EP2142352A1 - Kunststoffformteile und ihre herstellung - Google Patents

Kunststoffformteile und ihre herstellung

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Publication number
EP2142352A1
EP2142352A1 EP08735043A EP08735043A EP2142352A1 EP 2142352 A1 EP2142352 A1 EP 2142352A1 EP 08735043 A EP08735043 A EP 08735043A EP 08735043 A EP08735043 A EP 08735043A EP 2142352 A1 EP2142352 A1 EP 2142352A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
reaction mass
inorganic filler
filler
molding
plastic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08735043A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Kirschbaum
Evangelos Konstantinidis
Stefanie Brenner
Mathias PÄHL
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SCHEER SURFACE SOLUTIONS GmbH
Original Assignee
SCHEER SURFACE SOLUTIONS GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SCHEER SURFACE SOLUTIONS GmbH filed Critical SCHEER SURFACE SOLUTIONS GmbH
Publication of EP2142352A1 publication Critical patent/EP2142352A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F265/00—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers of unsaturated monocarboxylic acids or derivatives thereof as defined in group C08F20/00
    • C08F265/04—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers of unsaturated monocarboxylic acids or derivatives thereof as defined in group C08F20/00 on to polymers of esters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B26/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing only organic binders, e.g. polymer or resin concrete
    • C04B26/02—Macromolecular compounds
    • C04B26/04—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C04B26/06—Acrylates
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    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
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    • C08F265/06—Polymerisation of acrylate or methacrylate esters on to polymers thereof
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    • C08L51/00—Compositions of graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L51/003—Compositions of graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers grafted on to macromolecular compounds obtained by reactions only involving unsaturated carbon-to-carbon bonds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C51/00—Shaping by thermoforming, i.e. shaping sheets or sheet like preforms after heating, e.g. shaping sheets in matched moulds or by deep-drawing; Apparatus therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2033/00—Use of polymers of unsaturated acids or derivatives thereof as moulding material
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    • B29K2033/12—Polymers of methacrylic acid esters, e.g. PMMA, i.e. polymethylmethacrylate
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2995/00—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds
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    • B29L2031/7692—Baths
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    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
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    • C08L33/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L33/04—Homopolymers or copolymers of esters
    • C08L33/06—Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, which oxygen atoms are present only as part of the carboxyl radical
    • C08L33/08—Homopolymers or copolymers of acrylic acid esters

Definitions

  • the invention relates to a process for the production of plastic moldings, in particular for the kitchen, sanitary and trade fair area, a reaction mass for the production of plastic moldings as well as plastic moldings produced or producible by this process and / or from this reaction mass.
  • Plate-shaped plastic moldings can be used, for example, in interior design, especially in the kitchen or in the sanitary sector, as well as in the construction of buildings, in shopfitting and exhibition construction.
  • the molded parts are used there in particular as floor, wall or worktop.
  • the molded parts differ in their shape, in their dimensions and in their composition.
  • the abovementioned molded parts generally have an organic polymer matrix in which inorganic and / or organic fillers are dispersed.
  • the polymer matrix can be formed, for example, from polyester or polyacrylic resins.
  • the inorganic fillers are generally used as flour, sand or powder, in particular quartz and cristobalite can be used.
  • the known from the prior art plate-shaped plastic moldings are usually cast from a reaction mass and then cured.
  • the reaction mass can be poured into temperature-regulated printing plates and cured under temperature increase and pressure.
  • EP 851 808 it is thus also possible to produce molded parts in the form of composites.
  • an integral plate-shaped component is described, which has a multilayer structure.
  • the plastic moldings known from the prior art may, in order to be better cared for and scratch-resistant, contain platelet-shaped materials in a desired preferred orientation.
  • DE 40 40 602 discloses a reaction mass which, in addition to a particulate filler having a particle size distribution of 0 to 200 ⁇ m, contains a platelet-shaped iriodin dye having a particle size of 30 ⁇ m to 200 ⁇ m, with which such molded parts can be produced.
  • the known from the prior art method for producing the mentioned plate-shaped plastic moldings hardly differ from each other.
  • the plastic moldings can be sanded and polished after casting and curing, then they are usually cut to size. In this form, they are usually used without further processing or installed at customers. Any necessary adjustment must be made mechanically, for example by cutting or pledging.
  • the cut plate-shaped plastic parts are then installed according to their purpose, for example as a kitchen worktop.
  • connection of plastic parts to walls or furniture is usually done via special connection profiles. However, this can create small gaps and cracks between the plastic moldings and the profiles, in which, for example, dirt and bacteria can be stored and therefore must be laboriously sealed.
  • plastic moldings that can be easily and individually adapted to their destination and preferably also offer the possibility of a gap-free connection.
  • the plastic moldings themselves should have a high filler content, the filler should be distributed as evenly as possible in the plastic moldings.
  • the inventive method is suitable for the production of plastic molded parts, in particular for the production of substantially plate-shaped plastic moldings.
  • An inventive method is particularly suitable for the production of countertops, wall panels and floor panels, which are used in the kitchen, sanitary and trade fair area.
  • a preferably plate-shaped molded part is produced from a castable reaction mass and cured. After curing, the molded part is formed.
  • the castable reaction mass has at least one organic polymer component and at least one inorganic filler, preferably a particulate inorganic filler.
  • the at least one filler has an average particle size of less than 150 ⁇ m, preferably less than 100 ⁇ m, in particular less than 50 ⁇ m, particularly preferably less than 30 ⁇ m. In the last-mentioned range, particle sizes between 5 ⁇ m and 10 ⁇ m are particularly preferred.
  • In the reaction mass of the inorganic filler is contained in a proportion of> 50% by weight (based on the mass of the cured molding).
  • the reaction mass is converted to produce the preferably plate-shaped molded part in a mold, in particular cast, and then cured.
  • the reaction mass can be converted into a heatable mold.
  • the reaction mass can be heated prior to transfer to the mold, for example to a temperature of about 50 ° C. After filling the mold, it can be heated relatively quickly to a specific curing temperature, for example about 100 ° C. According to the invention, it may be provided that the curing of the reaction mass is assisted by an increased pressure of the mold.
  • the cured molded part is heated to at least a portion, in particular to temperatures above the Tg of the at least one organic polymer component, preferably to at least 100 0 C.
  • the plastic molded part is moldable and can undergo a change in shape, in particular a plastic deformation become. After the respective molding has cooled, it retains its new shape.
  • this process is reversible.
  • the forming is carried out at a temperature which is below the temperature at which the molded part could melt or decompose.
  • the cured molding for forming to a temperature between 100 0 C and 250 0 C, preferably between 100 0 C and 200 0 C, in particular between 120 0 C and 160 ° C, heated.
  • the plastic moldings produced from the above-mentioned reaction mass also after their curing are still easily deformable, in particular very well suited for thermal forming, despite the relatively high proportion of filler. This seems to be due to the materials used and their interaction. It is believed that the small mean particle size of the inorganic fillers in particular plays a major role here. This seems to ensure a relatively uniform temperature distribution in the interior of the molded part when heated. The risk of the occurrence of large stresses in the molded part is greatly minimized.
  • the surface of the molded part remains essentially free of cracks during forming, as a rule no cracks are visible with the naked eye. After reshaping, therefore, the surface must at most be sanded off briefly, in most cases the reshaped plastic part can be used directly without further processing.
  • the reaction mass used in a process according to the invention is particularly preferably free of inorganic filler particles having a particle size> 250 ⁇ m.
  • it has exclusively inorganic filler particles with a particle size ⁇ 100 .mu.m, in particular ⁇ 50 .mu.m (optionally traces of coarser particles can not be avoided due to the production, but the proportion of these is always less than 5%, preferably less than 1%, in each case on the total amount of filler particles).
  • the reaction mass has filler particles in a unimodal distribution, but bimodal or trimodal distributions may also be preferred.
  • the reaction mass used in addition to the inorganic filler particles no further fillers such as the organic fillers mentioned above.
  • the reaction mass consists essentially of the at least one organic polymer component and the at least one inorganic filler and has next to at most one or more colorants and / or auxiliaries.
  • the latter include, in particular, crosslinkers, release agents, polymerization catalysts (for example peroxides), rheological aids and dispersants, which may be present in small amounts.
  • the auxiliaries serve in particular to improve the chemical and / or mechanical properties of the reaction mass and can be added to the needs of the respective applications.
  • the reaction mixture according to the invention has, as rheology assistant, a silanized or non-silanized silica.
  • the rheology aid effectively slows or even completely prevents sedimentation of the at least one inorganic filler in the reaction mass prior to curing.
  • the reaction mass of the invention preferably has a viscosity in the range between 5 Pa s and 60 Pa s, preferably between 15 Pa s and 45 Pa s, in particular between 20 Pa s and 30 Pa s, (in each case at 20 0 C). This is essentially determined by the proportion of filler in the reaction mass, but can also be influenced by the auxiliaries mentioned.
  • the cured molding is heated by means of hot air for forming.
  • the method can be carried out so that air is heated by one or more hot air devices, which is specifically directed to the molding to this at one or more certain places and to carry out a localized transformation there.
  • the molded part can be heated by means of any known fluid, including by means of liquids, as long as their use leaves the plastic molded part undamaged.
  • the molded part is heated by radiation, for example by radiation in the infrared and / or in the microwave range.
  • the cured molding is heated for forming in a heated press.
  • plastic moldings produced from the castable reaction mass can be produced according to the method according to the invention plate-shaped plastic moldings, which are adapted by forming individually to their destination.
  • edge of a plastic molding intended as a kitchen worktop can be shaped upwards along a wall, optionally still on site. A gap in the plane of the work surface does not occur accordingly.
  • connection profile for sealing the wall transition can be waived if necessary.
  • shower trays are also particularly easy to produce according to the method according to the invention.
  • the one-piece plastic moldings are trough-shaped or basin-shaped.
  • a plate can be cast, which is then subjected to a deep-drawing process, wherein it is thermally deformed and the depression or the depressions are formed.
  • individually shaped plastic molded parts can be produced which can be installed directly.
  • the castable reaction mass comprises an organic polymer component based on acrylic and / or methacrylic, in particular a synthetic resin based on this.
  • the organic polymer component may comprise suitable monomers and optionally prepolymers.
  • other monomers in the form of alkyl or aryl methacrylates can be used to form copolymers.
  • copolymers with ethyl methacrylate or butyl methacrylate can be formed.
  • the castable reaction mass comprises polymethylmethacrylate (PMMA) as the organic polymer component.
  • PMMA polymethylmethacrylate
  • polystyrene resin In addition to PMMA, further organic polymers selected from a wide range of different plastics can be used to form the polymer matrix. Examples which may be mentioned are polyester, polyacrylate and polyvinyl ester resins, but also polyurethane or epoxy resins. In principle, it does not play a decisive role for the process according to the invention which type of reaction, ie whether or not For example, radical, anionic or cationic polymerization, takes place in the formation of the polymers.
  • type of reaction ie whether or not For example, radical, anionic or cationic polymerization, takes place in the formation of the polymers.
  • the castable reaction mass contains methyl methacrylate (MMA) as the organic polymer component.
  • MMA methyl methacrylate
  • the castability of the reaction mass can be determined by the ratio of reactants to one another, for example by the ratio of PMMA to MMA, if both are contained in the reaction mass.
  • a proportion of PMMA dissolved in MMA counteracts sedimentation of the filler particles during handling of the reaction mass.
  • other known substances can be used for this purpose, e.g. fumed silica, which has already been mentioned.
  • crosslinkers may be added to the castable reaction mass. Suitable crosslinkers are known to the person skilled in the art. Preference is given to using crosslinkers as polyfunctional or polyfunctional monomers and / or polymers, in particular polyfunctional or polyfunctional acrylates or dimethacrylates, for example ethylene glycol dimethacrylate, trimethylolpropane trimethacrylate or pentaerythritol triacrylate.
  • Stabilizers serve to improve the chemical properties of the organic polymer component. They increase the lifetime of the polymers and protect them from harmful influences such as oxidation, radiation heat and heat, which can occur in the application area.
  • antioxidants and / or UV stabilizers prevents oxidation and decomposition and / or re-crosslinking of polymer chains.
  • phenols, amines or phosphenes can be used.
  • Coloring agents in the present case are both dyes, especially organic dyes, as well as pigments.
  • pigments are added to the castable reaction mass as colorants, since with organic dyes there is a risk that they change during or after production of the moldings and lose their color fastness. Therefore, especially inorganic pigments are of particular importance.
  • T FarbO 2 iron oxide, carbon black, cobalt or ultramarine blue, as well as chromium oxide green may therefore be suitable in particular as colorants.
  • effect pigments may also be provided, for example, rare-earth-doped strontium aluminates show intensive night lighting.
  • the colorants can be distributed uniformly or unevenly in the plastic molding.
  • External and / or internal plasticizers may also be included to reduce the brittleness, hardness and softening temperature of the polymers in the reaction mass and thus improve the described formability.
  • suitable plasticizers such as e.g. Phthalic acid esters (an external plasticizer) or long chain acrylates (an internal plasticizer) are known to those skilled in the art.
  • Release agents can be added to the reaction mass for improved release of the cured molding from the mold.
  • Suitable release agents such as e.g. Stearic acid are known in the art.
  • the at least one inorganic filler mentioned above is preferably a finely divided inorganic filler.
  • the at least one inorganic filler is selected from the group consisting of quartz, cristobalite, tridymite, corundum and mixtures thereof. Quartz and cristobalite are particularly preferred.
  • the at least one inorganic filler may also include materials such as glass, alumina, granite flour, basalt flour, ceramics, particularly silicon nitride and / or silicon carbide.
  • the at least one inorganic filler usable according to the invention comprises surface-coated filler particles.
  • the surfaces of the filler particles can be silanized in order to ensure a particularly good bond to the at least one organic polymer component.
  • the at least one inorganic filler has a Mohs hardness greater than or equal to 4, in particular between 5 and 9, on.
  • the at least one inorganic filler is present in a proportion of 50% by weight to 85% by weight, in particular in a proportion of about 60% by weight to 70% by weight, based on the mass of the cured molding, contained in the reaction mass.
  • the highest possible filler content is sought.
  • Reaction compositions have proven to be particularly suitable for use in a process according to the invention, which are used as constituents at least one organic polymer component and at least one inorganic filler, the latter having an average particle size ⁇ 30 .mu.m, in particular ⁇ 20 .mu.m, more preferably between 5 .mu.m and 10 .mu.m, wherein the inorganic filler in the reaction mass in a proportion of> 50 wt .-% is included. Accordingly, such a reaction mass for the production of plastic moldings is the subject of the present invention.
  • the at least one filler in particular has a d90 value of 50 ⁇ m or less, in particular of 30 ⁇ m or less, particularly preferably of 25 ⁇ m or less.
  • the d95 value of the at least one filler in a reaction mixture according to the invention is preferably 60 ⁇ m or less, in particular 45 ⁇ m or less, particularly preferably 35 ⁇ m or less.
  • a reaction mixture according to the invention preferably has no further fillers.
  • reaction mass With regard to the other properties of the reaction mass, reference may be made to the statements already made above, e.g. with regard to optional colorants and auxiliaries, the nature of the at least one organic polymer component, the composition of the reaction mass and the physical nature of the at least one inorganic filler.
  • the present invention also includes a plastic molding, in particular a substantially plate-shaped Plastic molding, which is produced or preparable according to the inventive method.
  • a plastic molding in particular a substantially plate-shaped Plastic molding, which is produced or preparable according to the inventive method.
  • this is a worktop, a wall plate or a bottom plate, in particular for the kitchen, sanitary and trade fair area.
  • the plastic molding according to the invention may also be trough-shaped or basin-shaped, as already mentioned.
  • An inventive substantially plate-shaped plastic molded part can be applied to a known from the prior art substructure (for example, plywood, foamed glass, polyurethane foam or with a honeycomb structure) and then forms, for example, the surface of a kitchen worktop.
  • a known from the prior art substructure for example, plywood, foamed glass, polyurethane foam or with a honeycomb structure
  • the plastic molding according to the invention has a matrix which can be prepared from the above-defined at least one organic polymer component and into which the above-defined at least one inorganic filler, preferably evenly distributed, is embedded.
  • the plastic molding according to the invention preferably has a Mohs hardness of not more than 9, in particular between 4 and 7, preferably between 5 and 7, on.
  • the plastic molded part according to the invention has a preferably uniform thickness of between 2 mm and 15 mm, in particular between 4 mm and 8 mm. Particularly preferred is a thickness of about 6 mm.
  • a substantially plate-shaped plastic molded part according to the invention can in principle be produced in any dimensions, but preferably it has a maximum length of up to about 4.1 m and a maximum width of up to about 1.3 m.
  • the plastic molding according to the invention particularly preferably has at least one inorganic filler which has an average particle size ⁇ 30 ⁇ m, in particular ⁇ 20 ⁇ m, particularly preferably between 5 ⁇ m and 10 ⁇ m.
  • it preferably has no further fillers.
  • it is substantially free of inorganic filler particles having a particle size> 250 microns.
  • it has exclusively inorganic filler particles with a particle size ⁇ 100 .mu.m, in particular ⁇ 50 .mu.m.
  • the at least one inorganic filler is contained in the plastic molding in a proportion of> 50 wt .-% (based on the total mass of the plastic molding).
  • the proportion of the at least one inorganic filler is between 50 wt .-% and 85 wt .-%, in particular between 60 wt .-% and 70 wt .-%.
  • an organic polymer component methyl methacrylate / polymethyl methacrylate with about 25% polymer content
  • a conventional crosslinking agent trimethylolpropane trimethacrylate
  • a customary peroxidic catalyst (1: 2 mixture of di (4-tert-butylcyclohexyl) peroxydicarbonate and dilauroperoxide)
  • quartz powder as inorganic filler Silica 3000MST, silanized grade
  • a thixotropic agent hydrophobic silica
  • a customary peroxidic catalyst (1: 2 mixture of di (4-tert-butylcyclohexyl) peroxydicarbonate and dilauroperoxide)
  • quartz powder as inorganic filler Silica 3000MST, silanized grade
  • a thixotropic agent hydrophobic silica
  • a conventional crosslinking agent trimethylolpropane trimethacrylate
  • a customary peroxidic catalyst 1: 2 mixture of di (4-tert-butylcyclohexyl) peroxydicarbonate and dilauroperoxide
  • quartz powder as inorganic filler Silica 3000MST, silanized grade
  • a customary peroxidic catalyst (1: 2 mixture of di (4-tert-butylcyclohexyl) peroxydicarbonate and dilauroperoxide)
  • a conventional crosslinking agent trimethylolpropane trimethacrylate
  • a conventional peroxidic catalyst 1: 2 mixture of di- (4-tert-butylcyclohexyl) peroxydicarbonate and dilauro peroxide
  • corundum flour silane-modified sepase type
  • a thixotropic agent hydrophobic silica
  • Reaction masses according to formulations 1 to 5 are all very easy to process. Deposition of the filler during processing was not observed.
  • the measured viscosities of the casting masses were:
  • Formulation 2 39600 mPa-s at 20 0 C (high tixotrophic mass)
  • the reaction masses were filled for the production of plate-shaped moldings in a heated to about 30 ° C mold.
  • the mold was then heated to a temperature of about 100 0 C. At this temperature, the molded parts were allowed to cure under pressure.
  • the edge of the moldings was heated locally to about 150 0 C and then bent by pressure forming. After cooling again, plates were obtained with a longitudinal edge projecting at a 90 "angle.
  • the forming was smooth and without damaging the plate-shaped moldings.
  • the surface of the moldings showed no visible cracks in the bent area and did not have to be reworked.

Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoffformteilen, vorzugsweise für den Küchen-, Sanitär- und Messebereich, bei dem aus einer gießbaren Reaktionsmasse ein vorzugsweise plattenförmiges Formteil gefertigt wird, das so gefertigte Formteil ausgehärtet wird und nach dem Aushärten umgeformt wird, wobei die Reaktionsmasse als Bestandteile mindestens eine organische Polymerkomponente und mindestens einen anorganischen Füllstoff umfasst und der Füllstoff eine mittlere Partikelgröße < 150 µm aufweist und wobei der anorganische Füllstoff, bezogen auf die Masse des ausgehärteten Formteils, in einem Anteil von > 50 Gew.-% in der Reaktionsmasse enthalten ist. Darüber hinaus wird eine in einem erfindungsgemäßen Verfahren verwendbare Reaktionsmasse beschriebenr Kunststoffformteile, die nach einem solchen Verfahren und/oder aus einer solchen Reaktionsmasse hergestellt oder herstellbar sind.

Description

Beschreibung
Kunststoffformteile und ihre Herstellung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoffformteilen, insbesondere für den Küchen-, Sanitär- und Messebereich, eine Reaktionsmasse zur Herstellung von Kunststoffformteilen sowie nach diesem Verfahren und/oder aus dieser Reaktionsmasse hergestellte oder herstellbare Kunststoffformteile.
Plattenförmige Kunststoffformteile können beispielsweise im Innenausbau, insbesondere im Küchen- oder im Sanitärbereich, sowie im Objektbau, im Ladenbau und im Messebau eingesetzt werden. Die Formteile werden dort insbesondere als Boden-, Wand- oder Arbeitsplatten ver- wendet. Abhängig vom jeweiligen Anwendungsbereich unterscheiden sich die Formteile in ihrer Form, in ihren Dimensionen sowie in ihrer Zusammensetzung.
Die genannten Formteile weisen in der Regel eine organische Polymer- Matrix auf, in der anorganische und/oder organische Füllstoffe disper- giert sind. Die Polymer-Matrix kann beispielsweise aus Polyester- oder Polyacrylharzen gebildet werden. Die anorganischen Füllstoffe werden in der Regel als Mehl, Sand oder Pulver eingesetzt, wobei insbesondere Quarz und Cristobalit verwendet werden können.
Die aus dem Stand der Technik bekannten plattenförmigen Kunststoffformteile werden in der Regel aus einer Reaktionsmasse gegossen und anschließend ausgehärtet. Beispielsweise kann die Reaktionsmasse in temperaturregulierte Druckformen gegossen und unter Temperaturerhö- hung und Druck ausgehärtet werden. Wie in der EP 851 808 offenbart, können so auch kompositartig aufgebaute Formteile hergestellt werden. Dort wird ein integrales plattenförmiges Bauteil beschrieben, das einen mehrschichtigen Aufbau aufweist. Die aus dem Stand der Technik bekannten Kunststoffformteile können, um besser pflegbar und kratzunempfindlicher zu sein, blättchenförmige Materialien in einer gewünschten Vorzugsorientierung enthalten. In der DE 40 40 602 ist eine Reaktionsmasse offenbart, die neben einem partikelförmigen Füllstoff mit einer Partikelgrößenverteilung von 0 bis 200 μm einen blättchenförmig vorliegenden Iriodin-Farbstoff mit einer Teilchengröße von 30 μm bis 200 μm enthält, mit der sich solche Formteile herstellen lassen.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur Herstellung der erwähnten plattenförmigen Kunststoffformteile unterscheiden sich kaum voneinander. Die Kunststoffformteile können nach dem Gießen und dem Aushärten abgeschliffen und poliert werden, danach werden sie in der Regel maßgenau zugeschnitten. In dieser Form werden sie üblicherweise ohne eine weitere Be- oder Verarbeitung verwendet bzw. bei Kunden eingebaut. Eine gegebenenfalls erforderliche Anpassung muss mechanisch erfolgen, beispielsweise durch Zuschneiden oder Zusagen. Die zugeschnittenen plattenförmigen Kunststoffteile werden dann gemäß ihrer Bestimmung, beispielsweise als Küchenarbeitsplatte, verbaut.
Der Anschluß der Kunststoffteile an Wände oder Mobiliar erfolgt in der Regel über spezielle Anschlußprofile. Allerdings können dabei kleine Spalten und Ritzen zwischen den Kunststoffformteilen und den Profilen entstehen, in die sich beispielsweise Schmutz und Bakterien einlagern können und die deshalb aufwendig abgedichtet werden müssen.
Wünschenswert wäre entsprechend die Verfügbarkeit plattenförmiger Kunststoffformteile, die sich leicht und individuell an ihren Bestimmungsort anpassen lassen und vorzugsweise dabei auch die Möglichkeit eines spaltfreien Anschlusses bieten. Die Kunststoffformteile selbst sollen dabei einen hohen Füllstoffanteil aufweisen, wobei der Füllstoff in den Kunststoffformteilen möglichst gleichmäßig verteilt sein soll.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 , die Reak- tionsmasse gemäß Anspruch 11 sowie das Kunststoffformteil gemäß Anspruch 15 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 10 dargelegt. Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Reaktionsmasse und des erfindungsgemäßen Kunststoffformteils finden sich in den Ansprüchen 12 und 14 sowie 16 bis 18. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird hiermit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur Herstellung von Kunst- stoffformteilen, insbesondere zur Herstellung von im wesentlichen plat- tenförmigen Kunststoffformteilen. Besonders eignet sich ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung von Arbeitsplatten, Wandplatten und Bodenplatten, die im Küchen-, Sanitär- und Messebereich Verwendung finden.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird aus einer gießbaren Reaktionsmasse ein vorzugsweise plattenförmiges Formteil gefertigt und ausgehärtet. Nach dem Aushärten wird das Formteil umgeformt. Die gießbare Reaktionsmasse weist dabei mindestens eine organische Po- lymerkomponente und mindestens einen anorganischen Füllstoff, vorzugsweise einen partikulären anorganischen Füllstoff, auf. Der mindestens eine Füllstoff weist eine mittlere Partikelgröße kleiner 150 μm, vorzugsweise kleiner 100 μm, insbesondere kleiner 50 μm, besonders bevorzugt kleiner 30 μm, auf. Im zuletzt genannten Bereich sind Partikel- großen zwischen 5 μm und 10 μm besonders bevorzugt. In der Reaktionsmasse ist der anorganische Füllstoff in einem Anteil von > 50 Gew.- % enthalten (bezogen auf die Masse des ausgehärteten Formteils). Vorzugsweise wird die Reaktionsmasse zur Fertigung des vorzugsweise plattenförmigen Formteils in eine Form überführt, insbesondere gegossen, und anschließend ausgehärtet. Insbesondere kann die Reaktionsmasse in eine beheizbare Pressform überführt werden. Die Reaktions- masse kann vor der Überführung in die Form erwärmt werden, beispielsweise auf eine Temperatur von ca. 50 0C. Nach Befüllung der Form kann diese relativ schnell auf eine bestimmte Aushärtetemperatur, beispielsweise ca. 100 0C, aufgeheizt werden. Erfindungsgemäß kann es vorgesehen sein, dass das Aushärten der Reaktionsmasse durch ei- nen erhöhten Druck der Pressform unterstützt wird.
Nach dem Aushärten folgt das bereits erwähnte Umformen des Formteils. Vorzugsweise wird das ausgehärtete Formteil dazu in mindestens einem Teilbereich erwärmt, insbesondere auf Temperaturen oberhalb des Tg-Werts der mindestens einen organischen Polymerkomponente, vorzugsweise auf mindestens 100 0C. Durch Energiezufuhr wird das Kunststoffformteil formbar und kann einer Formänderung, insbesondere einer plastischen Formänderung, unterzogen werden. Nachdem das jeweilige Formteil abgekühlt ist, behält es seine neue Form bei. Vorzugs- weise ist dieser Prozess reversibel.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Umformen bei einer Temperatur durchgeführt, die unterhalb der Temperatur liegt, bei der das Formteil schmelzen oder sich zer- setzen könnte.
Besonders bevorzugt wird das ausgehärtete Formteil zum Umformen auf eine Temperatur zwischen 100 0C und 250 0C, vorzugsweise zwischen 100 0C und 200 0C, insbesondere zwischen 120 0C und 160 °C, erwärmt.
Überraschenderweise hat es sich herausgestellt, dass die aus der oben angegebenen Reaktionsmasse hergestellten Kunststoffformteile auch nach ihrer Aushärtung noch problemlos umformbar sind, insbesondere sehr gut für eine thermische Umformung geeignet sind, trotz des relativ hohen Füllstoffanteils. Dies scheint in den verwendeten Materialien und deren Zusammenwirken begründet zu sein. Es wird vermutet, dass ins- besondere die geringe mittlere Partikelgröße der anorganischen Füllstoffe hierbei eine große Rolle spielt. Diese scheint bei einer Erwärmung eine relativ gleichmäßige Temperaturausbreitung im Inneren des Formteils zu gewährleisten. Auch die Gefahr des Auftretens von großen Spannungen im Formteil ist stark minimiert. Die Oberfläche des Form- teils bleibt beim Umformen im wesentlichen rissfrei, in der Regel sind mit dem blossen Auge keinerlei Risse zu erkennen. Nach dem Umformen muss die Oberfläche daher allenfalls kurz abgeschliffen werden, meist ist das umgeformte Kunststoffteil ohne Nachbearbeitung unmittelbar verwendbar.
Besonders bevorzugt ist die in einem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Reaktionsmasse frei von anorganischen Füllstoffpartikeln mit einer Partikelgröße > 250 μm. Vorzugsweise weist sie ausschließlich anorganische Füllstoffpartikel mit einer Partikelgröße < 100 μm, insbe- sondere < 50 μm, auf (gegebenenfalls lassen sich herstellungsbedingt Spuren von gröberen Partikeln nicht vermeiden, der Anteil dieser liegt jedoch stets unter 5 %, vorzugsweise unter 1 %, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge der Füllstoffpartikel).
Vorzugsweise weist die Reaktionsmasse Füllstoffpartikel in einer unimodalen Verteilung auf, es können aber auch bimodale oder trimodale Verteilungen bevorzugt sein.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die verwendete Reaktionsmasse neben den anorganischen Füllstoffpartikeln keine weiteren Füllstoffe wie etwa die eingangs erwähnten organischen Füllstoffe auf. Vorzugsweise besteht die Reaktionsmasse im wesentlichen aus der mindestens einen organischen Polymerkomponente und dem mindestens einen anorganischen Füllstoff und weist daneben allenfalls noch ein oder mehrere Farbmittel und/oder Hilfsstoffe auf. Zu letzteren zählen insbesondere Vernetzer, Trennmittel, Polymerisationskatalysatoren (z. B. Peroxide), Rheologiehilfsmittel und Dispergiermittel, die in geringen Mengen enthalten sein können. Die Hilfsstoffe dienen insbesondere der Verbesserung der chemischen und/oder mechanischen Eigenschaften der Reaktionsmasse und können auf die Bedürfnisse der jeweiligen Anwendungen abgestimmt zugesetzt werden. Einige geeignete Farbmittel und Hilfsstoffe werden weiter unten noch ausführlicher beschrieben.
In besonders bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die erfindungsgemäße Reaktionsmasse als Rheolo- giehilfsmittel eine silanisierte oder nicht silanisierte Kieselsäure auf. Durch das Rheologiehilfsmittel wird eine Sedimentation des mindestens einen anorganischen Füllstoffs in der Reaktionsmasse vor dem Aushärten wirksam verlangsamt oder sogar ganz verhindert. Insbesondere bei niedrigviskosen Reaktionsmassen kann es ansonsten nämlich zu einer Ungleichverteilung des Füllstoffs in dem herzustellenden Formteil kommen, was dessen Eigenschaften negativ beeinflussen kann.
Die erfindungsgemäße Reaktionsmasse weist vorzugsweise eine Viskosität im Bereich zwischen 5 Pa s und 60 Pa s, vorzugsweise zwischen 15 Pa s und 45 Pa s, insbesondere zwischen 20 Pa s und 30 Pa s, auf (jeweils bei 200C). Diese wird wesentlich vom Füllstoffanteil in der Reaktionsmasse bestimmt, kann aber auch durch die erwähnten Hilfsstoffe beeinflusst werden.
Vorzugsweise wird zum Umformen das ausgehärtete Formteil mittels Heißluft erwärmt. Beispielsweise kann das Verfahren so ausgeführt werden, dass durch ein oder mehrere Heißluftgeräte Luft erwärmt wird, die gezielt auf das Formteil geleitet wird, um dieses an einer oder mehreren bestimmten Stellen zu erwärmen und dort eine örtlich begrenzte Umformung vorzunehmen. Grundsätzlich kann das Formteil jedoch mittels jedem bekannten Fluid erwärmt werden, so auch mittels Flüssigkeiten, solange ihr Einsatz das Kunststoffformteil unbeschädigt lässt.
Weiterhin ist es auch möglich, dass das Formteil durch Strahlung erwärmt wird, beispielsweise durch Strahlung im Infrarot- und/oder im Mikrowellenbereich.
Besonders bevorzugt wird das ausgehärtete Formteil zum Umformen in einer beheizten Presse erwärmt.
Für das Umformen des ausgehärteten Kunststoffformteils können sämtliche technischen Umformverfahren, insbesondere solche, die für Warm- Umformungen geeignet sind, eingesetzt werden. Insbesondere können Zugdruckumformverfahren wie Tiefziehverfahren oder Biegeumform- verfahren erfindungsgemäß angewendet werden.
Bedingt durch die oben beschriebene Eigenschaft der Umformbarkeit der aus der gießbaren Reaktionsmasse hergestellten Kunststoffformteile lassen sich gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren plattenförmige Kunststoffformteile herstellen, die durch Umformung individuell an ihren Bestimmungsort angepasst sind. Mit besonderem Vorteil lässt sich beispielsweise der Rand eines als Küchenarbeitsplatte bestimmten Kunst- stoffformteils entlang einer Wand nach oben umformen, gegebenenfalls noch vor Ort. Ein Spalt in der Ebene der Arbeitsfläche tritt entsprechend nicht auf. Auf ein separates Anschlussprofil zur Abdichtung des Wandübergangs kann so gegebenenfalls verzichtet werden. Auch Duschtassen sind gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders einfach herstellbar.
Besonders gut lassen sich gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren auch einstückige Kunststoffformteile herstellen, die eine oder mehrere senken- oder wannenförmige Vertiefungen aufweisen. In bevorzugten Ausführungsformen sind die einstückigen Kunststoffformteile wannen- oder beckenförmig. Dazu kann z.B. eine Platte gegossen werden, die anschließend einem Tiefziehprozess unterworfen wird, wobei sie ther- misch verformt wird und die Vertiefung bzw. die Vertiefungen ausgebildet werden.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich individuell geformte Kunststoffformteile herstellen, die unmittelbar verbaut werden können. Alternativ ist es auch möglich, den Schritt des Umformens erst zu einem späteren Zeitpunkt, beispielsweise erst beim Kunden, vorzunehmen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die gießbare Reaktionsmasse eine organische Polymerkom- ponente auf Acryl- und/oder Methacrylbasis, insbesondere ein Kunstharz auf dieser Basis auf. Besonderes bevorzugt sind Methacrylat- systeme. Die organische Polymerkomponente kann geeignete Monomere sowie gegebenenfalls Präpolymere aufweisen. Bei einer Polymerisation des Methacrylatsystems können weitere Monomere in Form von Al- kyl- oder Arylmethacrylaten zur Bildung von Mischpolymerisaten zum Einsatz kommen. Beispielsweise können Copolymere mit Ethylmeth- acrylat oder Butylmethacrylat gebildet werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die gießbare Reaktionsmasse Polymethylmethacrylat (PMMA) als organische Polymerkomponente auf.
Neben PMMA können zur Bildung der Polymer-Matrix weitere organische Polymere, ausgewählt aus einer breiten Palette unterschiedlicher Kunststoffe, in Frage kommen. Als Beispiele können Polyester-, Polyac- ryl- und Polyvinylesterharze, aber auch Polyurethan- oder Epoxidharze genannt werden. Für das erfindungsgemäße Verfahren spielt es grundsätzlich keine entscheidende Rolle, welcher Reaktionstyp, d. h. ob bei- spielsweise radikalische, anionische oder kationische Polymerisation, bei der Bildung der Polymere abläuft.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält die gießbare Reaktionsmasse Methylmethacrylat (MMA) als organische Polymerkomponente.
Die Gießbarkeit der Reaktionsmasse kann durch das Verhältnis der Reaktionspartner zueinander bestimmt werden, beispielsweise durch das Verhältnis von PMMA zu MMA, sofern beide in der Reaktionsmasse enthalten sind. Bei Acrylharzen wirkt ein Anteil von in MMA gelöstem PMMA einem Sedimentieren der Füllstoffpartikel während der Handhabung der Reaktionsmasse entgegen. Hierfür können aber auch andere bekannte Stoffe verwendet werden, z.B. hochdisperse Kieselsäure, was ja bereits erwähnt wurde.
An dieser Stelle biete es sich an, die oben angekündigte Beschreibung einiger geeigneter Hilfsstoffe und Farbmittel nachzuholen.
Um die chemische und mechanische Stabilität des Endprodukts zu erhöhen, können der gießbaren Reaktionsmasse Vernetzer zugesetzt sein. Geeignete Vernetzer sind dem Fachmann bekannt. Bevorzugt werden als Vernetzer zweifach oder mehrfach funktionelle Monomere und/oder Polymere verwendet, insbesondere zweifach oder mehrfach funktionelle Acrylate oder Dimethacrylate, beispielsweise Ethylenglykol- dimethacrylat, Trimethylolpropantrimethacrylat oder Pentaerethrittri- acrylat.
Zusätzlich oder an Stelle der Vernetzer können der gießbaren Reakti- onsmasse insbesondere Stabilisatoren zugesetzt werden. Stabilisatoren dienen der Verbesserung der chemischen Eigenschaften der organischen Polymerkomponente. Sie erhöhen die Lebensdauer der Polymere und schützen diese vor schädigenden Einflüssen wie Oxidation, Strah- lung und Hitze, welche im Einsatzgebiet auftreten können. Insbesondere wird durch Zugabe von Antioxidantien und/oder UV-Stabilisatoren eine Oxidation und eine Zersetzung und/oder Neuvernetzung von Polymerketten verhindert. Hierzu können Phenole, Amine oder Phosphene ein- gesetzt werden.
Als Farbmittel werden vorliegend sowohl Farbstoffe, insbesondere organische Farbstoffe, als auch Pigmente bezeichnet. Vorzugsweise sind der gießbaren Reaktionsmasse als Farbmittel Pigmente zugesetzt, da bei organischen Farbstoffen die Gefahr besteht, dass diese sich während oder nach Fertigung der Formteile verändern und ihre Farbechtheit verlieren. Daher sind insbesondere anorganische Pigmente von besonderer Wichtigkeit. Als Farbmittel können somit insbesondere TΪO2, Eisenoxid, Ruß, Cobalt- oder Ultramarinblau, sowie Chromoxidgrün in Frage kom- men. Erfindungsgemäß kann auch der Einsatz von sogenannten Effekt- pigmenten vorgesehen sein, z.B. zeigen mit seltenen Erden dotierte Strontium-Aluminate ein intensives Nachtleuchten. Die Farbmittel können je nach Anwendung gleichmäßig oder ungleichmäßig in dem Kunststoffformteil verteilt sein.
Es können auch externe und/oder interne Weichmacher zur Verringerung von Sprödigkeit, Härte und Erweichungstemperatur der Polymere in der Reaktionsmasse enthalten sein und so die beschriebene Um- formbarkeit verbessern. Beispiele geeigneter Weichmacher wie z.B. Phthalsäureester (ein externer Weichmacher) oder langkettige Acrylate (ein interner Weichmacher) sind dem Fachmann bekannt.
Trennmittel können der Reaktionsmasse zum verbesserten Ablösen des ausgehärteten Formteils aus der Form zugegeben werden. Geeignete Trennmittel wie z.B. Stearinsäure sind dem Fachmann bekannt.
Bei dem oben erwähnten mindestens einen anorganischen Füllstoff handelt es sich vorzugsweise um einen feinteiligen anorganischen Füll- Stoff, insbesondere um einen Füllstoff, der als Naturprodukt erhältlich ist. Beispielsweise fällt kristalliner Quarzsand bei der Kaolingewinnung als Nebenprodukt an.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der mindestens eine anorganische Füllstoff ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Quarz, Cristobalit, Tridymit, Korund und Gemischen davon. Quarz und Cristobalit sind darunter besonders bevorzugt.
Als weitere Materialien kann der mindestens eine anorganische Füllstoff auch Materialien wie Glas, Aluminiumoxid, Granitmehl, Basaltmehl, Keramikmaterialien, insbesondere Siliciumnitrid und/oder Siliciumcarbid, umfassen.
Weiterhin kann es bevorzugt sein, dass der erfindungsgemäß einsetzbare mindestens eine anorganische Füllstoff oberflächenbeschichtete Füllstoffpartikel umfasst. So können die Oberflächen der Füllstoffpartikel si- lanisiert sein, um eine besonders gute Bindung zur mindestens einen organischen Polymerkomponente zu gewährleisten.
Bevorzugt weist der mindestens eine anorganische Füllstoff eine Mohs- härte größer oder gleich 4, insbesondere zwischen 5 und 9, auf.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der mindestens eine anorganische Füllstoff in einem Anteil von 50 Gew.-% bis 85 Gew.- %, insbesondere in einem Anteil von etwa 60 Gew.-% bis 70 Gew.-%, bezogen auf die Masse des ausgehärteten Formteils, in der Reaktionsmasse enthalten. Bevorzugt wird ein möglichst hoher Füllstoffanteil an- gestrebt.
Als besonders geeignet zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Verfahren haben sich Reaktionsmassen erwiesen, die als Bestandteile mindestens eine organische Polymerkomponente und mindestens einen anorganischen Füllstoff aufweisen, wobei letzterer eine mittlere Partikelgröße < 30 μm, insbesondere < 20 μm, besonders bevorzugt zwischen 5 μm und 10 μm, aufweist, wobei der anorganische Füllstoff in der Reakti- onsmasse in einem Anteil von > 50 Gew.-% enthalten ist. Entsprechend ist auch eine solche Reaktionsmasse zur Herstellung von Kunststoffformteilen Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
Der mindestens einen Füllstoff weist dabei insbesondere einen d90-Wert von 50 μm oder weniger, insbesondere von 30 μm oder weniger, besonders bevorzugt von 25 μm oder weniger, auf. Der d95-Wert des mindestens einen Füllstoffs in einer erfindungsgemäßen Reaktionsmasse beträgt vorzugsweise 60 μm oder weniger, insbesondere 45 μm oder weniger, besonders bevorzugt 35 μm oder weniger.
Neben dem mindestens einen anorganischen Füllstoff weist eine erfindungsgemäße Reaktionsmasse bevorzugt keine weiteren Füllstoffe auf.
Bezüglich der sonstigen Eigenschaften der Reaktionsmasse kann auf die oben bereits erfolgten Ausführungen Bezug genommen werden, so z.B. im Hinblick auf gegebenenfalls enthaltene Farbmittel und Hilfsstoffe, die Beschaffenheit der mindestens einen organischen Polymerkomponente, die Zusammensetzung der Reaktionsmasse und die materielle Beschaffenheit des mindestens einen anorganischen Füllstoffs.
Bei Versuchen hat sich herausgestellt, dass das erfindungsgemäße Verfahren bei Verwendung einer erfindungsgemäßen Reaktionsmasse mit den genannten Merkmalen zu besonders hochwertigen Ergebnissen führt. Optisch sichtbare Risse treten beim Umformen praktisch über- haupt nicht auf.
Wie oben bereits erwähnt, umfasst die vorliegende Erfindung auch ein Kunststoffformteil, insbesondere ein im wesentlichen plattenförmiges Kunststoffformteil, das gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt oder herstellbar ist. Vorzugsweise handelt es sich dabei um eine Arbeitsplatte, eine Wandplatte oder eine Bodenplatte, insbesondere für den Küchen-, Sanitär- und Messebereich. Das erfindungsgemäße Kunststoffformteil kann aber auch wannen- oder beckenförmig sein, wie bereits erwähnt wurde.
Ein erfindungsgemäßes im wesentlichen plattenförmiges Kunststoffformteil kann auf einen aus dem Stand der Technik bekannten Unterbau (beispielsweise aus Sperrholz, geschäumtem Glas, Polyurethanschaum oder mit einer Wabenstruktur) aufgebracht werden und bildet dann beispielsweise die Oberfläche einer Küchenarbeitsplatte.
Das erfindungsgemäße Kunststoffformteil weist eine aus der oben defi- nierten mindestens einen organischen Polymerkomponente herstellbare Matrix auf, in die der oben definierte mindestens eine anorganische Füllstoff, vorzugsweise gleichmäßig verteilt, eingebettet ist.
Das erfindungsgemäße Kunststoffformteil weist vorzugsweise eine Mohs-Härte von maximal 9, insbesondere zwischen 4 und 7, vorzugsweise zwischen 5 und 7, auf.
Besonders bevorzugt weist das erfindungsgemäße Kunststoffformteil eine vorzugsweise gleichmäßige Dicke zwischen 2 mm und 15 mm, ins- besondere zwischen 4 mm und 8 mm, auf. Besonders bevorzugt ist eine Dicke von ca. 6 mm.
Ein erfindungsgemäßes, im wesentlichen plattenförmiges Kunststoffformteil kann grundsätzlich in beliebigen Maßen hergestellt werden, vor- zugsweise weist es jedoch eine maximale Länge von bis zu ca. 4,1 m und eine maximale Breite von bis zu ca. 1 ,3 m auf. Besonders bevorzugt weist das erfindungsgemäße Kunststoffformteil mindestens einen anorganischen Füllstoff auf, der eine mittlere Partikelgröße < 30 μm, insbesondere < 20 μm, besonders bevorzugt zwischen 5 μm und 10 μm, besitzt. Bevorzugt weist es neben dem mindestens einen anorganischen Füllstoff keine weiteren Füllstoffe auf. Insbesondere ist es im wesentlichen frei von anorganischen Füllstoffpartikeln mit einer Partikelgröße > 250 μm. Vorzugsweise weist es ausschließlich anorganische Füllstoffpartikel mit einer Partikelgröße < 100 μm, insbesondere < 50 μm, auf.
Der mindestens eine anorganische Füllstoff ist in dem Kunststoffformteil in einem Anteil von > 50 Gew.-% enthalten (bezogen auf die Gesamtmasse des Kunststoffformteils). Vorzugsweise liegt der Anteil an dem mindestens einen anorganischen Füllstoff zwischen 50 Gew.-% und 85 Gew.-%, insbesondere zwischen 60 Gew.-% und 70 Gew.-%.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen anhand von Beispielen in Verbindung mit den Unteransprüchen. Hierbei können die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Kombination miteinander verwirklicht sein ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Beispiel
Es wurden gießbare Reaktionsmassen mit der folgenden Zusammensetzung hergestellt:
Rezeptur 1 :
- 36,3 Gew.-% einer organischen Polymerkomponente (Methyl- methacrylat/ Polymethylmethacrylat mit ca. 25 % Polymeranteil) - 0,7 Gew.-% eines üblichen Vernetzungsmittels (Trimethylolpro- pantrimethacrylat)
- 0,5 Gew.-% eines üblichen peroxidischen Katalysators (1 :2 Gemisch aus Di-(4-tert.-butylcyclohexyl)-peroxydicarbonat und Dilau- roylperoxid)
- 61 Gew.-% eines Quarzmehls als anorganischer Füllstoff (Silbond 3000MST, silanisierte Qualität)
- 0,1 Gew.-% eines Thixotropiermittels (hydrophobe Kieselsäure)
- 0,2 Gew.-% eines üblichen Formtrennmittels (Stearinsäure) - 1 ,2 Gew. -% eines Pigments (Titanoxid)
Rezeptur 2:
- 35,4 Gew.-% einer organischen Polymerkomponente (Methyl- methacrylat/ Polymethylmethacrylat mit ca. 25 % Polymeranteil)
- 0,7 Gew.-% eines üblichen Vernetzungsmittels (Trimethylolpro- pantrimethacrylat)
- 0,5 Gew.-% eines üblichen peroxidischen Katalysators (1 :2 Gemisch aus Di-(4-tert.-butylcyclohexyl)-peroxydicarbonat und Dilau- roylperoxid)
- 61 Gew.-% eines Quarzmehls als anorganischer Füllstoff (Silbond 3000MST, silanisierte Qualität)
- 1 ,0 Gew.-% eines Thixotropiermittels (hydrophobe Kieselsäure)
- 0,2 Gew.-% eines üblichen Formtrennmittels (Stearinsäure) - 1 ,2 Gew.-% eines Pigments (Titanoxid)
Rezeptur 3:
- 35,9 Gew.-% einer organischen Polymerkomponente (Methylme- thacrylat/ Polymethylmethacrylat mit ca. 25 % Polymeranteil)
- 0,7 Gew.-% eines üblichen Vernetzungsmittels (Trimethylolpro- pantrimethacrylat) - 0,5 Gew.-% eines üblichen peroxidischen Katalysators (1 :2 Gemisch aus Di-(4-tert.-butylcyclohexyl)-peroxydicarbonat und Dilau- roylperoxid)
- 61 Gew.-% eines Quarzmehls als anorganischer Füllstoff (Silbond 3000MST, silanisierte Qualität)
- 0,5 Gew.-% eines Thixotropiermittels (Aerosil R812S)
- 0,2 Gew.-% eines üblichen Formtrennmittels (Stearinsäure) 1 ,2 Gew.-% eines Pigments (Titanoxid)
Rezeptur 4:
- 28,55 Gew.-% einer organischen Polymerkomponente (Methylme- thacrylat/ Polymethylmethacrylat mit ca. 25 % Polymeranteil)
- 0,55 Gew.-% eines üblichen Vernetzungsmittels (Trimethylolpro- pantrimethacrylat)
- 0,4 Gew.-% eines üblichen peroxidischen Katalysators (1 :2 Gemisch aus Di-(4-tert.-butylcyclohexyl)-peroxydicarbonat und Dilau- roylperoxid)
- 69 Gew.-% eines Quarzmehls als anorganischer Füllstoff - 0,1 Gew.-% eines Thixotropiermittels (hydrophobe Kieselsäure)
- 0,2 Gew.-% eines üblichen Formtrennmittels (Stearinsäure)
- 1 ,2 Gew.-% eines Pigments (Titanoxid)
Rezeptur 5:
- 33,80 Gew.-% einer organischen Polymerkomponente (Methylme- thacrylat/ Polymethylmethacrylat mit ca. 25 % Polymeranteil)
- 0,6 Gew.-% eines üblichen Vernetzungsmittels (Trimethylolpro- pantrimethacrylat) - 0,5 Gew.-% eines üblichen peroxidischen Katalysators (1 :2 Gemisch aus Di-(4-tert.-butylcyclohexyl)-peroxydicarbonat und Dilau- roylperoxid)
- 63,6 Gew.-% Korundmehl (silanmodifizierte Sepasiltype) - 0,1 Gew.-% eines Thixotropiermittels (hydrophobe Kieselsäure)
- 0,2 Gew.-% eines üblichen Formtrennmittels (Stearinsäure)
- 1 ,2 Gew.-% eines Pigments (Titanoxid)
Reaktionsmassen gemäß den Rezepturen 1 bis 5 sind alle sehr gut verarbeitbar. Eine Absetzung des Füllstoffs bei der Verarbeitung wurde nicht beobachtet.
Die gemessenen Viskositäten der Gießmassen waren:
Rezeptur 1 : 25600 mPa-s bei 2O0C
Rezeptur 2: 39600 mPa-s bei 200C (hoch tixotrophe Masse)
Rezeptur 3: 22800 mPa-s bei 20°C
Rezeptur 4: 46100 mPa-s bei 200C Rezeptur 5: 34500 mPa-s bei 20°C
Die Reaktionsmassen wurden zur Fertigung von plattenförmigen Formteilen in eine auf ca. 30 °C beheizte Pressform gefüllt. Die Form wurde danach auf eine Temperatur von ca. 100 0C erwärmt. Bei dieser Tempe- ratur ließ man die gegossenen Formteile unter Druck aushärten. Nach Abschluss des Aushärtens und anschließendem Abkühlen der plattenförmigen Formteile wurde der Rand der Formteile lokal auf ca. 150 0C erwärmt und dann durch Druckumformen umgebogen. Nach nochmaligem Abkühlen erhielt man Platten mit einem in einem 90 "-Winkel ab- stehenden Längsrand.
Das Umformen verlief problemlos und ohne Beschädigung der plattenförmigen Formteile. Die Oberfläche der Formteile zeigte im umgebogenen Bereich keine sichtbaren Risse und musste nicht nachbearbeitet werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von Kunststoffformteilen, vorzugsweise für den Küchen-, Sanitär- und Messebereich, bei dem aus einer gießbaren Reaktionsmasse ein vorzugsweise plat- tenförmiges Formteil gefertigt wird das so gefertigte Formteil ausgehärtet wird und das Formteil nach dem Aushärten umgeformt wird, wobei die Reaktionsmasse als Bestandteile mindestens eine organische Polymerkomponente und mindestens einen anorganischen Füllstoff umfasst und der Füllstoff eine mittlere Partikelgröße < 150 μm, insbesondere < 50 μm, besonders bevorzugt < 30 μm, aufweist und wobei der anorganische Füllstoff, bezogen auf die Masse des ausgehärteten Formteils, in einem Anteil von > 50 Gew.-% in der Reaktionsmasse enthalten ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das ausgehärtete Formteil zum Umformen in mindestens einem Teilbereich erwärmt wird, insbesondere auf Temperaturen oberhalb des Tg-Werts der mindestens einen organischen Polymerkomponente, vorzugsweise auf mindestens 100 0C.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das ausgehärtete Formteil zum Umformen auf eine Temperatur zwischen 100 0C und 250 0C, vorzugsweise zwischen 100 0C und 200 0C, insbesondere zwischen 120 0C und 160 0C, erwärmt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das ausgehärtete Formteil zum Umformen in einer beheizten Presse oder mittels Heißluft erwärmt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das ausgehärtete Formteil nach dem Aushärten durch Biegen und/oder Tiefziehen umgeformt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gießbare Reaktionsmasse eine organische Polymerkomponente auf Acryl- und/oder Methacrytbasis aufweist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gießbare Reaktionsmasse Polymethyl- methacrylat (PMMA) als organische Polymerkomponente enthält.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gießbare Reaktionsmasse Methylmeth- acrylat (MMA) als organische Polymerkomponente enthält.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der anorganische Füllstoff ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Quarz, Cristobalit und Gemischen davon.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der anorganische Füllstoff, bezogen auf die Masse des ausgehärteten Formteils, in einem Anteil zwischen 50 Gew.-% bis 85 Gew.-% in der Reaktionsmasse enthalten ist.
11. Reaktionsmasse zur Herstellung von Kunststoffformteilen, insbesondere in einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend als Bestandteile mindestens eine organische Polymerkomponente und mindestens einen anorganischen Füllstoff, wobei der mindestens eine Füllstoff eine mittlere Partikel- große < 30 μm, insbesondere < 20 μm, besonders bevorzugt zwischen 5 μm und 10 μm, aufweist und der mindestens eine Füllstoff, bezogen auf die Masse des ausgehärteten Formteils, in einem Anteil von > 50 Gew.-% in der Reaktionsmasse enthalten ist.
12. Reaktionsmasse nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Füllstoff einen d90-Wert von 50 μm oder weniger, insbesondere von 30 μm oder weniger, besonders bevorzugt von 25 μm oder weniger, aufweist.
13. Reaktionsmasse nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Füllstoff einen d95- Wert von 60 μm oder weniger, insbesondere von 45 μm oder weniger, besonders bevorzugt von 35 μm oder weniger, aufweist.
14. Reaktionsmasse nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Viskosität im Bereich zwischen 5 Pa s und 60 Pa s, insbesondere zwischen 15 Pa s und 45 Pa s, aufweist (jeweils bei 200C).
15. Kunststoffformteil, insbesondere Arbeitsplatte, Wandplatte oder Bodenplatte, vorzugsweise für den Küchen-, Sanitär- und Messebereich, mit einer Polymermatrix, in die mindestens ein anorganischer Füllstoff gleichmäßig verteilt eingebettet ist, insbesondere hergestellt oder herstellbar nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und/oder aus einer Reaktionsmasse nach einem der Ansprüche 11 bis 14 .
16. Kunststoffformteil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Mohs-Härte zwischen 4 und 7, vorzugsweise zwischen 5 und 7, aufweist.
17. Kunststoffformteil nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass es eine vorzugsweise gleichmäßige Dicke zwischen 2 mm und 15 mm, insbesondere von ca. 4 mm bis ca. 8 mm, aufweist.
18. Kunststoffformteil nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine anorganische Füllstoff eine mittlere Partikelgröße < 30 μm, insbesondere < 20 μm, besonders bevorzugt zwischen 5 μm und 10 μm, aufweist.
EP08735043A 2007-04-05 2008-04-05 Kunststoffformteile und ihre herstellung Withdrawn EP2142352A1 (de)

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