DE69831309T2

DE69831309T2 - Acrylplatte mit gleichmässiger verteilung von farbstoff- und mineralfüllstoff vor und nach der wärmeformung

Info

Publication number: DE69831309T2
Application number: DE69831309T
Authority: DE
Inventors: Ettore Minghetti
Original assignee: Aristech Acrylics LLC
Current assignee: Aristech Acrylics LLC
Priority date: 1997-07-07
Filing date: 1998-06-26
Publication date: 2006-03-09
Anticipated expiration: 2018-06-27
Also published as: ES2248910T3; US6562927B1; ATE302811T1; EP0932638A1; EP0932638A4; EP0932638B1; US5985972A; CA2265496C; US6177499B1; WO1999002582A1; JP2001501253A; DE69831309D1; CA2265496A1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von Acrylfolien oder -platten, d.h., Folien oder Platten aus Polymethylmethacrylat ("PMMA") des Typs, der für Architekturverwendungen, wie z.B. Küchendeckplatten oder komplexere Formen, verwendbar oder dafür vorgesehen ist. Die Folien oder Platten enthalten beträchtliche Mengen an flammenhemmenden Mineralien, typischerweise Aluminiumoxid-Trihydrat, und enthalten fast immer färbende Bestandteile, häufig zur Imitation von natürlichen Mineralien, wie z.B. Onyx, Marmor oder ähnlichen Typen von synthetisch aussehender, fester Farbe oder gemusterten Typen, die keine sichtbar unterscheidbaren Teilchen enthalten. Diese Erfindung betrifft eine Folie, die erhitzt und in einem scharfen 90°-Winkel gebogen werden kann, und/oder die erhitzt und im Vakuum, ohne eine nennenswerte ästhetische Einbuße, zu Formen, wie z.B. Spülbecken oder Schüsseln, geformt werden kann. Darüber hinaus haben die Folien oder Platten entsprechend der vorliegenden Erfindung spezielle physikalische und andere Eigenschaften, wie z.B. eine geringe Entflammbarkeit und eine minimale Farbänderung nach der Wärmeformung; die gleichmäßige Verteilung der flammenhemmenden Bestandteile verbessert die Schlagfestigkeit beträchtlich.
Hintergrund der Erfindung
Folien und Platten aus synthetischem Material mit mineralischem Aussehen werden derzeit allgemein als Küchendeckplatten und als innere und äußere Dekorabdeckungen aller Arten für Gebäude, wie Banken, Flughafenterminals und Läden, benutzt. Solche Anwendungen erfordern häufig, dass das Material so hergestellt wird, dass es für für Kunden bestimmte Bereiche passt, was wiederum erfordert, dass die Platten oder Folien in einer solchen Weise zusammengefügt oder anderweitig verbunden werden, dass sich beim Aneinanderfügen bei 90° ein Querschnitt mit einer normalen Oberfläche ergibt.
Das Herstellungsverfahren erfordert eine lange Zeit und besonders geübte Handwerker, um erfolgreich beendet werden zu können, da spezielle Werkzeuge und Verfahren notwendig sind. Wenn ein geformtes, einstückiges Teil aus einem kontinuierlichen oder monolithischen Material erwünscht ist, kann ein solches Teil nur durch Gießen in einer Vertiefung einer Form unter speziellen Bedingungen hergestellt werden. Zusätzlich zu den hohen Kosten eines solchen Verfahrens und zu der Anordnung der Teile (z.B. Anpassen, Kleben des Teils auf die richtige Stelle einer ebenen Folie und/oder Endbehandlung) treten häufig Farbunterschiede zwischen dem gegossenen Becken und z.B. den ebenen Platten aus dem gleichen Material auf.
Die Folie (die Begriffe "Folie" und "Platte" werden in dieser Beschreibung gleichbedeutend benutzt) der vorliegenden Erfindung kann ein relativ komplexes Endteil durch einen einfachen Wärmeformungsvorgang bereit stellen, d.h., die Folie wird erhitzt und dann durch Vakuum in eine konkave (oder konvexe) Form gezogen, und dann wird sie abgekühlt, so dass sie ihre neue Form beibehält. Eine solche Form kann als Toilettentischaufsatz geformt sein mit einer 90°-Winkel Spritzschutzwand, mit einer Vorderseitenstirnnase von 1,0 Inch Radius, oder als Frisierschüssel. Nach dem Formen, dem Abkühlen und dem Zurichten kann das Teil direkt in die betreffende Stelle installiert werden, ohne dass ein zusätzlicher Verarbeitungsschritt erforderlich ist.
Es wird nur von einem derzeitigen Handelsprodukt (Corian^® von DuPont) behauptet, dass es in der Wärme gebogen werden kann. Das Produkt ist jedoch auf Grund seiner Eigenschaften nicht geeignet, um z.B. eine 90°-Winkel Spritzschutzwand herzustellen, da der uns bekannte, in der Corian-Literatur angegebene minimale Krümmungsradius 3,0 Inch beträgt.
Soweit uns bekannt ist, wurde die Verwendung von Aluminiumoxid-Trihydrat in Artikeln aus Polymethylmethacrylat ("PMMA") zuerst von Stevens et al. in der US-Patentschrift 3,563,939 (Spalte 4, Zeilen 28 und 29) und von Duggins in der kanadischen Patentschrift 916,337 vorgeschlagen. Die flammenhemmenden Eigenschaften dieser Artikel sind nun allgemein bekannt und akzeptiert, und Aluminiumoxid-Trihydrat ("ATH") wird nun in weitem Umfang als Füllstoff für verschiedene Harzprodukte verwendet. Einige weitere Einzelheiten betreffend die Herstellung von synthetischen Mineralprodukten werden von Duggins in der US-Patentschrift 3,847,865 beschrieben; z.B. werden Vernetzungsmittel genannt. Formtrennmittel und Mittel zum Verringern der Viskosität, wie z.B. aliphatische Säuren, werden ebenfalls beschrieben.
Buser et al. sprechen in den US-Patentschriften 4,085,246 und 4,159,301 das Problem der Absetzgeschwindigkeiten verschiedener Teilchen an, die bei der Herstellung eines nachgeahmten Granits mit einer Matrix aus polymerisierbarem Methylmethacrylat ("MMA") mit darin gelöstem PMMA verwendet werden. Siehe Spalte 7, Zeilen 42 bis 62 der '301er-Patentschrift. Sie verwenden das PMMA zum Einstellen der Viskosität, welche wiederum die Absetzgeschwindigkeiten der größeren Teilchen beeinflusst – siehe die Beispiele, insbesondere Beispiel 5 der US-Patentschrift 4,159,301, Zeilen 31 bis 34. Sie verwenden ebenfalls Kettenübertragungsmittel als Beschleuniger für die Polymerisation – siehe Spalte 8, Zeilen 58 und 68 derselben Patentschrift.
Die Gleichmäßigkeit des Farbtons ist als Ziel in Gavin et al., US-Patentschrift 4,413,089, erwähnt, worin ein Eisenoxidpigment mit einer Größe von 10 Mikron oder weniger gleichmäßig in einem Sirup aus MMA/PMMA verteilt wird, der dann ausgehärtet wird; eine längere Lagerung des Sirups wird nicht empfohlen (Spalte 2, Zeilen 50 bis 64).
Zusätzlich zur Erfüllung der vorstehend beschriebenen Erfordernisse sollte ein zur Verwendung als Küchendeckplatte vorgesehenes Material z.B. eine Oberfläche haben, die einfach reparierbar und in ihr ursprüngliches Aussehen zurückführbar ist, wie durch Behandeln mit Sand oder Polieren, sie sollte gegen Entflammbarkeit geschützt sein und eine gute Temperaturbeständigkeit haben, obwohl sie wärmeformbar ist.
Der Stand der Technik hat mehr oder weniger das Ziel der Wärmeformbarkeit oder der Wärmebiegung von Folien mit fester Oberfläche vernachlässigt, da die Produkte des Standes der Technik allgemein zur Wiedergabe des Aussehens von ebenen, natürlichen Folien auf mineralischer Basis vorgesehen waren.
Die US-Patentschrift 5,521,243 beschreibt eine Zusammensetzung für die Herstellung einer in der Wärme formbaren Folie oder Platte, die einen Sirup umfasst, der Methylmethacrylat enthält, wobei die Menge an Vernetzungsmittel nicht mehr als 1,0 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile des Methacrylats beträgt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1A ist eine mehr oder weniger hypothetische Erläuterung einer Biegung einer Folie aus "Corian" mit einer Dicke von 0,5 Inch gemäß dem Stand der Technik.
1B ist eine ähnliche idealisierte Erläuterung der Biegung einer Folie entsprechend der vorliegenden Erfindung.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Zusammensetzung für die Herstellung von mit mineralischem Material gefüllten PMMA-Folien, die:

– in relativ scharfen Winkeln in der Wärme gebogen werden können,
– in der Wärme zu Formkörpern geformt werden können, ohne das gleichmäßige Aussehen und die Eigenschaften der Oberseite zu verlieren,
– durch Vakuum in der Wärme zu einer Einprofilform, konkav oder konvex, geformt werden können, und keine zwei zusammen passende Formen erfordern,
– nur geringe und annehmbare Farbunterschiede über das gesamte Endteil haben, entweder geringer als Delta E = 2,0 nach Cielab oder vom menschlichen Auge nicht leicht wahrnehmbar,
– eine Wärmeformungstemperatur haben, die niedrig genug ist, um einen erheblichen Wasserverlust aus dem ATH-Füllstoff während der Wärmeformung zu vermeiden, wie es oft der Fall bei anderen thermoplastischen Materialien ist,
– einen Flammausbreitungsindex gemäß der ASTM E-84 Tunnelprüfung von niedriger als 75 und einen Rauchindex von 350 oder weniger haben,
– die gleiche Schlagfestigkeit gemäß einer Fallgewichtsmethode haben, gemessen sowohl von der Oberseite als auch der Unterseite,

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Bereitstellung einer Zusammensetzung gelöst, umfassend:

(a) einen Sirup, umfassend Methylmethacrylat, wobei der Sirup x Gewichtsteile eines Vernetzungsmittels und y Gewichtsteile eines Kettenabbrechers, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Methylmethacrylats, die in dem Sirup dispergiert sind, enthält, wobei x > 6,0 und 7,0 ≥ y ≥ (0,545x – 3,23); und
(b) eine Vielzahl von festen Teilchen, die durch ein Sieb mit Öffnungen von 90 μm (Mikron) hindurch gehen, wobei die festen Teilchen 20% bis 60% eines mineralischen Füllstoffes enthalten, bezogen auf das Gewicht der Endzusammensetzung,

Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls einen in der Wärme formbaren Gegenstand, der die erfindungsgemäße Zusammensetzung umfasst, die polymerisiert wurde; sowie ein Verfahren zur Herstellung eines wärmegeformten Gegenstandes, das die folgenden Schritte umfasst:

(a) das Herstellen der erfindungsgemäßen Zusammensetzung;
(b) das Herstellen einer in der Wärme formbaren Folie aus der Zusammensetzung; und
(c) das Formen der Folie in der Wärme, um den Gegenstand zu erhalten.

Die vorliegende Erfindung führt zu einer Stabilisierung der Suspension von Aluminiumoxid-Trihydrat oder einem anderen mineralischen Füllstoff in einem Sirup aus Methylmethacrylat mit darin gelöstem Polymethylmethacrylat durch das Aufrechterhalten der folgenden Bestandteile in den angegebenen Bereichen (auf das Gewicht bezogen):

– Gehalt an PMMA, gelöst in MMA/anderen Monomeren: 0 bis 30 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 25%.
– ATH in der gesamten Zusammensetzung: 20 bis 60 Gew.-%, vorzugsweise 25 bis 40%.
– Thixotropes Mittel (vorzugsweise Quarzstaub) in der Monomer/Sirup-Fraktion der Mischung: 0,10 bis 3,5% oder soviel wie notwendig, um eine Viskosität von 1 bis 10 Pa·s (1000 bis 10000 Centipoise); bevorzugt 2 bis 5 Pa·s (2500 bis 5000 Centipoise) nach Vermischen und Messung mittels eines Brookfield Viscometers Model RTDV-II, Spindel Nr. 2, 10 UpM, zu erhalten,
– Vernetzungsmittel in Gewichtsprozent des gesamten Gehalts an Monomeren: mehr als 6% und bis zu 12%,
– Kettenübertragungsmittel in Gewichtsprozent des gesamten Gehalts an Monomeren, abhängig von der Menge an Vernetzungsmittel "x": 6 < x ≤ 12, 7,0 ≥ y ≥ (0,545x – 3,23), wenn n-Dodecylmercaptan verwendet wird. Eine bequeme Art, die Wirkungen von Kettenübertragungsmitteln zu vergleichen, ist der Vergleich der Molekulargewichte, die durch Polymerisieren von MMA in Gegenwart des Kettenübertragungsmittels und in Abwesenheit von Vernetzungsmitteln erhalten werden. Die Werte MW_w und MW_n sollten ähnlich sein wie die, die mittels n-Dodecylmercaptan erhalten werden.

Zusätzlich zu den zuvor genannten Bestandteilen können Farbstoffe und Pigmente vorhanden sein, Polymerisationsinitiatoren sind notwendig, und andere übliche Bestandteile können verwendet werden, wie sie im Stand der Technik beschrieben werden.
Wir verwenden jedoch keine Teilchen, die in dem Endprodukt sichtbar unterscheidbar sind. Die meisten synthetischen Granite enthalten sichtbar unterscheidbare Teilchen mit verschiedenen Zusammensetzungen und Farben im Bereich von etwa 150 bis 500 μm (Mikron) – d.h., sie gehen durch ein Sieb mit Öffnungen von 500 μm (Mikron) hindurch und werden auf einem Sieb mit Öffnungen von 150 μm (Mikron) zurückgehalten (obwohl größere Teilchen nicht unüblich auf dem Gebiet der synthetischen Mineralien sind). Wir haben herausgefunden, dass das Ziel der vorliegenden Erfindung einer gleichmäßigen Verteilung von Teilchen durch die Verwendung von solchen größeren Teilchen mit verschiedenen Zusammensetzungen nicht erreicht werden kann, und demgemäß ist die Teilchengröße erfindungsgemäß auf Teilchen beschränkt, die kleiner sind als jene, die auf einem Sieb mit Öffnungen von 90 μm (Mikron) zurückgehalten werden und vorzugsweise kleiner als jene, die auf einem Sieb mit Öffnungen von 60 μm (Mikron) zurückge halten werden. Diese Spezifikationen für die Teilchengröße beziehen sich in unserer Erfindung auf Teilchen jeder Zusammensetzung oder Funktion – mineralische flammenhemmende Mittel, wie z.B. ATH, oder synthetisches Harz oder andere Füllstoffe.
Die vorstehend aufgeführten Bestandteile werden im Folgenden genauer beschrieben:
PMMA, wie es erfindungsgemäß verwendet wird, ist Polymethylmethacrylat mit einem (gewichtsgemittelten) Molekulargewicht im Bereich von etwa 30000 bis etwa 600000 ohne vernetzte Polymerketten, um in MMA löslich zu bleiben. Es wird gewöhnlich in situ durch partielle Polymerisation von Methylmethacrylat hergestellt, kann jedoch vorpolymerisiert und in dem MMA gelöst werden.
MMA ist Methylmethacrylat. Der Sirup, der erfindungsgemäß verwendet wird, enthält PMMA, gelöst in Monomeren, enthaltend mindestens etwa 60% MMA und vorzugsweise mindestens etwa 80% MMA, aber das Vernetzungsmittel, der Kettenabbrecher, der Initiator und das thixotrope Mittel sind selbstverständlich ebenfalls in den in dieser Beschreibung angegebenen Mengen vorhanden, wie auch verschiedene Mengen an Farbstoffen und/oder Pigmenten; zusätzlich können bestimmte Mengen an anderen optionalen, copolymerisierbaren Monomeren, insbesondere Butylacrylat, in dem Sirup vorhanden sein, wie im Stand der Technik beschrieben wird. Es ist bevorzugt, einen Sirup zu verwenden, der etwa 15% bis etwa 25% PMMA enthält. Die Bezugnahme auf Sirup in dieser Beschreibung und auf MMA soll so verstanden werden, dass möglicherweise solche zusätzliche Materialien enthalten sind.
Die Verwendung von Aluminiumoxid-Trihydrat ist auf dem Gebiet der Herstellung von synthetischen Mineralien bekannt. In den Beispielen verwendeten wir Teilchen in einem Teilchengrößenbereich von durchschnittlich etwa 9 Mikron, die Teilchengröße kann aber stark variieren. Wie vorstehend bemerkt, sollte das ATH, wie auch andere Teilchen, die in dem Endprodukt potentiell sichtbar unterscheidbar sind (wenn sie groß genug sind), durch ein Sieb mit Öffnungen von 90 Mikron und vorzugsweise durch ein Sieb mit Öffnungen von 60 Mikron hindurchgehen, um sicherzustellen, dass sie nicht sichtbar unterscheidbar sind. Was die Menge betrifft, so kann das ATH in einer Menge im Bereich von etwa 20 Gew.-% bis etwa 60 Gew.-% (vorzugsweise in einer Menge im Bereich von 25% bis 50%) in dem Endprodukt vorliegen.
Unsere Erfindung sieht ein Material mit fester Oberfläche vor, in welchem die Wirkungen der Teilchen mit einer Größe von nicht mehr als 90 μm (Mikron) Durchmesser gesehen werden können. Unser Material ahmt keinen Granit nach, da es nicht grobkörnig ist, wie Granit manchmal beschrieben wird. Wenn die Wirkungen der Teilchen unseres Materials überhaupt erkennbar sind, kann es eher als im Wesentlichen feinkörnig beschrieben werden (was wir speziell so definieren, dass Körnchen oder Teilchen mit einer Größe von weniger als 90 μm (Mikron) enthalten sind – d.h., es sind keine einzeln sichtbare erkennbare Teilchen mit einer Größe von mehr als 90 μm (Mikron) enthalten. Der Ausdruck "im Wesentlichen feinkörnig" bezieht sich auf Materialien, in welchen keine Körnchen oder Teilchen einzeln sichtbar erkennbar sind.
Es können verschiedenste Vernetzungsmittel, zweiwertige oder dreiwertige, verwendet werden. Beispiele für geeignete Vernetzer umfassen Ethylenglycoldimethylacrylat, Propylendimethylacrylat, Polyethylenglycoldimethylacrylat, Propylendimethylacrylat, Polyethylenglycoldimethylacrylat, Divinylbenzol, Diallylphthalat, 1,3-Butandiolmethacrylat, 1,4-Butanethylenglycoldimethacrylat oder Neopentylglycoldimethacrylat als zweiwertige Vernetzer, und Trimethylolpropantrimethacrylat, Triallylcyanurat, Pentaerythrittetramethacrylat, Allylmethacrylat, Hydroxyethylmethacrylat oder Hydroxypropylmethacrylat als dreiwertige Vernetzer. Am geeignetsten ist das bevorzugte Ethylenglycoldimethacrylat. Die Vernetzungsmittel werden in einer Konzentration von mehr als 6,0 verwendet. Die Vernetzer sind bevorzugt zweiwertige Vernetzungsmittel, die in einer Menge im Bereich von 6,0 bis 12,0 pph, bezogen auf die Menge an MMA in dem Sirup, in dem Sirup enthalten sind, oder, als eine Komponente des Endprodukts, bezogen auf das vernetze Polymer. Die Kombination von Vernetzungsmittel und Kettenabbrecher in geeigneten Mengen gewährleistet das geeignete polymere Netzwerk, das der Wärmeformbarkeit am zugänglichsten ist.
Kettenabbrecher oder Kettenübertragungsmittel, wie z.B. Octylmercaptan, Isododecylmercaptan, Thiurame, Dithiocarbarumate, Dipentendimercaptan, 2-Mercaptoethanol, Allylmercaptoacetate, Ethylenglycoldimercaptoacetat, Trimethylolethantrithioglycolat oder Pentaerythrittetrathioglycolat, haben normalerweise die Funktion, das Molekulargewicht des polymerisierenden MMA zu steuern, von welchem wiederum das plastische Verhalten des polymerisierten Gemisches abhängt. Gemäß unserem Verfahren werden Kettenabbrecher oder Kettenübertragungsmittel verwendet, um die Länge der Polymerketten zu steuern und so die geeignetste Polymermatrix für die Wärmeformbarkeit zu erhalten. Sie sollten bevorzugt in einer Menge im Bereich von (0,545x – 3,23) bis 7,0 pph, bezogen auf die Gesamtmenge aller Monomere, verwendet werden, wenn n-Dodecylmercaptan verwendet wird.
Obwohl sowohl ein übliches Verdickungsmittel als auch ein thixotropes Mittel verwendet werden kann, haben sich die verwendeten thixotropen Mittel als besonders geeignet für die erfindungsgemäßen Zwecke erwiesen. Sie scheinen die Trägheitsneigung eines Teilchens zum stationären Verbleib in der Matrixsuspension zu erhöhen. Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass Quarzstaub verwendet wird. Quarzstaub ist ein Produkt, das durch Hydrolyse von Siliciumtetrachloriddampf in einer Flamme aus Wasserstoff und Sauerstoff gebildet wird, wobei feste Teilchen mit einer Größe im Bereich von 7 bis 30 nm (Millimikron) gebildet werden. Es sind zahlreiche verschiedene Typen von Quarzstaub erhältlich. Zur Durchführung der meisten Versuche haben wir CAB-O-Sil M5 verwendet, welches eine Oberfläche von 200 m²/g (sq·meter/gram) hat. Jeder übliche Quarzstaub hat jedoch eine vorteilhafte Wirkung in der vorliegenden Erfindung.
Die Oberfläche des Quarzstaubs ist hydrophil, da sie einen Überschuss an Hydroxylgruppen hat, was zur Wasserstoffbindung mit geeigneten Molekülen befähigt. Absorbierte Feuchtigkeit in dem Siliciumdioxid oder in den anderen Bestandteilen wirkt sich stark auf die Endviskosität von Quarzstaub enthaltenden Suspensionen aus und erniedrigt normalerweise die Viskosität. Die gleiche Wirkung zeigt sich bei anderen Substanzen, die mehr oder weniger zur Bildung von Wasserstoffbindungen befähigt sind.
Wenn der Quarzstaub und/oder das ATH getrocknet werden, um die absorbierte Feuchtigkeit zu entfernen, ist die Endviskosität der Suspension höher als die, die erreicht wird, wenn die Handelsprodukte direkt aus den Behältern verwendet werden, in welchen sie vertrieben werden. Das Trocknen des ATH bei einer Temperatur von über 93°C (200°F) kann seine hauptsächliche Verwendbarkeit als flammenhemmenden Bestandteil durch Entfernen seines Wassergehalts zunichte machen.
In unseren bevorzugten Zusammensetzungen wird die Menge an Quarzstaub so gewählt, dass die bevorzugte Viskosität erhalten wird, unabhängig von Variationen in den übrigen Bestandteilen.
Das bevorzugte Verfahren zum Erhalten der gewünschten Viskosität ist das folgende:

A. Mische alle Bestandteile (MMA, PMMA, ATH, Pigmente, andere Additive, Katalysatoren, Kettenübertragungsmittel und Vernetzungsmittel) der Zusammensetzung, mit Ausnahme des Quarzstaubes, und messe die Viskosität wie nachstehend angegeben. Falls notwendig, stelle den Gehalt an MMA (Monomer) des Sirups so ein, dass eine Viskosität von 0,8 bis 1,5 Pa·s (800 bis 1500 Centipoise) erhalten wird.
B. Wiederhole den Schritt A, mit einer Menge Quarzstaub, und messe die Viskosität.
C. Wiederhole den Schritt B, um die Viskosität auf einen Wert zwischen 1 und 10 Pa·s (1000 bis 10000 Centipoise), vorzugsweise zwischen 2 und 5 Pa·s (2000 bis 5000 Centipoise) zu bringen.

Wie vorstehend beschrieben wurde, wird die Stabilität unseres Sirups gemäß der vorliegenden Erfindung als wichtig angesehen, und dies ist insbesondere so, wenn die Folie oder Platte in einer Formungsmaschine mit einem kontinuierlichem Stahlband hergestellt wird, wie in der US-Patenschrift 3,371,383 (Hellsund) und in der US-Patentschrift 3,376,371 (Opel) beschrieben wird; diese Patentschriften beschreiben das bevorzugte Verfahren der vorliegenden Erfindung. Obwohl die Herstellung von Folien oder Platten zwischen zwei sich bewegenden, kontinuierlichen Stahlbändern das bevorzugte Verfahren ist, ist es wichtig, daran zu denken, dass solche Maschinen notwendigerweise zu Schwingungen und geringfügigen Verschiebungen neigen, was zu einem fast unvermeidbaren Anstoßen der Teilchen in dem Sirup führen kann; die Konzentrationen an Vernetzer, Kettenabbrecher, Quarzstaub und PMMA-Prepolymer sind wichtig bei der Stabilisierung des ATH und/oder der anderen Feststoffe, die zu einem gleichmäßig verteilten, feinkörnigen Aussehen beitragen.
Genaue Beschreibung der Erfindung
Mit Bezug auf 1A wird der empfohlene (DuPont Corian Technical Bulletin CTDC-110, Oktober 1987) kleinste Biegungsradius von 7,62 cm (3 Inch) für eine 0,5 Inch dicke ebene Folie des Standes der Technik als der Radius der Biegung in der innenseitigen Kurve vom senkrechten Verlängerungspunkt A zum waagrechten Verlängerungspunkt B erläutert. Wenn die einfache Formel U = πD angewandt wird, würde der Umfang eines hypothetischen 7,62 cm (3 Inch) Kreises 47,8780 cm (18,8496 Inch) betragen, und der Viertelkreis AB würde 11,9695 cm (4,7124 Inch) messen. Wenn die gleiche Formel auf die außenseitige Kurve für eine 1,27 cm (0,5 Inch) dicke Folie angewandt wird, d.h. unter Verwendung eines Radius von 8,89 cm (3,5 Inch), ergibt sich ein Viertelkreis von 13,9580 cm (5,4953 Inch), d.h., ein Unterschied von 16,6% gegenüber der innenseitigen Krümmung. Eine solche Deformation kann dazu führen, dass ein Fluss von erwärmten Bestandteilen von der zusammengepressten innenseitigen Kurve zu der ausgedehnten Außenseite und der Länge nach zu den Punkten A und B von dem gekrümmten Teil erfolgt. Der Fluss der Bestandteile führt dazu, dass sichtbare oder dekorative Muster verformt werden; demgemäß hat der Stand der Technik die Brüche des Materials durch Verwendung eines relativ großen Radius für die Krümmung, z.B. 7,62 cm (3 Inch), minimiert.
1B erläutert die erreichbare Krümmung einer Folie der vorliegenden Erfindung, worin der Radius der Kurve 1,27 cm (0,5 Inch) und nicht 3 Inch des Teils von 1A ist. In diesem Fall ist der theoretische Umfang der Außenseite des gekrümmten Teils CD 100% größer als der auf der Innenseite der Kurve. Es ist sofort ersichtlich, dass durch das Ermöglichen einer solchen Formfähigkeit die vorliegende Erfindung eine schwerwiegendere Verdrängung von Material in einem relativ kleinen Volumen überwindet. Die relativ schwerwiegendere Verdrängung von Material bedeutet eine größere Möglichkeit zur Deformation des ästhetischen Musters, eine solche Deformation wird aber erfindungsgemäß vermieden oder kompensiert, und auf diese Weise wird eine Kontinuität des Musters erzielt, die bisher unter der Beanspruchung der Wärmeformung nicht erreichbar war.
Zur Bewertung der Wärmeformbarkeit, welche eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ist ein Prüfverfahren entwickelt worden. Das Prüfverfahren besteht aus dem Einspannen eines ebenen Prüfkörpers von 12,3825 cm × 12,3825 cm (4–7/8'' Square) mit der erwünschten Dicke auf einer Stahlplatte, in welche ein Loch mit einem Durch messer von 7,62 cm (3 Inch) gebohrt wurde; dann wird ein polierter Kolben aus rostfreiem Stahl mit einem Radius von 2,54 cm (1 Inch) mit einer Geschwindigkeit von 12,7 cm (5 Inch) pro Minute unabhängig von dem Widerstand abgesenkt. Die Apparatur und die Probe werden vor der Prüfung auf die erwünschte Temperatur erhitzt. Mit der Bewegung des Kolbens erzeugt ein Kraftmesser ein Signal, welches den Widerstand in Pounds (≅ 4,448 N) wiedergibt, das aufgezeichnet werden kann. Zum Zeitpunkt des Bruches des Prüfkörpers wird der Kolben gestoppt, und die von ihm zurückgelegte Entfernung wird gemessen. Es wird empfohlen, die Durchschnittswerte der Prüfungen von vier Prüfkörpern jeder Probe zu ermitteln. Diese Prüfung wird in dieser Beschreibung als TP-0085 bezeichnet.
Beispiel 1

Es wurde ein Sirup durch partielle Polymerisation von MMA hergestellt, um eine Viskosität von 0,3 Pa·s (3 Poise) und einen Gehalt an PMMA von etwa 20 Gew.-% zu erhalten. Dann wurden Butylacrylat, Cab-O-Sil M5 und Aluminiumoxid-Trihydrat (ATH) unter Rühren zu dem Sirup gegeben. Die Anteile der Bestandteile sind im Folgenden angegeben, zusammen mit weiteren Bestandteilen, die erforderlich waren, damit die Polymerisation vollständig verlief und damit die Folien bzw. Platten ohne Probleme aus der Form entfernt werden konnten. Tabelle 1

	Gew.-%
I-3 Sirup (80% MMA)	57,20
Butylacrylat	2,00
Cab-O-Sil M5	0,53
ATH	39,92
Befeuchtungsmittel	0,35
	Phr
Pigmentpaste	wie benötigt
Formtrennmittel	wie benötigt
Katalysatoren	wie benötigt
Kettenübertragungsmittel	siehe Tabelle 2
Weichmacher	siehe Tabelle 2

Das Gemisch der Bestandteile wurde zuerst 15 Minuten lang im Vakuum gerührt, um gelöste Gase zu entfernen und um eine Blasenbildung in den erhaltenen Platten zu verhindern. Dieses Gemisch wurde dann zum Füllen einer Form verwendet, die groß genug war, um eine Platte mit den Abmessungen 30,48 cm × 30,48 cm × 1,27 cm (12 × 12 × 0,5 Inch) herzustellen. Das Aushärten wurde durchgeführt, indem die Form eine Stunde lang in ein Wasserbad mit einer Temperatur von 82°C (180°F) getaucht wurde, und dann wurde eine weitere Stunde lang in einem Umluftofen bei einer Temperatur von 121°C (250°C) nachgehärtet. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wurde die Form geöffnet und die Platte wurde entnommen, und nach dem Konditionieren bei Raumtemperatur wurden die beschriebenen Tests durchgeführt.
In der Tabelle 2 sind die verwendeten Kombinationen von Kettenübertragungsmitteln und Vernetzungsmitteln sowie die Testergebnisse angegeben.
Die erste Datengruppe (PL-8, PL-11, PL-12, PL-14, PL-16, PL-19, PL-24, PL-25, PL-28), die in der Tabelle 2 angegeben ist, stellt Zusammensetzungen dar, die im Vakuum wärmegeformt wurden, und zwar in einem weitaus stärkeren Maß, als Zusammensetzungen entsprechend dem Stand der Technik. Die Zusammensetzungen waren thermisch beständig und ermöglichten die Herstellung fehlerfreier Formkörper.
Die zweite Datengruppe (PL-10, PL-13, PL-20, PL-23) stellt Zusammensetzungen dar, die den Wärmebeständigkeitstest bei 171°C (340°C) nicht bestanden. Die Probe PL-23 zeigte keinen sichtbaren Fehler beim Blasentest, aber die Probe zerbrach beim WVT-Test und war nicht ausreichend beständig.
Die dritte Datengruppe (PL-12, PL-22, PL-27) stellt Zusammensetzungen dar, mit denen Platten hergestellt werden können, die in einem relativ scharten Winkel in der Wärme gebogen werden können. Die Proben PL-22 und PL-27 stellen die Grenze zwischen einer guten Formbarkeit darüber und einer schlechten Formbarkeit darunter dar.
Der V-Form-Formtest, der in der Tabelle 2 angegeben ist, wurde entwickelt, um zu bestimmen, welche Arten von Zusammensetzungen Platten ergeben, die im Vergleich mit herkömmlichen Platten verbesserte Eigenschaften aufweisen. Eine Corian-Platte mit einer Abmessung von 30,48 cm × 30,48 cm (12 Inch × 12 Inch) kann z.B. unter Vakuum kaum gezogen werden. [Etwa 0,51 cm (0,2 Inch)]. Eine Platte entsprechend der vorliegenden Erfindung ist dann eine Verbesserung des Standes der Technik, wenn sie um mehr als 0,51 cm (0,2 Inch) gezogen werden kann.
Tabelle 2

Claims

Zusammensetzung, umfassend: (a) einen Sirup, umfassend Methylmethacrylat, wobei der Sirup x Gewichtsteile eines Vernetzungsmittels und y Gewichtsteile eines Kettenabbrechers, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Methylmethacrylats, die in dem Sirup dispergiert sind, enthält, wobei x > 6,0 und 7,0 ≥ y ≥ (0,545x – 3,23); und (b) eine Vielzahl von festen Teilchen, die durch ein Sieb mit Öffnungen von 90 μm (Mikron) hindurch gehen, wobei die festen Teilchen 20% bis 60%, bezogen auf das Gewicht der Endzusammensetzung, eines mineralischen Füllstoffes enthalten, wobei die Zusammensetzung keine Teilchen enthält, die in dem Endprodukt sichtbar unterscheidbar sind.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei 6,0 < x ≤ 12,0.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Teilchen durch ein Sieb mit Öffnungen von 60 μm (Mikron) hindurch gehen.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der mineralische Füllstoff Aluminiumoxid-Trihydrat ist.
In der Wärme formbarer Gegenstand, umfassend die Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die polymerisiert wurde.
In der Wärme formbarer Gegenstand nach Anspruch 5, wobei der Gegenstand eine wärmeformbare Folie ist.
Verfahren zur Herstellung eines wärmegeformten Gegenstandes, umfassend die folgenden Schritte: (a) das Herstellen der Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4; (b) das Herstellen einer in der Wärme formbaren Folie aus der Zusammensetzung; und (c) das Formen der Folie in der Wärme, um den Gegenstand zu erhalten.