DE19920719A1 - Kunststofformkörper - Google Patents
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Abstract
Um einen Kunststofformkörper bereitzustellen, der den natürlichen Werkstoffen wie Marmor, Granit etc. noch ähnlicher ist als bereits bekannt, wird vorgeschlagen, daß dieser Kunststofformkörper eine aus einer aushärtbaren Reaktionsmasse gebildete Polymerphase und ein darin eingelagertes partikelförmiges Füllmaterial umfaßt, wobei das Füllmaterial ein mit einem anorganischen Füllstoff gefülltes Harzmaterial umfaßt, wobei die Polymerphase bis zu 60 Gew.-%, bezogen auf den Kunststofformkörper, an anorganischen Zuschlagsstoffpartikeln umfaßt, wobei das Füllmaterial eine Korngröße im Bereich von 60 bis 8000 mum aufweist und in einem Anteil von ca. 5 bis ca. 75 Gew.-% in einem Kunststofformkörper enthalten ist und wobei das Füllmaterial zu mindestens 10 Volumen-% Partikel umfaßt, welche zwei oder mehr verschiedenfarbige, oberflächlich sichtbare Polymerschichten aufweisen.
Description
Die Erfindung betrifft einen Kunststofformkörper, umfassend
eine aus einer aushärtbaren Reaktionsmasse gebildeten Polymer
phase und ein darin eingelagertes partikelförmiges Füllstoffma
terial. Solche Kunststofformkörper werden seit langem als Kü
chenarbeitsplatten, Küchenspülen, Sanitärteile und dergleichen
gefertigt oder als Werkstoffe zur Herstellung von solchen Tei
len verwendet.
Diese Kunststofformkörper ersetzen in vielen Fällen natürliche
Werkstoffe wie z. B. Marmor, Granit etc., die sich durch ihre
besondere optische ästhetische Erscheinung auszeichnen.
Um diesem natürlichen Vorbild möglichst nahe zu kommen, wurde
bereits eine Reihe von Vorschlägen gemacht, wobei hier bei
spielsweise auf die DE 38 32 351, die DE 40 40 602 A1 sowie die
DE 196 39 039 C1 wird.
Als Füllmaterialien werden bei den vorgenannten Druckschriften
entweder anorganische Füllstoffe in Form von Granitmehl oder
-sanden, Quarzmehl oder -sanden oder anderen Mineralien von
fein- bis grobkörniger Struktur vorgeschlagen oder aber auch
partikelförmige Füllstoffe auf Polymerbasis, die selber wieder
um anorganische Füllstoffe enthalten.
Obwohl bei den vorgenannten Verfahren Formkörper erhalten wur
den, die sehr gut vom Markt aufgenommen wurden, bleibt doch der
Wunsch nach einem den natürlichen Werkstoffen wie Marmor, Gra
nit etc. noch ähnlicheren Material weiter bestehen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kunststofform
körper mit einer solchen größeren Ähnlichkeit zu natürlichen
Werkstoffen vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs erwähnten Kunststofformkör
per dadurch gelöst, daß das Füllmaterial ein mit einem anorga
nischen Füllstoff gefülltes Harzmaterial umfaßt, wobei die Po
lymerphase bis zu 60 Gew.-%, bezogen auf den Kunststofformkör
per, an anorganischen Zuschlagstoffpartikeln umfaßt, wobei das
Füllmaterial eine Korngröße im Bereich von 60 bis 8 000 µm auf
weist und in einem Anteil von ca. 5 bis ca. 75 Gew.-% in dem
Kunststofformkörper enthalten ist, und wobei das Füllmaterial
mindestens 10 Vol.% Partikel umfaßt, welche zwei oder mehr ver
schiedenfarbige, oberflächlich sichtbare Polymerschichten auf
weisen.
Durch die Verwendung des Füllmaterials, welches ein mit einem
anorganischen Füllstoff gefülltes Harzmaterial umfaßt, wobei
mindestens 10 Vol.% der Füllmaterialpartikel zwei oder mehr
verschiedenfarbige, oberflächlich sichtbare Polymerschichten
aufweisen, wird ein deutlicher Fortschritt in der Annäherung an
die natürlichen Werkstoffe erreicht.
Gerade die zwei oder mehr verschiedenfarbigen, oberflächlich
sichtbaren Polymerschichten kommen dem Naturvorbild näher, da
sich auch bei Natursteinen Einschlüsse finden lassen, die nicht
gleichmäßig durchgefärbt sind.
Bevorzugte Kunststofformkörper weisen ein Füllmaterial auf, bei
dem von den zwei oder mehr verschiedenfarbigen, oberflächlich
sichtbaren Polymerschichten mindestens eine transparent oder
transluzent ist. Dies hat zur Folge, daß aufgrund der erhöhten
Lichtdurchlässigkeit solcher Partikel bzw. Partikelschichten
das von der Oberfläche einfallende Licht tiefer in den Kunst
stofformkörper eindringen kann und so quasi eine Verstärkung
der Farbwirkung der Oberfläche erzeugt. Ähnliche Einschlüsse
und ähnliche optische Effekte zeigen auch natürliche Werkstof
fe, so daß dieser bevorzugte Kunststofformkörper natürlichen
Werkstoffen sehr nahe kommt. Es wird hier ein anspruchsvolles
Farbspiel erzeugt, das zu einem hohen ästhetischen Wert dieser
Materialien führt.
Eine weitere Annäherung an die natürlichen Füllstoffe erzielt
man dann, wenn die Partikel des Füllmaterials eine gebrochene
Kornform aufweisen. Auch die Einschlüsse in natürlichen Werk
stoffen weisen sehr häufig gebrochene Kornformen auf, so daß
hier eine weitere Annäherung an das natürliche Vorbild erzielt
wird.
Das auf einem mit einem anorganischen Füllstoff gefüllten Harz
material basierende partikelförmige Füllmaterial wird vorzugs
weise zunächst als mehrschichtiges Plattenmaterial gefertigt,
das dann zu den Füllmaterialpartikeln zerkleinert, insbesondere
gemahlen wird.
Die für die Bildung der Polymerphase verwendete aushärtbare Re
aktionsmasse kann aus einer Vielzahl von bekannten Reaktions
massesystemen ausgewählt werden, wobei bevorzugte aushärtbare
Reaktionsmassen einen ersten Monomer/Präpolymer-Sirup umfassen.
Die Polymerphase selber kann ein Acrylatpolymer, ein Polyester
oder ein Epoxydharz sein, wobei die Acrylpolymermatrix in
puncto Preis/Leistungsverhältnis die bevorzugte Alternative
darstellt.
Die verwendeten anorganischen Füllstoffe sowohl für das Füllma
terial als auch als zusätzliche Zuschlagstoffpartikel für die
Polymerphase sind, wie an sich bekannt, Granit-, Quarz- oder
andere Mineralsande oder -mehle, wobei sich insbesondere der
Füllstoff Aluminiumtrihydroxid, Kreide, Talkum und Bariumsul
fat, d. h. weiche Füllstoffe mit einer Mohs-Härte von drei bis
fünf Härtegraden bevorzugt sind. Dies führt zu einer einfachen
und mit einem geringen Werkzeugaufwand durchführbaren Bearbeit
barkeit der Kunststofformkörper.
Andere Füllstoffe als oben erwähnt sind zwar im Prinzip ebenso
gut möglich wie die vorgenannten weichen Füllstoffe, jedoch er
fordern sie aufgrund ihrer Härte in der Regel diamantbesetzte
Werkzeuge für die Bearbeitung der Formkörper, so daß diese des
halb nur unter hohem Kostenaufwand bearbeitbar sind.
Wird als aushärtbare Reaktionsmasse ein erster Monomer/Präpoly
mer-Sirup eingesetzt, so wird bevorzugt der Präpolymergehalt im
ersten Sirup ca. 5 bis ca. 30 Gew.-%, bezogen auf den Sirup, be
tragen.
Die Viskosität des ersten Sirups wird bevorzugt auf ca. 20 bis
ca. 300 mPa eingestellt, so daß sich eine gute Verarbeitbarkeit
der Mischung aus Sirup und Füllmaterial bei der Herstellung der
Kunststofformkörper ergibt.
Das Präpolymer des ersten Sirups weist vorzugsweise ein mittle
res Molekulargewicht von ca. 20 000 bis ca. 300 000 Da auf, ein
Wert, der optimal die Moderation der Viskosität des Sirups ge
stattet. Gleichzeitig bieten solche Präpolymere bereits einen
ausreichenden Effekt in der Schrumpfminderung beim Aushärten,
wobei hier insbesondere an die Acrylatpolymere gedacht ist.
Der erste Sirup umfaßt vorzugsweise weiterhin ein radikalisch
polymerisierbares Monomer, wie vorher ausgeführt, insbesondere
vom Acrylattyp, wobei hierunter insbesondere Acrylat- und Meth
acrylatmonomere verstanden werden. Das zugehörige Präpolymer
wird vorzugsweise als Homo- oder Copolymer der vorgenannten Mo
nomeren eingesetzt.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
wird das partikelförmige Material in der aushärtbaren Reak
tionsmasse quellbar gewählt und das gefüllte Harzmaterial (zu
mindest in seinen füllstoffpartikelhaltigen und nicht transpa
renten oder transluzenten Schichten) einen Füllstoffbereich von
50 bis 80 Gew.-% mit einer Korngröße von ca. 5 bis ca. 100 µm
umfassen.
Läßt man das partikelförmige Füllmaterial in der aushärtbaren
Reaktionsmasse quellen, erhält man eine nicht mehr fließfähige,
in Formen preßbare Masse, in der durch das Pressen in der Form
das Füllmaterial mit seinem Anteil an mehrschichtigen Füll
stoffpartikeln an die Sichtseitenoberfläche gedrückt wird. Da
durch wird sichergestellt, daß ein ausreichender Anteil an
Mehrschichtfüllmaterialpartikeln an der Oberfläche sichtbar ist
und so ausreichend dem Effekt der Nachbildung natürlicher Werk
stoffe dienen kann.
Verwendet man geringere Anteile, beispielsweise 5 bis 20 Gew.-%,
partikelförmige Füllmaterialien in Verbindung mit beispielswei
se ca. 40 bis ca. 60 Gew.-% anorganischen Zuschlagstoffen, er
hält man eine fließ- und pumpfähige Dispersion der Füllmateria
lien und Zuschlagstoffe in der Reaktionsmasse, die in eine Form
gegossen werden kann, wobei es dann hier vorkommen kann, daß,
je nach Rezeptur, nicht genügend viele der mehrschichtigen
Füllmaterialpartikel an der Oberfläche sichtbar sind. Hier emp
fiehlt sich dann eine spanende oder mindestens abrasive Bear
beitung der Oberfläche, um ausreichend viele der Mehrschicht
füllmaterialpartikel an der Sichtseitenoberfläche des Kunst
stofformkörpers sichtbar werden zu lassen.
Das Harzmaterial des Füllmaterials wird vorzugsweise aus einem
zweiten Monomer/Präpolymer-Sirup hergestellt, welcher einen An
teil von ca. 5 bis ca. 30 Gew.-% Präpolymer mit einem mittleren
Molekulargewicht im Bereich von ca. 20 000 bis ca. 300 000 Da
enthält.
Der Füllstoff für dieses Harzmaterial des Füllmaterials ist
vorzugsweise Aluminiumoxidtrihydrat, wobei allerdings die oben
genannten Alternativen auf Granit-, Quarz- und anderer Basis
ebenfalls geeignet sind, gegebenenfalls in Mischung mit Alumi
niumoxidtrihydrat (ATH).
Das Aluminiumoxidtrihydrat wird vorzugsweise mit einem Silan in
einer Menge von 0,04 bis 1 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des
Aluminiumoxidtrihydrats, beschichtet. Dies dient einer sicheren
Ankopplung der Füllstoffpartikel an die umgebende Phase aus
Harzmaterial. Ferner weisen bevorzugte zweite Monomer/Präpoly
mer-Sirupe einen Vernetzer mit einem Anteil von ca. 0,5 bis
5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Sirups, auf. Diese
Anteile an Vernetzer lassen eine ausreichende Festigkeit der
Füllmaterialpartikel erwarten, wobei andererseits die Vernet
zung noch nicht so weit getrieben wird, daß eine zu geringe
Quellbarkeit erhalten wird.
Als Vernetzer im zweiten Monomer/Präpolymer-Sirup werden vor
allem bi- oder polyfunktionelle Acrylatvernetzer verwendet.
Das partikelförmige Füllmaterial wird bevorzugt aus einer Mi
schung verschiedener granularer Füllmaterialien zusammenge
stellt. Dadurch lassen sich noch vielfältigere Effekte und ins
besondere auch in Spezialfällen eine noch weitere Annäherung an
die natürlichen Vorbilder erreichen.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung von
Kunststofformkörpern wie sie im vorhergehenden beschrieben wur
den, wobei eine Mischung einer aushärtbaren Reaktionsmasse zur
Bildung einer Polymerphase mit einem partikelförmigen Füllmate
rial hergestellt und zum Aushärten in eine Form gegeben wird,
wobei die aushärtbare Reaktionsmasse bis zu 60 Gew.-% an anorga
nischen Füllstoffen umfaßt, wobei als Füllmaterial ein gegebe
nenfalls in der Reaktionsmasse quellbares Füllmaterial, welches
ein mit einem anorganischen Füllstoff gefülltes Harzmaterial
umfaßt, verwendet wird, wobei das Füllmaterial eine Korngröße
von 60 bis ca. 8000 µm aufweist, wobei ein Anteil des Füllma
terials von mindestens 10 Vol.% aus Partikeln gebildet ist, die
zwei oder mehr verschiedenfarbige, oberflächlich sichtbare Po
lymerschichten aufweisen, und wobei das Füllmaterial so dosiert
wird, daß es in dem Kunststofformkörper mit einem Anteil von
ca. 5 bis ca. 75 Gew.-% enthalten ist und wobei schließlich die
Mischung zum Aushärten in eine Form gegeben und dort thermisch
ausgehärtet wird.
Wie bereits zuvor erwähnt, kann bei dem Herstellungsverfahren
zum Schluß eine spanabhebende oder auch alternativ oder kombi
niert eine abrasive Bearbeitung erfolgen.
Diese und weitere Vorteile der Erfindung werden im folgenden
anhand der Zeichnung und der Beispiele noch näher erläutert.
Es zeigen im einzelnen:
Fig. 1 die Sichtseite eines erfindungsgemäßen Kunststoff
formkörpers; und
Fig. 2 die Sichtseite eines weiteren erfindungsgemäßen
Kunststofformkörpers.
Der erfindungsgemäße Kunststofformkörper 10 der Fig. 1 weist
eine kontinuierliche, aus einer aushärtbaren Reaktionsmasse ge
bildete Polymerphase 12 auf, die darin eingelagert ein farblich
kontrastierendes, partikelförmiges Füllmaterial 14 umfaßt. Die
einzelnen Partikel des Füllmaterials 14 weisen eine gebrochene
Kornform auf und darüber hinaus zwei oder mehr verschiedenfar
bige, oberflächlich sichtbare Polymerschichten. Durch diese
kontrastierenden Farbwirkungen wird hier eine sehr gute Annähe
rung an natürliche Materialien, d. h. Natursteine wie Granit,
geschaffen.
Fig. 2 zeigt eine Sichtseite eines erfindungsgemäßen Formkör
pers 20, bei dem ebenfalls eine durchgehende Polymerphase 22
farblich kontrastierende Füllmaterialpartikel 24 enthält.
Ebenso wie in Fig. 1 ist mindestens ein Teil der farblich kon
trastierenden Füllmaterialpartikel aus zwei oder mehreren ver
schiedenfarbigen, oberflächlich sichtbaren Polymerschichten
aufgebaut, wobei hier ein Teil der Polymerschichten des Füllma
terialpartikels transparent ausgebildet ist. Dadurch erhält
diese Material eine optische Tiefe und eine noch stärkere Wir
kung in der Annäherung an natürliche Materialien.
Deshalb werden im Sinne der vorliegenden Erfindung bevorzugt
solche Schichtgranulate als partikelförmiges Füllmaterial ein
gesetzt, bei denen eine eingefärbte, d. h. füllstoff- und pig
menthaltige Komponente oder Polymerschicht und eine transparen
te Polymerschicht miteinander abwechseln. Im folgenden soll nun
anhand von Beispielen zunächst die Herstellung solcher Schicht
granulatpartikel beschrieben werden.
Ganz generell werden hier zunächst zwei verschieden eingefärb
te, füllstoffhaltige oder aber auch füllstofflose Gießharze aus
den jeweils notwendigen Komponenten hergestellt, die aus dünnen
Düsen unter einer oszillierenden Bewegung in eine Art Kuchen
blech gegossen werden. Dabei wird darauf geachtet, daß mög
lichst viele Phasengrenzen zwischen diesen beiden Gießharz
strängen entstehen. Die Viskosität der beiden Gießharze wird so
ausgelegt, daß eine Vermischung im wesentlichen vermieden wird.
Geeignete Viskositäten liegen beispielsweise im Bereich von
6000 bis 40 000 mPa.s, bevorzugt bei ca. 10 000 mPa.s. Nachdem
das "Kuchenblech" gefüllt ist, wird die Masse in einer Presse
ausgehärtet.
Nach dem Mahlen des ausgehärteten Materials entsteht ein Granu
lat, dessen Partikelgröße zwischen 60 und 8000 µm gewählt
wird. Das Granulat zeigt an seinen Oberflächen sichtbar eine
Schichtung aus beispielsweise transparentem und eingefärbtem
Material. Diese Partikel sind nun als Füllstoff im Sinne der
vorliegenden Erfindung für die Herstellung von Kunststofform
teilen, beispielsweise Platten oder anderen Formteilen, wie
beispielsweise Küchenspülen, Sanitärteile oder dergleichen, ge
eignet. Statt nur eines Granulattyps können verschiedene Granu
late mit unterschiedlich eingefärbten Schichtkomponenten einge
setzt werden. So entstehen Materialien, die einen außerordent
lich hohen optischen Anspruch erfüllen.
Die besonderen Effekte des Schichtkorns in den erfindungsgemä
ßen Kunststofformkörpern lassen sich wie folgt beschreiben:
Insbesondere durch den transparenten Anteil eines Schichtgranu lats läßt sich ein Farbspiel erreichen, bei dem ähnlich einem Lichtleiter der Farbeindruck der Hintergrundfarbe verstärkt wird. Je nachdem, wie weit der Schichtgranulatpartikel von der Oberfläche entfernt liegt, d. h. etwas unterhalb der Oberflä che, ganz unter die Oberfläche abtaucht oder sich direkt an der Oberfläche befindet, ergeben sich vielfältige optische Effekte. Je nachdem, wie stark die Schichtung im Partikel ausgebildet ist, ob die Schichtung senkrecht, schräg oder parallel zur Oberfläche orientiert ist, ergeben sich wiederum andere opti sche Effekte, was eine zusätzliche Bereicherung der Optik er gibt.
Insbesondere durch den transparenten Anteil eines Schichtgranu lats läßt sich ein Farbspiel erreichen, bei dem ähnlich einem Lichtleiter der Farbeindruck der Hintergrundfarbe verstärkt wird. Je nachdem, wie weit der Schichtgranulatpartikel von der Oberfläche entfernt liegt, d. h. etwas unterhalb der Oberflä che, ganz unter die Oberfläche abtaucht oder sich direkt an der Oberfläche befindet, ergeben sich vielfältige optische Effekte. Je nachdem, wie stark die Schichtung im Partikel ausgebildet ist, ob die Schichtung senkrecht, schräg oder parallel zur Oberfläche orientiert ist, ergeben sich wiederum andere opti sche Effekte, was eine zusätzliche Bereicherung der Optik er gibt.
Durch diese beschriebenen Effekte wird eine völlig neuartige
Optik bei den Kunststofformkörpern erzielt, die sich nicht nur
an den natürlichen Vorbildern orientieren, sondern je nach De
sign auch ein völlig eigenständiges optisches Erscheinungsbild
liefern können.
Vor allem bei großen Partikeln, d. h. Partikeln < 1500 µm wird
durch die Schichtstruktur nicht eine sonst beobachtete klassi
sche, plakative Wirkung, sondern eine komplexe Optik erzielt.
Je nachdem, welche Farbe die zweite Komponente besitzt, ergeben
sich in Verbindung mit der transparenten Komponente und der
Hintergrundfarbe vielfältige optische Varianten.
In der folgenden Beschreibung sind alle Angaben in Gew.-%, so
weit nicht ausdrücklich anders angegeben.
für eine transparente oder transluzente Polymerschicht wird mit
einem mittleren prozentualen Anteil an der Gesamtmasse Schicht
korn von 20 bis 80% verwendet, besonders bevorzugt ca. 40%,
wobei die Gesamtmasse eine Viskosität von 6 bis 40 Pa.s auf
weist.
Eine konkrete Beispielsrezeptur für die Komponente A setzt sich
aus 93,4% Sirup (70% MMA, 30% PMMA (100 000 Da)), 3% pyro
gene Kieselsäure (Aerosil R 812 S), 2% TRIM als Vernetzer,
0,5% BCHPC als erstes Peroxid, 1% LP als zweites Peroxid und
0,1% Stearinsäure als Formentrennmittel zusammen. Die Viskosi
tät einer so zusammengesetzten Rezepturmasse beträgt
ca. 10 Pa.s.
für in unterschiedlichen Farben (1, 2, . . . n) eingefärbte Poly
merschichten werden mit einem gesamten mittleren prozentualen
Anteil der Komponenten an der Gesamtmasse des Schichtkorns von
20 bis 80%, bevorzugt ca. 60%, verwendet, wenn als weitere
Schichtpolymerkomponente die Komponente A (transparent oder
transluzent) verwendet wird. Es ergibt sich hierbei eine Visko
sität der Gesamtmasse von 6 bis 40 Pa.s.
Eine konkrete Beispielsrezeptur für die Komponente B setzt sich
aus 33,4% Sirup (80% MMA, 20% PMMA (100 000 Da)), 63% Füll
stoff ATH (Korngröße: d50 = 35 µm), 2% TRIM als Vernetzer,
0,5% pyrogene Kieselsäure (Aerosil R 812 S), 0,5% BCHPC als
erstes Peroxid, 1% LP als zweites Peroxid und 0,1% Stearin
säure als Formentrennmittel zusammen. Die Viskosität einer so
zusammengesetzten Rezepturmasse beträgt ca. 10 Pa.s. Pigmente
werden nach freier Wahl, abhängig von dem gewünschten Farbef
fekt, zusätzlich der Rezepturmasse beigefügt.
Durch Kombination von Komponenten A und B1, B2, . . . und/oder Bn
entstehen transparente/deckend eingefärbte Schichtgranulate.
Durch Kombination von B1 und B2, . . . Bn entstehen Schichtgranu
late mit Helldunkel, Schwarzweiß-, bzw. Buntton-Kontrasten.
Die beiden Gießmassen werden über feine Mehrfachdüsen (ca. 1
bis 3 mm ∅) in eine Form gefüllt. Der Durchmesser der Düsen be
stimmt die Zahl der Phasengrenzen bzw. die Dicke der Schichten
im Schichtgranulat.
Die Masse wird in einer Presse unter Druck und Temperatur ge
härtet:
Nach dem Abkühlen werden die Platten gemahlen und in mehrere
Schichtgranulatfraktionen gesiebt.
Bei den so erhaltenen Schichtgranulaten liegt der Anteil der
Partikel, der zwei oder mehr verschiedenfarbige, oberflächlich
sichtbare Polymerschichten aufweist stets weit über der für die
erfindungsgemäßen Effekte erforderlichen Untergrenze von 10 Vo
lumen-%.
Dazu wird eine pump- und gießfähige aushärtbare Reaktions
masse aus Acrylharz, Acrylatmonomer und ATH hergestellt
(vgl. z. B. DE 40 40 602 A1) und dieser das partikelförmi
ge Füllmaterial (Schichtgranulat) beigemischt. Die Visko
sität der Gießmasse liegt bevorzugt im Bereich von 5 bis
80 Pa.s.
Eine konkrete Beispielsrezeptur setzt sich aus 37% Sirup (80%
MMA, 20% PMMA (100 000 Da)), 39,4% Füllstoff ATH (Korngröße:
d50 = 35 µm), 20% Schichtgranulat, 2% TRIM als Vernetzer,
0,5% BCHPC als erstes Peroxid, 1% LP als zweites Peroxid und
0,1% Stearinsäure als Formentrennmittel zusammen. Die Viskosi
tät einer so zusammengesetzten Rezepturmasse beträgt
ca. 30 Pa.s. Der Gesamtfeststoffgehalt im Kunststofformkörper
liegt bevorzugt bei ca. 50%.
Dazu wird eine Gießmasse mit einem hohen Anteil an Poly
mergranulat hergestellt. Diese ist am Anfang noch flüssig,
verändert aber ihre Konsistenz aufgrund eines Quellungs
prozesses. Nach einer Stunde entsteht eine nicht mehr
gießfähige Masse (Viskosität 100 bis 1000 Pa.s, die in
die Form eingebracht und unter hohem Druck verpreßt wird.
Eine konkrete Beispielrezeptur setzt sich aus 38% Sirup (80%
MMA, 20% PMMA (100 000 Da)), 6% Füllstoff ATH (Korngröße:
d50 = 35 µm), 52,4% Schichtgranulat, 2% TRIM als Vernetzer,
0,5% BCHPC als erstes Peroxid, 1% LP als zweites Peroxid und
0,1% Stearinsäure als Formentrennmittel zusammen. Die Viskosi
tät einer so zusammengesetzten Rezepturmasse beträgt
ca. 500 Pa.s. Ein bevorzugter Feststoffgehalt des gesamten
Formkörpers liegt bei ca. 45%.
In 45.900 g eines Acrylsirups (Feststoffgehalt 30% PMMA
Homopolymer; MW 100 000 Da) werden 200 g BCHPC und 300 g
LP gelöst und anschließend noch 1900 g TRIM unterge
mischt. Anschließend werden 1600 g Aerosil R 812 S zuge
geben. Die Mischung wird 15 min. mit einem Dissolver ge
mischt und anschließend noch 15 min. unter Rühren evaku
iert.
In 17.093 g eines Acrylsirups (Feststoffgehalt 15% PMMA
Homopolymer) werden 77 g BCHPC und 117,6 g LP und 49,0 g
Stearinsäure gelöst. Anschließend werden noch 49 000 g
Aluminiumhydroxid (d50 = 35 µm) dispergiert und 78,4 g Ae
rosil R 812 S als Antiabsetzagens eingemischt. Die Einfär
bung der Mischung erfolgt mit 2800 g einer vordispergier
ten Paste (Acrylsirup: TiO2 = 1 : 1) von Titandioxid (RF K 2
von Bayer). Anschließend wird 10 min. gerührt und weitere
10 min. unter Rühren evakuiert.
In 17.093 g eines Acrylsirups (Feststoffgehalt 15% PMMA
Homopolymer) werden 77 g BCHPC und 117,6 g LP und 49,0 g
Stearinsäure gelöst. Anschließend werden noch 49 000 g
Aluminiumhydroxid (d50 = 35 µm) dispergiert und 78,4 g Ae
rosil R 812 S als Antiabsetzagens eingemischt. Die Einfär
bung der Mischung erfolgt mit 1.600 g einer vordispergier
ten Paste (Acrylsirup: TiO2 = 1 : 1) von Titandioxid (RF K 2
von Bayer). Anschließend wird 10 min. gerührt und weitere
10 min. unter Rühren evakuiert.
In 17.093 g eines Acrylsirups (Feststoffgehalt 15% PMMA
Homopolymer) werden 77 g BCHPC und 117,6 g LP und 49,0 g
Stearinsäure gelöst. Anschließend werden noch 49 000 g
Aluminiumhydroxid (d50 = 35 µm) dispergiert und 78,4 g Ae
rosil R 812 S als Antiabsetzagens eingemischt. Die Einfär
bung der Mischung erfolgt mit 1400 g einer vordispergier
ten Paste (Acrylsirup: Eisenoxid schwarz = 1 : 1; Eisenoxid
schwarz M 318 von Bayer). Anschließend wird 10 min. ge
rührt und weitere 10 min. unter Rühren evakuiert.
In 17 093 g eines Acrylsirups (Feststoffgehalt 15% PMMA
Homopolymer) werden 77 g BCHPC und 117,6 g LP und 49,0 g
Stearinsäure gelöst. Anschließend werden noch 45 000 g
Aluminiumhydroxid (d50 = 35 µm) dispergiert und 78,4 g Ae
rosil R 812 S als Antiabsetzagens eingemischt. Die Einfär
bung der Mischung erfolgt mit 500 g einer vordispergierten
Paste (Acrylsirup: Orange = 1 : 6) von Chromophthal (Orange
GP, Firma Ciba-Geigy). Anschließend wird 10 min. gerührt
und weitere 10 min. unter Rühren evakuiert.
In 17 093 g eines Acrylsirups (Feststoffgehalt 15% PMMA
Homopolymer) werden 77 g BCHPC und 117,6 g LP und 49,0 g
Stearinsäure gelöst. Anschließend werden noch 43 000 g
Aluminiumhydroxid (d50 = 35 µm) dispergiert und 78,4 g Ae
rosil R 812 S als Antiabsetzagens eingemischt. Die Einfär
bung der Mischung erfolgt mit 800 g einer vordispergierten
Paste (Acrylsirup: Grün = 1 : 3) von Chromophthal (Grün
GFNP, Firma Ciba-Geigy). Anschließend wird 10 min. gerührt
und weitere 10 min. unter Rühren evakuiert.
In 30 340 g Natural-Vormischung werden 59 g einer Weißpa
ste (Acrylsirup: TiO2 = 1 : 1) und 5700 g Aluminiumhydroxid
(silanisiert) gegeben. Als Füllmaterialpartikel kommen zur
Granitnachbildung hinzu:
Das im vorliegenden Beispiel und auch den folgenden einge
setzte Polymergranulat Weiß bzw. Blau wird analog den Re
zepturen der einzelnen Farbkomponenten B1, B2, . . . mit
entsprechender Farbeinstellung, wie in den Tabellen ange
geben, gefertigt, gemahlen und in Fraktionen gesiebt.
Die Masse wird 10 min. lang gemischt und 10 min. lang ent
gast. Anschließend wartet man, bis die Masse gequollen ist
und ohne weitere Sedimentationsproblematik in einer Presse
verpreßt und gehärtet werden kann. Die hierbei erhaltene
Oberfläche ist ähnlich der in Fig. 2 gezeigten. Dort
wurde zur besseren bildmäßigen Darstellung die Reaktions
masse (Polymerphase 22) mit einem geringen Anteil (0,05%)
eines Schwarzpigments (Eisenoxid schwarz M 318, Firma
Bayer) eingefärbt. Ersetzt man das Schichtgranulat durch
das von Beispiel 3 und erhöht den Schwarzpigmentanteil auf
ca. 0,4%, erhält man eine Oberfläche wie in Fig. 1 ge
zeigt.
In 30 340 g Natural-Vormischung werden 59 g einer Weiß
paste (Acrylsirup: TiO2 = 1 : 1) und 5700 g Aluminiumhydro
xid (silanisiert) gegeben. Als Granitpartikel kommen hin
zu:
Die Masse wird 10 min. lang gemischt und 10 min. lang ent
gast. Anschließend wartet man, bis die Masse gequollen ist
und ohne weitere Sedimentationsproblematik in einer Presse
verpreßt und gehärtet werden kann.
Der Werkstoff mit dem Schichtgranulat aus Beispiel 5
zeichnet sich gegenüber dem Ergebnis des Vergleichsbei
spiels 1 aus durch ein deutlich verbessertes optisches Er
scheinungsbild. Um die optischen Eigenschaften noch deut
licher hervorzuheben, d. h. um die Schichtgranulatkörner
besser "freizulegen", können ca. 100 bis 500 µm Material
abgeschliffen werden.
In 25 000 g Natural-Vormischung werden vorgelegt:
Als Füllmaterial zur Granitnachbildung kommen hinzu:
Als Füllmaterial zur Granitnachbildung kommen hinzu:
Die Masse wird 10 min. lang gemischt und 10 min. lang ent
gast. Anschließend wartet man, bis die Masse gequollen
ist. Dann wird die Masse in Gießformen gepumpt und unter
Druck und Temperatur gehärtet. Die hierbei erhältliche
Oberfläche ist wieder ähnlich der in Beispiel 5 erhalte
nen.
In 25 000 g Natural-Vormischung werden vorgelegt:
Als Füllmaterial zur Granitnachbildung kommen hinzu:
Als Füllmaterial zur Granitnachbildung kommen hinzu:
Die Masse wird 10 min. lang gemischt und 10 min. lang ent
gast. Anschließend wartet man, bis die Masse gequollen
ist. Dann wird die Masse in Gießformen gepumpt und unter
Druck und Temperatur gehärtet.
Der Werkstoff mit dem Schichtgranulat gemäß Beispiel 6
zeichnet sich aus durch ein deutlich verbessertes opti
sches Erscheinungsbild gegenüber dem Ergebnis von Ver
gleichsbeispiel 2. Wenn die optischen Eigenschaften noch
deutlicher hervorgehoben werden sollen, d. h. um die Gra
nulatkörner "freizulegen", können ca. 100 bis 500 µm Mate
rial abgeschliffen werden.
Claims (20)
1. Kunststofformkörper, umfassend eine aus einer aushärtbaren
Reaktionsmasse gebildeten Polymerphase und ein darin einge
lagertes partikelförmiges Füllmaterial,
wobei das Füllmaterial ein mit einem anorganischen Füll stoff gefülltes Harzmaterial umfaßt, wobei die Polymerphase bis zu 60 Gew.-%, bezogen auf den Kunststofformkörper, an anorganischen Zuschlagstoffpartikeln umfaßt,
wobei das Füllmaterial eine Korngröße im Bereich von 60 bis 8000 µm aufweist und in einem Anteil von ca. 5 bis ca. 75 Gew.-% in dem Kunststofformkörper enthalten ist,
und wobei das Füllmaterial zu mindestens 10 Volumen-% Par tikel umfaßt, welche zwei oder mehr verschiedenfarbige, oberflächlich sichtbare Polymerschichten aufweist.
wobei das Füllmaterial ein mit einem anorganischen Füll stoff gefülltes Harzmaterial umfaßt, wobei die Polymerphase bis zu 60 Gew.-%, bezogen auf den Kunststofformkörper, an anorganischen Zuschlagstoffpartikeln umfaßt,
wobei das Füllmaterial eine Korngröße im Bereich von 60 bis 8000 µm aufweist und in einem Anteil von ca. 5 bis ca. 75 Gew.-% in dem Kunststofformkörper enthalten ist,
und wobei das Füllmaterial zu mindestens 10 Volumen-% Par tikel umfaßt, welche zwei oder mehr verschiedenfarbige, oberflächlich sichtbare Polymerschichten aufweist.
2. Kunststofformkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß mindestens eine der Polymerschichten transparent
oder transluzent ist.
3. Kunststofformkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Partikel des Füllmaterials eine gebroche
ne Kornform aufweisen.
4. Kunststofformkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß die aushärtbare Reaktionsmasse
einen ersten Monomer/Präpolymer-Sirup umfaßt.
5. Kunststofformkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich
net, daß der Präpolymer-Gehalt des ersten Sirups ca. 5 bis
ca. 30 Gew.-%, bezogen auf den Sirup beträgt.
6. Kunststofformkörper nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Viskosität des ersten Sirups auf ca. 20
bis ca. 300 mPas eingestellt ist.
7. Kunststofformkörper nach einem der Ansprüche 4 bis 6, da
durch gekennzeichnet, daß das Präpolymer des ersten Sirups
ein mittleres Molekulargewicht von ca. 20.000 bis ca.
300.000 Da aufweist.
8. Kunststofformkörper nach einem der Ansprüche 4 bis 7, da
durch gekennzeichnet, daß der erste Sirup ein radikalisch
polymerisierbares Monomer, insbesondere vom Acrylattyp, und
ein Präpolymer als Homo- oder Copolymer des Monomeren um
faßt.
9. Kunststofformkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da
durch gekennzeichnet, daß das partikelförmige Füllmaterial
in der aushärtbaren Reaktionsmasse quellbar ist, und
daß das gefüllte Harzmaterial einen Anteil an anorganischem
Füllstoff im Bereich von 10 bis 70 Gew.-% mit einer mittle
ren Korngröße von ca. 5 bis ca. 100 µm aufweist.
10. Kunststofformkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da
durch gekennzeichnet, daß das Harzmaterial des Füllmateri
als aus einem zweiten Monomer/Präpolymer-Sirup hergestellt
ist, welcher einen Anteil von ca. 5 bis ca. 30 Gew.-% Präpo
lymer mit einem mittleren Molekulargewicht im Bereich von
ca. 20.000 bis ca. 300.000 Da enthält.
11. Kunststofformkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da
durch gekennzeichnet, daß der Füllstoff Aluminiumoxidtrihy
drat umfaßt, welches mit einem Silan in einer Menge von
0,04 bis 1 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Aluminium
oxidtrihydrats, beschichtet ist.
12. Kunststofformkörper nach Anspruch 10 oder 11, dadurch ge
kennzeichnet, daß der zweite Monomer/Präpolymer-Sirup einen
Vernetzer mit einem Anteil von ca. 0,5 bis 5 Gew.-%, bezogen
auf das Gesamtgewicht des Sirups, enthält.
13. Kunststofformkörper nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich
net, daß der Vernetzer im zweiten Monomer/Präpolymer-Sirup
aus bi- oder polyfunktionellen Acrylatvernetzern ausgewählt
ist.
14. Kunststofformkörper nach einem der voranstehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß das partikelförmige
Füllmaterial eine Mischung verschiedener granularer Füllma
terialien ist.
15. Kunststofformkörper nach einem der voranstehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamt-Gehalt an anor
ganischem Füllstoff in dem Kunststofformkörper ca. 30 bis
ca. 65 Gew.-% beträgt.
16. Kunststofformkörper nach einem der voranstehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Oberflä
chenbereich des Formkörpers spanabhebend bearbeitet ist.
17. Kunststofformkörper nach einem der voranstehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Oberflä
chenbereich des Formkörpers abrasiv bearbeitet ist.
18. Verfahren zur Herstellung von Kunststofformkörpern gemäß
einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei eine Mischung einer
aushärtbaren Reaktionsmasse zur Bildung einer Polymerphase
mit einem partikelförmigen Füllmaterial hergestellt und zum
Aushärten in eine Form gegeben wird, dadurch gekennzeich
net, daß die aushärtbare Reaktionsmasse bis zu 60 Gew.-% an
anorganischen Füllstoffen umfaßt, daß als Füllmaterial ein
gegebenenfalls in der Reaktionsmasse quellbares Füllmate
rial, welches ein mit einem anorganischen Füllstoff gefüll
tes Harzmaterial umfaßt, verwendet wird, wobei das Füllma
terial eine Korngröße von ca. 60 bis ca. 8000 µm aufweist,
wobei ein Anteil des Füllmaterials von mindestens 10 Vol.-%
aus Partikeln gebildet ist, die zwei oder mehr verschieden
farbige, oberflächlich sichtbare Polymerschichten aufwei
sen, und wobei das Füllmaterial so dosiert wird, daß es in
dem Kunststofformkörper mit einem Anteil von ca. 5 bis ca.
75 Gew.-% enthalten ist,
und daß die Mischung zum Aushärten in eine Form gegeben und
thermisch ausgehärtet wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens ein Oberflächenbereich des Formkörpers spanabhe
bend bearbeitet wird.
20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens ein Oberflächenbereich des Formkörpers abra
siv bearbeitet wird.
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