DE2254251A1

DE2254251A1 - Verfahren zur herstellung von zusammengesetzten materialien

Info

Publication number: DE2254251A1
Application number: DE2254251A
Authority: DE
Inventors: Frank Whitley Lord
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1971-11-04
Filing date: 1972-11-06
Publication date: 1973-05-10
Also published as: GB1373214A; ES408255A1; CA1008628A; DD103652A5; AU4850572A; FR2160018A5; ZA727685B; AR201092A1; BR7207760D0; BE790952A; HU168529B; IT970246B; NL7214889A; CS172378B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf zusammengesetzte Materialien und auf ein Verfahren zur Herstellung derselben.

Es ist allgemein bekannt, zusammengesetzte Materialien dadurch herzustellen, daß man ein Füllstoffmaterial in ein Polymer oder in polymerbildende Bestandteile in plastischer oder flüssiger Form einverleibt und dann das Gemisch nach Wunsch formt und behandelt, um ein Polymer in fester oder gummiartiger Form herzustellen. Dieses Verfahren besitzt den Nachteil, daß während der Herstellung des festen Polymers eine Volumenänderung stattfindet, die Schwierigkeiten beim Formen, bei-

spielsv.'eise in einer Form, macht. Wenn außerdem das Füllstoffmaterial nicht etwa die gleiche Dichte wie das Polymer oder die polymerbildenden Bestandteile aufweist, dann kann sich der Füllstoff absetzen, was' zu inhomogenen .zusammengesetzten Materialien führt. Die vorliegende Erfindung betrifft nunmehr ein Verfahren, welches diese Schwierigkeiten vermeidet.

Gemäß der Erfindung wird nunmehr ein Verfahren zur Herstellung von zusammengesetzten Materialien vorgeschlagen, welches dadurch ausgeführt wird, daß man ein Füllstoffmaterial,von dem ein beträchtlicher Anteil Teilchen mit kompakter Form aufweist, mit einem Polymer oder mit polymerbildenden Bestandteilen in flüssiger oder plastischer Form mischt, das Gemisch formt, so daß benachbarte Teilchen des Füllstoffmaterials in ein enges räumliches Verhältnis miteinander gebracht werden, und das Polymer oder die polymerbildenden Bestandteile in ein Polymer in fester oder gummiartiger Form überführt, wobei das Volumen des Polymers oder der polymerbildenden Bestandteile in flüssiger oder plastischer Form nicht größer ist als das Volumen des Raums zwischen den Püllstoffteilchen im geformten Gemisch.

Das Füllstoffmaterial kann irgendein organisches Polymer sein, wie z.B. ein Polyamid oder ein Polyester, ist aber vorzugsweise anorganischer Natur und insbesondere ein Material von mineralischem Ursprung. Geeignete anorganische Materialien sind z.B. vermahlener oder zerkleinerterrFels oder Stein, Porzellanerde, Glas, Flugasche von Kraftwerken, Siliciumdioxyd, geschäumtes Siliciumdioxyd, expandierter Ton, Glimmer, Kreide, Talkum, Asbest, Baryte, glimmerartiges Eisenoxyd, Diatomeenerde und andere ähnliche Materialien, sofern sie in Teilchen mit der richtigen Form und Größe verarbeitet sind.

30Ö81Ö/ÖS01

BAD ORIGINAL

Kit dem Ausdruck "kompakt" wie er hier auf die Form der Teilchen des Füllstoffmaterials angewendet wird, ist gemeint, daß abgesehen von der Größe der Teilchen und von irgendeiner Unebenheit der Oberfläche, die Größe der Oberfläche im Verhältnis zum Volumen der Teilchen klein ist. Somit fallen alle Teilchen, die eindeutig nadeiförmig-, oder blattchenförmig sind, nicht unter diesen Ausdruck, aber Würfel oder andere· mehrflächige Formen, die über alle Achsen, die durch ihr Zentrum hindurchgehen, mäßig symmetrisch sind. Es wird bevorzugt, daß die Oberfläche der Teilchen glatt und nicht merklich unregelmäßig oder ungleichmäßig ist, und insbesondere, daß die Teilchen kugelförmig oder nicht weit weg davon sind, wie z.B. abgeflacht, eierförmig' oder birnenförmig, da solche Teilchen Gemisch ergeben, die weniger viskos und leichter zu formen sind. Es ist nicht nötig, daß alle Teilchen eine kompakte Form aufweisen, aber der Vorteil der Erfindung viird allmählich verringert, wenn der Anteil an nicht-kompakten Teilchen zunimmt. Im allgemeinen aollen,, ausschließlich irgendwelcher Teilchen, die eine abnorme Größe aufweisen ₃ mindestens 50 Gew.-% des verbleibenden Füllstoffmaterials aus Teilchen mit einer kompakten Form bestehen. ·

Beispiele für das Polymer sind: Polyamide, wie z.B. PoIyhexamethylenadipamid oder Polyaminocapronsäure, Polyester, wie z.B. Pölyäthylenterephthalat, Polyesteramide, Polymere oder Mischpolymere von Vinylchlorid, Polyolefine, wie z.B. Polyäthylen oder Polypropylen, Polystyrol, Haturgummi, synthetischer Gummi, \vie z.B. Butadien/Styrol-Kischpolymere, Butadien/Acrylonitril-Mischpolymere, Butylen/Diolefin-Miscopolymere-,' cis-Polyisopren, cis-Polybutadien, Acrylonitril/Butadien/Styrol-Terpolymere, Xthylen/Propylen/Diolefin-Terpolymere, Harnstoff/Formaldehyd-Karze, Phenol/Formaldehyd-Harze , Melamin/Formaldehyd-Harze, Vinylacetalpolymere, Ce] luloseacetat, Cellulosenitrat, Cellulosebutyrat -, Poly-

3ÖS81I/G8Ö1

BAD ORiGINAj.

carbonate, Polyacrylate, Polymethacrylate, Epoxyharze, Polyurethane und Proteine, wie z.B. Gelatine und Casein.

Eeispiele fur polynerbildende Bestandteile sind die allgemein bekannten Verbindungen oder Verbindungsgercische, einschließlich teilweise polymerisierter Zusammensetzungen, die beim Erhitzen, Stehen, Luftzutritt oder bei einer anderen geeigneten Behandlung in feste oder gummiartige Polymere übergeführt werden. Eeispiele hierfür sind ungesättigte Polyesterharze, Styrol und Kethylmethacrylat, die innerhalb eines großen Temperaturbereichs unter dem Einfluß von Katalysatoren, wie z.B. organischen Peroxyden, polymerisieren.

Besonders geeignet sind polyurethanbildende Bestandteile, wie z.B. Verbindungen, die zwei oder mehr reaktive Wasserstoff atome, und insbesondere Hydroxylgruppen enthalten, in Mischung mit Verbindungen, die zwei oder mehr Isocyanätgruppen enthalten. Die Verbindungen, die zwei oder mehrere reaktive Wasserstoffatome enthalten, können beispielsweise mehrwertige Alkohole, Aminoalkohole und andere mit Isocyanat reaktive Verbindungen sein, die üblicherweise bei der Herstellung von Polyurethanen verwendet werden, wie z.B. Polyester, Polyäther, Polyesteramide, vinyl- und Ölmodifizierte Alkyde, Epoxyharze, Rizinusöl, hydriertes Rizinusöl und Mono- und Diglyceride. Die Verbindungen, die zwei oder mehr Isocyanätgruppen ent-

PoIyhalten, können aliphatische isocyanate sein, wie_;z.B. Hexamethylendiisocyanat, cycloaliphatische Polyisocyanate, wie z.B. Bis-(isocyanatophenyl)methan, und Isophorandiisocyanate oder aromatische Polyisocyanate, wie z.B. 2,¹I- und 2,6-Tolylen· diisocyanate,und Gemische daraus. Vorpolymere, d.h. teilweise Kondensate von polyurethanbildenden Bestandteilen, können ebenfalls verwendet werden. Katalysatoren, welche bekanntermaßen die Polyurethanbildung unterstützen, wie z.B. tertiäre Amine und Organometallverbindungen, beispielsweise Zinn(II)-octoat oder Dibutylzinndilaurat, können ebenfalls anwesend sein.

309811/0001 ·'·

BAD

Das Polyir.er oder die polymerbildenden Bestandteile können mit den Füllstoffnaterial in flüssiger oder plastischer Form gemischt werden, oder sie können auch eine feste Form aufweisen und nach dem Mischen mit dem Füllstoffmaterial, beispielsweise durch Erhitzen, in eine flüssige oder plastische Form übergeführt werden, worauf dann das Mischen fortgesetzt wird. Das Polymer oder die polymerbildenden Bestandteile können beispielsweise flüssig sein, oder sie können in einem inerten, vorzugsweise organischen, Lösungsmittel gelöst sein, oder sie können geschmolzen oder durch Wärme"erweicht oder anderweitig in eine Form übergeführt worden sein, welche während des Mischens eine Beschichtung der Oberfläche der Teilchen des Füllstoffmaterials ergibt.

Es ist natürlich nötig, daß das Füllstoffmaterial und das Polymer oder die polymerbildenden Bestandteile so ausgewählt werden, daß das Polymer eine gute Haftung auf der Oberfläche des Füllstoffmaterials aufweist, welches gegebenenfalls in irgend einer bekannten Weise· behandelt werden kann, um die Haftung zu verbesseren.

Das Mischen des Füllstoffmaterials und des Polymers oder der polymerbildenden Bestandteile·kann' in jeder herkömmlichen Weise ausgeführt v/erden, die sich für die Herstellung eines im wesentlichen vollständigen Belags auf der Oberfläche des Füllstoffmaterials eignet, beispielsweise mit einer Maschine solcher Art, wie sie zum Betonmischen verwendet wird, d.h. eine rotierende Trommel, die mit Leitblechen ausgerüstet ist, um ein wirksames Mischen und eine "gute Benetzung der Füllstoffmaterialteilchen zu erzielen. ' - .

Das Formen des Gemische kann beispielsweise dadurch ausgeführt werden, daß man das Gemisch in eine geschlossene oder eine offene Form einspritzt oder anderweitig einbringt oder daß man das Gemisch auf einen Träger gießt oder aufspritzt,

. ' 30981 a/0001 ■ - /

wie z.B. auf Beton, der vorher mit einem geeigneten Primer und einer Verankerung vorbeschichtet worden ist, oder auf eine rr.it einem Primer versehene Hartfaserplatte, wobei die Ausbreitung des Materials nötigenfalls beschränkt ist. Durch diese letztere Arbeitsweise, können Fußbodenbeläge oder Γ-iebeloberflächen erhalten werden. Während allen derartigen Verformungsverfahren werden die" benachbarten Teilchen des Füllstoffr.aterials in ein enges räumliches Verhältnis miteinander gebracht. Hiermit ist gemeint, daß die Teilchen, soweit es ihre Form und ihre Größe erlaubt, von benachbarten Teilchen nur durch eine dünne flüssige oder plastische Schicht aus Polymer oder polymerbildenden Bestandteilen getrennt ist, welche, wenn das Polymer in eine feste Form übergeführt wird, die benachbarten Teilchen aneinander fixiert-

Die Behandlung des geformten Gemische, welche nötig ist, das Polymer in eine feste Form zu überführen, hängt von dem verwendeten Polymer oder den verwendeten polyinerbildenden Bestandteilen ab. Wenn beispielsweise ein normalerweise festes Polymer verwendet wird, dann kann man während des Mischens und Schmelzens eine Erhitzung vornehmen, um das Polymer zu erweichen oder zu schmelzen, worauf dann das Gemisch in der Form abkühlen gelassen wird. Ein normalerweise flüssiges oder plastisches Polymer kann mit Vernetzungsmittel oder Vulkanisierungsmitteln gemischt und dann unter solchen Bedingungen verformt werden, daß das Polymer in eine vernetzte oder vulkanisierte Form übergeführt wird. Polymerbildende Bestandteile enthaltende Gemische in flüssiger Form können bei solchen Temperaturen verformt werden, daß ein festes Polymer gebildet wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist von besonderem Vorteil, wenn es erwünscht ist, eine Lösung von polyinerbildenden Bestandteilen in einem Lösungsmittel zu verwenden, da solch© Lösungen nicht in üblichen Verformuncsverfahren in geschlossenen

309610/0901 ■'

BAD

— "7 —

Formen verwendet werden können, da es hierbei bei der Abführung; des Lösungsmittels Schwierigkeiten gibt. Beim erfindungsgemäßen Verfahren verbleibt, wenn solche Lösungen verwendet werden, das Lösungsmittel während des .Verforr.ungs- und Verfestigungsverfahrens im geformten zusammengesetzten Material und kann dann, beispielsweise durch Verdampfen, aus dem Material entfernt werden,.nachdem es aus der Form genommen worden ist. Wenn eine offene Form verwendet.wird, dann kann es auch während des Verfestigungsverfahrens entfernt werden. Um eine zweckmäßige Geschwindigkeit der Entfernung des Lösungsmittels zu erzielen, ist es erwünscht, daß die Porengröße des fertigen zusammengesetzten Materials eine ausreichende Größe aufweist.

Wenn das Volumen des Polymers oder der polymerbildenden Bestandteile nicht beträchtlich kleiner.ist als das Volumen des Raums zwischen den Teilchen des Füllstoffs nach der Verformung und wenn keine wesentliehe Änderung des Volumens •wanrend und nach der Verfestigung stattfindet (entweder durch Schrumpfung des Polymers oder durch Lösungsmittelverlust), dann ist das erhaltene zusammengesetzte Material ein nichtzelliger Feststoff. Wenn jedoch weniger Polymer oder polymerbildender Bestandteil verwendet wird, oder wenn eine beträchtliche Verringerung des Volumens des Polymermaterials stattfindet, dann wird das erhaltene zusammengesetzte Material ein zelliger Feststoff mit offenen Poren sein.

Das Ausmaß und die Art der Porosität hängen von der Menge des Polymers und der Größe und der Form des Füllstoffnaterials ab, Je weniger Polymer verwendet wird, desto größer wird irr. allgemeinen die Porösität sein. Füllstoffmaterialien, bei denen die Teilchen im wesentlichen alle groß sind, ergeben zusammengesetzte Produkte, bei denen die einzelnen Poren einen großen Durchmesser aufweisen. Jedoch ergeben Füllstoffmaterialien, b^o-i- denen ein beträchtlicher Anteil der Teilchen klein ist,

309S1ä/0901

BAD

Zusammensetzungen nit Poren von kleinem Durchmesser, auch wenn eine beträchtliche Anzahl von größeren Teilchen vorliegt. Die Porengröße nimmt nit größerer Unregelmäßigkeit oder geringerer Kompaktheit der Teilchenform im allgemeinen ab.

Die Festigkeit des zusammengesetzten Materials hängt unter anderem von der Anzahl der wirksamen Klebekontakte zwischen den Füllstoffteilchen ab und nimmt deshalb im allgemeinen zu, wenn die Teilchengröße abnimmt. Da jedoch die Viskosität des Gemischs zunimmt, wenn die Teilchengröße abnimmt, und da dabei Schwierigkeiten sowohl beim Mischen als auch beim Formen und, sofern ein Lösungsmittel verwendet wird, bei der Entfernung des Lösungsmittels auftreten, wird es im allgemeinen bevorzugt, sehr kleine Teilchen zu Vermeiden und Gemische aus Füllstoffteilchen mit solchen Größen zu verwenden, daß eine dichte Packung erhalten wird. Es sind viele Typen solcher Gemische möglich, wie es im Beispiel 6 erläutert wird, welches den Volumenbruch für eine Anzahl von Zweikomponenten-, Dreikomponenten- und Yierkomponentensysteme angibt. Im allgemeinen

werden die höchsten Volumenbrüche durch die Verwendung 'von geeigneten Gemischen von Vierkomponenten erzielt,und die daraus hergestellten zusammengesetzten Produkte haben dann die besten mechanischen Eigenschaften und auch die größte Gleichförmigkeit bezüglich der Teilchenverteilung.

Der obere Grenzwert der Teilchengröße wird im allgemeinen durch zwei Dimensionen des zusammengesetzten Materials nach der Formung festgelegt. Eine zu große Ungleichheit in der Größe zwischen den größten Teilchen und der durchschnittlichen Größe kann Schwierigkeiten bei der Herstellung eines homogenen Gemischs zur Folge haben.

Die K er. ge des Polymers oder der polymerbildenden Eestand teile ruß ausreichen, einen Belag aus einem festen odex' gummiartigc-n Polymer über im wesentlichen der ganzen Ober-

309819/0ÖÖ1 BAD

"fläche der Teilchen im zusammengesetzten Produkt zu erzielen. Die nötige Mindestmenge an Polymer hängt deshalb von ihrer Oberfläche ab. Sie nimmt zu, wenn die Teilchengröße abnimmt und auch wenn die Unregelmäßigkeit der Form oder die Ungleichmäßigkeit der Oberfläche zunimmt..

Die durch das erfindunsgemäße Verfahren hergestellten zusammengesetzten Materialien sind im allgemeinen hart (was von der Karte der Polymerkomponente abhängt) aber ein leichter Grad von Elastizität kann durch die Verwendung von elastischen Polymeren erhalten werden.Sie sind im allgemeinen zellige Feststoffe und eignen sich deshalb für viele Zwecke, für welche gesinterte Metalle verwendet werden, beispielsweise als Filter, als Katalysatorträger und,' wenn sie beispielsweise mit einem öl imprägniert sind, als selbstschmierende Lager. Sie sind auch brauchbar bei anderen Anwendungen, bei denen Feststoffe erforderlich* sind, die für Flüssigkeiten oder Gase durchlässig sind.

Solche Anwendungen sind z.B. Pflasterungen, Straßen, Flugzeuglandebahnen, Tennisplätze und andere Oberflächen für Sport, wo ein rascher Ablauf von Wässer von der Oberfläche von Wichtigkeit ist. Ihre leichte Herstellung macht sie sehr geeignet als Materialien für Fließen und für Möbeloberflächen . und, insbesondere wenn sie in situ hergestellt werden, für Fußböden. Für diese Zwecke ist die zellige Natur im allgemeinen ein Nachteil, weshalb es erwünscht ist, die Poren durch das Aufbringen ein oder mehrerer* Beläge eines Lacks ₃ wie z.B. eines herkömmlichen Polyurethanlacks, zu versiegeln.

' Um die Notwendigkeit der Verwendung einer übermäßigen Kenge Lack zu vermeiden, ist es erwünscht, daß die Poren so klein • wie möglich sind, wobei aber trotzdem noch eine leichte , Herstellung des zelligen zusammengesetzten Materials möglich sein sollte. Andere zusammengesetzte Gegenstände, die durch

•^; das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt werden können,

309819/0901

BAD

sind Carborundschleifräderj bei denen das Fehlen einer Volumenänderung während der Form wegen einer leichten Herstellung wichtig ist. In ähnlicher Weise kennen gegossene Gegenstände, ob sie nun zellig oder nicht-zellig sind, verwendet v;erden, um beispielsweise Holz oder andere Kunststoffe zu.ersetzen. Sie besitzen den Vorteil einer hohen Präzision bei der Herstellung ir. Formungsverfahren.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert ,. worin alle Teile und Prozentangaben in Gewicht ausgedrückt sind, sofern nichts anderes angegeben ist.

Beispiel 1

312 Teile calcinierte Porzellanerde (Sorte 1'6/3O), worin alle Teilchen eine gleichförmige Größe und eine kompakte Form aufweisen, werden mit 48 Teilen Talkum, 48 Teilen Gesteinsrehl mit einer Siebanalyse von 36 und darunter, 15 Teilen Molekularsieben und 144 Teilen gefärbten Glas, gemischt, wobei bei letzterem die Teilchen annähernd kugelförmig sind und eine Teilchengröße aufweisen, die gerade etwas über dem 36er-Staub bis zu größer als 16/30 liegt. Dies ergibt ein Füllstoffmaterial, worin ungefähr 75 % (Porzellanerde und Glas) aus kompakten Teilchen bestehen. Zu diesem Gemisch werden lOS Teile eines PolyurethanVorläufers, der durch Umsetzung von 5j6 Teilen 1,3-Butylenglycol, 10,5 Teilen Trimethylolpropan, 3^,4 Teilen oxypropyliertem Glycerin und 6l,2 Teilen gemischter 2,4- und 2,6-Tolylendiisocyanaten in einer Mischung aus 142 Teilen Xylol und 19 Teilen Äthoxyäthylacetat hergestellt worden ist, sav/ie 6,0 Teilen, Tetrahydroxypropylätnylendiamin zugegeben und dann wird das Ganze gemischt.

Das erhaltene Gemisch kann leicht und gleichförmig auf ein Unterlagensystem aufgebreitet v/erden_} wobei es über Macht

309819/0001

BAOORlGiNAl.

eine harte Zusammensetzung bildet, die sich für Fußbodenanwendungen eignet und nur eine geringe Neigung zur Verformung zeigt.

Eine zufriedenstellende Oberflächenbeschaffenheit kann .durch das Aufbringen von 3 Belägen eines Polyurethanlacks erzielt werden.

Wenn ein übliches Gesteinsaggregat (v/orin die Teilchen keine kompakte Form aufweisen) anstellender calcinierten Porzellanerde verwendet wird, dann wird eine verzogene Platte erhalten, die bis zu 5 Siegelbeläge erfordern kann, um eine zufriedenstellende Oberflächenbeschaffenheit zu erzielen.

Beispiel 2

312 Teile einer calcinierten Porzellanerde (Sorte 16/30)₃ v/ie sie in Beispiel 1 verwendet wurde, werden gut mit 111 Teilen calcinierter Porzellanerde (Sorte 30/60), viorin die Teilchen ebenfalls annähernd kugelförmig sind, und mit ik'A Teilen gefärbtem Glas., wie es in Beicriels 1 verwendet wurde, gemischt. Dieses Gemisch wird durch das im Beispiel 1 beschriebene Verfahren in ein Polyurethan einverleibt, wobei ein Gerisch erhalten wird, das sich leicht verspritzen läßt und beim Stehen eine harte Zusammensetzung-ergibt, die sich für Fußbodenanwendungen eignet und eine noch geringere lieigung zur Verformung aufweist als in Beispiel 1.

Peisriel 3

312 Teile calcinierce Porzellencrcir. (Sorte lf/30) werden mit 111 Teilen calcinierter Porzella:.erde (Sorte 30/cO) und I^ Teilen gefärbter calcinierter Porzellanerde (Sorte I6/3O) r-.u gemischt. Die Teilchen dieser Pcrsellsnercen sind alle annähernd kugelförmig.

309819/0,341
ßAÖ ORIGINÄt'

Dieses Gemisch wird durch das Verfahren von Beispiel 1 in ein Polyurethan einverleibt, wobei ein Gemisch erhalten wird, das sehr leicht aufgespritzt werden kann und eine harte Zusammensetzung ergibt, die sich für Fußbcdenanwendungen eignet und keinerlei Verfornungsneigung zeigt. Diese Zusammensetzung kann mit 3 Belägen eines herkömmlichen Urethan lacks versiegelt werden und ist frei von Blasen.

Beispiel k

^O Teile Glasperlen mit einem Durchmesser von 100 μ, 10 Teile Glasperlen mit einem Durchmesser von 270 μ, 10 Teile Glasperlen mit einem Durchmesser von 700 μ und ¹^O Teile Glasperlen mit einem Durchmesser von 1^00 μ werden sorgfältig gemischt, und in das Gemisch werden dann 5 Teile des PoIyurethanvorläufers von Beispiel 1 einverleibt. Das Gemisch v;ird in eine Form mit den Abmessungen 127 x 25 mm eingebracht, worauf eine Belastung von 1500 g angelegt wird und das Ganze bei Raumtemperatur aushärten gelassen wird. Auf diese Weise wird ein harter Block mit den Abmessungen von 127 x 25 χ 13 mm erhalten, der eine gleichförmige Textur und eine hohe 3imensicnelle Stabilität aufweist, keine Verformung bei der Ausformung zeigt und gleichmäßig "für leichte Schmieröle durchlässig ist und für Lager verwendet werden kann. Das zusammengesetzte Produkt ist ausreichend stark, daß es als Unterlage für I-'embranen verwendet werden kann, die bei der umgekehrten Osmose dienen.

Beispiel 5

60 Teile weiße calcinierte Porzellanerde (Sorte 16/30),

30 Teile gefärbte calcinierte Porzellanerde (Sorte 16/30),

15 Teile weiße calcinierte Porzellanerde (Sorte 30/fO),

15 Teile weißer Ton (Sorte CO/30) und 30 Teile weißer Ton

309819/0901 BAD

(Sorte 80/120) werden miteinander gemischt. Alle diese Tone besitzen Teilchen mit einer nahezu kugelförmigen Forir. 45 Teile des Polyurethanvorläufers von Beispiel 1 werden gut mit 2,4 Teilen Tetrahydroxypropyläthylen-diamin gemischt und zum Gemisch zugesetzt, worauf das. Ganze wieder durchgemischt wird. Das fertige Gemisch wird auf einen Träger aufgebracht und über Nacht stehen gelassen, wobei sich eine harte Zusammensetzung bildet,die sich für Fußbodenanwendungen eignet. Die Widerstandsfähigkeit dieser Zusammensetzung.gegenüber Schlag ist beträchtlich-höher und die Menge des zum Versiegeln der Oberfläche verwendeten,Versiegelungsmittels ist kleiner als bei den Zusammensetzungen, welche wie in den Beispielen 1, 2 und 3 hergestellt worden sind.

Beispiel 6

Glasperlen mit den Größen und den Gewichtsverhältnissen, wie sie in der folgenden Tabelle angegeben sind, wurden durch das allgemeine Verfahren von Beispiels 4 in zusammengesetzte Blöcke verarbeitet". Aus dem Gewicht des verwendeten Glases, der Dichte des Glases und dem Volumen des Blocks wird der Volumenbruch errechnet, d.i. das Volumen des zusammengesetzten Produkts, das durch ..die Glaskügelchen eingenommen wird.

Durchmesser	100 μ	270 μ	der Glaskügelchen	1400 μ	Volumenbruch
100	-	700 μ	-
-	IQO	-	-	0,6ι
-	-	-	-	0,61
-	-	100	100	0,61
50	50	.-	-	: o,6l
50 .	-	-	-	0,68 '
50	-	50	50	0,71
-	50	-	-	0,74
50	0,69

309819/0Ö01

BAD ORt&INAL

Durchmesser der	270 u	Glaskufeichen	1400 u	Volumenbruch
OO u	-	700 u	60
20	10	10	60	0,71 .
20	10	-	60'	0,70
-	10	10	60	0,71
20	10	10	40	0,81 ,
40	25	10	25	0,78
25	40	25	10	0,78
10	10	40	20	0,68
60	10	0.68

Die hohen Volumenbrüche erreichen ihre dichte Packung unter einem geringen Rühraufwand, während die niedrigeren Volumenbrüche längere Mischzeiten erfordern, um eine optimale Packung zu erzielen. Die Zusammensetzungen, die mit hohen Volumenbrüchen erhalten werden, zeigen sich durchwegs gleichförmiger als die anderen zusammengesetzten Produkte. Wenn die Glasteilchen durch andere Teilchen ersetzt werden, wie z.3. durch Steinaggregate oder durch calcinierte Porzellanerde, worin die Teilchen kompakt sind aber Oberflächendefekte aufweisen, dann sind die erzielten VoIurnenbrüche beträchtlich geringer.

Beispiel 7

60 Teile weiße Porzellanerde (Sorte 16/30) 14-0 Teile gefärbte calcinierte Porzellanerde (Sorte 16/30) 50 Teile weiße calcinierte Porzellanerde (Sorte 30/60) 50 Teile weiße calcinierte Porzellanerde (Sorte 60/80) und 20C Teile weiße Porzellanerde (Sorte 80/120) v/erden miteinander gemischt. Alle diese Tonteilchen be-* sitzen annähernd Kugelform. Dieses Gemisch wird gut mit 108 Teilen des Vorpolymers gemischt, das aus Polytetrahydrofuran mit einem Molekulargewicht von 2000, reinem Diphenylmethandiisocyanat und 1,4-Eutandiol in den Mol-

309819/0901 '''

Verhältnissen von 1,0 : 4,3 : 4,0 erhalten worde.n ist. Des erhaltene Gemisch wird auf einem Substrat ausgerollt und hei Raumtemperatur stehengelassen. Der Belag ist nach 4 bis 6 st hart und erhält nach 2 bis 3 Tagen seine maximalen mechanischen Eigenschaften. Die Härte und die Druckfesxigkeit ist vorzüglich und die Schlagfestigkeit ist besser als bei der herkömmlichen Verwendung von Stein in Zementfußböden. Die Oberfläche ist etwas porös. Wenn eine vollständige Undurchlässigkeit erwünscht ist, ist es erforderlich, eine Versiegelungsbehandlung mit einem Polyurethanlack vorzunehmen.

Die elastomeren Eigenschaften des Polyurethans und damit die mechanischen Eigenschaften des zusammengesetzten Mate-, rials können in gewissem Ausmaß dadurch verändert werden, daß man die relativen Verhältnisse der Komponenten des Vorpolymers verändert.

Beis-piel 8

40 Teile Carborundumkörner (600 Maschen), 10 Teile Carborundumkörner (150 Maschen und 60 Maschen) und 40 Teile Carborundumkörner (30 Maschen) werden miteinander gemischt und das Gemisch wird dann mit 5 Teilen rohem Diphenylmethandiisocyanat und 7,5 Teilen oxypropyliertem Glycerin mit einem Molekulargewicht von 600.und einem Hydroxylwert von 280 mg. KOH/g gemischt. Alle die oben verwendeten Carborundumkörner, und insbesondere die kleineren Größen, besitzen im allgemeinen eine kompakte 3?orm. Das Gemisch wird in einer Perm C,5 min bei 35 at gepreßt, dann wird der Druck weggenommen, und schließlich wird das Aushärten unter einem atmosphärischen Druck während 30 min bei 110°C fortgesetzt. Der erhaltene Block besitzt eine Härte entsprechend der härtesxen Sorte eines handelsüblichen Carborundumschleifrads und nutzt sich gleichmäßig ab.

309819/0901

BAD ORIGINAL Beispiel 9

2220 Teile granulierter Flint, der unter dem Namen Flintag Sorte 4 verkauft wird, werden gut mit 1110 Teilen eines nahezu kugelförmigen Sands, der unter dem Kamen Garside 21 verkauft wird, gemischt. Zu diesem Gemisch werden 118 Teile oxypropyliertes Glycerin mit einem wolekulargev/icht von und mit einen Hydroxy!wert von 280 mg KOH/g, 78 Teilen rohes Mphenylmethandiisocyanat und 0,5 Teilen Diazabicyclooctan zugegeben und das Ganze wird dann gemischt. Das erhaltene Gemisch kann ausgestrichen und ausgewalzt werden, um eine gleichmäßige Schicht auf irgendeinem ge- wünschten Substrat herzustellen, oder es kann in eine Form eingebracht werden, um einen Block herzustellen. Nach einem zweistündigen Stehen ist das Gemisch klebfrei und nach 16 st hat es den größten Teil seiner physikalischen Eigenschaften entwickelt, obwohl eine geringe weitere Verbesserung auch noch während der nächsten 72 st stattfindet. Das zusammengesetzte. Produkt besitzt eine gute Druckfestigkeit und eine vorzügliche Schlagfestigkeit. Ein 5 cm dicker Block mit einer Fläche von 16
136 1 Wasser je st.

Beispiel 10

einer Fläche von 161 cm erlaubt einen Durchfluß bis zu

280 Teile Kies mit einem Durchmesser von 7,6 bis 12,7 mm, 70 Teile Eies mit einem Durchmesser von 5,0 bis 7,6 mm und 280 Teile Kies mit einem Durchmesser von weniger als 5,0 mm werden miteinander gemischt. Der Kies ist im allgemeinen oval, aber im wesentlichen frei vcn Oberflächendeffekten. Item Gemisch werden 18 Teile oxypropyliertes Tolylendiamin rr.it einen Hycrcxylwert von 460 - 500 mg KOH/g zugegeben, das mit 10 Teilen Kethylisobutylketon verdünnt ist und das Ganze wird gut gemischt. Dann werden 25 Teile rohes Iipher.y!methaneilsccyanat als Lösung in 10 Teilen Kethyliscbutyl-keton zugegeben, und dos Ganze wird gut gemischt.

309819/0901 "'' ■

BAD ORIQiNAL

und in eine Form eingebracht. ITach 4 st war das zusammengesetzte Gebilde klebfrei und nach. 24 st besaß es eine Druckfestigkeit von 112 kg/cm sowie eine Dichte von 1,97 g/ml. Ein Würfel mit einer Kantenlänge von 76 mm aus dem I-Iaterial gestattet den Durchgang von bis zu 227· 1 Wasser je st. Me Oberfläche besaß einen mäßigen Reibungskoeüzienten, * wenn er in Form des Skid-Widerstands gemessen würde.

Eine Wiederholung des obigen Verfahrens, wobei 100 Teile des Kieses mit einem Durchmesser von weniger als 2,5 mm durch 10Ö Teile Flint der Sorte 4 ersetzt waren, ergab eine Zusammensetzung mit ähnlicher Druckfestigkeit und Porosität. Der Skid-Widerstand war besser als bei einer herkömmlichen Asphaltstraßenoberfläche.

Beispiel 11

Eine Sandschicht mit einer Dicke von 101 mm wird horizontal durch eine 6,3 mm dicke Schicht aus einem zusammengesetzten Produkt unterteilt, das gemäß Beispiel 4 hergestellt worden ist. Der Sand über und unter der Schicht wird mit Wasser gesättigt. Dann werden Sämlinge in die obere Sandschicht eingesetzt. Eine Keimung tritt nach 2 bis 3 Tagen auf. Das Ganze wird in eine trockne Atmosphäre mit 32 bis 38°0 eingebracht. Die Sämlinge wuchsen 4 Tage weiter. Bei einem Kontrollversuch, bei dem die zusammengesetzte Schicht weggelassen wurde, starben die Sämlinge ungefähr einen Tag nach der Keimung. Es ist ersichtlich, daß der Film es nicht nur gestattet, daß für ein fortgesetztes Wachstum genügend Wasser hindurchgeht, sondern auch einen Verzögerungseffekt auf die Entwässerung der Sandschicht ausübt.

Patentansprüche:

303319/0901

Claims

225Λ251 Patentansprüche

1.) Verfahren zur Herstellung von zusammengesetzten Materialien, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Fullstoffmaterial, von dem ein "beträchtlicher Anteil Teilchen mit einer kompakten Form aufweist, mit einem Polymer oder mit einem polymerbildenaen Bestandteil in flüssiger oder plastischer Porm mischt, das Genisch ausformt, so daß benachbarte Teilchen des Füllstoffmaterials in eine enge räumliche Anordnung zueinander gebracht v/erden, und das Polymer oder den polymerbildenden Bestandteil in ein Polymer von fester oder gummiartiger Porm überführt, wobei das Volumen des Polymers oder des polymerbildenden Bestandteils in flüssiger oder in plastischer Form nicht größer ist als das Volumen des Raums zwischen den Teilchen des Füllstoffs im ausgeformten Gemisch.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen eine Kugelform oder eine ähnliche Porm aufweisen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Teilchen glatt ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil, und zwar nicht mehr als 50 ^e,O_t der Teilchen eine nicht-kornpakte Form aufweist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch aus Teilchen verwendet wird, das eine dichte Packung der Teilchen ermöglicht.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen mineralischen Ursprungs sind.

309819/0901

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 "bis 6,= dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer ein Polyurethan ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Polymerbestandteil ein polyurethanbildender Bestandteil ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer oder der Polymerbestandteil aus einer Lösung in einem inerten organischen Lösungsmittel besteht.

309819/09G1