DE4104295A1 - Kunststofformkoerper aus wasserexpandiertem polymerharz - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kunststofformkörper aus einem was­ serexpandierten Polymerharz, welcher aus einer aushärtbaren Mi­ schung hergestellt ist, welche einen mittels einer Emulgator­ komponente in einer harzbildenden Komponente emulgierten Was­ seranteil umfaßt.

Der Typ der hier vorliegenden Polyreaktion ist grundlegend ver­ schieden von der sogenannten Dispersionspolyreaktion, bei der die Mischung aus Wasser und harzbildender Komponente als Öl-in- Wasser-Emulsion vorliegt. Das Ergebnis einer solchen Polyreak­ tion ist eine feinteilige Polymermasse.

Bei dem Gegenstand der Erfindung liegt die aushärtbare Mischung als Wasser-in-Öl-Emulsion vor, und der Polyreaktionstyp ist der der Massenpolyreaktion (früher Blockpolyreaktion). Es entsteht deshalb als Reaktionsprodukt nicht eine Vielzahl von Polymerkü­ gelchen, sondern ein durchgängiges, die Außenabmessungen des Formkörpers definierendes Polymergerüst.

Wasserexpandierte Polymerharze unterscheiden sich ferner grund­ sätzlich von Polymerharzschäumen, da kein Gas als Treibmittel verwendet wird, sondern es werden feinstverteilte Wassertröpf­ chen in Form einer Emulsion in die harzbildende Komponente ein­ gebracht, wobei bei dem Aushärteprozeß die Wasseranteile in Tröpfchenform zunächst im Harz eingeschlossen bleiben. Durch einen nachfolgenden Trocknungsprozeß wird das Wasser aus dem Harzgerüst ausgetrieben, wobei eine schaumartige, jedoch von der Porenstruktur her sehr regelmäßige Harzstruktur übrig bleibt. Wasserexpandierte Polymerharze sind auf der Basis von Polyestermaterialien bekannt, und für diese Materialien wird berichtet, daß sie sich handhaben und bearbeiten lassen ähnlich wie Holz.

Die Ausgangsprodukte für Polyesterharze sind jedoch relativ teuer, so daß sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe stellt, einen wasserexpandierten Polymerharzkörper vorzuschla­ gen, welcher auf einer wirtschaftlicheren Harzkomponente ba­ siert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die harzbildende Komponente der aushärtbaren Mischung einen Mono­ mer-Anteil und einen Vernetzer auf Acrylat-Basis und/oder ein PMMA-Präpolymer umfaßt und daß das Gewichtsverhältnis des Was­ seranteils zur harzbildenden Komponente mindestens 1 : 1 beträgt.

Aufgrund der günstigen chemischen Struktur lassen sich Poly­ ester-Ausgangsprodukte leicht mit Wasser zu einer Emulsion ver­ arbeiten, während dies aufgrund der andersartigen chemischen Struktur der Vorprodukte von Acrylat-Harzen nicht der Fall ist.

Andererseits ist Acrylat-Harz wesentlich wirtschaftlicher her­ zustellen und hat sich bei der Herstellung von Kunststofform­ körpern insbesondere im Küchen- und Sanitärbereich, insbesonde­ re auch wegen seinen für diese Anwendungszwecke ausgezeichneten Oberflächeneigenschaften, bewährt.

Die vorliegende Erfindung schafft erstmals die Möglichkeit, Kunststofformkörper aus einem wasserexpandierten Polymer-Harz auf Acrylat-Basis herzustellen.

Die aushärtbare Mischung kann erfindungsgemäß einen anorgani­ schen partikelförmigen Füllstoff umfassen, was angesichts der Tatsache, daß normalerweise feinteilige Partikel einen Demul­ giereffekt aufweisen, überrascht.

Die mittlere Korngröße des Füllstoffes kann in breitem Maße va­ riiert werden, wobei vorzugsweise die mittlere Korngröße des Füllstoffs im Bereich von ca. 50 µm bis 15 000 µm liegt.

Bei sehr feiner Korngröße des Füllstoffs, d. h. am unteren Ende des genannten Bereichs, wird eine homogene Struktur des Kunststofformkörpers erhalten, während bei Korngrößen am oberen Ende des genannten Korngrößenbereiches eine Struktur erhalten wird, die ähnlich den Kunststeinen ist. Allerdings ist durch die Verwendung von wasserexpandiertem Polymer-Harz eine Einspa­ rung an Polymer möglich, weshalb sich diese Formkörperprodukte mit wesentlich verringerten Rohstoffkosten herstellen lassen. Ferner tritt durch die Einsparung an Polymer-Masse auch eine Gewichtsersparnis auf, die von einem Drittel bis zu 80% betra­ gen kann.

Im Falle, daß Füllstoffpartikel in der aushärtbaren Mischung vorhanden sind, ist der Gewichtseinsparungseffekt natürlich ge­ ringer. Dieser läßt sich wieder dadurch vergrößern, daß als Füllstoffpartikel, zumindest partiell, Hohlkörper wie z. B. ge­ schäumte Glasperlen oder Keramik verwendet werden.

Als partikelförmige Füllstoffe werden Siliziumdioxide, wie z. B. Quarzmehl, Crystobalitmehl und ähnliches oder Aluminiumtrihy­ droxid, verwendet.

Die Wahl des Füllstoffes bewirkt die Härte im Oberflächenbe­ reich des Formkörpers, weshalb der Füllstoff nach Anwendungs­ zweck der Formkörper ausgewählt wird.

Bevorzugt wird der Monomeren-Anteil Methacrylat, Methylmetha­ crylat, Butylacrylat, Acrylnitril und/oder Styrol einzeln oder in einer Mischung umfassend.

Als vernetzende Substanzen werden bevorzugt solche mit minde­ stens zwei Acrylat-Gruppen verwendet, wobei sich insbesondere Triethylpropantrimethacrylat oder Ethylenglykoldimethacrylat empfehlen.

Der Vernetzer wird der aushärtbaren Mischung mit einem Anteil bis zu 10 Gew.% zugegeben. Damit erhält man eine ausreichende 3-dimensionale Vernetzung der Polymerstruktur, so daß insbeson­ dere die wichtigen Eigenschaften wie Schraubfestigkeit des was­ serexpandierten Polyacrylat-Harzes und die Druckfestigkeit, insbesondere im Rand- oder Stirnkantenbereich für die Anwen­ dungszwecke im Küchen- und/oder Sanitärbereich, gegeben sind. Die Verschraubbarkeit ist deshalb besonders wichtig, weil dann in den Formkörper ähnlich wie in Holz Schrauben eingedreht wer­ den können, so daß eine Montage, beispielsweise von Arbeits­ platten im Küchenmöbelbereich, ohne große Vorbereitungen mög­ lich ist.

Dies erleichtert die Handhabung und Verwendung solcher Arbeits­ platten in großem Maße, da nicht nur Platten gegenüber den bis­ her üblichen Spanplatten ein wesentlich geringeres Gewicht aufweisen, was insbesondere bei den heute üblichen durchgehenden Arbeitsplatten, die mehrere Meter Länge haben können, von Bedeutung ist, sondern es ist auch eine bessere Verschraubbarkeit gegeben, so daß beispielsweise Schrauben in den Formkörper eingedreht werden können, ohne daß Löcher vorzu­ bohren sind.

Die harzbildende Komponente kann, wie zuvor beschrieben, aus einer Mischung von Monomeren und Vernetzern auf Acrylat-Basis gebildet werden. Der harzbildenden Komponente können jedoch auch Polyacrylat-Präpolymere (insbesondere PMMA) zugemischt sein. In einem solchen Fall ist es möglich, ohne Vernetzer zu arbeiten. Die Präpolymeren werden bevorzugt mit einem Moleku­ largewicht im Bereich von ca. 40 000 bis 100 000 eingesetzt. Sehr vorteilhaft ist es, wenn die Präpolymere ein Molekularge­ wicht von ca. 70 000 besitzen.

Der Anteil der (PMMA-)Präpolymeren an der harzbildenden Kompo­ nente kann über einen großen Bereich variiert werden, bei­ spielsweise bis zu 30 Gew.-%. Üblicherweise werden Anteile von 10 bis 30 Gew.-% gewählt, eine bevorzugte Mischung enthält ca. 20 Gew.-%.

Bei der Polymerisation der Acrylate ist die Verfahrensführung während der Polymerisation extrem wichtig, da sich beim Aushär­ ten eine deutliche Volumenabnahme ergibt. Um dieser Volumenab­ nahme entgegenzuwirken, wird bei der üblichen Verwendung von Acrylat-Gießharzen ein Präpolymeren-Anteil beigemischt, da die im Präpolymeren bereits gebildeten Bindungen proportional eine Verminderung des Schrumpfeffekts bewirken.

Da die Polyreaktion der Harze auf Acrylat-Basis exotherm ver­ läuft, ist normalerweise eine sehr genaue Temperaturkontrolle notwendig, um zu verhindern, daß ein zu schnelles Reagieren einsetzt, was zu Spannungen in dem fertigen Formteil führt, da die Volumenabnahme durch Nachströmen von noch nicht ausgehärte­ tem harzbildendem Material verhindert wird.

Diese Probleme treten bei den wasserexpandierten Acrylat-Harzen weitaus weniger auf, da durch den Wasseranteil ein Moderator für die Reaktionsgeschwindigkeit des Aushärteprozesses quasi mit in das Polymer eingebaut wird. Die hohe Wärmekapazität von Wasser sorgt dafür, daß exzessive Energie durch die Wasseran­ teile gepuffert wird, und deshalb verläuft die Polyreaktion in der Regel im Bereich von 40 bis 50°C. Diese für Acrylatsysteme relativ niedrige Temperatur führt zu einer besonders schonenden Härtung, d. h. Materialspannungen treten aufgrund des verlang­ samten Aushärteprozesses allenfalls in untergeordnetem Maße auf.

Der Schrumpfungseffekt wird ebenfalls durch den Wasseranteil stark vermindert, der ja volumenkonstant bleibt und Polymerma­ terial ersetzt.

Die Zugabe von PMMA-Präpolymeren wirkt zwar dem Resteffekt auch bei dem wasserexpandierten Acrylatsystem entgegen. Im vorlie­ genden Fall hat jedoch die Zugabe der PMMA-Präpolymeren in er­ ster Linie den Grund, daß hierüber die Viskosität der harzbil­ denden Komponente und der aushärtenden Mischung insgesamt so beeinflußt werden kann, daß eine optimale Viskosität für das Gießverfahren erhalten wird.

Mit größer werdendem Wasseranteil in der aushärtbaren Mischung steigt auch die Viskosität der Mischung insgesamt an. Bevorzugt wird deshalb das Gewichtsverhältnis des Wasseranteils zur harz­ bildenden Komponente in der aushärtbaren Mischung ein Ver­ hältnis von ca. 4 : 1 nicht wesentlich übersteigen, wenn die aus­ härtbare Mischung für einen Gießprozeß verwendet werden soll.

Für die Qualität des erhaltenen wasserexpandierten Acrylharz­ produktes ist die Emulgatorkomponente ein wichtiger Bestandteil.

Entscheidend bei der Auswahl der Emulgatorkomponente ist, daß diese den Wasseranteil in der aushärtbaren Mischung in feiner Tröpfchenform bei der Lagertemperatur (üblicherweise Raumtempe­ ratur) und bei der Reaktionstemperatur stabil halten kann.

Als Auswahlregel für Emulgatorkomponenten kann gelten, daß Emulgatoren bzw. Emulgatormischungen, die in der Mischung von harzbildender Komponente und Wasser zu einem Viskositätsan­ stieg der Gesamtmischung führen, für die Zwecke der Erfindung geeignet sind. Wichtig ist, daß der Wasseranteil in sehr fein verteilter Form, d. h. in feiner Tröpfchenform, vorliegt, und die einzelnen Wassertröpfchen wirken ähnlich wie feinteilige Feststoffe viskositätserhöhend. Die Viskosität nimmt mit Zu­ nahme des Wasseranteiles in der Gesamtmischung zu.

Vorzugsweise wird der Wasseranteil mit einem mittleren Tröpf­ chendurchmesser von max. 50 µm in der aushärtbaren Mischung vorhanden sein. Bevorzugt liegt der Tröpfchendurchmesser im Be­ reich von ca. 20 bis 30 µm.

Der Mengenanteil der Emulgatorkomponente in der aushärtbaren Mischung hängt vom Wassergehalt ab, der in der aushärtbaren Mischung emulgiert bleiben soll. Es hat sich herausgestellt, daß üblicherweise 0,5 bis 6 Gew.% an Emulgator ausreichend sind.

Die Emulgatorkomponente sollte so formuliert sein, daß die Emulsion der aushärtbaren Mischung eine wesentlich höhere Vis­ kosität aufweist als die harzbildende Komponente. Dies ist ein Anzeichen dafür, daß der Wasseranteil in ausreichend fein ver­ teilter Form vorliegt. Ein üblicherweise beobachteter Viskosi­ tätsanstieg für die Emulgatoren, die zur Herstellung des erfindungsgemäßen Formkörpers verwendet werden können, liegt im Falle, daß das Verhältnis von Wasser zu harzbildender Komponen­ te 2 : 1 beträgt, mindestens beim 20fachen. Im Falle, daß PMMA- Präpolymere in der harzbildenden Komponente vorhanden sind, er­ gibt sich ein wesentlich dramatischerer Viskositätsanstieg, der beispielsweise 2000fach sein kann.

Im Falle, daß der Wasseranteil im Verhältnis zur harzbildenden Komponente ca. 4 : 1 beträgt, erhält man bei harzbildenden Kompo­ nenten ohne Präpolymer einen Viskositätsanstieg um den Faktor 300, während im Falle, daß ca. 10% PMMA-Präpolymer in der harzbildenden Komponente vorhanden sind, beispielsweise ein Viskositätsanstieg um den Faktor 3000 erfolgt.

Eine bevorzugte Emulgatorkomponente umfaßt ein oder mehrere Po­ lyoxyethylen-Blockcopolymere, wie sie beispielsweise unter der Produktbezeichnung "Hypermer® B 246" und "Hypermer® 2296" im Han­ del erhältlich sind. Hypermer B 246 weist ein Molekulargewicht von ca. 5000 auf und ist wachsartig fest. Hypermer 2269 ist ein flüssiges Copolymeres und weist eine Viskosität bei 25°C von ca. 1000 bis 1500 mPa·s auf. Die genannten Produkte werden von der Firma ICI Specialty Chemicals vertrieben. Bei den beiden genannten Emulgatorkomponenten hat sich als besonders vorteilhaft eine Mischung der Komponente "Hypermer B 246" zur Komponente "Hypermer 2296" im Verhältnis 1 : 2 als günstig erwiesen.

Ähnlich wirksam sind Emulgatorkomponenten, die sich als Misch­ ester aus Glycerin, Fettsäuren und Sorbitanen zusammensetzen.

Ebenso können als Emulgatorkomponenten Sulfonate verwendet wer­ den. In beiden Fällen muß vorher getestet werden, ob die Emul­ gatorkomponente den zuvor berichteten Viskositätsanstieg in der Mischung aus harzbildender Komponente und Wasseranteil erzeugen kann.

Im Falle der Verwendung eines optimalen Emulgatorsystemes bil­ det sich quasi eine sehr dünne Haut um die Wassertröpfchen durch den Emulgator und gegebenenfalls mit Anteilen aus der harzbildenden Komponente, die die Wassertröpfchen in der Emul­ sion stabilisieren.

Die aushärtbare Mischung enthält über die zuvor beschriebenen Bestandteile hinaus selbstverständlich einen Katalysator, bei­ spielsweise auf Diacylperoxid-Basis, insbesondere Diben­ zoylperoxid.

Ferner wird der Mischung ein Aktivator zugegeben, und hierbei haben sich beispielsweise Dimethylparatoluidin, verschiedene Amine oder auch t-Butylpermaleinat mit Schwefelverbindung oder Aminen, wie z. B. Tetrahydro-1,4-oxazin, als günstig erwiesen.

Bei der Herstellung ist es möglich, zwei Mischungen zu berei­ ten, die im wesentlichen übereinstimmend sind, und bei denen die eine den Katalysator und die andere den Aktivator enthält. Beide Mischungen, die eine den Katalysator, die andere den Aktivator enthaltend, haben eine ausreichende Topfzeit für das übliche Handling der Mischungen und brauchen nur kurz vor dem Gießprozeß zusammengemischt und zusammen in die Gießform eindosiert werden.

Eine Entgasung der aushärtbaren Mischung ist möglich. Sie läßt die Eigenschaften der Emulsion im wesentlichen unverändert.

Zuvor wurde bereits beschrieben, daß den Emulsionen der aus­ härtbaren Mischung partikelförmige Feststoffe beigegeben werden können, die in der Mischung dann dispergiert vorliegen. Erstaunlicherweise wird durch die Feststoffzugabe, die in die fertige aushärtbare Mischung eingespeist werden kann, kein De­ mulgiereffekt erzielt. Dies bedeutet, daß bei einer guten Ab­ stimmung der Emulgatorkomponente eine sehr stabile emulgierende Wirkung für die Wasseranteile erhalten wird.

Die aushärtbare Mischung wird insgesamt so ausgewählt, daß der Formkörper im wesentlichen geschlossene Poren nach der Aushär­ tereaktion und nach einem nachfolgenden Trocknungsschritt auf­ weist. Dies bedeutet, daß beim Aushärteprozeß zunächst die Was­ sertröpfchen in dem Polymergerüst eingeschlossen werden und daß im Trocknungsschritt das Wasser über Diffusion aus dem Form­ körper auswandert.

Die Porengröße im Formkörper liegt bevorzugt im Mittel unter­ halb 50 µm, kleinere Porengrößen sind jedoch bevorzugt.

Die zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Formkörper sind nun ideale Bauelemente zur Herstellung von zwei- oder mehrschichti­ gen Formkörpern mit einer Polymer-Deckschicht und einer Träger­ schicht. Die Trägerschicht wird hierbei durch einen Formkörper aus wasserexpandiertem Polymerharz gebildet.

Durch das geringe spezifische Gewicht der erfindungsgemäßen Trägerschicht und der trotzdem vorhandenen großen Stabilität eignen sich diese zwei- oder mehrschichtigen Formkörper insbe­ sondere zur Herstellung von Produkten, wie z. B. Arbeitsplatten oder ähnliche großflächige Teile im Küchen- und Sanitärbereich. Aufgrund der Stabilität der Trägerschicht, die durchaus mit Holz vergleichbar ist, lassen sich sehr große Teile realisie­ ren, die auch bei großen Abmessungen noch eine ausreichende Tragfähigkeit aufweisen.

Unter Formkörpern werden nicht nur plattenförmige Materialien verstanden, sondern auch Teile wie z. B. Spülbecken, Badewannen, Duschtassen, Waschbecken oder auch Profilleisten u. a.

Bevorzugt wird zunächst die Deckschicht in einer Gießform ge­ bildet und danach die Trägerschicht aufgegossen.

Bei einer entsprechenden Auswahl der harzbildenden Komponente kann aber auch eine Trägerschicht erhalten werden, die mit ei­ ner Deckschicht verklebt werden kann. Voraussetzung ist hier selbstverständlich, daß die in Klebemitteln üblichen Lösemittel die Polymerstruktur des wasserexpandierten Polymer-Harzes nicht anlösen und angreifen.

Auch die Deckschicht des zwei- oder mehrschichtigen Formkörpers kann einen anorganischen, partikelförmigen Füllstoff umfassen. Im Gegensatz zu der Füllstoffgröße in der Trägerschicht ist hier ein Größenbereich für die Partikel bevorzugt, der bei 5 bis 50 µm liegt.

Normalerweise wird die Trägerschicht die mechanische Festigkeit und insbesondere auch die Tragfähigkeit des Formkörpers ausma­ chen, während die Deckschicht für den speziellen Einsatzzweck des Formkörpers die entsprechenden chemischen, mechanischen und sonstigen Eigenschaften aufweist, wie z. B. Fleckbeständigkeit, Wasserfestigkeit usw.

Aufgrund der geschlossenen Poren in der Trägerschicht ist die Platte völlig unempfindlich gegen Wassereinwirkung und auch Wasserdampfeinwirkung, da die geschlossenen Poren eine schnelle Wasseraufnahme durch das Trägerschichtmaterial verhindern.

Die Porenstruktur der Trägerschicht steht deshalb einem Anwen­ dungszweck gerade im Küchen- oder Sanitärbereich nicht entgegen.

Übliche Schichtstärken sind für die Deckschicht ca. 2 bis 10 mm, während die Dicke der Trägerschicht häufig von 10 bis 60 mm gewählt wird. Aufgrund der leichten Bearbeitbarkeit der Trägerschicht lassen sich in die Trägerschicht beispielsweise nachträglich noch Schübe einbauen, z. B. in Form eines Messerfaches oder einer ausziehbaren Tischplatte.

In Fällen der besonders hohen Beanspruchung der erfindungsgemä­ ßen mehrschichtigen Formkörper kann zwischen der Deckschicht und der Trägerschicht eine faserverstärkte Schicht angeordnet werden.

Selbstverständlich läßt sich die Trägerschicht nicht nur auf einer Oberseite, sondern auch auf der parallel dazu angeordne­ ten mit einer weiteren Deckschicht versehen. Dies kann jedoch erst dann geschehen, wenn die Trägerschicht den Wasseranteil im Trocknungsverfahren verloren hat. Als Trocknungstemperaturen reichen hier in der Regel Temperaturen von 50 bis 100°C aus, teilweise sogar 40 bis 50°C. Die Trocknungszeit kann genau wie die Trocknungstemperatur durch Vakuumtrocknen erheblich reduziert werden.

In bestimmten Anwendungsfällen ist es vorteilhaft, wenn die Deckschicht transluzent ausgebildet ist, und in diesen Fällen wird dann unter der Deckschicht eine farbgebende Schicht ange­ ordnet.

Damit läßt sich vermeiden, daß in die Deckschicht Pigmente ein­ gebracht werden müssen, die in der Regel einen großen abrasiven Effekt aufweisen, da sich hier der Zusatz von harten anorgani­ schen Partikeln, wie z. B. Titandioxid, kaum vermeiden läßt. Solche Partikel verursachen jedoch beispielsweise bei Arbeits­ platten den berüchtigten Schreibeffekt, d. h. wenn metallene Töpfe auf der Arbeitsfläche verschoben werden, bilden sich auf­ grund der Abrasion von Metallpartikeln Spuren aus, die nur schwer wieder zu beseitigen sind.

Schließlich läßt sich in einfacher Weise an den Stirnseiten der Formkörper, d. h. an den Stirnseiten der Schichten des Formkör­ pers, eine Kunststoffleiste, beispielsweise aus Acrylat-Harz angießen, so daß sich insgesamt eine durchgehende Acrylat-Ab­ deckung der Trägerschicht ergeben kann. Vorzugsweise wird die Deckschicht selber häufig aus Acrylat-Harz, insbesondere PMMA, bestehen.

Im folgenden sei noch eine Beispielrezeptur für die Herstellung eines erfindungsgemäßen Formkörpers aus einem wasserexpandier­ ten Polymer-Harz gegeben:

100 g einer 20-%igen PMMA-Lösung in Methylmetacrylat (PMMA-Prä­ polymer mit einem Molekulargewicht von ca. 70 000) werden mit 3 g Trimethylpropantrimethacrylat als Vernetzer vermischt. Als Emulgatorkomponenten werden 0,75 g Hypermer® B 246 und 1,5 g Hypermer® 2296 zugegeben. Als Katalysator dient Dibenzoyl­ peroxid, das in einer Menge von 3 g zugegeben wird.

In diese Mischung lassen sich bis zu 400 g Wasser in Form einer Emulsion einbringen. Vor Beginn des Gießprozesses wird Dime­ thylparatoluidin als Aktivator zugegeben.

Alternativ kann für den Gießprozeß eine Lösung hergestellt wer­ den, die außer dem Aktivator sämtliche vorgenannten Komponenten in dem genannten Verhältnis enthält. Daneben kann ein weiterer Ansatz vorbereitet werden, der den Aktivator enthält, jedoch keinen Katalysatoranteil umfaßt.

Die beiden Ansätze können dann vor dem Gießen des Harzes zusam­ mengemischt werden, wobei dann die Reaktion einsetzt, jedoch durch die Wasseranteile in der Emulsion die Temperatur nicht über ca. 46°C ansteigt. Diese milden Polymerisations­ bedingungen ergeben ein Produkt, das zum einen sehr preisgün­ stig herzustellen ist, da nicht nur das relativ billige Acrylat als Ausgangsmaterial für die Harzkomponente verwendet werden kann, sondern diese Harzkomponente läßt sich durch den Einsatz bzw. in dem Volumen durch den Ersatz von Wasser weiter reduzieren.

Im folgenden sollen noch einige Beispiele angegeben werden, wie bei der Auswahl der richtigen Emulgatoren ein Viskositätsan­ stieg in der Mischung erzielt wird:

Bei einer Probe aus monomerem Methylmethacrylat, das den Emul­ gator, den Katalysator und den Vernetzer enthält, wird bei 20°C eine Viskosität von 3 mPa·s gemessen. Wird diesem System bei sonst unveränderter Zusammensetzung ein Wasseranteil von 66,3% zugegeben, d. h. das Verhältnis von Wasser zu harzbilden­ der Komponente beträgt jetzt 2 : 1, erhält man bei der Viskosi­ tätsmessung bei 20°C einen Anstieg der Viskosität auf 70 mPa·s. Wird der Wasseranteil in einem Verhältnis von 4 : 1 verwendet, erhält man einen Viskositätsanstieg auf 1050 mPa·s.

Im Falle, daß eine harzbildende Komponente verwendet wird, bei der 10 Gew.% PMMA-Präpolymer vorhanden ist, erhält man bei der Mischung ohne Wasser eine Viskosität von 10 bis 11 mPa·s. Wird hier der Wasseranteil im Verhältnis 2 : 1 zur harzbildenden Kom­ ponente vorgelegt, so ergibt sich ebenfalls wieder bei 20°C eine Viskosität von 2050 mPa·s, während im Falle, daß der Was­ seranteil im Verhältnis 4 : 1 vorliegt, eine Viskosität von 29 800 mPa·s erhalten wird.

Es wird hieraus ersichtlich, daß zum einen über den Anteil des Wassers, zum andern aber ebenfalls in großem Umfang durch den Anteil des PMMA-Präpolymeren eine ausgezeichnete Möglichkeit gegeben ist, die Viskosität der aushärtbaren Masse für den Gießvorgang einzustellen.

Gleichzeitig wird über diesen einfachen Test eine sichere Auswahl aus der Vielzahl der möglichen Emulgatoren möglich.

Claims (33)

1. Kunststofformkörper aus einem wasserexpandierten Poly­ merharz, welcher aus einer aushärtbaren Mischung herge­ stellt ist, welche einen mittels einer Emulgatorkompo­ nente in einer harzbildenden Komponente emulgierten Was­ seranteil umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die harz­ bildende Komponente der aushärtbaren Mischung einen Mo­ nomer-Anteil und einen Vernetzer auf Acrylat-Basis und/oder ein Acrylat-Präpolymer umfaßt und daß das Ge­ wichtsverhältnis des Wasseranteils zur harzbildenden Komponente mindestens 1 : 1 beträgt.

2. Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aushärtbare Mischung einen anorganischen, partikel­ förmigen Füllstoff umfaßt.

3. Formkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Korngröße des Füllstoffs 50 µm bis 20 000 µm beträgt.

4. Formkörper nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Partikel des Füllstoffs zumindest par­ tiell Hohlkörper sind.

5. Formkörper nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der partikelförmige Füllstoff Silizi­ umdioxide oder Aluminiumtrihydroxid umfaßt.

6. Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Monomer-Anteil Methacrylat, Me­ thylmethacrylat, Butylacrylat, Acrylnitril und/oder Styrol umfaßt.

7. Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Vernetzer mindestens eine Kompo­ nente mit zwei Acrylat-Gruppen enthält.

8. Formkörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Vernetzer Triethylpropantrimethacrylat oder Ethylen­ glykoldimethacrylat umfaßt.

9. Formkörper nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeich­ net, daß der Vernetzer in der aushärtbaren Mischung mit einem Anteil von bis zu 10 Gew.% enthalten ist.

10. Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Acrylat-Präpolymer ein Molekular­ gewicht von ca. 40 000 bis 100 000 aufweist, vorzugswei­ se ca. 70 000.

11. Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Acrylat-Präpolymeren an der harzbildenden Komponente 10 bis 30 Gew.% beträgt, vorzugsweise ca. 20 Gew.%.

12. Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis des Wasseran­ teils zur harzbildenden Komponente in der aushärtbaren Mischung ca. 2 : 1 bis ca. 6 : 1 beträgt.

13. Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Emulgatorkomponente so ausge­ wählt ist, daß der Wasseranteil in der aushärtbaren Mi­ schung in feiner Tröpfchenform bei der Lagertemperatur und bei der Reaktionstemperatur stabil gehalten wird.

14. Formkörper nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasseranteil mit einem mittleren Tröpfchendurch­ messer von maximal 50 µm vorhanden ist.

15. Formkörper nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Tröpfchendurchmesser ca. 10 bis 30 µm beträgt.

16. Formkörper nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Emulgatorkomponente in der aus­ härtbaren Mischung mit einem vom Wassergehalt abhängigen Anteil von ca. 0,5 bis 6 Gew.% enthalten ist.

17. Formkörper nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Emulgatorkomponente so formu­ liert ist, daß die Emulsion der aushärtbaren Mischung eine wesentlich höhere Viskosität aufweist als die harz­ bildende Komponente.

18. Formkörper nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Emulgatorkomponente ein oder mehrere Polyoxyethylen-Blockcopolymere umfaßt.

19. Formkörper nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Emulgatorkomponente Mischester aus Glycerin, Fettsäuren und Sorbitanen umfaßt.

20. Formkörper nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Emulgatorkomponente Sulfonate umfaßt.

21. Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die aushärtbare Mischung so ausge­ wählt ist, daß der Formkörper im wesentlichen geschlos­ sene Poren nach der Aushärtereaktion und einem Trock­ nungsschritt aufweist.

22. Formkörper nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Porengröße im Mittel 30 µm beträgt.

23. Formkörper nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Porengröße im Mittel ca. 20 bis 30 µm beträgt.

24. Zwei- oder mehrschichtiger Formkörper mit einer Polymer- Deckschicht und einer Trägerschicht, welcher als Form­ körper gemäß einem der Ansprüche 1 bis 23 ausgebildet ist.

25. Zwei- oder mehrschichtiger Formkörper nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerschicht auf die Deckschicht aufgegossen ist.

26. Zwei- oder mehrschichtiger Formkörper nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht auf die Trä­ gerschicht aufgeklebt ist.

27. Zwei- oder mehrschichtiger Formkörper nach einem der An­ sprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Deck­ schicht einen anorganischen, partikelförmigen Füllstoff umfaßt.

28. Zwei- oder mehrschichtiger Formkörper nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der anorganische Füllstoff eine mittlere Partikelgröße von 5 bis 50 µm aufweist.

29. Zwei- oder mehrschichtiger Formkörper nach einem der An­ sprüche 24 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Deck­ schicht ca. 2 bis 10 mm dick ist.

30. Zwei- oder mehrschichtiger Formkörper nach einem der Ansprüche 24 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Trägerschicht ca. 10 bis 60 mm beträgt.

31. Zwei- oder mehrschichtiger Formkörper nach einem der An­ sprüche 24 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Deckschicht und der Trägerschicht eine faserver­ stärkte Schicht angeordnet ist.

32. Zwei- oder mehrschichtiger Formkörper nach einem der An­ sprüche 24 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Deck­ schicht transluzent ist und daß unter der Deckschicht eine farbgebende Schicht angeordnet ist.

33. Zwei- oder mehrschichtiger Formkörper nach einem der An­ sprüche 24 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseiten der Schichten von einer angegossenen Kunst­ stoffleiste abgedeckt sind.