzugte Ausführungsformen und (jeweils) mögliche bzw. bevorzugte Kombinationen, entsprechend (gegebenenfalls sinngemäß), und umgekehrt.
  • Unter einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung auch die Verwendung eines Produkts der zumindest teilweisen Vernetzung von
    • P21) einer vernetzbaren, flüssigen Beschichtungsmasse umfassend silanterminierte Prepolymere und vorzugsweise zusätzlich umfassend Siliconharze, wie vorstehend definiert (oder wie vorstehend als erfindungsgemäß bevorzugt einzusetzen angegeben bzw. definiert)
    und
    • P22) einem oder mehr als einem Katalysator, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aminen, Aminosilanen und deren Gemischen, wie vorstehend definiert (oder wie vorstehend als erfindungsgemäß bevorzugt einzusetzen angegeben bzw. definiert),
    (vorzugsweise miteinander und/oder untereinander) als Beschichtung von Kernen zur Ausbildung einer Hülle von separaten Kern-Hülle-Partikeln, wobei die Beschichtung jeweils, vorzugsweise stoffschlüssig, mit einem thermoplastischen Polymer, vorzugsweise mit Polyvinylchlorid, vorzugsweise auf einem gemeinsamen Substrat, verbunden ist.
  • Hinsichtlich bevorzugter Ausgestaltungen einer hier vorgenannten erfindungsgemäßen Verwendung eines Produkts der zumindest teilweisen Vernetzung der Komponenten P21) und P22) gelten die für das hier vorgenannte erfindungsgemäße Verbundmaterial, vorzugsweise Bauelement, und/oder für das hier vorgenannte erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials, vorzugsweise Bauelements, und/oder für die hier vorgenannte erfindungsgemäße Verwendung eines Verbundmaterials, vorzugsweise Bauelements, und/oder für die erfindungsgemäße Verwendung separater Kern-Hülle-Partikel vorstehend angegebenen Erläuterungen, insbesondere betreffend (jeweils) mögliche bevorzugte Ausführungsformen und (jeweils) mögliche bzw. bevorzugte Kombinationen, entsprechend (gegebenenfalls sinngemäß), und umgekehrt.
  • Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung eines Materials umfassend eine Mehrzahl separater Kern-Hülle-Partikel, wie vorstehend definiert (oder wie vorstehend als erfindungsgemäß bevorzugt einzusetzen angegeben bzw. definiert), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
    • M1) Herstellen oder Bereitstellen von
      1. i) Partikeln eines partikelförmigen Materials als Kerne, wobei vorzugsweise mindestens 85 Massen-%, besonders bevorzugt mindestens 90 Massen-%, der Partikel eine Korngröße aufweisen im Bereich von 0,065 mm bis 20 mm, vorzugsweise im Bereich von 0,1 mm bis 15 mm, vorzugsweise bestimmt mittels Siebung,
      2. ii) einer vernetzbaren, flüssigen Beschichtungsmasse umfassend silanterminierte Prepolymere und vorzugsweise zusätzlich umfassend Siliconharze, wie vorstehend definiert (oder wie vorstehend als erfindungsgemäß bevorzugt einzusetzen angegeben bzw. definiert),
      3. iii) einem oder mehr als einem Katalysator, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aminen, Aminosilanen und deren Gemischen, wie vorstehend definiert (oder wie vorstehend als erfindungsgemäß bevorzugt einzusetzen angegeben bzw. definiert),
      4. iv) vorzugsweise ein oder mehreren Farbmitteln wie vorstehend definiert (oder wie vorstehend als erfindungsgemäß bevorzugt einzusetzen angegeben bzw. definiert),
    • M2) mechanisches Vermischen der in Schritt M1) hergestellten oder bereitgestellten Komponenten i) bis iii) und vorzugsweise iv) miteinander, so dass mit einer noch nicht gehärteten Silikonbeschichtung beschichtete Kerne resultieren
    und
    • M3) Härten der Silikonbeschichtung auf den beschichteten Kernen durch zumindest teilweises Vernetzen der Komponenten ii) und iii) miteinander, vorzugsweise in Kontakt mit Wasser.
  • Bei dem mechanischen Vermischen der Komponenten i) bis iii) und vorzugsweise iv) miteinander in Schritt M2) können die Komponenten in beliebiger Reihenfolge zugegeben und miteinander vermischt werden. Es hat sich gezeigt, dass der Schritt des mechanischen Vermischens der Komponenten in Schritt M2) für eine unten angegebene bevorzugte Zeitdauer in aller Regel bereits ausreicht, um separate Kern-Hülle-Partikel zu erhalten, deren Kerne vollständig umhüllt sind.
  • Der Einsatz der Komponente iii) (ein oder mehr als ein Katalysator) in Schritt M1) wäre nicht unbedingt erforderlich, um eine erfindungsgemäße Mehrzahl separater Kern-Hülle-Partikel zu erhalten. Ohne die Anwesenheit des oder der Katalysatoren nimmt jedoch das Härten in Schritt M3) eine wesentlich längere Zeitdauer (unter ansonsten vergleichbaren Bedingungen wie Raumtemperatur und Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft) in Anspruch, als bei Anwesenheit eines oder mehrerer solcher Katalysatoren. So wurde in Vergleichsversuchen festgestellt, dass unter ansonsten vergleichbaren Bedingungen aber in Abwesenheit von geeigneten Katalysatoren als Komponente iii) das Härten in Schritt M3) auf glatten, wenig porösen Oberflächen, auch nach mehr als 24 Std noch nicht vollständig abgeschlossen war.
  • Als bevorzugt hat es sich in eigenen Versuchen herausgestellt, zuerst die Komponente ii) (vernetzbare, flüssige Beschichtungsmasse) mit gewünschtenfalls einzusetzender Komponente iv) (ein oder mehreren Farbmitteln) sowie gegebenenfalls weiteren Additiven zu einer Vormischung zu vermischen, anschließend die Komponente iii) (ein oder mehr als ein Katalysator) zu besagter Vormischung hinzuzufügen und damit zu vermischen und anschließend das so erhaltene Gemisch zu der als Vorlage bereitgestellten Komponente i) (Partikel eines partikelförmigen Materials als Kerne) hinzuzufügen und mit dieser Vorlage mechanisch zu vermischen. Insbesondere für den letzten Teilschritt dieser bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Materials umfassend eine Mehrzahl separater Kern-Hülle-Partikel, die Vereinigung einer Vormischung umfassend die Komponenten ii), iii) und vorzugsweise iv) mit der Komponenten i), ist es bevorzugt, diesen zumindest zeitweise in einer Mischtrommel durchzuführen. Es hat sich gezeigt, dass auf diese Weise eine ökonomische Herstellung des Materials umfassend eine Mehrzahl separater Kern-Hülle-Partikel möglich ist und gleichzeitig ein in technischer Hinsicht ausgezeichnetes Ergebnis erzielt wird.
  • Hinsichtlich bevorzugter Ausgestaltungen eines hier vorgenannten Verfahrens zur Herstellung eines Materials umfassend eine Mehrzahl separater Kern-Hülle-Partikel gelten die für das hier vorgenannte erfindungsgemäße Verbundmaterial, vorzugsweise Bauelement, und/oder für das hier vorgenannte erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials, vorzugsweise Bauelements und/oder für die hier vorgenannte erfindungsgemäße Verwendung eines Bauelements, und/oder für die erfindungsgemäße Verwendung separater Kern-Hülle-Partikel und/oder für die hier vorgenannte erfindungsgemäße Verwendung eines Produkts der zumindest teilweisen Vernetzung der Komponenten P21) und P22) vorstehend angegebenen Erläuterungen, insbesondere betreffend (jeweils) mögliche bevorzugte Ausführungsformen und (jeweils) mögliche bzw. bevorzugte Kombinationen, entsprechend (gegebenenfalls sinngemäß), und umgekehrt.
  • Gemäß dem vorstehend angegebenen erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Kern-Hülle-Partikel wiesen eine vollständige Umhüllung der Kerne auf. Durch die kurze Zeitdauer, die zur Härtung bzw. Aushärtung der Silikonbeschichtung auf den beschichteten Kernen in Schritt M3) erforderlich war und die bei Raumtemperatur erfolgen konnte, fielen beim nachfolgenden Abtransport von der Herstellungsstätte nur vernachlässigbare Verunreinigungen der Produktionsmittel wie Transportbänder etc. an. Nach Härtung bzw. Aushärtung der Silikonbeschichtung auf den beschichteten Kernen erhielt man rieselfähige Chargen separater Kern-Hülle-Partikel mit einer sehr guten Anhaftung der Hüllen an den Kernen, so dass auch beim Transport einer solchen Charge kaum oder keine Beschädigungen der Hüllen beobachtet wurden.
  • Bevorzugt ist daher ein vorstehend beschriebenes erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Materials umfassend eine Mehrzahl separater Kern-Hülle-Partikel (oder ein in diesem Text als bevorzugt beschriebenes erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Materials umfassend eine Mehrzahl separater Kern-Hülle-Partikel), wobei
    • - die Partikel des partikelförmigen Materials (i) Feuerstein, vorzugsweise kalzinierten Feuerstein, umfassen oder aus Feuerstein, vorzugsweise kalziniertem Feuerstein, bestehen;
    und/oder
    • - die Komponenten i) : ii) : iii) in einem Massenverhältnis im Bereich von 1000 : 3 bis 10 : 0,05 bis 0,12 eingesetzt werden;
    und/oder
    • - das Massenverhältnis der Komponente i) zur Summe der Komponenten ii) + iii) ≥ 100 : 1,5, vorzugsweise ≥ 100 : 1 beträgt;
    und/oder
    • - das mechanische Vermischen in Schritt M2) bei einer Temperatur im Bereich von 10 bis 40 °C, vorzugsweise im Bereich von 15 bis 35 °C durchgeführt wird;
    und/oder
    • - das mechanische Vermischen in Schritt M2) zumindest zeitweise in einer Mischtrommel durchgeführt wird;
    und/oder
    • - das mechanische Vermischen in Schritt M2) für eine Zeitdauer im Bereich von 30 s bis 5 min, vorzugsweise von 45 s bis 3 min, durchgeführt wird;
    und/oder
    • - das Härten in Schritt M3) bei einer Temperatur im Bereich von 10 bis 40 °C, vorzugsweise im Bereich von 15 bis 35 °C durchgeführt wird, vorzugsweise in Kontakt der Silikonbeschichtung auf den beschichteten Kernen mit der Umgebungsluft;
    und/oder
    • - das Härten in Schritt M3) für eine Zeitdauer im Bereich von 30 min bis 2 Std, vorzugsweise im Bereich von 45 min bis 90 min, durchgeführt wird, wobei vorzugsweise die Komponente iii) 1,1,3,3- Tetramethylguanidin umfasst oder ist.
  • Es hat sich in Untersuchungen der Erfinder gezeigt, dass bei einem Einsatz der Komponenten i) : ii) : iii) in einem Massenverhältnis im Bereich von 1000 : 3 bis 10 : 0,05 bis 0,12 die besten Ergebnisse erzielt wurden, insbesondere wenn das Material von zumindest einem Anteil der Partikeln eines partikelförmigen Materials (Komponente i)) Feuerstein, vorzugsweise kalzinierten Feuerstein, umfasst oder aus Feuerstein, vorzugsweise kalziniertem Feuerstein, besteht.
  • Weiter wurde gefunden, dass ein unerwünschtes Verklumpen von in Schritt M2) eingesetzten Komponenten miteinander besonders wirksam vermieden werden kann, wenn das Massenverhältnis der Komponente i) zur Summe der Komponenten ii) + iii) ≥ 100 : 1,5, vorzugsweise ≥ 100 : 1 beträgt. Ein Verklumpen von Komponenten miteinander führt dazu, dass das Material umfassend eine Mehrzahl separater Kern-Hülle-Partikel nicht in dem erwünschten Maß in rieselfähiger Form erhalten wird.
  • Das Härten der Silikonbeschichtung auf den beschichteten Kernen in Schritt M3) erfolgt besonders rasch, wenn als der eine oder wenigstens als einer von mehreren Katalysatoren (Komponente iii)) 1,1,3,3-Tetramethylguanidin eingesetzt wird. In diesem Fall erfolgt das Härten durch zumindest teilweise Vernetzung in den meisten Fällen auch bereits bei einer Temperatur im Bereich von 10 bis 40 °C, vorzugsweise auch bei Raumtemperatur, innerhalb einer Zeitdauer im Bereich von 30 min bis 2 Std so vollständig, dass eine weitere Härtung danach nicht mehr zu beobachten ist. Für einen so beschriebenen Härtungsvorgang reicht die in der Umgebungsluft anwesende Luftfeuchtigkeit (übliche relative Luftfeuchtigkeit von ca. 50 % vorausgesetzt) in den meisten Fällen aus, um eine wie vorstehend angegebene vollständige Härtung zu bewirken.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin auch separate Kern-Hülle-Partikel wie vorstehend definiert (oder wie vorstehend als erfindungsgemäß bevorzugt einzusetzen angegeben bzw. definiert), vorzugsweise hergestellt oder herstellbar nach einem vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Materials umfassend eine Mehrzahl separater Kern-Hülle-Partikel (oder nach einem in diesem Text als bevorzugt beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Materials umfassend eine Mehrzahl separater Kern-Hülle-Partikel).
  • Hinsichtlich bevorzugter Ausgestaltungen von hier vorgenannten erfindungsgemäßen separaten Kern-Hülle-Partikeln gelten die für das hier vorgenannte erfindungsgemäße Verbundmaterial, vorzugsweise Bauelement, und/oder für das hier vorgenannte erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials, vorzugsweise Bauelements, und/oder für die hier vorgenannte erfindungsgemäße Verwendung eines Verbundmaterials, vorzugsweise Bauelements, und/oder für die erfindungsgemäße Verwendung separater Kern-Hülle-Partikel und/oder für die hier vorgenannte erfindungsgemäße Verwendung eines Produkts der zumindest teilweisen Vernetzung der Komponenten P21) und P22) und/oder für das hier vorgenannte Verfahren zur Herstellung eines Materials umfassend eine Mehrzahl separater Kern-Hülle-Partikel vorstehend angegebenen Erläuterungen, insbesondere betreffend (jeweils) mögliche bevorzugte Ausführungsformen und (jeweils) mögliche bzw. bevorzugte Kombinationen, entsprechend (gegebenenfalls sinngemäß), und umgekehrt.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft sodann auch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Verbundmaterials, vorzugsweise Bauelements (oder eines in diesem Text als bevorzugt beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials, vorzugsweise Bauelements), mindestens umfassend:
    • E1) ein Vorrichtungselement zum Bereitstellen oder Herstellen eines Substrats, aufweisend eine Vorderseite und eine der Vorderseite gegenüberliegende Rückseite, wobei zumindest die Oberfläche der Vorderseite des Substrats ein thermoplastisches Polymer umfasst oder aus einem thermoplastischen Polymer besteht, vorzugsweise wie vorstehend definiert (oder wie vorstehend als erfindungsgemäß bevorzugt einzusetzen angegeben bzw. definiert), wobei vorzugsweise das Vorrichtungselement E1) zum Bereitstellen oder Herstellen eines Substrats eine Extrusionsvorrichtung umfasst;
    • E2) ein Vorrichtungselement, vorzugsweise ein Lagertank, enthaltend eine Menge an einer vernetzbaren, flüssigen Beschichtungsmasse umfassend silanterminierte Prepolymere und vorzugsweise zusätzlich umfassend Siliconharze, wie vorstehend definiert (oder wie vorstehend als erfindungsgemäß bevorzugt einzusetzen angegeben bzw. definiert),
    • E3) ein Vorrichtungselement zum mechanischen Vermischen der Komponenten:
      1. i) Partikel eines partikelförmigen Materials als Kerne, wobei vorzugsweise mindestens 85 Massen-%, besonders bevorzugt mindestens 90 Massen-%, der Partikel eine Korngröße aufweisen im Bereich von 0,065 mm bis 20 mm, vorzugsweise im Bereich von 0,1 mm bis 15 mm, vorzugsweise bestimmt mittels Siebung, vorzugsweise wie vorstehend definiert (oder wie vorstehend als erfindungsgemäß bevorzugt einzusetzen angegeben bzw. definiert),
      2. ii) eine vernetzbare, flüssige Beschichtungsmasse umfassend silanterminierte Prepolymere und vorzugsweise zusätzlich umfassend Siliconharze, wie vorstehend definiert (oder wie vorstehend als erfindungsgemäß bevorzugt einzusetzen angegeben bzw. definiert),
      3. iii) ein oder mehr als ein Katalysator, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aminen, Aminosilanen und deren Gemischen, wie vorstehend definiert (oder wie vorstehend als erfindungsgemäß bevorzugt einzusetzen angegeben bzw. definiert),
      4. iv) vorzugsweise ein oder mehrere Farbmittel wie vorstehend definiert (oder wie vorstehend als erfindungsgemäß bevorzugt einzusetzen angegeben bzw. definiert),
      miteinander, wobei vorzugsweise das Vorrichtungselement E2) eine Mischtrommel umfasst;
    und
    • E4) ein Vorrichtungselement zum Verbinden eines Substrats, aufweisend eine Vorderseite und eine der Vorderseite gegenüberliegende Rückseite, wobei zumindest die Oberfläche der Vorderseite des Substrats ein thermoplastisches Polymer umfasst oder aus einem thermoplastischen Polymer besteht, vorzugsweise wie vorstehend definiert (oder wie vorstehend als erfindungsgemäß bevorzugt einzusetzen angegeben bzw. definiert), mit einer Mehrzahl separater Kern-Hülle-Partikel vorzugsweise wie vorstehend definiert (oder wie vorstehend als erfindungsgemäß bevorzugt einzusetzen angegeben bzw. definiert).
  • Hinsichtlich bevorzugter Ausgestaltungen der hier vorgenannten erfindungsgemäßen Vorrichtung gelten die für das hier vorgenannte erfindungsgemäße Verbundmaterial, vorzugsweise Bauelement, und/oder für das hier vorgenannte erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials, vorzugsweise Bauelements, und/oder für die hier vorgenannte erfindungsgemäße Verwendung eines Verbundmaterials, vorzugsweise Bauelements, und/oder für die erfindungsgemäße Verwendung separater Kern-Hülle-Partikel und/oder für die hier vorgenannte erfindungsgemäße Verwendung eines Produkts der zumindest teilweisen Vernetzung der Komponenten P21) und P22) und/oder für das hier vorgenannte Verfahren zur Herstellung eines Materials umfassend eine Mehrzahl separater Kern-Hülle-Partikel und/oder für die hier vorgenannten erfindungsgemäßen separaten Kern-Hülle-Partikeln vorstehend angegebenen Erläuterungen, insbesondere betreffend (jeweils) mögliche bevorzugte Ausführungsformen und (jeweils) mögliche bzw. bevorzugte Kombinationen, entsprechend (gegebenenfalls sinngemäß), und umgekehrt.
  • Beispiele:
  • Die nachfolgend angegebenen Beispiele sollen die vorliegende Erfindung näher beschreiben und erklären, ohne ihren Umfang einzuschränken.
  • Beispiel 1: Herstellung separater Kern-Hülle-Partikel
  • Zur erfindungsgemäßen Herstellung einer Mehrzahl separater Kern-Hülle-Partikel wurden die unten in Tabelle 1 angegebenen Komponenten eingesetzt: Tabelle 1: Komponenten zur Herstellung von separaten Kern-Hülle-Partikeln
    Komponente Bezeichnung Gewichtsteile
    i) Partikulärer kalzinierter Feuerstein (Flint), Korngröße im Bereich von 0,1 bis 15 mm 100
    ii) vernetzbare, flüssige Beschichtungsmasse SILRES® BS 6920 0,4-0,7
    iii) Katalysator 1,1 ,3,3-Tetramethylguanidin 0,006 - 0,01
    iv) Pigment 1 (gelb: Mischmetallpigment umfassend Chrom, Antimon und Titan) 0,04-0,08
    iv) Pigment 2 (rotbraun: mikronisiertes Eisenoxidpigment) 0,001 - 0,005
  • In einem separaten Gefäß wurde die Komponente ii) vorgelegt und mit den Komponenten iv) und ii) vermischt. Ein Zusatz organischer Lösungsmittel war nicht erforderlich und erfolgte auch nicht. Nach erfolgter Durchmischung wurde die so erhaltene Vormischung zu der Komponente i) in einer Mischtrommel hinzugegeben und alle Komponenten i) bis iv) wurden in der Mischtrommel ca. 1 min lang intensiv mechanisch miteinander vermischt. Anschließend wurde die Mischtrommel angehalten und die Silikonbeschichtung der mit einer noch nicht gehärteten Silikonbeschichtung beschichteten Kerne aus kalziniertem Feuerstein wurden für die Dauer von ca. 1 Std unter dem Einfluss der Umgebungsluft bei üblichen Feuchtigkeits- und Temperaturbedingungen gehärtet.
  • Man erhielt eine Mehrzahl rieselfähiger, sandbraun gefärbter Kern-Hülle-Partikel, deren Kerne vollständig beschichtet waren. Durch den rasch und bei Umgebungstemperatur ablaufenden Härtungsvorgang war es möglich, die erhaltenen Kern-Hülle-Partikel umgehend zum nächsten Bearbeitungsschritt zu transportieren. Dabei wurde kaum Verschmutzung der mit den gehärteten Hüllen der Kern-Hülle-Partikel in Kontakt kommenden Produktionsmittel wie Transportbänder beobachtet. Ebenfalls wurde dabei keinerlei Abrieb der gehärteten Hüllen der Kern-Hülle-Partikel beobachtet.
  • Beispiel 2: Herstellung eines erfindungsgemäßen Verbundmaterials bzw. Bauelements
  • Als Substrat wird ein massiver rechteckiger PVC-Hartschaumstoff einer Rohdichte von ca. 600 bis 700 kg/m3 und den Oberflächenmaßen von ca. 6000 mm x ca. 180 mm eingesetzt. Auf der Rückseite umfasst das Substrat eine Befestigungsvorrichtung zur Befestigung auf der Unterkonstruktion eines Profilsystems.
  • Eine zur Bedeckung der Oberfläche des Substrats ausreichende Menge einer wie in obigem Beispiel 1 hergestellten Mehrzahl von farbigen Kern-Hülle-Partikeln wird mittels eines Infrarot-Trockners rasch auf eine Temperatur von ca. 300 °C erhitzt und dann in heißem Zustand oberflächenbedeckend mit dem oben beschriebenen Substrat kontaktiert. Dabei wird auf die Kern-Hülle-Partikel für die Dauer von ca. 2-3 min ein Anpressdruck in Richtung auf die Oberfläche des Substrats ausgeübt, so dass die Kern-Hülle-Partikel mit einem Teil ihres Volumens in das thermoplastische PVC eintauchen. Dabei wird nahezu keine Rauchentwicklung und keine unerwünschte Veränderung der Farbe der gefärbten Kern-Hülle-Partikel beobachtet.
  • Anschließend wird der Anpressdruck abgesetzt und das mit den heißen Kern-Hülle-Partikein belegte Substrat umgehend mit Wasser auf Raumtemperatur (23 °C) gekühlt. Man erhält ein erfindungsgemäßes Verbundmaterial bzw. Bauelement, welches sich u.a. durch eine exzellente Anhaftung der Kern-Hülle-Partikel auf der Substratoberfläche auszeichnet.
  • Beispiel 3: Bewitterungstest mit einem erfindungsgemäßen Verbundmaterial bzw. Bauelement
  • Ein wie im obigen Beispiel 2 hergestelltes erfindungsgemäßes Verbundmaterial bzw. Bauelement wurde für eine Dauer von 3500 Std einem Standard-Bewitterungstest in einem Bewitterungsgerät ausgesetzt.
  • Bei der anschließenden Prüfung des bewitterten Verbundmaterials bzw. Bauelements wurde festgestellt, dass keine Farbveränderungen an den Beschichtungen der Kern-Hülle-Partikel durch die Bewitterung erkennbar waren und dass die mechanische Beständigkeit des Verbundmaterials bzw. Bauelements durch die Bewitterung nicht beeinträchtigt wurde. Das erfindungsgemäße Verbundmaterial bzw. Bauelement war somit als witterungsbeständig einzustufen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102015202200 A1 [0005]
    • WO 2018/024331 A1 [0006, 0034]
    • EP 3494188 B1 [0033, 0035]
    • EP 3494188 A1 [0034]

Claims (16)

  1. Verbundmaterial, vorzugsweise Bauelement, umfassend - ein Substrat aufweisend eine Vorderseite und eine der Vorderseite gegenüberliegende Rückseite, wobei zumindest die Oberfläche der Vorderseite des Substrats ein thermoplastisches Polymer umfasst oder aus einem thermoplastischen Polymer besteht, - auf dem thermoplastischen Polymer an der Oberfläche der Vorderseite des Substrats angeordnet, eine Mehrzahl separate Kern-Hülle-Partikel, wobei jeder dieser Kern-Hülle-Partikel umfasst: P1) einen Kern, P2) eine den Kern vollständig oder teilweise umhüllende Beschichtung bestehend aus dem oder umfassend das Produkt der zumindest teilweisen Vernetzung von P21) einer vernetzbaren, flüssigen Beschichtungsmasse umfassend silanterminierte Prepolymere und vorzugsweise zusätzlich umfassend Siliconharze und P22) einem oder mehr als einem Katalysator, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aminen, Aminosilanen und deren Gemischen; und vorzugsweise P3) in der den Kern umhüllenden Beschichtung eingebunden, ein oder mehrere Farbmittel.
  2. Verbundmaterial, vorzugsweise Bauelement, nach Anspruch 1, wobei - das thermoplastische Polymer Polyvinylchlorid umfasst oder Polyvinylchlorid ist; und/oder - das Verbundmaterial, vorzugsweise Bauelement, besonders bevorzugt Profilelement, und/oder das Substrat bahnförmige, vorzugsweise rechteckige, Gestalt hat und/oder - die separaten Kern-Hülle-Partikel jeweils, vorzugsweise stoffschlüssig, mit dem thermoplastischen Polymer des Substrats verbunden sind.
  3. Verbundmaterial, vorzugsweise Bauelement, besonders bevorzugt Profilelement, nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei - zumindest ein Anteil der Mehrzahl separater Kern-Hülle-Partikel in der den Kern umhüllenden Beschichtung eingebunden, ein oder mehrere Farbmittel umfasst, wobei das eine oder zumindest eines der mehreren Farbmittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus anorganischen Pigmenten und deren Gemischen, und/oder - zumindest ein Anteil der Kerne der Mehrzahl separater Kern-Hülle-Partikel ein Material umfasst oder aus einem Material besteht, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Silikatmineralien, Granit, Porphyr, Basalt, Sandstein, Dolomit, Kalkstein, Gneis, Quarz, Sand, Feuerstein (Flint) und deren Gemischen bzw. Mischformen; wobei vorzugsweise zumindest ein Anteil der Kerne der Mehrzahl separater Kern-Hülle-Partikel Feuerstein (Flint), besonders bevorzugt kalzinierten Feuerstein, umfasst oder aus Feuerstein (Flint), besonders bevorzugt kalziniertem Feuerstein, besteht; und/oder - der eine oder wenigstens einer von mehreren Katalysatoren ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus N-(3-(Trimethoxysilyl)propyl)ethylendiamin, 1,1,3,3-Tetramethylguanidin und deren Gemischen, wobei vorzugsweise der eine oder wenigstens einer von mehreren Katalysatoren 1,1,3,3-Tetramethylguanidin ist.
  4. Verbundmaterial, vorzugsweise Bauelement, besonders bevorzugt Profilelement, nach einem der vorstehenden Ansprüche, vorzugsweise nach Anspruch 3, wobei - mindestens 85 Massen-% der Kerne der Mehrzahl separater Kern-Hülle-Partikel eine Korngröße aufweisen im Bereich von 0,065 mm bis 20 mm, vorzugsweise im Bereich von 0,1 mm bis 15 mm; und/oder - die Mehrzahl separater Kern-Hülle-Partikel einen Flächenanteil von ≥ 80 %, vorzugsweise von ≥ 90 %, der Oberfläche der Vorderseite des Substrats bedecken; und/oder - die vernetzbare, flüssige Beschichtungsmasse silanterminierte Prepolymere und Siliconharze umfasst, vorzugsweise mindestens 100 Gewichtsteile Siliconharze, bezogen auf 100 Gewichtsteile silanterminierte Prepolymere.
  5. Verbundmaterial, vorzugsweise Bauelement, besonders bevorzugt Profilelement, nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die vernetzbare, flüssige Beschichtungsmasse umfasst: A) 100 Gewichtsteile einer silanterminierten Polymerverbindung der Formel I Y-[(CR1 2)b-SiRa(OR2)3-a]x (I), wobei Y einen x-wertigen, über Stickstoff, Sauerstoff, Schwefel oder Kohlenstoff gebundenen Polymerrest bedeutet, dessen zahlenmittlere Molekülmasse 200 bis 10 000 g/Mol beträgt, wobei die zahlenmittlere Molekülmasse durch Größenausschluss-Chromatographie, wie in der Beschreibung des Dokuments EP 3 494 188 B1 erklärt, ermittelt wird, und der keine aromatischen Strukturelemente mit direkt an den Aromaten gebundenen Stickstoff- oder Sauerstoffatomen enthält, R jeweils unabhängig voneinander einen einwertigen, gegebenenfalls substituierten, SiC-gebundenen Kohlenwasserstoffrest darstellt, R1 jeweils unabhängig voneinander Wasserstoffatom oder einen einwertigen, gegebenenfalls substituierten Kohlenwasserstoffrest darstellt, der über Stickstoff, Phosphor, Sauerstoff, Schwefel oder eine Carbonylgruppe an das Kohlenstoffatom angebunden sein kann, R2 jeweils unabhängig voneinander Wasserstoffatom oder einen einwertigen, gegebenenfalls substituierten Kohlenwasserstoffrest darstellt, x eine ganze Zahl von 1 bis 10 ist, a jeweils unabhängig voneinander 0, 1 oder 2 ist und b jeweils unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 1 bis 10 ist, und (B) mindestens 100 Gewichtsteile eines Siliconharzes, enthaltend Einheiten der Formel II, R3 c(R4O)dR5 eSiO(4-c-d-e)/2 (II), wobei R3 jeweils unabhängig voneinander Wasserstoffatom, einen einwertigen, SiC-gebundenen, gegebenenfalls substituierten, aliphatischen Kohlenwasserstoffrest oder einen zweiwertigen, gegebenenfalls substituierten, aliphatischen Kohlenwasserstoffrest, der zwei Einheiten der Formel (II) verbrückt, bedeutet, R4 jeweils unabhängig voneinander Wasserstoffatom oder einen einwertigen, gegebenenfalls substituierten Kohlenwasserstoffrest bedeutet, R5 gleich oder verschieden sein kann und einen einwertigen, SiC-gebundenen, gegebenenfalls substituierten, aromatischen Kohlenwasserstoffrest bedeutet, c 0, 1, 2 oder 3 ist, d 0, 1, 2 oder 3 ist und e 0, 1 oder 2 ist, mit der Maßgabe, dass die Summe aus c+d+e kleiner oder gleich 3 ist und in mindestens 40 % der Einheiten der Formel II die Summe c+e gleich 0 oder 1 ist, wobei die vernetzbare, flüssige Beschichtungsmasse weniger als 100 Gewichtsteile Verbindungen der Formel III Y1-[(CR1 2)b-SiRa(OR2)3-a]x (III) enthalten, wobei Y1 einen x-wertigen, über Stickstoff, Sauerstoff, Schwefel oder Kohlenstoff gebundenen Polymerrest bedeutet, dessen zahlenmittlere Molekülmasse Mn mehr als 10 000 g/Mol beträgt, wobei die zahlenmittlere Molekülmasse durch Größenausschluss-Chromatographie, wie in der Beschreibung des Dokuments EP 3 494 188 B1 erklärt, ermittelt wird, und R, R1, R2, a, b sowie x jeweils unabhängig voneinander eine der vorstehend genannten Bedeutungen aufweisen.
  6. Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials, vorzugsweise Bauelements, besonders bevorzugt Profilelements zur Herstellung einer vorgehängten Fassade, vorzugsweise nach einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend die folgenden Schritte: V1) Bereitstellen oder Herstellen eines Substrats, aufweisend eine Vorderseite und eine der Vorderseite gegenüberliegende Rückseite, wobei zumindest die Oberfläche der Vorderseite des Substrats ein thermoplastisches Polymer umfasst oder aus einem thermoplastischen Polymer besteht, V2) Bereitstellen oder Herstellen einer Mehrzahl separater Kern-Hülle-Partikel, wie definiert in einem der Ansprüche 1 bis 5, V3) Verbinden des in Schritt V1) bereitgestellten oder hergestellten Substrats mit zumindest einem Anteil der in Schritt V2) bereitgestellten oder hergestellten Mehrzahl separater Kern-Hülle-Partikel, vorzugsweise unter Ausbildung einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen zumindest einem Anteil der separaten Kern-Hülle-Partikel und dem thermoplastischen Polymer des Substrats, so dass das Verbundmaterial resultiert.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei - der Schritt V3) umfasst V3a) Erhitzen der in Schritt V2) bereitgestellten oder hergestellten Mehrzahl separater Kern-Hülle-Partikel auf eine Temperatur im Bereich von 250 °C bis 320 °C, vorzugsweise im Bereich von 270 bis 320 °C, besonders bevorzugt im Bereich von 280 bis 310 °C, und V3b) Verbinden der in Schritt V3a) erhitzten separaten Kern-Hülle-Partikel mit dem thermoplastischen Polymer an der Oberfläche der Vorderseite des in Schritt V1) bereitgestellten oder hergestellten Substrats, wobei vorzugsweise das thermoplastische Polymer vor dem Verbinden mit den erhitzten separaten Kern-Hülle-Partikeln eine Temperatur im Bereich von 15 bis 30 °C aufwies; und/oder - das Substrat durch ein Extrusionsverfahren hergestellt oder bereitgestellt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, vorzugsweise nach Anspruch 7, weiter umfassend den Schritt V4) Abkühlen des in Schritt V3) erhaltenen, mit Kern-Hülle-Partikeln besetzten Substrats, auf eine Temperatur ≤ 40 °C, vorzugsweise auf eine Temperatur im Bereich von 15 bis 30 °C, wobei vorzugsweise - das Abkühlen durch Kontakt des mit Kern-Hülle-Partikeln besetzten Substrats mit Luft oder Wasser einer geeigneten Kühltemperatur erfolgt, vorzugsweise durch Kontakt mit Wasser; und/oder - das Abkühlen innerhalb einer Zeitspanne im Bereich von 30 s bis 5 min, vorzugsweise im Bereich von 1 min bis 4 min, besonders bevorzugt im Bereich von 90 s bis 210 s, nach Beginn des Verbindens in Schritt V3b) durchgeführt wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei das Verbinden der in Schritt V2) bereitgestellten oder hergestellten Mehrzahl separater Kern-Hülle-Partikel mit dem thermoplastischen Polymer in Schritt V3), vorzugsweise das Verbinden der in Schritt V3a) erhitzten separaten Kern-Hülle-Partikel mit dem thermoplastischen Polymer in Schritt V3b) - jeweils unter Druckanwendung erfolgt, wobei vorzugsweise ein Druck über dem Atmosphärendruck angewendet wird, vorzugsweise so dass die separaten Kern-Hülle-Partikel jeweils mit mindestens einem Teil ihres Volumens in das thermoplastische Polymer eintauchen, wobei vorzugsweise die Druckanwendung für eine Dauer im Bereich von 30 s bis 5 min, vorzugsweise im Bereich von 1 min bis 4 min, besonders bevorzugt im Bereich von 90 s bis 210 s, durchgeführt wird.
  10. Verwendung eines Verbundmaterials, vorzugsweise Bauelements, nach einem der Ansprüche 1 bis 5 als Profilelement für eine vorgehängte, vorzugsweise hinterlüftete Fassade.
  11. Verwendung separater Kern-Hülle-Partikel wie definiert in einem der Ansprüche 1 bis 5, - zur Herstellung eines Verbundmaterials, vorzugsweise Bauelements, vorzugsweise eines Profilelements, vorzugsweise für eine vorgehängte, vorzugsweise hinterlüftete, Fassade, und/oder - als Dekorelemente für ein Bauelement, vorzugsweise ein Profilelement, vorzugsweise für eine vorgehängte, vorzugsweise hinterlüftete, Fassade wobei vorzugsweise jeweils das Verbundmaterial bzw. das Bauelement ein Substrat umfasst, welches an der Oberfläche seiner Vorderseite ein thermoplastisches Polymer, vorzugsweise Polyvinylchlorid, aufweist, und die separaten Kern-Hülle-Partikel auf dem thermoplastischen Polymer angeordnet und mit diesem verbunden sind.
  12. Verwendung eines Produkts der zumindest teilweisen Vernetzung von P21) einer vernetzbaren, flüssigen Beschichtungsmasse umfassend silanterminierte Prepolymere und vorzugsweise zusätzlich umfassend Siliconharze, wie definiert in einem der Ansprüche 1, 4 oder 5 und P22) einem oder mehr als einem Katalysator, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aminen, Aminosilanen und deren Gemischen, wie definiert in einem der Ansprüche 1 oder 3, als Beschichtung von Kernen zur Ausbildung einer Hülle von separaten Kern-Hülle-Partikeln, wobei die Beschichtung jeweils mit einem thermoplastischen Polymer, vorzugsweise mit Polyvinylchlorid, vorzugsweise auf einem gemeinsamen Substrat, verbunden ist.
  13. Verfahren zur Herstellung eines Materials umfassend eine Mehrzahl separater Kern-Hülle-Partikel, wie definiert in einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 5, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: M1) Herstellen oder Bereitstellen von i) Partikeln eines partikelförmigen Materials als Kerne, wobei vorzugsweise mindestens 85 Massen-% der Partikel eine Korngröße aufweisen im Bereich von 0,065 mm bis 20 mm, vorzugsweise im Bereich von 0,1 mm bis 15 mm, ii) einer vernetzbaren, flüssigen Beschichtungsmasse umfassend silanterminierte Prepolymere und vorzugsweise zusätzlich umfassend Siliconharze, wie definiert in einem der Ansprüche 1, 4 oder 5, iii) einem oder mehr als einem Katalysator, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aminen, Aminosilanen und deren Gemischen, wie definiert in einem der Ansprüche 1 oder 3, iv) vorzugsweise ein oder mehreren Farbmitteln, M2) mechanisches Vermischen der in Schritt M1) hergestellten oder bereitgestellten Komponenten i) bis iv) miteinander, so dass mit einer noch nicht gehärteten Silikonbeschichtung beschichtete Kerne resultieren und M3) Härten der Silikonbeschichtung auf den beschichteten Kernen durch zumindest teilweises Vernetzen der Komponenten ii) und iii) miteinander, vorzugsweise in Kontakt mit Wasser.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei - die Partikel dss partikelförmigen Materials (i) Feuerstein, vorzugsweise kalzinierten Feuerstein, umfassen oder aus Feuerstein, vorzugsweise kalziniertem Feuerstein, bestehen; und/oder - die Komponenten i) : ii) : iii) in einem Massenverhältnis im Bereich von 1000 : 3 bis 10 : 0,05 bis 0,12 eingesetzt werden; und/oder - das Massenverhältnis der Komponente i) zur Summe der Komponenten ii) + iii) ≥ 100 : 1,5, vorzugsweise ≥ 100 : 1 beträgt; und/oder - das mechanische Vermischen in Schritt M2) bei einer Temperatur im Bereich von 10 bis 40 °C, vorzugsweise im Bereich von 15 bis 35 °C durchgeführt wird; und/oder - das mechanische Vermischen in Schritt M2) zumindest zeitweise in einer Mischtrommel durchgeführt wird; und/oder - das mechanische Vermischen in Schritt M2) für eine Zeitdauer im Bereich von 30 s bis 5 min, vorzugsweise von 45 s bis 3 min, durchgeführt wird; und/oder - das Härten in Schritt M3) bei einer Temperatur im Bereich von 10 bis 40 °C, vorzugsweise im Bereich von 15 bis 35 °C durchgeführt wird, vorzugsweise in Kontakt der Silikonbeschichtung auf den beschichteten Kernen mit der Umgebungsluft; und/oder - das Härten in Schritt M3) für eine Zeitdauer im Bereich von 30 min bis 2 Std., vorzugsweise im Bereich von 45 min bis 90 min., durchgeführt wird, wobei vorzugsweise die Komponente iii) 1,1,3,3- Tetramethylguanidin umfasst oder ist.
  15. Mehrzahl separater Kern-Hülle-Partikel wie definiert in einem der Ansprüche 1 bis 5, vorzugsweise hergestellt oder herstellbar nach einem Verfahren nach Anspruch 13 oder 14.
  16. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Herstellung eines Verbundmaterials, vorzugsweise Bauelements, nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die Vorrichtung mindestens umfasst: E1) ein Vorrichtungselement zum Bereitstellen oder Herstellen eines Substrats, aufweisend eine Vorderseite und eine der Vorderseite gegenüberliegende Rückseite, wobei zumindest die Oberfläche der Vorderseite des Substrats ein thermoplastisches Polymer umfasst oder aus einem thermoplastischen Polymer besteht, wie definiert in einem der Ansprüche 1 oder 2, E2) ein Vorrichtungselement, enthaltend eine Menge an einer vernetzbaren, flüssigen Beschichtungsmasse umfassend silanterminierte Prepolymere und vorzugsweise zusätzlich umfassend Siliconharze, wie definiert in einem der Ansprüche 1, 4 oder 5, E3) ein Vorrichtungselement zum mechanischen Vermischen der Komponenten: i) Partikel eines partikelförmigen Materials als Kerne, wobei vorzugsweise mindestens 85 Massen-%, besonders bevorzugt mindestens 90 Massen-%, der Partikel eine Korngröße aufweisen im Bereich von 0,065 mm bis 20 mm, ii) eine vernetzbare, flüssige Beschichtungsmasse umfassend silanterminierte Prepolymere und vorzugsweise zusätzlich umfassend Siliconharze, wie definiert in einem der Ansprüche 1, 4 oder 5, iii) ein oder mehr als ein Katalysator, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aminen, Aminosilanen und deren Gemischen, wie definiert in einem der Ansprüche 1 oder 3, iv) vorzugsweise ein oder mehrere Farbmittel, und E4) ein Vorrichtungselement zum Verbinden eines Substrats, aufweisend eine Vorderseite und eine der Vorderseite gegenüberliegende Rückseite, wobei zumindest die Oberfläche der Vorderseite des Substrats ein thermoplastisches Polymer umfasst oder aus einem thermoplastischen Polymer besteht, wie definiert in einem der Ansprüche 1 oder 2, mit einer Mehrzahl separater Kern-Hülle-Partikel, wie definiert in einem der Ansprüche 1 bis 5.
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