WO2013083362A2 - Beschichteter verbundkörper, umfassend ein verbundmaterial - Google Patents

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WO2013083362A2
WO2013083362A2 PCT/EP2012/072383 EP2012072383W WO2013083362A2 WO 2013083362 A2 WO2013083362 A2 WO 2013083362A2 EP 2012072383 W EP2012072383 W EP 2012072383W WO 2013083362 A2 WO2013083362 A2 WO 2013083362A2
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weight
composite
meth
composite material
alkyl
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WO2013083362A3 (de
Inventor
Carlo SCHÜTZ
Thomas Hasskerl
Christian Eckhardt
Christian Roth
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Evonik Industries Ag
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Publication date
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Publication of WO2013083362A3 publication Critical patent/WO2013083362A3/de

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • 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
    • C08L33/10—Homopolymers or copolymers of methacrylic acid esters
    • C08L33/12—Homopolymers or copolymers of methyl methacrylate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L97/00—Compositions of lignin-containing materials
    • C08L97/02—Lignocellulosic material, e.g. wood, straw or bagasse

Definitions

  • a coated composite comprising a composite material
  • the present invention relates to a composite body comprising a composite material containing at least one cellulosic material and at least one
  • Poly (alkyl) (meth) acrylate and at least one coating associated with the composite material Furthermore, the present invention describes a method for producing such a composite body.
  • Composite body referred to in the context of the present invention, a three-dimensional body comprising preferably at least one molded body and / or a casting of the composite material according to the invention and at least one coating.
  • Composite material in the context of the present invention denotes a composition comprising at least one cellulosic material and at least one
  • Poly (alkyl) (meth) acrylate This is preferably a molding compound or a reactive solution or a syrup, which can be used for casting processes.
  • Shaped body in the context of the present invention a three-dimensional body which has been prepared by a thermoplastic deformation process, preferably extrusion or injection molding, of a composite material according to the invention.
  • WPC materials are usually a combination of wood particles (such as wood chips, sawdust, wood fibers or wood flour) with a plastic matrix.
  • a plastic matrix usually serve thermoplastics.
  • wood was primarily used as a cheap filler.
  • the cost of wood shavings is a fraction of the alternative used for plastics, whereby the wood content reduces the cost of materials in the product cheaper.
  • wood has a higher modulus of elasticity, so that better mechanical properties result from an optimized wood-plastic combination compared to pure plastic.
  • Polyvinyl chloride (PVC) used as WPC plastic All three plastics have in common that they represent mass plastics and therefore are relatively inexpensive to have. This commercial aspect is one of the reasons why WPC research was only concerned with the mentioned thermoplastics.
  • W PC materials are currently used primarily in outdoor applications.
  • a large application for WPC is decking panels, where WPC materials mainly compete with exotic woods from subtropical regions
  • building applications are expected to offer the highest durability of WPC materials, but at least comparable to resistant natural woods.
  • WPC materials Due to the raw materials used, WPC materials are generally subject to changes in the outdoor area due to the effects of weathering. The degree of aging depends on the one hand on the resistance of the wood fibers used, on the other hand also on the long-term behavior of the plastic used. It is well known that plastics have very broad product characteristics. This applies to both thermal and mechanical and long-term properties. With the development of durable outdoor WPC materials, there is still a need for composites with better weatherability compared to polyolefin based WPCs.
  • FR 1 575 752 A is shown. Moldings which are obtainable from (meth) acrylate reactive resins, as disclosed, for example, in EP 0 982 1 10 A, are also very expensive to produce. Accordingly, WPC materials based on PMMA have not been commercially sold.
  • WPC materials that have been exposed to weathering for a long time are difficult to recycle. It should be noted that on the commonly used polymers coatings such. B. primers, paints or glazes difficult to adhere. Accordingly, these WPC composite bodies can not be worked up and are replaced after a relatively short time. WPC materials based on PVC also have relatively large problems with respect to them
  • a composite body comprising a composite material containing at least one
  • cellulosic material and at least one polymer having an improved property profile.
  • the composite should have a very high weather resistance, wherein the composite should be able to be easily worked after weathering. Accordingly, weathered composites should show a similar property profile to wood so that they could be refurbished and restored without special knowledge and expensive tools. Furthermore, it was an object of the present invention to provide a composite whose color is easily adjustable to specific customer requirements, without this would be a costly adaptation in the manufacture of the composite body as such would be necessary. Here, the color of already installed composite bodies should be customizable.
  • Another object can be seen to provide a composite based on WPC materials that can be manufactured and processed easily, inexpensively, and in an environmentally friendly manner.
  • the moldings used should be obtainable by extrusion and processed by conventional standard methods, which are used in particular in the treatment and processing of wood.
  • the composites should be able to be recycled relatively well, without
  • the present invention accordingly provides a composite comprising a composite material comprising at least one cellulosic material and at least one poly (alkyl) (meth) acrylate, characterized in that the composite has at least one coating associated with the composite material, having.
  • the composite has a very high weather resistance, wherein the
  • Composite body can be easily worked up after weathering. Accordingly, weathered composites show a similar property profile to wood, so that they can be worked up and restored without special knowledge and expensive tools.
  • a composite body according to the invention based on WPC materials can be produced and processed in a simple, cost-effective and environmentally friendly manner.
  • preferred moldings are obtainable by extrusion and can be prepared by conventional
  • the composite body can be recycled relatively well, without environmental damage to be feared.
  • composites of the present invention exhibit excellent mechanical properties that match or exceed the characteristics of structural wood.
  • the composite bodies of the invention are ideally suited for outdoor use, since they have a low water absorption, high dimensional stability due to low swelling behavior and high mechanical strength.
  • the composite bodies according to the invention have the advantage that they are not attacked by parasites and thus remain stable in the long term or can be used in areas in which conventional wood components can not be used. So is the importation of wood into certain countries because of possible
  • the composite bodies according to the invention may have hollow chambers. These can be filled with insulating materials to the thermal insulation properties or
  • these can also be filled with reinforcements to improve the carrying capacity of the composite materials according to the invention.
  • These can be highly resilient parts z. B. iron or carbon, etc. act.
  • the composite materials according to the invention can thus be produced, for example, structural parts that are far superior to those made of pure wood or metal in terms of load or weather protection. In this case, in comparison with these materials, particular attention must be drawn to the low cost of renovation and maintenance required by the composite materials according to the invention. In contrast to wood, the color of the composite body according to the invention changes significantly less and slower and can be refreshed by painting again.
  • a composite body according to the invention has at least one composite material containing at least one cellulosic material and at least one
  • poly (alkyl) (meth) acrylate matrix material is understood as meaning a matrix material which comprises exclusively poly (alkyl) (meth) acrylate as
  • polymer component also contains a matrix material that forms a blend
  • various poly (alkyl) (meth) acrylates or poly (alkyl) (meth) acrylate (s) and other polymers also contain a matrix material which is a copolymer of at least one poly (alkyl) (meth) acrylate and others Comonomers, preferably styrene, o methylstyrene, (meth) acrylic acid and / or (alkyl) acrylates, cyclic carboxylic anhydride derivatives, more preferably maleic anhydride, itaconic anhydride,
  • Citraconic anhydride glutaconic anhydride, glutaric anhydride,
  • Alkyl (meth) acrylamides (alkyl) (meth) acrylimides, N-vinylpyrolidone, vinyl acetate, ethylene or propylene.
  • the composites may be comprised of the composite.
  • Poly (alkyl) (meth) acrylates may be obtained by casting from reactive resins, thereby providing a
  • Composite materials may preferably be processed by thermoplastic methods.
  • thermoplastic composite material When using a thermoplastic composite material has become
  • Poly (alkyl) (meth) acrylate as a matrix material whose flow behavior is emphasized as an important criterion.
  • the poly (alkyl) (meth) acrylate used according to the invention as matrix material therefore preferably has a melt index MVR [230 ° C., 3.8 kg] in the range from 0.5 to 30 ml / 10 min, preferably 1 to 20 ml / 10 min and particularly preferably in Range of 1 -10 ml / 10 min, measured according to ISO 1 133.
  • the MVR [230 ° C, 3.8 kg] is preferred in the range of 1 to 30 ml / 10 min and more preferably 3 to 15 ml / 10 min.
  • Wood particles is very difficult, as the necessary temperature increase an incipient damage of the wood particles was found. Too low molecular weight poly (alkyl) (meth) acrylate may cause problems with the "floating" of the wood fibers in the Plasticizer and thus come to difficulties with the mixing of the components. Particular preference is given to using polymethyl (meth) acrylate, polyethyl (meth) acrylate or polybutyl (meth) acrylate.
  • Alkyl in the poly (alkyl) (meth) acrylate is a branched or unbranched, cyclic or linear alkyl radical having 1 to 20, preferably 1 to 8, particularly preferably 1 to 4 carbon atoms which are substituted by functional groups or heteroatoms such as O. , S or N. It is preferably a methyl, ethyl, butyl or cyclohexyl radical. Particular preference is given to polymethyl (meth) acrylate,
  • (meth) acrylaf is in the context of the present invention generally and generally for both methacrylates and for acrylates as well as mixtures of both.
  • Poly (alkyl) (meth) acrylates are polymers obtained by polymerization of a
  • Monomer mixture are available, which preferably at least 60 wt.%, Particularly preferably at least 80 wt.% Of (meth) acrylates, based on the total weight of the monomers to be polymerized.
  • Preferred poly (meth) acrylates are
  • the proportion of poly (alkyl) (meth) acrylate in the preferably used composite material can vary within wide ranges. Preferably, between 0.5 and 70% by weight, preferably between 1% by weight and 50% by weight, particularly preferably between 2% by weight and 40% by weight, very particularly preferably between 3% by weight and 30% by weight. , particularly preferably in the range 5 wt.% To 25 wt.% Poly (alkyl) (meth) acrylate, based on the weight of the composite material used.
  • the composite material of the present invention may preferably be at least one with cellulose-compatible
  • Adhesive include.
  • a "cellulose-compatible adhesion promoter” is understood to mean a coupling agent which contains functional groups which can form hydrogen bonds, ionic bonds or chemical compounds with the OH groups of the cellulose.
  • the cellulose-compatible adhesion promoter is understood to mean a coupling agent which contains functional groups which can form hydrogen bonds, ionic bonds or chemical compounds with the OH groups of the cellulose.
  • Adhesion promoter added as a separate component in addition to the matrix material (component a) in the formulation of the composite material. That although the matrix material may be a copolymer, in this embodiment the coupling agent does not form a copolymer with the matrix polymer or is not part of a matrix copolymer.
  • the adhesion promoter which is preferably used here is preferably a copolymer comprising one or more monomers (e) selected from the group consisting of cyclic carboxylic anhydride derivatives, such as, for example, For example, maleic anhydride,
  • (Meth) acrylic acid derivatives such as e.g. Methacrylic acid or acrylic acid, amino, imide monomers and monomers containing epoxy groups, preferably (alkyl) (meth) acrylamides,
  • (Alkyl) (meth) acrylimides N-vinylpyrolidone.
  • one or more monomers selected from the group consisting of styrene, ⁇ -methylstyrene, o ethylstyrene, acrylates, methacrylates, vinyl acetate, ethylene or propylene may be included.
  • copolymers of the adhesion promoter can be used with statistical distribution of
  • cyclic carboxylic anhydride derivatives are those having a 5-, 6- or 7-membered ring, more preferably maleic anhydride, itaconic anhydride,
  • Citraconic anhydride and glutaconic anhydride are Citraconic anhydride and glutaconic anhydride.
  • Alkyl in the coupling agent copolymer stands for a branched or unbranched, cyclic or linear alkyl radical having 1 to 20, preferably 1 to 8, particularly preferably 1 to 4, carbon atoms which may be substituted by functional groups or heteroatoms such as O, S or N. It is preferably a methyl, ethyl, butyl or cyclohexyl radical.
  • the adhesion promoter which is preferably to be used according to the invention may, according to a first embodiment, preferably be a low molecular weight copolymer. Particularly preferred is a styrene-maleic anhydride copolymer, most preferably a brand name XIRAN® SMA from the Dutch company Polyscope Polymers B.V. commercially available polymer.
  • the melt index MVR [230 ° C., 3.8 kg] of the adhesion promoter copolymer is preferably in the range from 1 to 30 ml / 10 min, more preferably 2 to 20 ml / 10 min and most preferably in the range from 3 to 15 ml / 10 min.
  • the proportion of the adhesion promoter based on the total weight of the composite material to be used according to the invention depends in this embodiment on the Concentration of the cellulose-forming bridge-forming functional groups within the adhesion promoter.
  • the proportion of the adhesion promoter may vary between 0.5 and 70% by weight, preferably 1% by weight and 50% by weight, particularly preferably 1% by weight and 40% by weight, very particularly preferably 2% by weight and 30% by weight. %, more preferably in the range of 3% by weight to 25% by weight and most preferably in the range of 3% by weight to 15% by weight.
  • a styrene-maleic anhydride copolymer-namely Xiran® SZ 22065-becomes more effective at about 20-22% by weight
  • the adhesion promoter (component b) and the monomers forming the matrix polymer (component a) are "fused together", ie a copolymer of the adhesion promoter and the matrix polymer is formed, such that the "adhesion promoter-modified" matrix polymer can be used directly for the production of the composite material.
  • a coupling agent as an isolated further component, but this is quite possible.
  • poly (alkyl) (meth) acrylate and the monomers of the adhesion promoter used may be, for example, a random copolymer, a block copolymer or a graft copolymer.
  • preferred copolymers include moieties which are preferably selected from the group consisting of cyclic carboxylic acid anhydride derivatives, preferably maleic anhydride and glutaconic anhydride, and derived (meth) acrylic acid derivatives, preferably (meth) acrylic acid, amino, imide monomers and epoxy group-containing monomers wherein cyclic carboxylic anhydride derivatives are particularly preferred.
  • the copolymers may further preferably comprise units derived from
  • Styrene monomers in particular styrene, ⁇ -methylstyrene, (meth) acrylic acid,
  • Alkyl methacrylates and (alkyl) acrylates, (alkyl) (meth) acrylamides,
  • Alkyl (meth) acrylimides N-vinylpyrolidone, vinyl acetate, ethylene or propylene are derived, as it is for example the Altuglas® HT121.
  • the composite material to be used comprises a copolymer comprising at least one poly (alkyl) (meth) acrylate and at least one cyclic
  • Carboxylic anhydride derivative which, for example, with statistical distribution of Monomer units but also as a graft copolymer in which a cyclic
  • Carboxylic anhydride derivative is grafted onto a poly (alkyl) (meth) acrylate may be present.
  • cyclic carboxylic acid anhydride derivatives are particularly preferred those having a 5-, 6- or 7-membered ring, most preferably maleic anhydride and
  • Another preferred adhesion-promoting copolymer comprises poly (alkyl) (meth) acrylate and (meth) acrylic acid and preferably has an MVR [230 ° C., 3.8 kg] in the range from 0.5 to 30 ml / 10 min, particularly preferably 1 - 20 ml / 10min and most preferably in the range of 1 -10 ml / 10min and thus ensures a sufficiently low processing temperature and sufficiently good incorporation ability of the cellulose component.
  • Adhesive a cyclic carboxylic acid anhydride derivative, wherein its proportion
  • the proportion of the total copolymer comprising at least one poly (alkyl) (meth) acrylate and at least one cyclic carboxylic acid anhydride derivative based on the total weight of the composite material to be used according to the invention is preferably in the range from 0.5% by weight to (100% fraction of cellulosic material Percentage of other constituents of the composite material)% by weight, and more preferably in the range of 2% by weight to (100% fraction of cellulosic material - proportion of other constituents of the
  • the composite material according to the invention also comprises a cellulosic component, in particular wood particles.
  • a cellulosic component in particular wood particles.
  • the proportion of the cellulosic component in the composite material has a great influence on the product properties. So on the one hand the flexibility and improved mechanical properties and achieved an economic advantage. On the other hand, a high proportion leads to increased moisture absorption, so that it is difficult to realize a very high proportion of cellulosic component.
  • Composite materials comprising an adhesion promoter may in particular have wood filler contents of up to 80% by weight, preferably 40 to 80% by weight, particularly preferably 50 to 80% by weight and very particularly preferably 60 to 75% by weight, based in each case on the total weight of the composite material is realized.
  • the cellulose-containing component used according to the invention is preferably wood or paper or cardboard or other cellulosic materials.
  • the cellulose-containing component preferably has a cellulose content of at least 20% by weight, particularly preferably at least 30% by weight, very particularly preferably at least 40% by weight.
  • Wood is particularly preferably used.
  • the wood particles there are no particular limitations in the composite materials according to the invention. For example, wood chips, sawdust, wood fibers or wood flour can be used.
  • the composite material comprises a lubricant.
  • a lubricant By using a lubricant, the processability of the composite material can be improved, for example, a relatively low processing temperature can be realized.
  • a lubricant can be any lubricant.
  • polyolefins polyolefins, polar ester waxes, polyethylene waxes, carboxylic and fatty acids and their esters (e.g., stearates) as well as long chain fatty alcohols and fatty alcohol esters may be used.
  • Composite material is preferably 0 to 5 wt.%, Particularly preferably 0.1 to 4 wt.%, Very particularly preferably 0.5 to 4 wt.% And particularly preferably 1 to 3 wt.%.
  • a lubricant is used, wherein the proportion of the lubricant based on the total mass of the composite material is particularly preferably at least 0.1 wt.%.
  • the composite materials according to the invention may contain other customary auxiliaries and / or additives such.
  • auxiliaries such as dyes, light stabilizers, IR absorbers, antimicrobial agents, flame retardants, thermal stabilizers, antioxidants, crosslinking polymers, fiber-reinforcing additives of organic or inorganic nature, polysiloxanes,
  • the composites according to the invention have a coating and this coating can likewise contain dyes, IR absorbers, light stabilizers, etc.
  • the present invention also encompasses preferred embodiments in which the WPC composite material contains no or only reduced amounts of dyes, IR absorbers , Light stabilizers, etc. contains. This has the advantage that the required amount of these excipients can be significantly reduced because now no longer the entire composite body must be colored, but only the thin coating is colored. This saves resources, reduces costs and facilitates recyclability.
  • Composite materials in the plastic an impact modifier, in particular in a proportion of 0.1 to 15 wt.%, Preferably 0.5 to 10 wt.% And most preferably 1 to 6 wt.%, Each based on the mass of the contained in the composite
  • Plastic components It is possible to use all commercially available impact modifiers, in particular elastomeric particles having a medium
  • Particle diameter of 10 to 300 nm (measurements with, for example, the
  • the elastomer particles preferably have a core with a soft elastomer phase and at least one hard phase bound thereto.
  • Wood-plastic composite materials which have up to 80% by weight of cellulose-containing material, preferably wood particles and at least 15% by weight of poly (alkyl) (meth) acrylate, in each case based on the total weight of the composite material, have proven to be particularly advantageous.
  • Poly (alkyl) (meth) acrylates here are polymers which have at least 60% by weight, preferably at least 80% by weight, of units derived from (meth) acrylates, as stated above. The most preferred being the
  • Polymer portion either a) of a copolymer comprising at least one
  • the composite material according to the invention comprises the following components: a) poly (alkyl) (meth) acrylate matrix polymer: 0-59% by weight, preferably 1-5.5% by weight; b) adhesion promoter: 1 - 50% by weight; c) cellulosic component,
  • preferably wood fibers 40-80% by weight; d) Lubricant: 0-5% by weight, preferably 0.1-4% by weight, particularly preferably 0.5-3% by weight; e) Colorants: 0 - 5% by weight; f) light stabilizers: 0-0.5% by weight, preferably 0.01-0.2% by weight.
  • the adhesion promoter can be a poly (alkyl) (meth) acrylate, so that in this case the components a) and b) are to be taken together and the proportions together in the range of 9 , 5% to 59.9% by weight of the total weight of the six components mentioned above.
  • the composite material according to the invention comprises the following components: a) poly (alkyl) (meth) acrylate matrix polymer: 0-59% by weight, preferably 1-5.5% by weight; b) copolymer comprising at least one 1-50% by weight; Poly (alkyl) (meth) acrylate and at least one
  • cyclic carboxylic anhydride derivative c) cellulosic component
  • preferably wood fibers 40-80% by weight
  • Lubricant 0-5% by weight, preferably 0.5-4% by weight
  • Colorants 0-5% by weight
  • Light stabilizers 0-0.5% by weight preferably 0.01-0.2% by weight wherein the components a) and b) together constitute 9.5 to 60% by weight of the total weight of the six components mentioned above and the sum of the proportions of the six abovementioned Components added to 100 wt.%.
  • 100% by weight refers to the
  • Total weight of the o.g. Components This may be identical to the total weight of the composite, but may also be less than 100% by weight of the composite if the composite is other than the aforementioned. includes six components. Components a) and b) may be combined as one component as above in the preferred embodiment.
  • the composite body can be produced by casting from a reactive resin and then coated.
  • this variant has the disadvantage that the production and processing of the resulting
  • Shaped body is expensive, for example, a formability is only very limited.
  • the composite is made by using thermoplastically processable polymeric composites. This can also be done.
  • Polymethylmethacrylate be used with a high processing temperature, which have no coupling agent.
  • a coating By using a coating, the composite material can be protected from moisture.
  • the durability of these materials is not optimal, because the protection provided by the coating decreases over time, so that the relatively high water absorption, the durability of this
  • composite materials are particularly preferably used which have at least one of the adhesion promoters set out above. This succeeds the
  • Materials eg. As wood fibers, with cellulose as the main ingredient are extremely polar and hydrophilic. Moisture absorption up to large material depths is mainly caused by the hydrophilicity of the cellulosic material.
  • the preferred composite material may preferably be prepared by subjecting at least one cellulosic material to at least one of the above-described plastics and optionally one and / or another of the above-mentioned.
  • Adjuvants and / or additives preferably at least one lubricant mixed and processed into a composite material.
  • the further processing of the composite material is preferably carried out by extrusion or injection molding. In this case, preferably at a melting temperature below 230 ° C, more preferably below 225 ° C, most preferably from 170 to 220 ° C, more preferably from 190 to 215 ° C and most preferably from 190 to 210 ° C plasticized.
  • the above-mentioned processing temperatures can be achieved in particular by the use of the copolymers described above with units derived from cyclic
  • Derived carboxylic acid anhydrides can be achieved. Furthermore, for example, lubricants can be used to achieve low processing temperatures. This is especially preferred in the case of the separate addition of adhesion promoters
  • Embodiment 1 preferred.
  • a composite body according to the invention has a coating.
  • the coating can completely cover the surface of the composite body. According to one However, the coating can be applied only partially.
  • At least the visible surfaces of the composite body are provided with a coating. Consequently, preferably at least 10% of the surface of the shaped body, in particular at least 20%, particularly preferably at least 40%, can be coated.
  • the upper limit arises for economic reasons, in many cases a coating of less than 90%, preferably less than 80%, and more preferably less than 60%, of the surface of the composite may suffice.
  • the coating for example, also from a previously set forth
  • Composite material be constructed. This can be done, for example, by coextrusion, wherein this coextruded layer has a thickness in the range of 0.05 to 10 mm, preferably 0.5 to 5 mm. As a result, for example, only the surface layer can be provided with a pigment.
  • the coating preferably represents a primer and / or lacquer and / or a glaze.
  • glaze here refers to a coating which has no color components or pigment components.
  • the glaze may be a thin film glaze that penetrates into the composite material and has a protective effect, but preferably the layer is for decorative purposes and accordingly has a layer thickness in the range of 5 to 1000 ⁇ m, preferably 30 Clearcoats or color lakes may be used, the color lakes also being able to have high proportions of pigments, for example above 40% by weight, preferably above 60% by weight, so that the term lacquer herein also includes colors which have a high covering effect.
  • paints and / or varnishes include, inter alia, acrylate varnishes, polyurethane varnishes, epoxy varnishes, alkyd resins, radiation-curable varnishes, dispersion varnishes based on
  • Polymer dispersions in particular acrylate dispersions and pure acrylate dispersions
  • Silicone resins cellulose acetobutyrate, cellulose nitrate, polyvinyl esters, polyvinyl ethers, polystyrene, copolymers, melamine resin paints.
  • weather-resistant systems are preferred, in particular polyurethane coatings, acrylate coatings, epoxy coatings, but also for home improvement important aqueous systems such as paints based on polymer dispersions.
  • lacquers and / or glazes are preferred which have sufficient elasticity, so that the WPC cyclic expansions and shrinking processes that occur due to temperature changes or swelling and drying processes can be intercepted.
  • lacquers and / or glazes are preferred which have sufficient elasticity, so that the WPC cyclic expansions and shrinking processes that occur due to temperature changes or swelling and drying processes can be intercepted.
  • not too highly crosslinked paint systems with a wide-meshed network and elastic components are preferred.
  • Non-crosslinking physically drying paints are suitable, they have lower chemical resistance than crosslinked systems.
  • suitable lacquers are the solvent-based or wood-based lacquers obtainable in professional or DIY stores for craftsmen and end users
  • Water-based paint such as commercial polymer dispersions. Examples are products of Fa. Clou on 1 K or 2K basis for outdoor use or paints from the company Adler for outdoor use (commercially available under the product name Pullex Aqua-Color and Pullex Color).
  • Suitable primers are e.g. Brillux Wood Impregnation Primer 550, Aidol Primer and Aidol Impregnation Stain for long-term durability from Remmers.
  • Suitable glazes are e.g. Aidol HK-Lasur and Aidol Langzeitlasur, by Remmers. An example of a resurfacing glaze after a long service life is Aidol Renovierlasur.
  • One primers are e.g. Brillux Wood Impregnation Primer 550, Aidol Primer and Aidol Impregnation Stain for long-term durability from Remmers.
  • Suitable glazes are e.g. Aidol HK-Lasur and Aidol Langzeitlasur, by Remmers
  • Aidol weather-protective glaze UV an example of a high-quality water-based PU acrylic thick-layer glaze is Aidol Compact-Glaze PU from Remmers.
  • Aidol Compact-Glaze PU from Remmers.
  • a glaze from Remmers can be used which is available under the trade name Induline, preferably Induline LW-720/40.
  • Radiation-curable varnish systems e.g. solvent-free or low-solvent systems
  • Monomer oligomer base optionally with dyes or fillers, pigments, UV protectants and the required photoinitiators. These systems are characterized by fast curing, low energy and space requirements for in-line painting and painting
  • Paints and / or glazes usually comprise a binder, which binder is not subject to any particular restrictions.
  • these binders have high adhesion to poly (alkyl) (meth) acrylates and / or cellulosic materials, especially wood.
  • binders can be used, which are used for the production of paints, lacquers and glazes, which are used for the protection or refinement of wood.
  • the lacquer and / or the glaze may preferably be a cellulose or a cellulose derivative, for example nitrocellulose or cellulose acetobutyrate, a polyurethane, a polyester, a polycarbonate, a hydrocarbon resin, a polyamide, a
  • Polyvinyl ester a polyvinyl ether, a polyvinyl halide, in particular a
  • Polyvinyl chloride an epoxy resin, a polystyrene or a poly (meth) acrylate. These polymers can be used singly or as a mixture.
  • Preferred binders may contain functional groups which combine with the OH groups of the cellulose hydrogen bonds, ionic bonds or chemical Can form connections.
  • chemical bonds can also be obtained by crosslinkers or other components of the coatings.
  • preferred binders exhibit high compatibility with the poly (alkyl) (meth) acrylates used in the composite material, this compatibility being given for example by good miscibility or good adhesion. Accordingly, particular preference is given to coatings which comprise poly (meth) acrylates or form these polymers from corresponding monomers or oligomers.
  • lacquers with cellulose derivatives for example nitrocellulose or cellulose acetobutyrate, polyurethane, polyester or polycarbonate are preferred.
  • Molecular weight of the binder used is preferably in the range of 1000 to 5000000 g / mol, more preferably in the range of 2000 to 2,000,000 g / mol.
  • the number average and weight average molecular weights can be determined by known methods, for example, gel permeation chromatography (GPC), preferably using a PMMA standard.
  • binders can be non-crosslinking physical systems as set forth above. High molecular weight binders are used in these systems. According to a further embodiment binders are used by
  • Polymerization, polycondensation or polyaddition can be crosslinked.
  • the binders preferably have a lower molecular weight before curing.
  • lacquers and / or glazes which have a certain elasticity, accordingly comprising a wide-meshed crosslinking.
  • binders which have hydroxyl groups which can be crosslinked with isocyanates or isocyanate derivatives to give polyurethanes can preferably be used.
  • binders which before crosslinking have a hydroxyl number in the range from 0.1 to 50 mg KOH / g, particularly preferably from 0.5 to 30 mg KOH / g.
  • the hydroxyl number can be determined, for example, according to DIN EN ISO 4629.
  • Similar properties can also be achieved with other crosslinking systems, including unsaturated ones Groups can be achieved, wherein the number of reactive groups is preferably selected so that a similar crosslinking is achieved.
  • a lacquer and / or a glaze based on an oil or an alkyd resin can be used, which crosslinks under the action of atmospheric oxygen.
  • other monomers, oligomeric or polymeric compounds can be used which cure by crosslinking to a lacquer. These include in particular paints based on epoxides or urethanes.
  • dispersion lacquers or lacquers based on solvents, including reactive diluents are used, which are used predominantly for coloring or decorative purposes.
  • These coating compositions are particularly suitable for compensating age-related visual impairments.
  • alkyd resins which are relatively inexpensive to obtain.
  • Alkyd resins have long been known, which are generally understood to mean resins obtained by condensation of polybasic carboxylic acids and polyhydric alcohols, these compounds generally having long-chain alcohols (fatty alcohols), fatty acids or fatty acid-containing
  • Alkyd resins are set forth, for example, in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 5th Edition on CD-ROM. In addition to these classic alkyd resins and resins can be used, which have similar properties. These resins are also characterized by a high content of groups, of the previously set long-chain alcohols (fatty alcohols), fatty acids or fatty acid-containing
  • these derivatives do not necessarily have polybasic carboxylic acids but can be obtained, for example, by reacting polyols with isocyanates.
  • the usable alkyd resins may preferably be mixed or diluted with water.
  • modified alkyd resins which have been modified with resins, in particular rosin, with styrene polymers, with acrylic polymers, with epoxides, with urethanes, with polyamides and / or with silicones.
  • resins in particular rosin, with styrene polymers, with acrylic polymers, with epoxides, with urethanes, with polyamides and / or with silicones.
  • alkyd resins which are obtainable according to the document US Pat. No. 5,096,959 are preferred.
  • the resins set forth in US Pat. No. 5,096,959 B1 filed Oct. 30, 1990 in the United States Patent Office (USPTO) No. 609,024 are incorporated herein for purposes of disclosure.
  • These alkyd resins are modified by cycloaliphatic polycarboxylic acid, wherein for the modification in particular cyclohexanedicarboxylic acids and
  • alkyd resins modified with polyethylene glycol can be used.
  • PEG polyethylene glycol
  • Preferred alkyd resins modified with polyethylene glycol are known inter alia from the document EP-A-0 029 145. Those filed in the document EP-A-0 029 145 on 30.10.80 at the European Patent Office with the application number EP
  • Reaction product can then be in the reaction mixture for the preparation of Alkyd resin can be used.
  • Preferred polyethylene glycols for modifying the alkyd resins have, for example, a number average molecular weight of 500 to 5000 g / mol.
  • Particularly preferred alkyd resin modified with polyethylene glycol can be further modified with copolymers obtainable by polymerization of methacrylic acid, unsaturated fatty acids and vinyl and / or vinylidene compounds.
  • alkyd resins modified with urethane groups are also useful.
  • alkyd resins are disclosed inter alia in WO 2006/09221 1 and EP-A-1 533 342.
  • Patent Application No. EP 0402651 1 .8 are incorporated in the present application for the purposes of disclosure.
  • alkyd resins can be used, as already stated above. These include in particular alkyd resins based on urethanes. These urethane-alkyd resins can be obtained, for example, by reacting polyhydric alcohols with polyfunctional isocyanates. Preferred urethane resins are known, for example, from EP-A-1 129 147. These can be prepared, for example, by reacting amide ester diols with polyols and
  • polyfunctional isocyanates are obtained.
  • the amide ester diols to be used according to EP-A-1 129 147 can be obtained by reacting vegetable oils with N, N-dialkanolamines.
  • the alkyd resin may have an iodine value according to DIN 53241 of at least 1 g of iodine / 100 g, preferably of at least 10 g of iodine / 100 g, more preferably of at least 15 g of iodine / 100 g.
  • the iodine value of the alkyd resin may range from 2 to 100 g of iodine per 100 g of alkyd resin, more preferably 15 to 50 g of iodine per 100 g of alkyd resin.
  • the iodine value can be determined by means of a dispersion, the value relating to the solids content.
  • the alkyd resin may have an acid number in the range of 0.1 to 100 mg KOH / g, preferably 1 to 40 mg KOH / g and most preferably in the range of 2 to 10 mg KOH / g.
  • the acid number can be determined in accordance with DIN EN ISO 21 14 using a dispersion, the value relating to the solids content.
  • the hydroxyl number of an alkyd resin may preferably be in the range of 0 to 400 mg KOH / g, more preferably 1 to 200 mg KOH / g and most preferably in the range of 3 to 150 mg KOH / g.
  • the hydroxyl number can be determined according to DIN EN ISO 4629 by means of a dispersion, the value relating to the solids content.
  • a lacquer and / or a glaze based on poly (meth) acrylates can be used. These paints include as binders
  • (Meth) acrylates which can be polymerized or are already present in polymeric form.
  • aqueous dispersions can be used, as described in the publications DE-A-41 05 134, DE-A-25 13 516, DE-A-26 38 544, JP 5901 1376,
  • WO 2010/1 12285 A1 filed on 02.03.2010 at the European Patent Office with the application number PCT / EP2010 / 052585;
  • WO 2010/108762 A1 filed on 02.03.2010 at the European Patent Office with the application number PCT / EP2010 / 052575;
  • the iodine number is preferred for the preparation of paints / glazes polymers to be used, preferably poly (alkyl) (meth) acrylates, is preferably in the range of 1 to 150 g of iodine per 100 g of polymer, more preferably in the range of 2 to 100 g of iodine per 100 g Polymer and most preferably 5 to 40 g of iodine per 100 g of polymer, measured according to DIN 53241 -1.
  • the iodine number can in particular also be measured by means of a dispersion according to the invention.
  • the preferably used for the production of paints / glazes polymer preferably the poly (alkyl) (meth) acrylate, an acid number in the range of 0.1 to 40 mg KOH / g, preferably 1 to 20 mg KOH / g and very particularly preferably in the range of 2 to 10 mg KOH / g.
  • the acid number can also be determined according to DIN EN ISO 21 14 by means of a dispersion.
  • the hydroxyl number of the polymers preferably used for the preparation of paints / glazes may preferably be in the range from 0 to 200 mg KOH / g, more preferably 1 to 100 mg KOH / g and most preferably in the range from 3 to 50 mg KOH / g.
  • the hydroxyl number can also be determined by dispersion according to DIN EN ISO 4629.
  • the preferred binders further include by polymerization, polycondensation or polyaddition self-crosslinking one-component binder or by
  • Polyester resins which are suitable as binders for coating compositions, fillers and sealants,
  • Lacquer polyisocyanates especially for the production of high quality
  • Aminoplast and phenoplast resins either as self-crosslinking paint binders or as hardeners for other film-forming, in particular hydroxyl or carboxyl groups
  • Silicone resins that can be cured by polycondensation to high quality paint films.
  • Alkyd resins are cured.
  • Suitable photoinitiators are the commonly used compounds, as e.g. in Houben-Weyl, "Methods of Organic Chemistry", Volume E 20, page 80 ff., Georg Thieme Verlag Stuttgart 1987, are described.
  • Benzoin ethers such as benzoin isopropyl ether, benzil ketals, e.g.
  • Benzil dimethyl ketal and hydroxyalkyl phenones e.g. 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-1-propan-1-o.
  • the photoinitiators mentioned depending on the intended use of the products in amounts between 0.1 to 10 wt .-%, preferably 0.1 to 5 wt .-%, based on the
  • Total weight of all binder components can be used as a single Substance or, because of more advantageous synergistic effects, also in combination with each other.
  • Two-component polyurethane coatings which can likewise be used are, in particular, those based on hydroxyl-containing resins, in particular hydroxyl-containing polyester and / or polyacrylate resins, and the customary coating polyisocyanates.
  • the two-component polyurethane coatings which may be modified by the concomitant use of the reactive diluents, see, for example, US Pat. Nos. 3,124,605, 3,358,010, 3,903,126, 3,903,127, 3,976,622, 3,183 1 12, 3 394 1 1 1, 3 645 979, 3 919 218, GB-PS 1 060 430, 1 234 972, 1 506 373 and 1 458 564.
  • the polyisocyanate component consists in all these two-component systems in general from the usual, biuret, isocyanurate or uretdione or urethane-containing lacquer polyisocyanates based on simple diisocyanates such as hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate or 2,4- and / or 2,6-diisocyanatotoluene, where the corresponding lacquer polyisocyanates with aliphatic
  • Epoxy resins which can likewise be used are the customary epoxy resins which react with addition of hydroxyl, carboxyl and especially amino groups, for example as described in H. Wagner, H.F. Sarx "Lackbuchharze”, Carl Hanser Verlag, Kunststoff, 5th Edition (1971), p. 174 ff., In “Methods of Organic Chemistry", Houben-Weyl, 4th Edition, Georg Thieme Verlag, Stuttgart - New York (1987 ), Volume 3, Macromolecular substances, p. 1891 et seq., And the varnishes produced therefrom in Ullmanns Enzyklopadie der ischen Chemie, Verlag Chemie Weinheim (1978), 4th edition, volume 15, p. 637 et seq.
  • Aminoplast resins which can continue to be used for coating, are:
  • Patent FR-PS 943 41 1, in D.H. Solomon, "The Chemistry of Organic Film Formers", John Wiley & Sons, Inc. New York (1974), pp. 235-240, in Methods of Organic Chemistry, Houben-Weyl, 4th Edition, Georg Thieme Verlag, Stuttgart - New York (1987), volume
  • Phenol formaldehyde resins are in particular with hydroxyl and carboxyl groups too
  • these coating compositions can for example be obtained by AGC Chemicals under the trade designation Lumiflon ®.
  • lacquers and / or glazes are available for different requirements.
  • the coating materials sold under the name Lumiflon ® can be obtained in the form of a dispersion or as a solvent-based system, this also systems available that cure at room temperature.
  • the different binder types can be used singly or as a mixture, although mixed types can also be used, for example epoxy acrylates, polyester acrylates, polyether acrylates, polyurethane acrylates, silicone acrylates.
  • Examples include Laromer® ® products.. Fa. BASF, Ebecryl ® products of Cytec, Genomer® ® products of the company Rahn, Sartomer ® products of the company. Sartomer.
  • Epoxide acrylates arise from the reaction of aromatic or aliphatic
  • Epoxy resins with free acrylic acid are characterized by high reactivity, high hardness and good chemical resistance.
  • Polyester acrylates are reaction products of terminal polyesters
  • the coatings are characterized by good hardness and weather resistance.
  • Polyether acrylates are products of esterification of mostly linear polyethers with free hydroxyl groups and acrylic acid.
  • Polyurethane acrylates are obtained in the reaction of polyurethane prepolymers having terminal isocyanate groups and hydroxyalkyl acrylates.
  • the simplest Urethanacrylate arise by reacting a diisocyanate with a hydroxyl-containing monomer.
  • the coatings are characterized by very good weather resistance, chemical resistance and hardness with good flexibility.
  • Silicon acrylates are formed either by reaction of polydialkylsilanes
  • the paints and / or glazes set out above may be in the form of aqueous dispersions.
  • These dispersions preferably (meth) acrylate dispersions, have in the
  • a water content in the range of 30 to 90 wt.%, Preferably 40 to 80 wt.% On.
  • the aqueous dispersions preferably have a solids content in the range from 10 to 70% by weight, particularly preferably from 20 to 60% by weight.
  • Aqueous dispersions may have a low to moderate level of organic solvents
  • the solvent content in these cases is set between zero and 20%, preferably zero and 10%, based on the total formulation.
  • the solvents used are preferably water-soluble or water-miscible solvents, e.g. Alcohols, (poly) glycol ethers or water-soluble nitrogen-containing heterocycles. In the selection of solvents, in addition to the support of the film formation in particular to pay attention to the health hazards of consumers, especially home improvement products.
  • a polymer dispersion preferably (meth) acrylate dispersion which has a dynamic viscosity in the range from 0.1 to 180 mPas, preferably from 1 to 80 mPas and very particularly preferably from 10 to 50 mPas, can preferably be used , measured according to DIN EN ISO 2555 at 25 ° C
  • the coating agent may contain solvent, wherein the solvent is used in larger quantities.
  • Solvents include in particular aromatic hydrocarbons, such as toluene, xylene; Esters, in particular acetates, preferably butyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate; Ketones, preferably ethyl methyl ketone, acetone, methyl isobutyl ketone or cyclohexanone; alcohols, in particular isopropanol, n-butanol, isobutanol; Ether, in particular aromatic hydrocarbons, such as toluene, xylene; Esters, in particular acetates, preferably butyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate; Ketones, preferably ethyl methyl ketone, acetone, methyl isobutyl ketone or cyclohexanone; alcohols, in particular isopropanol, n-butanol, isobutanol; Ether,
  • Glycol monomethyl ether glycol monoethyl ether, glycol monobutyl ether; aliphatics
  • cycloalkanes preferably pentane, hexane, cycloalkanes and substituted cycloalkanes, for example cyclohexane; Mixtures of aliphatics and / or aromatics, preferably naphtha; Gasoline, biodiesel; but also plasticizers such as low molecular weight polypropylene glycols or
  • Phthalates The solvents mentioned can be used individually or as a mixture.
  • the proportion of solvent in preferred solvent-containing coating compositions may be in particular in the range of 0.1 to 60 wt .-%, particularly preferably in the range of 5 to 40 wt .-%, based on the total weight of the coating composition.
  • the dynamic viscosity of the solvent-borne coating agent is from
  • Solids content and the type of solvent may include a wide range. So this can be more than 20,000 mPas at high polymer content.
  • a dynamic viscosity in the range from 10 to 10000 mPas, preferably 100 to 8000 mPas and very particularly preferably 1000 to 6000 mPas, measured according to DIN EN ISO 2555 at 25 ° C (Brookfield) is usually.
  • solvent-containing coating compositions which preferably contain from 10 to 80% by weight, particularly preferably from 25 to 65% by weight, of at least one binder, preferably a binder based on (meth) acrylates.
  • Coating compositions whose solids content is preferably at least 40 wt .-%, particularly preferably at least 60 wt .-%.
  • reactive or reactive stains form another group of known coating compositions.
  • coating compositions are known, for example, from EP-0 693 507 and EP-0 546 417, these documents being incorporated into the present application for disclosure purposes. Particularly preferred
  • PCT / EP2010 / 052662 is hereby incorporated explicitly in the description of the present application.
  • Reactive diluents are low viscosity liquids which, due to their low viscosity, allow the adjustment of processing viscosities while minimizing the amount of inert solvents and, on the other hand, due to reactive centers Participate crosslinking reaction, thus incorporated into the solid paint layer and do not escape into the environment.
  • These compounds include, among others, radically polymerizable monomers having one or more double bonds.
  • these preferably include compounds which comprise at least one octadienyl group, as set forth in particular in EP-0 546 417.
  • the dynamic viscosity of the reactive diluent can be in a wide range.
  • reactive diluents having a boiling point of at least 180 ° C., preferably at least 250 ° C., particularly preferably at least 280 ° C. at atmospheric pressure (1024 mbar), are of particular interest.
  • the boiling point of the reactive diluent at atmospheric pressure in the range of 180 to 350 ° C, more preferably in the range of 250 to 300 ° C.
  • a coating agent with a reactive diluent preferably from 0.1 to 50 wt .-%, more preferably 5 to 30 wt .-% and most preferably 15 to 25 wt .-% reactive diluents, based on the total weight of
  • a paint to be used preferably for the production of the coating has at least one colorant.
  • a colorant is according to DIN 55943 the collective name for all coloring substances.
  • the coloring substances include, among others, soluble
  • Dyes and inorganic or organic pigments are used singly or as a mixture of two or more.
  • mixtures of organic color pigments with soluble organic dyes can be used.
  • mixtures which comprise inorganic and organic color pigments can be used.
  • mixtures containing soluble organic dyes in addition to the inorganic color pigments can be used.
  • mixtures comprising soluble dyes and inorganic and organic pigments are useful.
  • the colorants set forth above are described, inter alia, in Kirk Orthmer Encyclopedia of Chemical Technology, Third Edition, vol. 19, pp. 1 to 78 and in Ullmann's Encyclopaedia of Industrial Chemistry 5th edition on CD-ROM.
  • the pigments which are preferably contained in the color layer may be any pigments.
  • pigments for example, without limitation titanium dioxide, zinc sulfide, pigment black, azodiaryl yellow, isoindole yellow, diarylid orange, quinacridone magenta, diketopyrrolorot, copper phthalocyanine blue, copper phthalocyanine green, dioxazine violet and diketometal oxide.
  • effect pigments such as, but not limited to, metal oxide-coated mica and metallic pigments.
  • the amount of colored pigment is usually from 1 to 50% by weight, preferably from 3 to 45% by weight, based on the weight of the varnish, depending on the type of pigment, the desired opacity and the coating method chosen.
  • White pigment is usually used in an amount of 20 to 50% by weight, preferably 25 to 45% by weight.
  • the colored pigments are often used in an amount of 1 to 20 wt.%, Depending on the type and color shade and the printing method used.
  • Metal oxide-coated mica and metallic pigments are often used in an amount of 1 to 20% by weight, depending on the type and color shade as well as the one used
  • compositions used for coating may further comprise customary additives, for example fillers, siccatives, leveling agents, anti-skinning agents, anti-foaming agents, curing catalysts, UV absorbers, accelerators, catalysts, stabilizers against thermal, photochemical and oxidative degradation.
  • customary additives for example fillers, siccatives, leveling agents, anti-skinning agents, anti-foaming agents, curing catalysts, UV absorbers, accelerators, catalysts, stabilizers against thermal, photochemical and oxidative degradation.
  • this provides for the coating of the composite body described above
  • Coating agent used is a liquid. As a result, the coatings can be obtained without much effort.
  • the coating applied to the composite may comprise one or more layers.
  • a filling or primer layer can be applied, which serves, for example, as a primer.
  • a cover layer can be applied to this layer.
  • this structure is relatively complicated, so that the present invention preferably provides a molded article with a single-layer coating, which preferably has a high adhesive strength without primer. This property is based on the high compatibility of many coating agents with poly (alkyl) (meth) acrylates and / or cellulosic materials.
  • This single-layer coating can be done in one or more coating operations.
  • the coating composition preferably a lacquer and / or a glaze can be applied by conventional methods, such as dipping, rolling, flooding, casting, in particular by brushing, rolling, spraying (high pressure, low pressure, airless or electrostatic (ESTA)).
  • conventional methods such as dipping, rolling, flooding, casting, in particular by brushing, rolling, spraying (high pressure, low pressure, airless or electrostatic (ESTA)).
  • the coating communicates with the composite material so that the
  • Coating agent is applied directly to the surface of the molded composite material.
  • Preferred coatings obtained from the coating compositions according to the invention show a high König pendulum attenuation.
  • the pendulum hardness after seven days is preferably at least 10 s, preferably at least 20 s, more preferably at least 30 s and especially preferably at least 50 s, measured in accordance with DIN EN ISO 1522.
  • Preferred coatings show, in particular, polar solvents, in particular alcohols, for example 2-propanol, or ketones, for example
  • Methyl ethyl ketone (MEK)
  • non-polar solvents for example diesel fuel
  • preferred coatings show a surprisingly good cupping.
  • preferred coatings can exhibit a depression of at least 1 mm, more preferably at least 3.0 mm, measured according to DIN 53156 (Erichsen).
  • coatings which can preferably be used are characterized by a surprisingly high adhesive strength, which can be determined in particular according to the cross-cut test.
  • a classification of 0 to 1, particularly preferably of 0 according to the standard DIN EN ISO 2409 can be achieved.
  • lacquers and / or glazes which are preferably suitable for wood and / or plastics, in particular poly (meth) acrylates, can be found, inter alia, in the paint formulation and paint formulation of B. Müller and U. Poth,
  • the coated composites may be solid, semi-solid or cavitated.
  • the cavities serving for stabilization elements for. B., made of metal or other very stable materials such. As carbon may be included.
  • the cavities can also be filled with insulating materials to give the composite bodies good thermal insulation properties.
  • the composite bodies of the invention can be used in all applications known for WPC, in particular as a material in areas with increased moisture exposure, especially in outdoor areas such. B. as floor coverings, z. B. as terrace panels, etc., as construction materials such. B. as
  • Port facilities z.
  • the soundproofing effect of the composite bodies according to the invention can be based on the reflection of the sound but also on the absorption. While for reflection also smooth
  • Moldings according to the invention are produced, the surface of which is structured in such a way that a sound-absorbing effect is achieved by the structuring.
  • Hollow panels or profiles are preferred moldings of the present invention, which are provided with respective openings or bores that allow the sound waves to penetrate into the component. As a result, a significant sound absorption effect can be achieved. Combinations or modifications of the two mentioned variants of the soundproofing elements are also covered by the present invention. measurement methods:
  • the MVR [230 ° C, 3.8kg] is determined according to ISO 1 133
  • the water absorption is determined in a Koch test based on the standard EN 1087-1. For this purpose, a 100 mm long sample section in thickness and width of
  • Wood fibers 320 ⁇ 70 wt.%
  • Adhesion promoter XI RAN® SZ 22065 6.0% by weight
  • Lubricant LICOWAX® E 3.0% by weight
  • the resulting molded article was coated with Aidol-HK-Lasur.
  • the coating showed excellent adhesion to the extruded molded article.
  • composition of the feeds for the extrusion was as follows:
  • Wood fibers 70% by weight
  • Adhesion promoter 10% by weight
  • Lubricant LICOWAX E 2.0% by weight
  • PMMA PLEXIGLAS® 7N 18% by weight
  • the resulting molded article was coated with Induline LW-720/40 (aqueous glaze based on pure acrylates).
  • the coating showed excellent adhesion to the extruded molded article.

Landscapes

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Abstract

Die vorliegende Erfindung beschreibt einen Verbundkörper, umfassend ein Verbundmaterial, enthaltend zumindest ein zellulosehaltiges Material und zumindest ein Poly(alkyl)(meth)acrylat, wobei der Formkörper mindestens eine Beschichtung, die mit dem Verbundmaterial in Verbindung steht, aufweist.

Description

Beschichteter Verbundkörper, umfassend ein Verbundmaterial
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verbundkörper, umfassend ein Verbundmaterial, enthaltend zumindest ein zellulosehaltiges Material und zumindest ein
Poly(alkyl)(meth)acrylat sowie mindestens eine Beschichtung, die mit dem Verbundmaterial in Verbindung steht. Des Weiteren beschreibt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Verbundkörpers.
Verbundkörper bezeichnet im Rahmen der vorliegenden Erfindung einen dreidimensionalen Körper, umfassend bevorzugt mindestens einen Formkörper und/oder einen Gußkörper aus dem erfindungsgemäßen Verbundmaterial und mindestens eine Beschichtung.
Verbundmaterial bezeichnet im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Zusammensetzung enthaltend zumindest ein zellulosehaltiges Material und zumindest ein
Poly(alkyl)(meth)acrylat. Bevorzugt handelt es sich dabei um eine Formmasse bzw. eine Reaktivlösung oder einen Sirup, welche(r) für Gußverfahren eingesetzt werden kann.
Formkörper bezeichnet im Rahmen der vorliegenden Erfindung einen dreidimensionalen Körper, der durch ein thermoplastisches Umformungsverfahren, bevorzugt Extrusion oder Spritzguß, aus einem erfindungsgemäßen Verbundmaterial hergestellt wurde.
Gußkörper bezeichnet im Rahmen der vorliegenden Erfindung einen dreidimensionalen Körper, der durch ein Gußverfahren aus einem erfindungsgemäßen Verbundmaterial hergestellt wurde.
Verbundkörper aus zumindest einem zellulosehaltigen Material und zumindest einem Kunststoff werden heutzutage insbesondere in Form von Holz-Kunststoff- Verbundwerkstoffen, sogenannte WPCs„Wood plastic composites", großtechnisch hergestellt. Im Rahmen der nachfolgend beschriebenen Erfindung werden die Begriffe„Holz- Kunststoff-Verbundmaterial(ien)",„Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoff(e)" und„WPC(s)" synonym verwendet. Die Begriffe„Verbundmaterial",„WPC-Material" und
„Verbundwerkstoff' werden ebenfalls synonym verwendet.
Historisch betrachtet werden Vollholz und traditionelle Holzwerkstoffe in der Regel als Bau- und Möbelwerkstoffe genutzt. Die WPC-Materialien haben diese klassischen
Anwendungsbereiche aufgrund von verbesserten Formgebungsverfahren um wesentliche neue Einsatzmöglichkeiten erweitert. Bei WPC Materialien handelt es sich üblicher Weise um eine Verbindung von Holzpartikeln (wie Holzsplitter, Sägespäne, Holzfasern oder Holzmehle) mit einer Kunststoffmatrix. Als Kunststoffmatrix dienen in der Regel thermoplastische Kunststoffe.
Bei der ursprünglichen Entwicklung der WPCs in Nordamerika wurde Holz primär als billiger Füllstoff eingesetzt. Die Kosten für die Holzspäne liegen bei einem Bruchteil der alternativ dafür eingesetzten Kunststoffe, womit der Holzanteil die Material kosten im Produkt verbilligt. Im Vergleich zu den eingesetzten Kunststoffen besitzt Holz einen höheren Elastizitätsmodul, so dass sich bei einer optimierten Holz-Kunststoff-Kombination gegenüber dem reinen Kunststoff bessere mechanische Eigenschaften ergeben.
Weltweit dominieren drei Kunststoffe in beinahe allen kommerziell hergestellten WPC-
Materialien. Während in Amerika vorwiegend Polyethylen (PE) zum Einsatz gelangt, wird in Europa hauptsächlich Polypropylen (PP) verwendet. In Asien wird sehr häufig
Polyvinylchlorid (PVC) als WPC-Kunststoff genutzt. Allen drei Kunststoffen ist gemein, das sie Massenkunststoffe darstellen und daher relativ preisgünstig zu haben sind. Dieser kommerzielle Gesichtspunkt ist mit unter ein Grund, warum sich die WPC-Forschung maßgeblich nur mit den genannten thermoplastischen Kunststoffen beschäftigt hat.
Auf der anderen Seite ist es nach wie vor eine Herausforderung, Naturfasern (wie z.B.
Zellulose) an Polymere dauerhaft anzubinden. Bei den genannten Kunststoffen PE, PP und PVC ist die Anbindung an Holzfasern mittels Haftvermittler infolge einer Jahrzehnte langen Entwicklung hinreichend gut gelöst.
Die derzeitige Weiterentwicklung der WPC Werkstoffe beschäftigt sich neben der
Optimierung der Prozesstechnologie sehr stark mit der Verbesserung von
Produkteigenschaften bzw. mit auf für bestimmte Einsatzzwecke maßgeschneiderten Eigenschaften.
W PC-Werkstoffe werden derzeit vornehmlich im Außeneinsatz verwendet. Eine große Anwendung für WPC sind Terrassenpaneele, sogenannte„Deckings". Hier konkurrieren WPC Materialien hauptsächlich gegen Edelhölzer aus subtropischen Regionen. In
Bauanwendungen erwartet man von WPC Materialien neben der Materialfestigkeit höchste Dauerhaftigkeit, mindestens aber eine vergleichbare zu resistenten Naturhölzern.
Aufgrund der verwendeten Einsatzstoffe unterliegen WPC-Materialien in der Regel im Außenbereich einer Veränderung durch Witterungseinflüsse. Der Grad der Alterung ist einerseits abhängig von der Resistenz der verwendeten Holzfasern, andererseits auch vom Langzeitverhalten des eingesetzten Kunststoffs. Es ist allgemein bekannt, dass Kunststoffe sehr weit gefasste Produkteigenschaftsbereiche aufweisen. Dieses betrifft sowohl thermische als auch mechanische und Langfrist- Eigenschaften. Vor dem Hintergrund der Entwicklung dauerhafter WPC Materialien für den Außenbereich besteht somit nach wie vor ein Bedarf an Verbundwerkstoffen mit besserer Witterungsbeständigkeit im Vergleich zu WPCs auf Basis von Polyolefinen.
Die Herstellung von WPC Verbund körpern geschieht häufig über Spritzguss- bzw.
Extrusionsverfahren und findet somit durch Plastifizierungsvorgänge bei
Schmelzetemperatur der Kunststoffkomponente statt. Auch, aber eher weniger verbreitet, sind nass-chemische Polymerisationsprozesse mit Holzpartikeln.
Polymethylmethacrylat, kurz PMMA, ist bekannt für extreme Witterungsbeständigkeit und hohe mechanische Festigkeiten. Es ist damit im Eigenschaftsspektrum gut geeignet für Bauanwendungen. Für WPC-Anwendungen hat sich dieses Material bislang jedoch nicht durchgesetzt, da extrudierte Formkörper, die aus diesem Material hergestellt wurden eine relativ hohe Wasseraufnahme zeigen. Derartige Formkörper sind beispielsweise in
FR 1 575 752 A dargestellt. Formkörper, die aus (Meth)acrylat-Reaktivharzen erhältlich sind, wie diese beispielsweise in EP 0 982 1 10 A dargelegt sind, sind zudem sehr teuer in der Herstellung. Demgemäß wurden WPC-Materialien auf Basis von PMMA nicht kommerziell vertrieben.
Marktgängige WPC-Materialien, die über eine längere Zeit einer Bewitterung ausgesetzt waren, können nur sehr schwer aufgearbeitet werden. Hierzu ist festzuhalten, dass auf den üblich eingesetzten Polymeren Beschichtungen wie z. B. Grundierungen, Lacke oder Lasuren nur schwer haften. Demgemäß können diese WPC-Verbundkörper nicht aufgearbeitet werden und werden nach relativ kurzer Zeit ausgetauscht. WPC-Materialien auf Basis von PVC weisen zudem relativ große Probleme hinsichtlich deren
Umweltverträglichkeit auf.
In Anbetracht des Standes der Technik war es nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Verbundkörper, umfassend ein Verbundmaterial, enthaltend zumindest ein
zellulosehaltiges Material und zumindest ein Polymer, zur Verfügung zu stellen, das ein verbessertes Eigenschaftsprofil aufweist.
Insbesondere sollte der Verbundkörper eine sehr hohe Witterungsbeständigkeit aufweisen, wobei der Verbundkörper nach einer Bewitterung leicht aufgearbeitet werden können sollte. Demgemäß sollten bewitterte Verbundkörper ein ähnliches Eigenschaftsprofil wie Holz zeigen, so dass diese auch ohne Spezialkenntnisse und teure Werkzeuge aufgearbeitet und wiederhergestellt werden können sollten. Weiterhin war es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Verbundkörper bereitzustellen, dessen Farbe auf bestimmte Kundenwünsche leicht einstellbar ist, ohne dass hierdurch eine aufwendige Anpassung in der Herstellung der Verbundkörper als solche notwendig wäre. Hierbei sollte auch die Farbe von bereits verbauten Verbund körpern anpassbar sein.
Eine weitere Aufgabe kann darin gesehen werden, einen Verbundkörper auf Basis von WPC-Materialien bereitzustellen, der einfach, kostengünstig und umweltfreundlich hergestellt und verarbeitet werden kann. Insbesondere sollten die verwendeten Formkörper durch Extrusion erhältlich sein und durch übliche Standardverfahren, die insbesondere bei der Be- und Verarbeitung von Holz eingesetzt werden, verarbeitet werden können. Hierbei sollte sollten die Verbundkörper relativ gut wiederverwertet werden können, ohne dass
Umweltschäden zu befürchten wären.
Eine Aufgabe bestand insbesondere darin Verbundkörper mit ausgezeichneten
mechanischen Eigenschaften bereitzustellen.
Weitere nicht explizit genannte Aufgaben ergeben sich aus dem Gesamtzusammenhang der nachfolgenden Beschreibung, Beispiele und Ansprüche.
Gelöst werden diese sowie weitere nicht explizit genannte Aufgaben, die jedoch aus den hierin einleitend diskutierten Zusammenhängen ohne weiteres ableitbar oder erschließbar sind, durch einen Formkörper mit allen Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist dementsprechend ein Verbundkörper, umfassend ein Verbundmaterial, enthaltend zumindest ein zellulosehaltiges Material und zumindest ein Poly(alkyl)(meth)acrylat, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass der Verbundkörper mindestens eine Beschichtung, die mit dem Verbundmaterial in Verbindung steht, aufweist.
Der Verbundkörper weist eine sehr hohe Witterungsbeständigkeit auf, wobei der
Verbundkörper nach einer Bewitterung leicht aufgearbeitet werden kann. Demgemäß zeigen bewitterte Verbundkörper ein ähnliches Eigenschaftsprofil wie Holz, so dass diese auch ohne Spezialkenntnisse und teure Werkzeuge aufgearbeitet und wiederhergestellt werden können.
Weiterhin kann die Farbe eines erfindungsgemäßen Verbund körpers auf bestimmte
Kundenwünsche leicht eingestellt werden, ohne dass hierdurch eine aufwendige Anpassung in der Herstellung der Verbundkörper als solche notwendig wäre. Hierbei kann die Farbe von bereits verbauten Verbundkörpern an geänderte Wünsche des Verbrauchers angepasst werden. Ferner kann ein erfindungsgemäßer Verbundkörper auf Basis von WPC-Materialien einfach, kostengünstig und umweltfreundlich hergestellt und verarbeitet werden. Insbesondere sind bevorzugte Formkörper durch Extrusion erhältlich und können durch übliche
Standardverfahren, die insbesondere bei der Be- und Verarbeitung von Holz eingesetzt werden, verarbeitet werden. Hierbei kann der Verbundkörper relativ gut wiederverwertet werden, ohne dass Umweltschäden zu befürchten sind.
Darüber hinaus zeigen Verbundkörper der vorliegenden Erfindung ausgezeichnete mechanische Eigenschaften, die den Merkmalen von Konstruktionsholz entsprechen oder diese übertreffen.
Die erfindungsgemäßen Verbundkörper sind für den Praxiseinsatz im Freien bestens geeignet, da diese eine geringe Wasseraufnahme, große Formstabilität durch geringes Quellverhalten und hohe mechanische Festigkeit aufweisen.
Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Verbundkörper z. B. im Vergleich zu ähnlichen Körpern aus reinem Holz sind darin zu sehen, dass die erfindungsgemäßen Verbundkörper nicht faulen. Im Gegensatz zu z. B. Holz können die erfindungsgemäßen WPC- Verbundkörper somit auch im Freien bzw. in Feuchträumen oder Gewächshäusern eingesetzt werden. Durch die Lackierfähigkeit kann der Schutz noch einmal verbessert werden.
Im Vergleich zu Holzbauteilen weisen die erfindungsgemäßen Verbundkörper den Vorteil auf, dass sie nicht von Parasiten befallen werden und somit langfristig stabil bleiben bzw. in Gebieten eingesetzt werden können, in denen konventionelle Holzbauteile nicht eingesetzt werden können. So ist die Einfuhr von Holz in bestimmte Länder wegen möglichem
Parasitenbefall beschränkt. Diese Beschränkung entfällt bei den erfindungsgemäßen Verbundkörpern.
Die erfindungsgemäßen Verbundkörper können Hohlkammern aufweisen. Diese können mit Dämmmaterialien gefüllt werden um die Wärmedämmeigenschaften oder
Schallschutzeigenschaften zu verbessern, diese können aber auch mit Verstärkungen gefüllt werden um die Tragfähigkeit der erfindungsgemäßen Verbundmaterialien zu verbessern. Dabei kann es sich um hoch belastbare Teile z. B. aus Eisen oder Carbon etc. handeln. Mit den erfindungsgemäßen Verbundmaterialien können somit z.B. Tragwerksteile hergestellt werden, die denen aus reinem Holz oder Metall im Sinne von Traglast bzw. Witterungsschutz weit überlegen sind. Hierbei ist im Vergleich zu diesen Materialien insbesondere auf den geringen Aufwand hinsichtlich von Renovierung und Instandhaltung hinzuweisen, den die erfindungsgemäßen Verbundmaterialien benötigen. Im Gegensatz zu Holz verändert sich die Farbe der erfindungsgemäßen Verbundkörper deutlich weniger und langsamer und kann durch Lackieren wieder aufgefrischt werden.
Ein erfindungsgemäßer Verbundkörper weist mindestens ein Verbundmaterial auf, enthaltend zumindest ein zellulosehaltiges Material und zumindest ein
Poly(alkyl)(meth)acrylat.
Unter Poly(alkyl)(meth)acrylat-Matrixmaterial wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Matrixmaterial verstanden, dass ausschließlich Poly(alkyl)(meth)acrylat als
Polymerkomponente enthält aber auch ein Matrixmaterial, das einen Blend aus
verschiedenen Poly(alkyl)(meth)acrylaten oder Poly(alkyl)(meth)acrylat(en) und anderen Polymeren enthält aber auch ein Matrixmaterial, bei dem es sich um ein Copolymer aus zumindest einem Poly(alkyl)(meth)acrylat und weiteren Comonomeren, bevorzugt Styrol, o Methylstyrol, (Meth)acrylsäure und/oder (Alkyl)acrylate, zyklische Carbonsäureanhydrid- Derivate, besonders bevorzugt Maleinsäureanhydrid, Itaconsäureanhydrid,
Citraconsäureanhydrid, Glutaconsäureanhydrid, Glutarsäureanhydrid,
(Alkyl)(meth)acrylamide, (Alkyl)(meth)acrylimide, N-Vinylpyrolidon, Vinylacetat, Ethylen oder Propylen, handelt.
Die Verbundkörper können aus dem Verbundmaterial enthaltened Poly(alkyl)(meth)acrylate können durch Gussverfahren aus Reaktivharzen erhalten werden, wodurch eine
ausreichende Haftung zwischen dem zellulosehaltigen Material und dem Polymer erhalten wird. Die so hergestellten Verbundkörper sind jedoch relativ teuer, so dass bevorzugte
Verbundmaterialien bevorzugt durch thermoplastische Verfahren verarbeitet werden können.
Bei einer Verwendung eines thermoplastischen Verbundmaterials hat sich bei
Poly(alkyl)(meth)acrylats als Matrixmaterial dessen Fließverhalten als wichtiges Kriterium herausgestellt. Das erfindungsgemäß als Matrixmaterial verwendete Poly(alkyl)(meth)acrylat weist daher vorzugsweise einen Schmelzindex MVR [230°C, 3.8kg] im Bereich von 0,5 - 30 ml/10min, bevorzugt 1 -20 ml/10min und besonders bevorzugt im Bereich von 1 -10 ml/10min auf, gemessen gemäß ISO 1 133. Im Fall, dass das Poly(alkyl)(meth)acrylat als Copolymer mit einem zellulosekompatiblen Haftvermittler vorliegt, liegt das MVR [230°C, 3,8kg] bevorzugt im Bereich von 1 - 30 ml/10min und besonders bevorzugt 3 -15 ml/10min.
Versuche mit verschiedene Poly(alkyl)(meth)acrylat Qualitäten haben gezeigt, dass bei zu hochmolekularen Poly(alkyl)(meth)acrylat-Schmelzen eine Vermischung mit z. B.
Holzpartikeln nur sehr schwer möglich ist, da beim notwendigen Temperaturanstieg eine einsetzende Schädigung der Holzpartikel gefunden wurde. Bei zu niedermolekularem Poly(alkyl)(meth)acrylat kann es zu Problemen mit dem„Aufschwimmen" der Holzfasern im Plastifiziergerät und somit zu Schwierigkeiten mit der Durchmischung der Komponenten kommen. Besonders bevorzugt wird Polymethyl(meth)acrylat, Polyethyl(meth)acrylat oder Polybutyl(meth)acrylat verwendet.
„Alkyl" im Poly(alkyl)(meth)acrylat steht für einen verzweigten oder unverzweigten, cyclischen oder linearen Alkylrest mit 1 bis 20, bevorzugt 1 bis 8, besonders bevorzugt 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, welcher mit funktionellen Gruppen substituiert sein oder Heteroatome wie O, S oder N aufweisen kann. Bevorzugt handelt es sich um einen Methyl, Ethyl, Butyl oder Cyclohexyl-Rest. Besonders bevorzugt wird Polymethyl(meth)acrylat,
Polyethyl(meth)acrylat oder Polybutyl(meth)acrylat verwendet, wobei Polymethylmethacrylat (PMMA) besonders bevorzugt ist.
Die Bezeichnung„(Meth)acrylaf steht im Rahmen der vorliegenden Erfindung generell und ganz allgemein sowohl für Methacrylate als auch für Acrylate als auch für Mischungen von beidem.
Poly(alkyl)(meth)acrylate sind Polymere, die durch Polymerisation einer
Monomerenmischung erhältlich sind, die bevorzugt mindestens 60 Gew. %, besonders bevorzugt mindestens 80 Gew. % (Meth)acrylate aufweist, bezogen auf das Gesamtgewicht der zu polymerisierenden Monomere. Bevorzugte Poly(meth)acrylate sind durch
Polymerisation von Mischungen erhältlich, die mindestens 20 Gew. %, insbesondere mindestens 60 Gew. % und besonders bevorzugt mindestens 80 Gew. %, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der zu polymerisierenden Monomere, Methylmethacrylat aufweisen. Diese Polymere werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Polymethylmethacrylate bezeichnet.
Der Anteil an Poly(alkyl)(meth)acrylat im bevorzugt einzusetzenden Verbundmaterial kann in weiten Bereichen variieren. Vorzugsweise werden zwischen 0,5 und 70 Gew. %, bevorzugt zwischen 1 Gew.% und 50 Gew.%, besonders bevorzugt zwischen 2 Gew.% und 40 Gew. %, ganz besonders bevorzugt zwischen 3 Gew.% und 30 Gew. %, speziell bevorzugt im Bereich 5 Gew.% bis 25 Gew.% Poly(alkyl)(meth)acrylat, bezogen auf das Gewicht des Verbundmaterials eingesetzt.
Neben dem Poly(alkyl)(meth)acrylat Matrixmaterial kann das Verbundmaterial der vorliegenden Erfindung vorzugsweise zumindest einen mit zellulosekompatiblen
Haftvermittler umfassen. Unter einem„mit Zellulose kompatiblen Haftvermittler" wird ein Haftvermittler verstanden, der funktionelle Gruppen enthält, welche mit den OH-Gruppen der Zellulose Wasserstoffbrückenbindungen, ionische Bindungen oder chemische Verbindungen bilden können. In einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der
Haftvermittler als separate Komponente neben dem Matrixmaterial (Komponente a) in die Formulierung des Verbundmaterials zugegeben. D.h. das Matrixmaterial kann zwar ein Copolymer sein, der Haftvermittler bildet in dieser Ausführungsform jedoch kein Copolymer mit dem Matrixpolymer bzw. ist nicht Bestandteil eines Matrixcopolymers. Bei dem hierbei bevorzugt verwendeten Haftvermittler handelt es sich vorzugsweise um ein Copolymer umfassend ein oder mehrere Monomer(e) ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus zyklischen Carbonsäureanhydrid-Derivaten wie z. B. Maleinsäureanhydrid,
Itaconsäureanhydrid, Citraconsäureanhydrid und Glutaconsäureanhydrid,
(Meth)acrylsäurederivaten wie z.B. Methacrylsäure oder Acrylsäure, Amino-, Imid-Monomere und Epoxy-Gruppen enthaltenden Monomere, bevorzugt (Alkyl)(meth)acrylamide,
(Alkyl)(meth)acrylimide, N-Vinylpyrolidon. Weiterhin können ein oder mehrere Monomere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Styrol, a-Methylstyrol, o Ethylstyrol, Acrylaten, Methacrylaten, Vinylacetat, Ethylen oder Propylen enthalten sein.
Die Copolymere des Haftvermittlers können mit statistischer Verteilung der
Monomereinheiten aber auch als Pfropf-Copolymer oder Blockcopolymer verwendet werden. Als zyklische Carbonsäureanhydrid-Derivate werden bevorzugt solche mit einem 5-, 6- oder 7-gliedrigen Ring, besonders bevorzugt Maleinsäureanhydrid, Itaconsäureanhydrid,
Citraconsäureanhydrid und Glutaconsäureanhydrid, verwendet.
„Alkyl" im Haftvermittlercoploymer steht für einen verzweigten oder unverzweigten, cyclischen oder linearen Alkylrest mit 1 bis 20, bevorzugt 1 bis 8, besonders bevorzugt 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, welcher mit funktionellen Gruppen substituiert sein oder Heteroatome wie O, S oder N aufweisen kann. Bevorzugt handelt es sich um einen Methyl, Ethyl, Butyl oder Cyclohexyl-Rest.
Bei dem erfindungsgemäß bevorzugt einzusetzenden Haftvermittler kann es sich gemäß einer ersten Ausführungsform bevorzugt um ein niedrig-molekulares Copolymer handeln. Besonders bevorzugt um ein Styrol- Maleinsäureanhydrid Copolymer, ganz besonders bevorzugt um ein unter dem Markenname XIRAN® SMA der niederländischen Firma Polyscope Polymers B.V. kommerziell verfügbares Polymer.
Der Schmelzindex MVR [230°C, 3,8kg] des Haftvermittler Copolymers liegt bevorzugt im Bereich von 1 - 30 ml/10min, besonders bevorzugt 2 - 20 ml/10min und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 3- 15 ml/10min.
Der Anteil des Haftvermittlers bezogen auf das Gesamtgewicht des erfindungsgemäß einzusetzenden Verbundmaterials ist in dieser Ausführungsform abhängig von der Konzentration der zur Zellulose hin befähigten brückenbildenden funktionalen Gruppen innerhalb des Haftvermittlers. Der Anteil des Haftvermittlers kann schwanken zwischen 0,5 und 70 Gew. %, bevorzugt 1 Gew.% und 50 Gew.%, besonders bevorzugt 1 Gew.% und 40 Gew. % , ganz besonders bevorzugt 2 Gew.% und 30 Gew. %, speziell bevorzugt im Bereich 3 Gew.% bis 25 Gew.% und ganz speziell bevorzugt im Bereich 3 Gew.% bis 15 Gew.%. In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform wird ein Styrol- Maleinsäureanhydrid Copolymer - namentlich Xiran® SZ 22065 - mit ca. 20 - 22 Gew. % wirksamer
Maleinsäureanhydrid-Gruppen eingesetzt.
Diese erste bevorzugte Ausführungsform erlaubt eine maximale Flexibilität bei der
Herstellung und Komposition des Verbundmaterials.
In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden der Haftvermittler (Komponente b) und die das Matrixpolymer (Komponente a) bildenden Monomere miteinander„verschmolzen", d.h. es wird ein Copolymer aus dem Haftvermittler und dem Matrixpolymer gebildet, so dass das„haftvermittlermodifizierte" Matrixpolymer direkt zur Herstellung des Verbundwerkstoffes eingesetzt werden kann. In diesem Fall ist es nicht notwendig, als isolierte weitere Komponente einen Haftvermittler zuzugeben, dies ist jedoch durchaus möglich.
In dieser Ausführungsform wird bevorzugt ein Copolymer aus den Monomeren des
Poly(alkyl)(meth)acrylats und den Monomeren des Haftvermittlers eingesetzt. Hierbei kann das Copolymer beispielsweise ein statistisches Copolymer, ein Blockcopolymer oder ein Pfropfcopolymer sein.
Demgemäß umfassen bevorzugte Copolymere Einheiten, die vorzugsweise ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus zyklischen Carbonsäureanhydrid-Derivaten, bevorzugt Maleinsäureanhydrid und Glutaconsäureanhydrid, und (Meth)acrylsäurederivaten, bevorzugt (Meth)acrylsäure, Amino-, Imid-Monomere und Epoxy-Gruppen enthaltenden Monomeren abgeleitet sind, wobei zyklische Carbonsäureanhydrid-Derivate besonders bevorzugt sind. Die Copolymere können des Weiteren vorzugsweise Einheiten aufweisen, die von
Styrolmonomeren, insbesondere Styrol, a-Methylstyrol, (Meth)acrylsäure,
(Alkyl)methacrylaten und (Alkyl)acrylaten, (Alkyl)(meth)acrylamiden,
(Alkyl)(meth)acrylimiden, N-Vinylpyrolidon, Vinylacetat, Ethylen oder Propylen abgeleitet sind, wie es zum Beispiel das Altuglas® HT121 darstellt.
Besonders bevorzugt umfasst das einzusetzende Verbundmaterial ein Copolymer umfassend zumindest ein Poly(alkyl)(meth)acrylat und zumindest ein zyklisches
Carbonsäureanhydrid-Derivat, welches beispielsweise mit statistischer Verteilung der Monomereinheiten aber auch als Pfropf-Copolymer, bei dem ein zyklisches
Carbonsäureanhydrid-Derivat auf ein Poly(alkyl)(meth)acrylat gepfropft wird, vorliegen kann. Als zyklische Carbonsäureanhydrid-Derivate werden besonders bevorzugt solche mit einem 5-, 6- oder 7-gliedrigen Ring, ganz besonders bevorzugt Maleinsäureanhydrid und
Glutarsäureanhydrid, verwendet.
Ein weiteres bevorzugtes haftvermittelndes Copolymer, umfasst Poly(alkyl)(meth)acrylat und (Meth)acrylsäure und besitzt bevorzugt einen MVR [230°C, 3,8kg] im Bereich von 0,5 - 30 ml/10min, besonders bevorzugt 1 -20 ml/10min und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 1 -10 ml/10min und stellt somit eine hinreichend niedrige Verarbeitungstemperatur und hinreichend gute Einarbeitungsfähigkeit der Zellulosekomponente sicher.
Besonders bevorzugt wird ein Copolymer wie es in der WO 2005/108486 als„Copolymer (I)" offenbart wird, verwendet. Der Inhalt der Druckschrift WO 2005/108486, eingereicht am 07.04.2005 beim Europäischen Patentamt mit der Anmeldenummer PCT/EP2005/003652, wird hiermit explizit in die Beschreibung der vorliegenden Anmeldung mit aufgenommen. Diese zweite bevorzugte Ausführungsform weißt den besonderen Vorteil auf, dass die Komponenten a) und b) bei der Herstellung des Verbundmaterials nicht getrennt
voneinander zugegeben werden müssen und somit der Aufwand zur Herstellung des
Verbundmaterials geringer ist.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die auch die beiden zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen umfasst, umfasst der
Haftvermittler ein zyklisches Carbonsäureanhydrid-Derivat, wobei dessen Anteil
vorzugsweise im Bereich von 0,1 - 5 Gew.% und besonders bevorzugt im Bereich von 0,4 - 3 Gew.% bezogen auf das Gesamtgewicht des erfindungsgemäßen Verbundmaterials beträgt.
Der Anteil des gesamten Copolymers umfassend zumindest ein Poly(alkyl)(meth)acrylat und zumindest ein zyklisches Carbonsäureanhydrid-Derivat bezogen auf das Gesamtgewicht des erfindungsgemäß einzusetzenden Verbundmaterials liegt bevorzugt im Bereich von 0,5 Gew. % bis (100 - Anteil an zellulosehaltigem Material - Anteil an sonstigen Bestandteilen des Verbundmaterials) Gew. % und besonders bevorzugt im Bereich von 2 Gew. % bis (100 - Anteil an zellulosehaltigem Material - Anteil an sonstigen Bestandteilen des
Verbundmaterials) Gew. %.
Neben dem Haftvermittler und dem Poly(alkyl)(meth)acrylat-Matrixpolymer umfasst das erfindungsgemäße Verbundmaterial auch eine zellulosehaltige Komponente, insbesondere Holzpartikel. Der Anteil der zellulosehaltigen Komponente in dem Verbundmaterial hat großen Einfluss auf die Produkteigenschaften. So werden einerseits die Flexibilität und mechanischen Eigenschaften verbessert sowie ein ökonomischer Vorteil erzielt. Andererseits führt ein hoher Anteil zu verstärkter Feuchtigkeitsaufnahme, so dass es schwierig ist, einen sehr hohen Anteil an zellulosehaltige Komponente zu realisieren. Mit bevorzugten
Verbundmaterialien, die einen Haftvermittler umfassen, können insbesondere Holz- Füllstoffanteile von bis zu 80 Gew. %, bevorzugt 40 bis 80 Gew.%, besonders bevorzugt 50 bis 80 Gew. % und ganz besonders bevorzugt 60 bis 75 Gew. %, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Verbundmaterials realisiert werden.
Bei der erfindungsgemäß verwendeten zellulosehaltigen Komponente handelt es sich bevorzugt um Holz oder Papier oder Pappe oder andere zellulosehaltige Materialien.
Bevorzugt weist die zellulosehaltige Komponente einen Zelluloseanteil von mindestens 20 Gew. %, besonders bevorzugt mindestens 30 Gew. %, ganz besonders bevorzugt mindestens 40 Gew. % auf. insbesondere bevorzugt wird Holz verwendet. Hinsichtlich der Holzpartikel gibt es bei den erfindungsgemäßen Verbundmaterialien keine besonderen Beschränkungen. Beispielweise können Holzsplitter, Sägespäne, Holzfasern oder Holzmehle verwendet werden.
Es hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung gezeigt, dass es vorteilhaft ist, wenn das Verbundmaterial ein Gleitmittel umfasst. Durch die Verwendung eines Gleitmittels kann die Verarbeitbarkeit des Verbundmaterials verbessert werden, wobei beispielsweise ein relativ geringe Verarbeitungstemperatur realisieren werden kann. Als Gleitmittel können
insbesondere Polyolefine, polare Esterwachse, Polyethylenwachse, Carbon- und Fettsäuren sowie deren Ester (z.B. Stearate) sowie langkettige Fettalkohole und Fettalkoholester verwendet werden. Der Anteil des Gleitmittels bezogen auf die Gesamtmasse des
Verbundmaterials beträgt bevorzugt 0 bis 5 Gew. %, besonders bevorzugt 0,1 bis 4 Gew. %, ganz besonders bevorzugt 0,5 bis 4 Gew. % und speziell bevorzugt 1 bis 3 Gew. %.
Besonders bei der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, d.h. bei separater Zugabe des Haftvermittlers, ist es bevorzugt, dass ein Gleitmittel verwendet wird, wobei der Anteil des Gleitmittels bezogen auf die Gesamtmasse des Verbundmaterials besonders bevorzugt mindestens 0,1 Gew. % beträgt.
Die erfindungsgemäßen Verbundmaterialien können weitere übliche Hilfsstoffe und/oder Additive wie z. B. Farbstoffe, Lichtstabilisatoren, IR-Absorber, antimikrobielle Wirkstoffe, Flammschutzmittel, Thermostabilisatoren, Antioxidantien, vernetzende Polymere, faserverstärkende Zusatzstoffe organischer oder anorganischer Art, Polysiloxane,
Polysiloxanamine und/oder Polysiloxanimine enthalten. Dadurch, dass die erfindungsgemäßen Verbundkörper eine Beschichtung aufweisen und diese Beschichtung ebenfalls Farbstoffe, IR-Absorber, Lichtstabilisatoren etc. enthalten können, umfasst die vorliegende Erfindung auch bevorzugte Ausführungsformen, in denen das WPC-Verbundmaterial keine oder nur reduzierte Mengen an Farbstoffen, IR-Absorber, Lichtstabilisatoren etc. enthält. Dies hat den Vorteil, dass die benötigte Menge an diesen Hilfsstoffen deutlich reduziert werden kann, da nun nicht mehr der ganze Verbundkörper durchgefärbt sein muss, sondern nur noch die dünne Beschichtung eingefärbt wird. Dies schont Ressourcen, reduziert Kosten und erleichtert die Recyclierbarkeit.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthalten die erfindungsgemäßen
Verbundmaterialien im Kunststoff ein Schlagzähmodifizierungsmittel, insbesondere in einem Anteil von 0,1 bis 15 Gew. %, bevorzugt 0,5 bis 10 Gew. % und ganz besonders bevorzugt 1 bis 6 Gew. %, jeweils bezogen auf die Masse der im Verbundwerkstoff enthaltenen
Kunststoffkomponenten. Es können alle handelsüblichen Schlagzähmodifizierungsmittel verwendet werden, insbesondere Elastomerteilchen mit einem mittleren
Teilchendurchmesser von 10 bis 300 nm (Messungen z. B. mit der
Ultrazentrifugenmethode). Bevorzugt weisen die Elastomerteilchen einen Kern mit einer weichen Elastomerphase und zumindest einer daran gebundenen Hartphase auf.
Als besonders vorteilhaft haben sich Holz-Kunststoff-Verbundmaterialien herausgestellt, die zu bis zu 80 Gew.% zellulosehaltiges Material, vorzugsweise Holzpartikel sowie mindestens 15 Gew.% Poly(alkyl)(meth)acrylat aufweisen, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Verbundmaterials. Poly(alkyl)(meth)acrylate sind hierbei Polymere, die mindestens 60 Gew.%, bevorzugt mindestens 80 Gew.% an Einheiten aufweisen, die von (Meth)acrylaten abgeleitet sind, wie dies zuvor dargelegt ist. Wobei ganz besonders bevorzugt der
Polymeranteil entweder a) aus einem Copolymer umfassend zumindest ein
Poly(alkyl)(meth)acrylat und zumindest ein zyklisches Carbonsäureanhydrid-Derivat oder b) aus einem Blend von zumindest einem Poly(alkyl)(meth)acrylat-Matrixpolymer und zumindest einem Copolymer umfassend zumindest ein Poly(alkyl)(meth)acrylat und zumindest ein zyklisches Carbonsäureanhydrid-Derivat besteht.
In einer ersten besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das erfindungsgemäße Verbundmaterial die folgenden Komponenten: a) Poly(alkyl)(meth)acrylat-Matrixpolymer: 0 - 59 Gew.%, bevorzugt 1 - 57,5 Gew.%; b) Haftvermittler: 1 - 50 Gew.%; c) zellulosehaltige Komponente,
bevorzugt Holzfasern: 40 - 80 Gew.%; d) Gleitmittel: 0 - 5 Gew.%, bevorzugt 0,1 - 4 Gew.%, besonders bevorzugt 0,5 - 3 Gew.%; e) Farbmittel: 0 - 5 Gew.%; f) Lichtstabilisatoren: 0 - 0,5 Gew.%, bevorzugt 0,01 - 0,2 Gew.%. wobei die Komponenten a) und b) zusammen 9,5 bis 59,9 Gew. % des Gesamtgewichts der sechs oben genannten Komponenten ausmachen und sich die Summe der Anteile der sechs o.g. Komponenten zu 100 Gew.% addiert. In Bezug auf die Komponenten a) und b) ist festzuhalten, dass der Haftvermittler ein Poly(alkyl)(meth)acrylat darstellen kann, so dass in diesem Fall die Komponenten a) und b) zusammenzunehmen sind und die Anteile zusammen im Bereich von 9,5 % bis 59,9 Gew. % des Gesamtgewichts der sechs oben genannten Komponenten liegen.
In einer zweiten besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das erfindungsgemäße Verbundmaterial die folgenden Komponenten: a) Poly(alkyl)(meth)acrylat-Matrixpolymer: 0 - 59 Gew.%, bevorzugt 1 - 57,5 Gew.%; b) Copolymer umfassend zumindest ein 1 - 50 Gew.%; Poly(alkyl)(meth)acrylat und zumindest ein
zyklisches Carbonsäureanhydrd-Derivat: c) zellulosehaltige Komponente,
bevorzugt Holzfasern: 40 - 80 Gew.% d) Gleitmittel: 0 - 5 Gew.% bevorzugt 0,5 - 4 Gew.% e) Farbmittel: 0 - 5 Gew.% f) Lichtstabilisatoren: 0 - 0,5 Gew.% bevorzugt 0,01 - 0,2 Gew.% wobei die Komponenten a) und b) zusammen 9,5 bis 60 Gew. % des Gesamtgewichts der sechs oben genannten Komponenten ausmachen und sich die Summe der Anteile der sechs o.g. Komponenten zu 100 Gew.% addiert.
In den besonders bevorzugten Ausführungsformen bezieht sich 100 Gew.% auf das
Gesamtgewicht der o.g. Komponenten. Dieses kann identisch mit dem Gesamtgewicht des Verbundmaterials sein, kann aber auch weniger als 100 Gew.% des Verbundmaterials betragen, wenn das Verbundmaterial noch andere als die o.g. sechs Komponenten umfasst. Die Komponenten a) und b) können wie oben in der bevorzugten Ausführungsform als eine Komponente vereinigt sein.
Details zu Verbundmaterialien, bei denen sich der Haftvermittler in einem o.g. Copolymer befindet, finden sich in der PCT/EP201 1/059008 und der DE102010030927. Details zu o.g. Verbundmaterialien, bei denen ein Haftvermittler separat zum Matrixmaterial zugegeben wird, finden sich in der PCT/EP201 1/059006 und der 102010030926. Zur Vermeidung reiner Wiederholungen werden die Inhalte aller in diesem Absatz genannten Schutzrechte vollumfänglich in den Inhalt der vorliegenden Anmeldung mit einbezogen. Gemäß einer ersten Ausführungsform kann der Verbundkörper durch Gussverfahren aus einem Reaktivharz hergestellt und anschließend beschichtet werden. Diese Variante hat jedoch den Nachteil, dass die Herstellung und Verarbeitung des hieraus erhaltenen
Formkörpers teuer ist, wobei beispielsweise eine Umformbarkeit nur sehr eingeschränkt möglich ist.
Bevorzugt wird der Verbundkörper jedoch durch Verwendung von thermoplastisch verarbeitbaren polymeren Verbundmaterialien hergestellt. Hierbei können auch
Polymethylmethacrylate mit einer hohen Verarbeitungstemperatur eingesetzt werden, die keinen Haftvermittler aufweisen. Durch die Verwendung einer Beschichtung kann das Verbundmaterial vor Feuchtigkeit geschützt werden. Allerdings ist die Haltbarkeit dieser Materialien nicht optimal, da der durch die Beschichtung gegebene Schutz über die Zeit abnimmt, so dass die relativ hohe Wasseraufnahme die Haltbarkeit der hierdurch
erhältlichen Verbundmaterialen begrenzt. Hierbei sind Bohrungen relativ kritisch, da hierdurch das Verbundmaterial unmittelbar einer Feuchtigkeit ausgesetzt ist.
Demgemäß werden besonders bevorzugt Verbundmaterialien eingesetzt, die zumindest einen der zuvor dargelegten Haftvermittler aufweisen. Hierdurch gelingt es die
Wasseraufnahme der WPC's im Vergleich zu WPC's aus reinem PMMA von ca. 30 Gew.% auf unter 6 Gew.% zu reduzieren, so dass die reduzierten Werte im entsprechenden Anforderungsbereich für WPC Produkte im Außenbereich liegen. Hierdurch kann die Beschichtung einem rein dekorativen Zweck dienen, so dass die Produkte sehr lange halten und kleinere Beschädigungen der Beschichtung nicht zu einem Abblättern derselben führen. Hierbei ist zu bedenken, dass eine hohe Wasseraufnahme von WPCs ohne Haftvermittler zu einer Volumenausdehnung führt.
Die Qualität von WPC Verbundkörpern ist stark abhängig von der Einhaltung verschiedener Parameter. So haben die Erfinder herausgefunden, dass die Fließeigenschaften des Polymeren ebenso von Bedeutung sind, wie die Einhaltung bestimmter
Temperaturobergrenzen, ab derer Holzpartikel beginnen, geschädigt zu werden. Es hat sich herausgestellt, dass diese Temperatur bei der Herstellung von WPC Verbundkörpern unter 225°C, bevorzugt unter 220°C liegen sollte, um die Verkohlung der Holzpartikel weitgehend auszuschließen. Gleichzeitig sollte bei dieser Temperatur das Polymer aufgeschmolzen sein und eine ausreichende Fließfähigkeit besitzen. Insbesondere bei Verbundmaterialien gemäß der bevorzugten Ausführungsformen 1 und 2 der vorliegenden Erfindung ist diese Vorgabe erfüllt. Es ist weiterhin entscheidend für den Gebrauch von WPC Materialien, dass praxisnahe Produkteigenschaften Mindestgrößen aufweisen bzw. Maximalgrenzen nicht überschreiten. Es sind dies beispielsweise die Gewichtszunahme durch Wasser, das Quellverhalten infolge Nässe, sowie Materialfestigkeiten, wie z.B. Biege- und Bruchfestigkeit.
Werkstoffe, z. B. Holzfasern, mit Zellulose als Hauptbestandteil sind extrem polar und hydrophil. Die Feuchtigkeitsaufnahme bis hin zu großen Materialtiefen wird maßgeblich durch die Hydrophilie des zellulosehaltigen Werkstoffs verursacht.
Durch die bevorzugte Verwendung eines für Zellulose kompatiblen Haftvermittlers zusammen mit einem Poly(alkyl)(meth)acrylat kann erreicht werden, dass die Holzpartikel mit dem Polymeren sehr gut bis vollständig„umgeben" bzw.„eingehüllt" werden. Dadurch kann die Wasseraufnahme signifikant reduziert werden.
Das bevorzugt einzusetzende Verbundmaterial kann bevorzugt hergestellt werden, in dem man zumindest ein zellulosehaltiges Material mit zumindest einem der oben beschriebenen Kunststoffe und optional einem und/oder einem anderen der o. g. Hilfsstoffe und/oder Additive, vorzugsweise zumindest einem Gleitmittel vermischt und zu einem Verbundmaterial verarbeitet. Die Weiterverarbeitung des Verbundmaterials erfolgt bevorzugt durch Extrusion oder Spritzguss. Dabei wird bevorzugt bei einer Schmelztemperatur unterhalb von 230 °C, besonders bevorzugt unterhalb von 225 °C, ganz besonders bevorzugt von 170 bis 220 °C, speziell bevorzugt von 190 bis 215 °C und ganz speziell bevorzugt von 190 bis 210 °C plastifiziert. Die genannten Verarbeitungstemperaturen können insbesondere durch die Verwendung der zuvor dargelegten Copolymere mit Einheiten, die von zyklischen
Carbonsäureanhydriden abgeleitet sind, erzielt werden. Weiterhin können beispielsweise Gleitmittel eingesetzt werden, um niedrige Verarbeitungstemperaturen zu erreichen. Dies ist insbesondere bei der separaten Zugabe von Haftvermittlern, gemäß bevorzugter
Ausführungsform 1 , bevorzugt.
Durch die Möglichkeit der Verarbeitung bei Temperaturen kleiner gleich 225°C, bevorzugt kleiner gleich 220°C können Schädigungen des zellulosehaltigen Materials, insbesondere bei Verwendung von Holz, vermieden und Energiekosten gesenkt werden.
Insbesondere beim Einsatz eines der zuvor dargelegten Kunststoffe zusammen mit einem Gleitmittel kann man ein Verbundmaterial herstellen, dass sich erstaunlicher Weise mit einem Holzanteil von 70 Gew.% bei ca. 205°C gut extrudieren lässt. Ferner kann man auf diese Weise sogar WPCs mit einem Holzanteil von bis zu 80 Gew.% erhalten.
Ein erfindungsgemäßer Verbundkörper weist eine Beschichtung auf. Hierbei kann die Beschichtung die Oberfläche des Verbundkörper vollständig bedecken. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann die Beschichtung jedoch nur partiell aufgetragen sein.
Vorzugsweise werden zumindest die sichtbaren Oberflächen des Verbundkörpers mit einer Beschichtung versehen. Folglich kann vorzugsweise mindestens 10 % der Oberfläche des Formkörpers, insbesondere mindestens 20 % besonders bevorzugt mindestens 40 % beschichtet sein. Die obere Grenze ergibt sich aus wirtschaftlichen Gründen, wobei in vielen Fällen eine Beschichtung von weniger als 90 %, bevorzugt weniger als 80 % und besonders bevorzugt weniger als 60 % der Oberfläche des Verbundkörper genügen kann.
Die Beschichtung kann beispielsweise ebenfalls aus einem zuvor dargelegten
Verbundmaterial aufgebaut sein. Dies kann beispielsweise durch Coextrusion erfolgen, wobei diese coextrudierte Schicht eine Dicke im Bereich von 0,05 bis 10 mm, bevorzugt 0,5 bis 5 mm aufweist. Hierdurch kann beispielsweise lediglich die Oberflächenschicht mit einem Pigment versehen werden.
Bevorzugt stellt die Beschichtung eine(n) Grundierung und/oder Lack und/oder eine Lasur dar. Der Begriff Lasur bezeichnet hierin eine Beschichtung, die keine Farbanteile oder Pigmentanteile aufweist. Demgemäß ist ein„Klarlack" eine Lasur. Hierbei kann die Lasur eine Dünnschichtlasur sein, die in das Verbundmaterial einzieht und eine Schutzwirkung aufweist. Vorzugsweise dient die Schicht jedoch zu dekorativen Zwecken und weist demgemäß eine Schichtdicke im Bereich von 5 bis 1000 μηη, vorzugsweise 30 bis 250 μηη auf. Hierbei können Klarlacke oder Farblacke eingesetzt werden, wobei die Farblacke auch hohe Anteile an Pigmenten, beispielsweise über 40 Gew.%, bevorzugt über 60 Gew.% aufweisen können, so dass unter dem Begriff Lack hierin auch Farben zu verstehen sind, die eine hohe Deckwirkung aufweisen.
Zu diesen Lacken und/oder Lasuren zählen unter anderem Acrylatlacke, Polyurethanlacke, Epoxidlacke, Alkydharze, strahlenhärtbare Lacke, Dispersionslacke auf Basis von
Polymerdispersionen, insbesondere Acrylatdispersionen und Reinacrylatdispersionen;
Silikonharze, Celluloseacetobutyrat, Cellulosenitrat, Polyvinylester, Polyvinylether, Polystyrol, Mischpolymerisate, Melaminharzlacke. Hierbei sind witterungsbeständige Systeme bevorzugt, insbesondere Polyurethanlacke, Acrylatlacke, Epoxidlacke, aber auch für den Heimwerker wichtige wässrige Systeme wie Lacke auf Basis von Polymerdispersionen.
Hierbei sind Lacke und/oder Lasuren bevorzugt, die eine ausreichende Elastizität aufweisen, so dass die bei WPC eintretenden zyklischen Dehnungen und Schrumpfvorgänge, die durch Temperaturwechsel oder Quellungs- und Trocknungsvorgänge auftreten, abgefangen werden können. Insbesondere sind nicht zu hoch vernetzte Lacksysteme mit weitmaschigem Netzwerk und elastischen Komponenten bevorzugt. Nicht vernetzende physikalisch trocknende Lacke sind zwar geeignet, weisen jedoch geringere Chemikalienbeständigkeit als vernetzte Systeme auf. Beispiele für geeignete Lacke sind die in Profi- oder Baumärkten für Handwerker und Endanwender erhältlichen Holzlacke auf Lösemittelbasis oder auf
Wasserlackbasis, wie z.B. handelsübliche Polymerdispersionen. Beispiele sind Produkte der Fa. Clou auf 1 K- oder 2K-Basis für den Außeneinsatz oder Lacke der Fa. Adler für den Außeneinsatz (kommerziell erhältlich unter der Produktbezeichnung Pullex Aqua-Color und Pullex Color). Geeignete Grundierungen sind z.B. Brillux Holzimprägniergrund 550, Aidol Grund und Aidol Imprägnierlasur für Langzeitbeständigkeit von Remmers. Geeignete Lasuren sind z.B. Aidol HK-Lasur und Aidol Langzeitlasur, von Remmers. Ein Beispiel für eine Lasur zum Wiederauffrischen nach längerer Standzeit ist Aidol Renovierlasur. Ein
Beispiel für eine wasserbasierte Lasur ist Aidol Wetterschutz-Lasur UV und ein Beispiel für eine hochwertige wasserbasierte PU-Acryl-Dickschichtlasur ist Aidol Compact-Lasur PU von Remmers. Weiterhin kann eine Lasur von Remmers eingesetzt werden, die unter dem Handelsnamen Induline, vorzugsweise Induline LW-720/40 erhältlich ist.
Ebenfalls geeignet, vorwiegend aber für den industriellen Einsatz bestimmt, sind
strahlenhärtbare Lacksysteme, z.B. lösemittelfreie oder lösemittelarme Systeme auf
Monomer-Oligomerbasis, optional mit Färb- oder Füllstoffen, Pigmenten, UV-Schutzmitteln und den erforderlichen Photoinitiatoren. Diese Systeme zeichnen sich durch schnelle Härtung, geringen Energie- und Platzbedarf bei einer in-Linie-Lackierung und
Umweltfreundlichkeit durch den Verzicht auf Lösemittel aus.
Lacke und/oder Lasuren umfassen üblich ein Bindemittel, wobei dieses Bindemittel keinen besonderen Beschränkungen unterworfen ist. Vorzugsweise weisen diese Bindemittel jedoch eine hohe Haftung auf Poly(alkyl)(meth)acrylaten und/oder zellulosehaltigen Materialien, insbesondere Holz, auf. Demgemäß können insbesondere Bindemittel eingesetzt werden, die zur Herstellung von Farben, Lacken und Lasuren verwendet werden, die zum Schutz oder Veredlung von Holz eingesetzt werden.
Als Bindemittel kann der Lack und/oder die Lasur vorzugsweise eine Cellulose oder ein Cellulosederivat, beispielsweise Nitrocellulose oder Celluloseacetobutyrat, ein Polyurethan, einen Polyester, ein Polycarbonat, ein Kohlenwasserstoff-Harz, ein Polyamid, einen
Polyvinylester, einen Polyvinylether, ein Polyvinylhalogenid, insbesondere ein
Polyvinylchlorid, ein Epoxyharz, ein Polystyrol oder ein Poly(meth)acrylat enthalten. Diese Polymere können einzeln oder als Mischung eingesetzt werden.
Bevorzugte Bindemittel können funktionelle Gruppen enthalten, welche mit den OH-Gruppen der Zellulose Wasserstoffbrückenbindungen, ionische Bindungen oder chemische Verbindungen bilden können. Hierbei können insbesondere chemische Bindungen auch durch Vernetzer oder andere Komponenten der Lacke erhalten werden. Weiterhin zeigen bevorzugte Bindemittel eine hohe Kompatibilität mit den im Verbundmaterial eingesetzten Poly(alkyl)(meth)acrylaten auf, wobei diese Kompatibilität beispielsweise durch eine gute Mischbarkeit oder eine gute Haftung gegeben ist. Demgemäß sind insbesondere Lacke bevorzugt, die Poly(meth)acrylate umfassen oder diese Polymere aus entsprechenden Monomeren oder Oligomeren bilden. Weiterhin sind Lacke mit Cellulosederivaten, beispielsweise Nitrocellulose oder Celluloseacetobutyrat, Polyurethan, Polyester oder Polycarbonat bevorzugt.
Vorzugsweise kann das in dem Lack und/oder der Lasur eingesetzte Bindemittel ein
Gewichtsmittel des Molekulargewichts im Bereich von 1000 bis 5000000 g/mol, besonders bevorzugt im Bereich von 2000 bis 2000000 g/mol aufweisen. Das Zahlenmittel des
Molekulargewichts des eingesetzten Bindemittels liegt vorzugsweise im Bereich im Bereich von 1000 bis 5000000 g/mol, besonders bevorzugt im Bereich von 2000 bis 2000000 g/mol. Das zahlengemittelte und das gewichtsgemittelte Molekulargewicht können durch bekannte Verfahren, beispielsweise die Gelpermeationschromatographie (GPC), vorzugsweise unter Verwendung eines PMMA-Standards, bestimmt werden.
Diese Bindemittel können nichtvernetzende physikalische Systeme darstellen, wie diese zuvor dargelegt wurden. In diesen Systemen werden hochmolekulare Bindemittel eingesetzt. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung werden Bindemittel eingesetzt, die durch
Polymerisation, Polykondensation oder Polyaddition vernetzt werden können. In diesen Ausgestaltungen weisen die Bindemittel vor der Härtung vorzugsweise ein geringeres Molekulargewicht auf.
Bevorzugt können Lacke und/oder Lasuren eingesetzt werden, die eine gewisse Elastizität aufweisen, demgemäß eine weitmaschige Vernetzung umfassen. Hierzu können die
Bindemittel der Lacke und/oder Lasuren reaktive Gruppen aufweisen, die mit einem
Vernetzter umgesetzt werden können. Bevorzugt können beispielsweise Bindemittel verwendet werden, die Hydroxygruppen aufweisen, die mit Isocyanaten oder Isocyanat- Derivaten zu Polyurethanen vernetzt werden können. Überraschende Vorteile lassen sich insbesondere mit Bindemitteln erzielen, die vor der Vernetzung eine Hydroxylzahl im Bereich von 0,1 bis 50 mg KOH/g, besonders bevorzgut 0,5 bis 30 mg KOH/g aufweisen. Die Hydroxylzahl kann beispielsweise gemäß DIN EN ISO 4629 bestimmt werden. Ähnliche Eigenschaften können auch mit anderen Vernetzungssystemen, einschließlich ungesättigten Gruppen erzielt werden, wobei die Anzahl an reaktiven Gruppen vorzugsweise so ausgewählt wird, dass eine ähnliche Vernetzung erreicht wird.
Beispielsweise kann ein Lack und/oder eine Lasur auf Basis eines Öles oder ein Alkydharz eingesetzt werden, welches unter Einwirkung von Luftsauerstoff vernetzt. Ferner können auch andere Monomere, oligomere oder polymere Verbindungen eingesetzt werden, die durch Vernetzung zu einem Lack härten. Hierzu gehören insbesondere Lacke auf Basis von Epoxiden oder Urethanen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden Dispersionslacke oder Lacke, die auf Lösungsmitteln, einschließlich Reaktivverdünnern beruhen, eingesetzt, die vorwiegend zu farbgebenden oder dekorativen Zwecken eingesetzt werden. Diese Beschichtungsmittel sind insbesondere geeignet alterungsbedingte optische Beeinträchtigungen auszugleichen.
Demgemäß sind beispielsweise Alkydharze bevorzugt, die relativ kostengünstig erhältlich sind. Alkyd-Harze sind seit langem bekannt, wobei hierunter im Allgemeinen Harze verstanden werden, die durch Kondensation von mehrwertigen Carbonsäuren und mehrwertigen Alkoholen erhalten werden, wobei diese Verbindungen im Allgemeinen mit langkettigen Alkoholen (Fettalkoholen), Fettsäuren bzw. Fettsäure-enthaltende
Verbindungen, beispielsweise Fetten oder Ölen, modifiziert sind (DIN 55945; 1968). Alkyd- Harze werden beispielsweise in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 5. Auflage auf CD-ROM dargelegt. Neben diesen klassischen Alkyd-Harzen können auch Harze eingesetzt werden, die ähnliche Eigenschaften aufweisen. Diese Harze zeichnen sich ebenfalls durch einen hohen Gehalt an Gruppen auf, die von den zuvor dargelegten langkettigen Alkoholen (Fettalkoholen), Fettsäuren bzw. Fettsäure-enthaltende
Verbindungen, beispielsweise Fetten oder Ölen, abgeleitet sind. Allerdings weisen diese Derivate nicht zwingend mehrwertige Carbonsäuren auf, sondern können beispielsweise durch Umsetzung von Polyolen mit Isocyanaten erhalten werden. Die einsetzbaren Alkyd- Harze können vorzugsweise mit Wasser gemischt oder verdünnt werden.
Weiterhin können auch modifizierte Alkyd-Harze eingesetzt werden, die mit Harzen, insbesondere Kolophonium, mit Styrolpolymeren, mit Acrylpolymeren, mit Epoxiden, mit Urethanen, mit Polyamiden und/oder mit Siliconen modifiziert sind. Diese Modifikationen sind unter anderem in der zuvor dargelegten Patentliteratur und in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 5. Auflage auf CD-ROM dargelegt. Durch diese Ausgestaltungen können insbesondere die Antrocknung, die Haftfestigkeit, die Bewitterungsstabilität, die Lagerfähigkeit, die Chemikalienbeständigkeit, die Durchhärtung, die Standfestigkeit des Nassfilms und die Abriebfestigkeit verändert werden. Beispielsweise können bevorzugt Alkyd-Harze eingesetzt werden, die mit Polymeren modifiziert sind, die durch radikalische Polymerisation erhältlich sind. Derartige Harze sind unter anderem aus den Druckschriften US 5,538,760, US 6,369,135 und DE-A- 199 57 161 bekannt. Die in der Druckschrift US 5,538,760 eingereicht am 22.05.95 beim Patentamt der Vereinigten Staaten von Amerika (USPTO) mit der Anmeldenummer 446,130 dargelegten Harze werden zu Zwecken der Offenbarung in die vorliegende Anmeldung eingefügt. Die in der Druckschrift US 6,369,135 B1 eingereicht am 13.08.96 beim Patentamt der Vereinigten Staaten von Amerika (USPTO) mit der Anmeldenummer 08/696,361 dargelegten Harze werden zu Zwecken der Offenbarung in die vorliegende Anmeldung eingefügt. Die in der Druckschrift DE-A- 199 57 161 eingereicht am 27.1 1 .99 beim Deutschen Patent- und Markenamt mit der Anmeldenummer DE 19957161 .9 dargelegten Harze werden zu
Zwecken der Offenbarung in die vorliegende Anmeldung eingefügt.
Weiterhin sind Alkyd-Harze bevorzugt, die gemäß der Druckschrift US 5,096,959 erhältlich sind. Die in der Druckschrift US 5,096,959 B1 eingereicht am 30.10.90 beim Patentamt der Vereinigten Staaten von Amerika (USPTO) mit der Anmeldenummer 609,024 dargelegten Harze werden zu Zwecken der Offenbarung in die vorliegende Anmeldung eingefügt. Diese Alkyd-Harze sind durch cycloaliphatische Polycarbonsäure modifiziert, wobei zur Modifikation insbesondere Cyclohexandicarbonsäuren und
Cyclopentandicarbonsäuren geeignet sind.
Darüber hinaus können Alkyd-Harze eingesetzt werden, die mit Polyethylenglycol modifiziert sind. In einer großen Anzahl von Patentschriften wird die Herstellung wasseremulgierbarer Alkydharze durch Modifizierung mit Polyethylenglycol (PEG) beschrieben. Bei den meisten Verfahren werden etwa 10 bis 30 % PEG durch Um- oder Veresterung direkt in das
Alkydharz eingebaut (s. unter anderem die US-Patentschriften Nr. 2,634,245; 2,853,459; 3,133,032; 3,223,659; 3,379,548; 3,437,615; 3,437,618; 10 3,442,835; 3,457,206;
3,639,315; die deutsche Offenlegungsschrift 14 95 032 oder die britischen Patentschriften Nr. 1 ,038,696 und Nr. 1 ,044,821 ).
Bevorzugte Alkyd-Harze, die mit Polyethylenglycol modifiziert sind, sind unter anderem aus der Druckschrift EP-A-0 029 145 bekannt. Die in der Druckschrift EP-A-0 029 145 eingereicht am 30.10.80 beim Europäischen Patentamt mit der Anmeldenummer EP
80106672.1 dargelegten Harze werden zu Zwecken der Offenbarung in die vorliegende Anmeldung eingefügt. Gemäß dieser Druckschrift kann zunächst ein Polyethylenglycol mit epoxidgruppenhaltigen Carbonsäure umgesetzt werden. Das so erhaltene
Reaktionsprodukt kann anschließend in der Reaktionsmischung zur Herstellung des Alkyd-Harzes eingesetzt werden. Bevorzugte Polyethylenglycole zur Modifikation der Alkydharze weisen beispielsweise ein Zahlenmittel des Molekulargewichts von 500 bis 5000 g/mol auf.
Besonders bevorzugte, mit Polyethylenglycol modifizierte Alkyd-Harze können weiter hin mit Copolymerisaten modifiziert werden, die durch Polymerisation von Methacrylsäure, ungesättigten Fettsäuren und Vinyl- und/oder Vinylidenverbindungen erhältlich sind.
Weiterhin zweckmäßig sind Alkyd-Harze, die mit Urethan-Gruppen modifiziert sind.
Derartige Alkyd-Harze sind unter anderem in WO 2006/09221 1 und EP-A-1 533 342 dargelegt.
Die in der Druckschrift EP-A-1 533 342 eingereicht am 09.1 1.04 beim Europäischen
Patentamt mit der Anmeldenummer EP 0402651 1 .8 dargelegten Harze werden zu Zwecken der Offenbarung in die vorliegende Anmeldung eingefügt.
Neben den zuvor dargelegten klassischen Alkyd-Harzen, zu deren Herstellung im
Allgemeinen Polycarbonsäuren eingesetzt werden, können auch weitere Alkyd-Harze eingesetzt werden, wie dies bereits zuvor dargelegt wurde. Hierzu gehören insbesondere Alkyd-Harze, die auf Urethanen basieren. Diese Urethan-Alkyd-Harze können beispielsweise durch Umsetzung von mehrwertigen Alkoholen mit mehrwertigen Isocyanaten erhalten werden. Bevorzugte Urethan-Harze sind beispielsweise aus EP-A-1 129 147 bekannt. Diese können beispielsweise durch Umsetzung von Amidesterdiolen mit Polyolen und
mehrwertigen Isocyanaten erhalten werden. Die gemäß EP-A-1 129 147 zu verwendenden Amidesterdiole können durch Umsetzung von Pflanzenölen mit N,N-Dialkanolaminen erhalten werden.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Alkyd-Harz eine lodzahl nach DIN 53241 von mindestens 1 g lod/100 g, vorzugsweise von mindestens 10 g lod/100 g, besonders bevorzugt von mindestens 15 g lod/100 g aufweisen. Gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die lodzahl des Alkyd-Harzes im Bereich von 2 bis 100 g lod pro 100 g Alkyd-Harz, besonders bevorzugt 15 bis 50 g lod pro 100 g Alkyd-Harz liegen. Die lodzahl kann anhand einer Dispersion bestimmt werden, wobei sich der Wert auf den Feststoffgehalt bezieht.
Zweckmäßig kann das Alkyd-Harz eine Säurezahl im Bereich von 0,1 bis 100 mg KOH/g, bevorzugt 1 bis 40 mg KOH/g und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 2 bis 10 mg KOH/g aufweisen. Die Säurezahl kann gemäß DIN EN ISO 21 14 anhand einer Dispersion bestimmt werden, wobei sich der Wert auf den Feststoffgehalt bezieht. Die Hydroxyzahl eines Alkyd-Harzes kann vorzugsweise im Bereich von 0 bis 400 mg KOH/g, besonders bevorzugt 1 bis 200 mg KOH/g und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 3 bis 150 mg KOH/g liegen. Die Hydroxyzahl kann gemäß DIN EN ISO 4629 anhand einer Dispersion bestimmt werden, wobei sich der Wert auf den Feststoffgehalt bezieht. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann ein Lack und/oder eine Lasur auf Basis von Poly(meth)acrylaten eingesetzt werden. Diese Lacke umfassen als Bindemittel
(Meth)acrylate, die polymerisiert werden können oder bereits in polymerer Form vorliegen. Hierbei können beispielsweise wässrige Dispersionen eingesetzt werden, wie diese in den Druckschriften DE-A-41 05 134, DE-A-25 13 516, DE-A-26 38 544, JP 5901 1376,
US 5,750,751 , EP-A-1 044 993, US 6,599,972 und WO 2006/013061 dargelegt sind, wobei die Lehren dieser Dokumente durch Referenz hierauf in die vorliegende Anmeldung eingefügt werden.
Bevorzugte Lacke und/oder Lasuren, die auf Poly(meth)acrylaten, gegebenenfalls in Mischung mit Alkydharzen basieren werden unter anderem in den Druckschriften WO 2009/047237 A1 , eingereicht am 06.10.2008 beim Europäischen Patentamt mit der
Anmeldenummer PCT/EP2008/063362; WO 2009/047234 A2, eingereicht am 06.10.2008 beim Europäischen Patentamt mit der Anmeldenummer PCT/EP2008/063356; WO 2009/ 146995 A1 , eingereicht am 08.05.2009 beim Europäischen Patentamt mit der
Anmeldenummer PCT/EP2009/055573; WO 2009/146977 A1 , eingereicht am 23.04.2009 beim Europäischen Patentamt mit der Anmeldenummer PCT/EP2009/054862; WO
2010/026204 A1 , eingereicht am 04.09.2009 beim Europäischen Patentamt mit der
Anmeldenummer PCT/EP2009/061429; WO 2010/0261 19 A1 , eingereicht am 31 .08.2009 beim Europäischen Patentamt mit der Anmeldenummer PCT/EP2009/061 178;
WO 2010/1 12285 A1 , eingereicht am 02.03.2010 beim Europäischen Patentamt mit der Anmeldenummer PCT/EP2010/052585; WO 2010/ 108762 A1 , eingereicht am 02.03.2010 beim Europäischen Patentamt mit der Anmeldenummer PCT/EP2010/052575;
WO 2010/1 12474 A1 , eingereicht am 30.03.2010 beim Europäischen Patentamt mit der Anmeldenummer PCT/EP2010/054139; dargelegt, wobei diese Druckschriften zu
Offenbarungszwecken durch Referenz hierauf in die vorliegende Anmeldung eingefügt werden.
Die lodzahl bevorzugt zur Herstellung von Lacken/Lasuren einzusetzenden Polymere, vorzugsweise Poly(alkyl)(meth)acrylaten, liegt vorzugsweise im Bereich von 1 bis 150 g lod pro 100 g Polymer, besonders bevorzugt im Bereich von 2 bis 100 g lod pro 100 g Polymer und ganz besonders bevorzugt 5 bis 40 g lod pro 100 g Polymer, gemessen gemäß DIN 53241 -1 . Die lodzahl kann insbesondere auch anhand einer erfindungsgemäßen Dispersion gemessen werden.
Zweckmäßig kann das bevorzugt zur Herstellung von Lacken/Lasuren einzusetzenden Polymer, vorzugsweise das Poly(alkyl)(meth)acrylat, eine Säurezahl im Bereich von 0,1 bis 40 mg KOH/g, bevorzugt 1 bis 20 mg KOH/g und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 2 bis 10 mg KOH/g aufweisen. Die Säurezahl kann gemäß DIN EN ISO 21 14 auch anhand einer Dispersion bestimmt werden.
Die Hydroxyzahl des bevorzugt zur Herstellung von Lacken/Lasuren einzusetzenden Polymeren kann vorzugsweise im Bereich von 0 bis 200 mg KOH/g, besonders bevorzugt 1 bis 100 mg KOH/g und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 3 bis 50 mg KOH/g liegen. Die Hydroxyzahl kann gemäß DIN EN ISO 4629 auch anhand einer Dispersion bestimmt werden.
Zu den bevorzugten Bindemitteln gehören weiterhin durch Polymerisation, Polykondensation oder Polyaddition selbstvernetzende Einkomponenten-Bindemittel oder durch
Polymerisation, Polykondensation oder Polyaddition vernetzbare Mehrkomponenten- vorzugsweise Zweikomponenten-Systeme. Diese Systeme erfordern im Allgemeinen ein spezifisches Wissen über die anzuwendenden Lacke und werden vielfach kommerziell oder gewerblich, beispielsweise in Industrieanlagen eingesetzt. In Betracht für diese bevorzugten Systeme kommen insbesondere
gegebenenfalls urethanmodifizierte, radikalisch aushärtbare, olefinisch ungesättigte
Polyesterharze, die als Bindemittel für Überzugsmittel, Spachtel- und Abdichtmassen geeignet sind,
oxidativ trocknende Bindemittel, insbesondere Alkydharze, die insbesondere zur Herstellung von Lacken eingesetzt werden,
Zweikomponenten-Polyurethan-Bindemittel auf Basis von Hydroxylgruppen aufweisenden Polyester- und/oder Polyacrylatharzen in Kombination mit den üblichen
Lackpolyisocyanaten, die insbesondere zur Herstellung von hochwertigen
Zweikomponenten-Polyurethanlacken Verwendung finden,
die bekannten, insbesondere aminisch aushärtbaren Epoxidharze, die ebenfalls sowohl zur Herstellung von Überzugsmitteln als auch zur Herstellung von Spachtel- und Abdichtmassen geeignet sind,
Aminoplast- und Phenoplastharze, die entweder als selbstvernetzende Lackbindemittel oder als Härter für andere filmbildende, insbesondere Hydroxyl- oder Carboxylgruppen
aufweisende Bindemittelkomponenten in Lacken für die unterschiedlichsten Einsatzgebiete eingesetzt werden können oder
Silikonharze, die durch Polykondensation zu hochwertigen Lackfilmen ausgehärtet werden können.
Zu den bevorzugten Bindemitteln, die vernetzbar sind und gegebenenfalls in Kombination mit Reaktivverdünnern verwendet werden können, gehören unter anderem, gegebenenfalls urethanmodifizierte, ungesättigte Polyesterharze inklusive lufttrocknende Alkydharze und/oder ungesättigte Acrylatharze, die im allgemeinen unter Zusatz geeigneter
Fotoinitiatoren unter Einwirkung energiereicher Strahlung (UV-Licht, Elektronenstrahlen) bzw. unter der Einwirkung von Luftsauerstoff unter Mitverwendung von Sikkativen
(Alkydharze) ausgehärtet werden.
Aufbauprinzip, Herstellverfahren und Anwendungen der ungesättigten Polyester und ungesättigten Acrylatharze sind in H. Wagner, H.F. Sarx "Lackkunstharze", 5. Auflage, Carl Hanser Verlag, München (1971 ), S. 129 ff., in Houben-Weyl "Methoden der organischen Chemie", Band 4, Georg Thieme Verlag Stuttgart New York (1987), Band 2,
Makromolekulare Stoffe, S. 1405 ff., in Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie, Band 1 1 (1960), S. 345 ff. und Band 14 (1963), S. 87 ff., ferner von S.E. Young in Progress in Organic Coatings, 4 (1976), S. 225 ff., von H.-J. Rosenkranz in Farbe und Lack 18, (1975), S. 608 ff., von W. Brushwell in Farbe und Lack 91 , Heft 9 (1985), S. 812 ff., von C.B. Rybuy et al in Journal of Paint Technology 46 Nr. 596 (1974), S. 60 ff. und von K.J.O'Hara in "A Review of the Chemistry and Formulation of Todays Radiation Curable Coatings and Inks" beta-gamma 1/91 , S. 13 ff., gehalten auf dem "Rad Tech. Europe Radiation Curing Seminar" in Barcelona (1990), ausführlich beschrieben.
Im Falle der Vernetzung mittels UV-Bestrahlung ist es notwendig, den Überzugsmassen Fotoinitiatoren hinzuzufügen.
Als Fotoinitiatoren sind die üblicherweise eingesetzten Verbindungen geeignet, wie sie z.B. in Houben-Weyl, "Methoden der organischen Chemie", Band E 20, Seite 80 ff., Georg Thieme Verlag Stuttgart 1987, beschrieben sind.
Gut geeignet sind z.B. Benzoinether wie Benzoinisopropylether, Benzilketale, wie z.B.
Benzildimethylketal und Hydroxyalkylphenone, wie z.B. 2-Hydroxy-2-methyl-1 -phenyl-1 - propan-1 -οη.
Die erwähnten Fotoinitiatoren, die je nach Verwendungszweck der Produkte in Mengen zwischen 0,1 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das
Gesamtgewicht aller Bindemittelkomponenten, eingesetzt werden, können als einzelne Substanz oder, wegen häufiger vorteilhafter synergistischer Effekte, auch in Kombination miteinander verwendet werden.
Zweikomponenten-Polyurethanlacke, die ebenfalls eingesetzt werden können, sind insbesondere solche auf Basis von Hydroxylgruppen aufweisenden Harzen, insbesondere Hydroxylgruppen aufweisenden Polyester- und/oder Polyacrylatharzen und den üblichen Lackpolyisocyanaten. Bezüglich der an sich bekannten Chemie der Zweikomponenten- Polyurethanlacke, die gegebenenfalls durch die Mitverwendung der Reaktivverdünner modifiziert werden können, sei beispielsweise auf US-PS 3 124 605, 3 358 010, 3 903 126, 3 903 127, 3 976 622, 3 183 1 12, 3 394 1 1 1 , 3 645 979, 3 919 218, GB-PS 1 060 430, 1 234 972, 1 506 373 und 1 458 564 verwiesen.
Die Polyisocyanatkomponente besteht in allen diesen Zweikomponenten-Systemen im allgemeinen aus den üblichen, Biuretgruppen, Isocyanurat- oder Uretdiongruppen oder Urethangruppen aufweisenden Lackpolyisocyanaten auf Basis von einfachen Diisocyanaten wie Hexamethylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat oder auch 2,4- und /oder 2,6- Diisocyanatotoluol, wobei die entsprechenden Lackpolyisocyanate mit aliphatisch
gebundenen Isocyanatgruppen bevorzugt sind.
Epoxidharze, die ebenfalls eingesetzt werden können, sind die üblichen, mit Hydroxyl-, Carboxyl- und insbesondere Aminogruppen unter Addition reagierende Epoxidharze, wie sie beispielsweise in H. Wagner, H.F. Sarx "Lackkunstharze", Carl Hanser Verlag, München, 5. Auflage (1971 ), S. 174 ff., in "Methoden der organischen Chemie", Houben-Weyl, 4. Auflage, Georg Thieme Verlag, Stuttgart - New York (1987), Band 3, Makromolekulare Stoffe, S. 1891 ff. und der daraus hergestellten Lacke in Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie, Verlag Chemie Weinheim (1978), 4. Auflage, Band 15, S. 637 ff., beschrieben sind.
Aminoplastharze, die weiterhin zur Beschichtung eingesetzt werden können, sind
insbesondere mit Hydroxyl- und Carboxylgruppen aufweisenden Verbindungen zu
Kondensationsreaktionen befähigte Aminoplastharze, wie Melamin-, Harnstoff- und/oder Guanamin-Formaldehyd-Kondensationsprodukte, beschrieben in der französischen
Patentschrift FR-PS 943 41 1 , in D.H. Solomon, "The Chemistry of Organic Filmformers", John Wiley & Sons, Inc. New York (1974), S. 235 - 240, in "Methoden der organischen Chemie", Houben-Weyl, 4. Auflage, Georg Thieme Verlag, Stuttgart - New York (1987), Band
3, Makromolekulare Stoffe, S. 181 1 ff. und in H. Wagner und H.F. Sarx "Lackkunstharze", Carl Hanser Verlag, München, 5. Auflage (1971 ), S. 61 ff., und der daraus hergestellten Lacke in Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie, Verlag Chemie Weinheim (1978),
4. Auflage, Band 15, S. 643 ff. Phenolformaldehydharze sind insbesondere mit Hydroxyl- und Carboxylgruppen zu
Kondensationsreaktionen befähigte Phenol-Formaldehydharze wie z.B. Novolak- und/oder Resolharze, beschrieben in "Methoden der organischen Chemie", Houben-Weyl, 4. Auflage, Georg Thieme Verlag, Stuttgart - New York (1987) Band 3, Makromolekulare Stoffe, S. 1794 ff. und H. Wagner, H.F. Sarx "Lackkunstharze", Carl Hanser Verlag, München, 5. Auflage (1971 ), S. 45 ff.
Weiterhin können Beschichtungsmittel eingesetzt werden, die auf Fluorpolymeren basieren. Derartige Lacke und/oder Lasuren sind unter anderem in den Dokumenten WO
2004/088422, eingereicht am 19.1 1.2003 beim Japanischen Patentamt mit der
Anmeldenummer PCT/J P2003/014743; JP 10324843, eingereicht am 26.05.1997 beim Japanischen Patentamt mit der Anmeldenummer JP19970149868; und WO 02/34849, eingereicht am 16.10.2001 beim Japanischen Patentamt mit der Anmeldenummer
PCT/J P01/09059 dargelegt, wobei der Inhalt dieser Druckschriften zu Offenbarungszwecken in die vorliegende Anmeldung eingefügt wird.
Weiterhin können diese Beschichtungsmittel beispielsweise von AGC Chemicals unter der Handelsbezeichnung Lumiflon® erhalten werden. Hierbei sind Lacke und/oder Lasuren für verschiedene Ansprüche erhältlich. Die unter der Bezeichnung Lumiflon® erhältlichen Beschichtungsmittel können in Form einer Dispersion oder als lösungsmittelbasierendes System erhalten werden, Hierbei sind auch Systeme verfügbar, die bei Raumtemperatur härten.
Die verschiedenen Bindemitteltypen können einzeln oder als Mischung eingesetzt werden, wobei auch Mischtypen verwendet werden können, wie zum Beispiel Epoxidacrylate, Polyesteracrylate, Polyetheracrylate, Polyurethanacrylate, Siliconacrylate. Beispiele hierfür sind Laromer® Produkte der Fa. BASF, Ebecryl® Produkte der Fa. Cytec, Genomer® Produkte der Fa. Rahn, Sartomer® Produkte der Fa. Sartomer.
Epoxidacrylate entstehen aus der Umsetzung von aromatischen oder aliphatischen
Epoxidharzen mit freier Acrylsäure. Beschichtungen zeichnen sich durch hohe Reaktivität, hohe Härte und gute Chemikalienbeständigkeit aus.
Polyesteracrylate sind Umsetzungsprodukte von Polyestern mit endständigen
Hydroxylgruppen und Acrylsäure. Die Beschichtungen zeichnen sich durch gute Härte und Witterungsbeständigkeit aus.
Polyetheracrylate sind Produkte aus Veresterung von meist linearen Polyethern mit freien Hydroxylgruppen und Acrylsäure. Polyurethanacrylate erhält man bei der Umsetzung von Polyurethanpräpolymeren mit endständigen Isocyanatgruppen und Hydroxyalkylacrylaten. Die einfachsten Urethanacrylate ergeben sich durch Umsetzung eines Diisocyanates mit einem hydroxylgruppenhaltigen Monomer. Die Beschichtungen zeichnen sich durch sehr gute Witterungsbeständigkeit, Chemikalienbeständigkeit und Härte bei gleichzeitig guter Flexibilität aus.
Siliconacrylate entstehen entweder durch Umsetzung von Polydialkylsilanen mit
endständigen Silanolgruppen und Hydroxyalkylacrylaten oder durch Addition von Acrylsäure an Polydialkylsilane, die endständige Epoxidgruppen enthalten.
Die zuvor dargelegten Lacke und/oder Lasuren können in Form von wässrigen Dispersionen vorliegen. Diese Dispersionen, vorzugsweise (Meth)acrylat-Dispersionen, weisen im
Allgemeinen einen Wassergehalt im Bereich von 30 bis 90 Gew.%, vorzugsweise 40 bis 80 Gew.% auf. Bevorzugt weisen die wässrigen Dispersionen einen Feststoffgehalt im Bereich von 10 bis 70 Gew.-%, besonders bevorzugt 20 bis 60 Gew.-% auf. Wässrige Dispersionen können einen geringen bis moderaten Gehalt von organischen Lösungsmitteln zur
Unterstützung der Filmbildung enthalten; insbesondere wenn die verwendeten Bindemittel eine so hohe Glastemperatur aufweisen, dass sie bei der Beschichtungstemperatur nicht mehr verfilmen. Der Lösungsmittelgehalt wird in diesen Fällen zwischen null und 20 %, bevorzugt null und 10 % bezogen auf Gesamtformulierung eingestellt. Als Lösungsmittel kommen bevorzugt wasserlösliche oder wassermischbare Lösungsmittel zum Einsatz wie z.B. Alkohole, (Poly)Glykolether oder wasserlösliche stickstoffhaltige Heterocyclen. Bei der Auswahl der Lösungsmittel ist neben der Unterstützung der Filmbildung insbesondere auf die Gesundheitsgefährdung der Verbraucher, insbesondere bei Heimwerkerprodukten zu achten.
Zur Herstellung eines beschichteten Formkörpers kann vorzugsweise eine Polymerisat- Dispersion vorzugsweise (Meth)acrylat-Dispersion, eingesetzt werden, die eine dynamische Viskosität im Bereich von 0,1 bis 180 mPas, bevorzugt 1 bis 80 mPas und ganz besonders bevorzugt 10 bis 50 mPas aufweist, gemessen gemäß DIN EN ISO 2555 bei 25°C
(Brookfield).
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Beschichtungsmittel Lösungsmittel enthalten, wobei das Lösungsmittel in größeren Mengen eingesetzt wird.
Der Begriff des Lösungsmittels ist hierbei weit zu verstehen. Zu den bevorzugten
Lösungsmitteln gehören insbesondere aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Toluol, Xylol; Ester, insbesondere Acetate, vorzugsweise Butylacetat, Ethylacetat, Propylacetat; Ketone, vorzugsweise Ethylmethylketon, Aceton, Methylisobutylketon oder Cyclohexanon; Alkohole, insbesondere Isopropanol, n-Butanol, Isobutanol; Ether, insbesondere
Glykolmonomethylether, Glykolmonoethylether, Glykolmonobutylether; Aliphate,
vorzugsweise Pentan, Hexan, Cycloalkane und substituierte Cycloalkane, beispielsweise Cyclohexan; Mischungen aus Aliphaten und/oder Aromaten, vorzugsweise Naphtha; Benzin, Biodiesel; aber auch Weichmacher wie niedrigmolekulare Polypropylenglycole oder
Phthalate. Die genannten Lösungsmittel können einzeln oder als Mischung eingesetzt werden.
Der Anteil an Lösungsmittel in bevorzugten lösungsmittelhaltigen Beschichtungsmitteln kann insbesondere im Bereich von 0,1 bis 60 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 5 bis 40 Gew.-% liegen, bezogen auf das Gesamtgewicht des Beschichtungsmittels.
Die dynamische Viskosität des lösungsmittelhaltigen Beschichtungsmittels ist vom
Feststoffgehalt und der Art des Lösungsmittels abhängig und kann einen weiten Bereich umfassen. So kann diese bei hohem Polymergehalt mehr als 20.000 mPas betragen.
Zweckmäßig ist meist eine dynamische Viskosität im Bereich von 10 bis 10000 mPas, bevorzugt 100 bis 8000 mPas und ganz besonders bevorzugt 1000 bis 6000 mPas, gemessen gemäß DIN EN ISO 2555 bei 25°C (Brookfield).
Von besonderem Interesse sind insbesondere lösungsmittelhaltige Beschichtungsmittel, die vorzugsweise 10 bis 80 Gew.-%, besonders bevorzugt 25 bis 65 Gew.-% mindestens eines Bindemittels, vorzugsweise ein Bindemittel auf Basis von (Meth)acrylaten, enthalten.
Eine überraschend gute Verarbeitbarkeit zeigen darüber hinaus lösungsmittelhaltige
Beschichtungsmittel, deren Feststoffgehalt vorzugsweise mindestens 40 Gew.-% besonders bevorzugt mindestens 60 Gew.-% beträgt.
Neben wässrigen Dispersionen bilden Reaktivlacke oder Reaktivlasuren eine weitere Gruppe bekannter Beschichtungsmittel. Derartige Beschichtungsmittel sind beispielsweise aus EP-0 693 507 und EP-0 546 417 bekannt, wobei diese Dokumente zu Offenbarungszwecken in die vorliegende Anmeldung eingefügt werden. Besonders bevorzugt sind
Beschichtungsmittel mit einem Bindemittel auf Basis von (Meth)acrylaten, die beispielsweise in WO 2010/1 12288 A1 offenbart sind. Der Inhalt der Druckschrift WO 2010/1 12288 A1 , eingereicht am 03.03.2010 beim Europäischen Patentamt mit der Anmeldenummer
PCT/EP2010/052662, wird hiermit explizit in die Beschreibung der vorliegenden Anmeldung mit aufgenommen.
Reaktivverdünner sind niedrigviskose Flüssigkeiten, die aufgrund ihrer niedrigen Viskosität die Einstellung von Verarbeitungsviskositäten unter Minimierung der Menge an inerten Lösungsmitteln erlauben und andererseits aufgrund von Reaktivzentren einer Vernetzungsreaktion teilhaben, somit in die feste Lackschicht eingebaut werden und nicht in die Umwelt entweichen. Zu diesen Verbindungen zählen unter anderem radikalisch polymerisierbare Monomere, die eine oder mehrere Doppelbindungen aufweisen. Neben den zuvor dargelegten (Meth)acrylaten und den Styrolmonomeren zählen hierzu vorzugsweise Verbindungen, die mindestens eine Octadienylgruppe umfassen, wie diese insbesondere in EP-0 546 417 dargelegt sind.
Die dynamische Viskosität des Reaktivverdünners kann in einem weiten Bereich liegen. Zweckmäßig ist meist eine dynamische Viskosität im Bereich von 1 bis 5000 mPas, bevorzugt 10 bis 1000 mPas und ganz besonders bevorzugt 10 bis 500 mPas, gemessen gemäß DIN EN ISO 2555 bei 25°C (Brookfield).
Von besonderem Interesse sind mithin Reaktivverdünner mit einem Siedepunkt von mindestens 180 °C, bevorzugt mindestens 250 °C, besonders bevorzugt mindestens 280 °C bei Normaldruck (1024 mbar). Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann der Siedepunkt des Reaktivverdünners bei Normaldruck im Bereich von 180 bis 350 °C, besonders bevorzugt im Bereich von 250 bis 300 °C liegen.
Vorzugsweise kann ein Beschichtungsmittel mit einem Reaktivverdünner vorzugsweise 0,1 bis 50 Gew.-%, besonders bevorzugt 5 bis 30 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt 15 bis 25 Gew.-% Reaktivverdünner aufweisen, bezogen auf das Gesamtgewicht des
Beschichtungsmittels.
Ein bevorzugt zur Herstellung der Beschichtung einzusetzender Lack weist mindestens ein Farbmittel auf. Ein Farbmittel ist nach DIN 55943 die Sammelbezeichnung für alle farbgebenden Stoffe. Zu den farbgebenden Stoffen gehören unter anderem lösliche
Farbstoffe und anorganische oder organische Pigmente. Diese Farbmittel können einzeln oder als Mischung von zwei oder mehreren eingesetzt werden. So können insbesondere Mischungen organischer Farbpigmente mit löslichen organischen Farbstoffen eingesetzt werden. Weiterhin können Mischungen eingesetzt werden, die anorganische und organische Farbpigmente umfassen. Darüber hinaus können Mischungen verwendet werden, die zusätzlich zu den anorganischen Farbpigmenten lösliche organische Farbstoffe enthalten. Weiterhin sind Mischungen zweckmäßig, die lösliche Farbstoffe und anorganische und organische Pigmente umfassen. Die zuvor dargelegten Farbmittel sind unter anderem in Kirk Orthmer Encyclopedia of Chemical Technology, Third Edition, vol. 19, pp. 1 bis 78 und in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 5. Auflage auf CD-ROM dargelegt.
Bei den Pigmenten, die in der Farbschicht vorzugsweise enthalten sind, kann es sich um beliebige Pigmente handeln. Verwendet werden können z.B., ohne darauf beschränkt zu sein, Titandioxid, Zinksulfid, Pigmentruss, Azodiarylgelb, Isoindolgelb, Diarylidorange, Chinacridonmagenta, Diketopyrrolorot, Kupferphthalocyaninblau, Kupferphthalo-cyaningrün, Dioxazinviolett und Diketometalloxid.
Eine ziemlich umfassende Auflistung weiterer einsetzbarer Pigmente ist im Colour Index International, Fourth Edition Online, 2001 , veröffentlicht von der Society of Dyers and
Colourists in Verbindung mit der American Association of Textile Chemists and Colorists zu finden.
Es können auch Effektpigmente wie, ohne darauf beschränkt zu sein, Metalloxid- beschichtete Glimmer und Metallicpigmente, eingesetzt werden. Die Menge an Buntpigment beträgt gewöhnlich 1 bis 50 Gew.%, bevorzugt 3 bis 45 Gew.%, bezogen auf das Gewicht des Lacks, abhängig von der Art des Pigments, der gewünschten Deckkraft und vom gewählten Beschichtungsverfahren.
Weißpigment wird gewöhnlich in einer Menge von 20 bis 50 Gew.%, bevorzugt 25 bis 45 Gew.%, eingesetzt. Die Buntpigmente werden vielfach in einer Menge von 1 bis 20 Gew.%, abhängig von der Art und des Farbtons sowie des verwendeten Druckverfahrens, eingesetzt. Metalloxid-beschichtete Glimmer und Metallicpigmente, werden vielfach in einer Menge von 1 bis 20 Gew.%, abhängig von der Art und des Farbtons sowie des verwendeten
Beschichtungsverfahrens, eingesetzt.
Neben Pigmenten können die zur Beschichtung eingesetzten Zusammensetzungen weitere üblich Additive, beispielsweise Füllstoffe, Sikkative, Verlaufsmittel, Hautverhinderungsmittel, Antischaummittel, Härtungskatalysatoren, UV-Absorber, Beschleuniger, Katalysatoren, Stabilisatoren gegen thermischen, photochemischen und oxidativen Abbau umfassen.
Vorzugsweise stellt das zur Beschichtung des zuvor dargelegten Verbund körpers
eingesetzte Beschichtungsmittel eine Flüssigkeit dar. Hierdurch können die Beschichtungen ohne größeren Aufwand erhalten werden. Zweckmäßig ist meist eine dynamische Viskosität im Bereich von 0,1 bis 10000 mPas, bevorzugt 1 bis 1000 mPas und ganz besonders bevorzugt 10 bis 500 mPas, gemessen gemäß DIN EN ISO 2555 bei 25°C (Brookfield).
Die Beschichtung, die auf dem Verbundkörper aufgebracht ist, kann eine oder mehrere Schichten umfassen. Beispielsweise kann eine Füll- oder Grundierschicht aufgetragen werden, die beispielsweise als Haftvermittler dient. Auf diese Schicht kann beispielsweise eine Deckschicht appliziert werden. Dieser Aufbau ist jedoch relativ aufwendig, so dass durch die vorliegende Erfindung vorzugsweise ein Formkörper mit einer einschichtigen Beschichtung bereitgestellt wird, die bevorzugt eine hohe Haftfestigkeit ohne Grundierung aufweist. Diese Eigenschaft beruht auf der hohen Kompatibilität vieler Beschichtungsmittel mit Poly(alkyl)(meth)acrylaten und/oder zellulosehaltigen Materialien. Diese einschichtige Beschichtung kann in einem oder mehreren Beschichtungsvorgängen erfolgen.
Das Beschichtungsmittel, vorzugsweise ein Lack und/oder eine Lasur kann durch übliche Verfahren, wie Tauch-, Walz-, Flut-, Gießverfahren, insbesondere durch Streichen, Rollen, Spritzverfahren (Hochdruck, Niederdruck, Airless oder elektrostatisch (ESTA)) aufgebracht werden.
Die Beschichtung steht mit dem Verbundmaterial in Verbindung, so dass das
Beschichtungsmittel unmittelbar auf die Oberfläche des geformten Verbundmaterials aufgebracht wird.
Bevorzugte Beschichtungen, die aus den erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel erhalten werden, zeigen eine hohe Pendeldämpfung nach König. Bevorzugt beträgt die Pendelhärte nach sieben Tagen mindestens 10 s, vorzugsweise mindestens 20 s, insbesondere bevorzugt mindestens 30 s und speziell bevorzugt mindestens 50 s gemessen gemäß DIN EN ISO 1522.
Bevorzugte Beschichtungen zeigen insbesondere gegenüber polaren Lösungsmitteln, insbesondere Alkoholen, beispielsweise 2-Propanol, oder Ketonen, beispielsweise
Methylethylketon (MEK), unpolaren Lösungsmitteln, beispielsweise Dieselkraftstoff
(Alkanen), eine ausgezeichnete Beständigkeit. Nach einer Einwirkung von 15 Minuten und anschließender Trocknung (24 Stunden bei Raumtemperatur) zeigen bevorzugte
Beschichtungen eine Pendeldämpfung gemäß DIN ISO 1522 von vorzugsweise mindestens 10 s, bevorzugt mindestens 30 s.
Darüber hinaus zeigen bevorzugte Beschichtungen eine überraschend gute Tiefung. Gemäß besonderen Abwandlungen der vorliegenden Erfindung können bevorzugte Beschichtungen eine Tiefung von mindestens 1 mm, besonders bevorzugt mindestens 3,0 mm, gemessen gemäß DIN 53156 (Erichsen) zeigen.
Weiterhin zeichnen sich bevorzugt einsetzbare Beschichtungen eine überraschend hohe Haftfestigkeit, die insbesondere gemäß dem Gitterschnitt-Versuch bestimmt werden kann. So kann insbesondere eine Klassifizierung von 0 bis 1 , besonders bevorzugt von 0 gemäß der Norm DIN EN ISO 2409 erzielt werden.
Weitere wertvolle Hinweise zu den einsetzbaren Lacken und/oder Lasuren, die vorzugsweise für Holz und/oder Kunststoffe, insbesondere Poly(meth)acrylate geeignet sind, finden sich unter anderem in Lackformulierung und Lackrezeptur von B. Müller und U. Poth,
herausgegeben von U. Zorll, Vincentz, 2003, ISBN 3-87870-746-0 mit weiteren Literaturzitaten, wobei dieses Buch sowie die in diesem Buch enthaltenen Zitate zu Zwecken der Offenbarung durch Referenz hierauf in die Anmeldung aufgenommen wird.
Die beschichteten Verbundkörper können massiv, teilmassiv oder mit Hohlräumen ausgestattet sein. In den Hohlräumen können zur Stabilisierung dienende Elemente, z. B., aus Metall oder anderen sehr stabilen Materialien wie z. B. Carbon enthalten sein. Die Hohlräume können aber auch mit Dämmmaterialien gefüllt sein um den Verbund körpern gute Wärmedämmeigenschaften zur verleihen. Die erfindungsgemäßen Verbundkörper können in allen für WPC bekannten Anwendungen, insbesondere als Werkstoff in Bereichen mit erhöhter Feuchtigkeitseinwirkung, speziell im Außenbereich, wie z. B. als Bodenbeläge, z. B. als Terrassenpaneele etc., als Konstruktionsmaterialien, wie z. B. als
Konstruktionshölzer, Bretter, Balken, Pfosten, Schalungstafeln, Gartenhütten, Spieltürme, Spielgeräte, Sandkästen, Carports, Pavillons, Türzargen, Türblätter, Fensterbänke etc., als Wandelemente, als Wandverkleidungen, Schallschutzelemente, Balustraden, als
Deckenverkleidungen, als Dachabdeckungen, im Schiffsbau oder zum Bau von
Hafenanlagen, z. B. Bootsstegen, Bootsabweiser, Schiffdecks etc., als wartungsfreier Möbel Werkstoff im Innen- und Außenbereich, wie z.B. Stühle, Liegen, Regale, Theken, Gartenbänke, Küchenmöbel, Arbeitsplatten, Badmöbel etc., als Behälter bzw. Einfassungen, wie z. B. Raseneinfassungen, Beeteinfassungen, Rollrabatte, Blumentöpfe, Pflanztröge etc., verwendet werden.
Die Schallschutzwirkung der erfindungsgemäßen Verbundkörper kann auf der Reflektion des Schalls aber auch auf der Absorption beruhen. Während zur Reflektion auch glatte
Oberflächen der Bauteile ausreichend sind, werden zur Anwendung als
Schallschutzelemente mit Schallschluckwirkung bevorzugt Bauteile aus den
erfindungsgemäßen Formkörpern hergestellt, deren Oberfläche derart strukturiert ist, dass durch die Strukturierung ein schallschluckender Effekt erzielt wird. Weiterhin stellen
Hohlkammerplatten oder Profile bevorzugte Formkörper der vorliegenden Erfindung dar, welche mit entsprechenden Öffnungen bzw. Bohrungen versehen sind, die es erlauben, dass die Schallwellen in das Bauteil eindringen. Dadurch kann ein signifikanter Schallschluckeffekt erzielt werden. Kombinationen bzw. Abwandlungen der beiden genannten Varianten der Schallschutzelemente sind von der vorliegenden Erfindung ebenfalls erfasst. Meßmethoden:
Schmelzindex MVR
Der MVR [230°C, 3,8kg] wird bestimmt nach ISO 1 133
Wasseraufnahme (Koch-Test)
Die Wasseraufnahme wird in einem Koch-Test in Anlehnung an die Norm EN 1087-1 bestimmt. Hierzu wird ein 100 mm langer Probenabschnitt in Dicke und Breite des
Produktionsmaßes für 5 h in kochendem Wasser eingetaucht und nach ca. 60min Abkühlung in kaltem Wasser auf Quellung und gravimetrischer Wasseraufnahme geprüft.
Bruchfestigkeit und Durchbiegung
Die Bestimmung der Bruchfestigkeit sowie der Durchbiegung bei 500 N Belastung der erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffe geschieht in Anlehnung an DIN EN 310
(„Holzwerkstoffe - Bestimmung des Biege-Elastizitätsmoduls und der Biegefestigkeit").
Die nachfolgenden Beispiele dienen der näheren Erläuterung und dem besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung schränken diese bzw. deren Umfang jedoch in keiner Weise ein.
Beispiel 1
Allgemeine Beschreibung:
Eine PMMA Formmasse mittleren Molekulargewichts, PLEXIGLAS® FM 6N bzw.
PLEXIGLAS® FM 7N von Evonik Röhm GmbH, Darmstadt, wurde mit einem Anteil von 70 Gew.% Holzfasern unter Verwendung des polaren Esterwachses LICOWAX E der Firma Clariant, Sulzbach, als Gleitmittel und eines Haftvermittlers vermischt und extrudiert.
Versuche zeigten, dass sich eine solche Mischung mit bis 75 Gew. % Holzanteil im Bereich 210 +/- 10 °C sehr gut plastifizieren lässt und WPC Extrudate hervorbringt, die eine sehr geringe Wasseraufnahme, hohe Dimensionsstabilität gegenüber Feuchte und eine hohe mechanische Stabilität aufweisen.
Beispiel 1 a
Der Versuch wurde wie in der allgemeinen Beschreibung durchgeführt. Es wurde ein Styrol- Maleinsäureanhydrid Copolymer mit ca. 20 - 22 Gew.% eingebautem Maleinsäureanhydrid als Haftvermittler verwendet. Die Zusammensetzung der Einsatzmengen für die Extrusion gestaltete sich wie folgt:
Holzfasern: 320 μηι 70 Gew. %
Haftvermittler: XI RAN® SZ 22065 6,0 Gew. %
Gleitmittel: LICOWAX® E 3,0 Gew.%
PMMA: PLEXIGLAS® 7N 21 Gew. %
Die anwendungstechnischen Tests des erhaltenen WPC's ergaben folgende Ergebnisse:
Wasseraufnahme im Kochtest bei 100°C: 4,5 Gew. %
Bruchfestigkeit: 3,3 kN
Durchbiegung 500N: 2,3 mm
Der erhaltene Formkörper wurde mit Aidol-HK-Lasur beschichtet. Die Beschichtung zeigte eine ausgezeichnete Haftung auf dem extrudierten Formkörper.
Beispiel 1 b
Der Versuch wurde wie in der allgemeinen Beschreibung durchgeführt. Es wurde ein Polymethylmethacrylat-Maleinsäureanhydrid-Copolymere entsprechend dem Copolymer (I) aus Beispiel A der WO 2005/108486, mit 10 Gew.% eingebautem Maleinsäureanhydrid als Haftvermittler verwendet.
Die Zusammensetzung der Einsatzmengen für die Extrusion gestaltete sich wie folgt:
Holzfasern: 70 Gew.%
Haftvermittler: 10 Gew.%
Gleitmittel: LICOWAX E 2,0 Gew.%
PMMA: PLEXIGLAS® 7N 18 Gew.%
Die anwendungstechnischen Tests des erhaltenen WPC's ergaben folgende Ergebnisse:
Wasseraufnahme im Kochtest bei 100°C: 4,3 Gew. %
Bruchfestigkeit: 41 14 kN
Durchbiegung 500N: 1 ,8 mm
Der erhaltene Formkörper wurde mit Induline LW-720/40 (wässrige Lasur auf Basis von Reinacrylaten) beschichtet. Die Beschichtung zeigte eine ausgezeichnete Haftung auf dem extrudierten Formkörper.

Claims

Patentansprüche
1 . Verbundkörper, umfassend ein Verbundmaterial, enthaltend zumindest ein
zellulosehaltiges Material und zumindest ein Poly(alkyl)(meth)acrylat, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbundkörper mindestens eine Beschichtung, die mit dem
Verbundmaterial in Verbindung steht, aufweist.
2. Verbundkörper gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das
Verbundmaterial ein Poly(alkyl)(meth)acrylat umfasst, welches einen Schmelzindex MVR [230°C, 3,8kg] im Bereich von 0,5 - 30 ml/10min aufweist.
3. Verbundkörper gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das
Verbundmaterial ein Copolymer umfasst, welches Einheiten, die von einem zyklischen Carbonsäureanhydrid abgeleitet sind, und Einheiten umfasst, die von (Meth)acrylaten abgeleitet sind.
4. Verbundkörper gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbundmaterial zumindest einen mit Zellulose
kompatiblen Haftvermittler enthält.
5. Verbundkörper gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Haftvermittlers bezogen auf das Gesamtgewicht des erfindungsgemäßen
Verbundmaterials zwischen 0,5 und 70 Gew. %, bevorzugt 1 und 50 Gew.%, besonders bevorzugt 1 und 40 Gew.%, ganz besonders bevorzugt 2 und 30 Gew.%, speziell bevorzugt im Bereich 3 bis 25 Gew.% und ganz speziell bevorzugt im Bereich 3 bis 15 Gew.% beträgt.
6. Verbundkörper gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Haftvermittler um ein Copolymer umfassend ein oder mehrere Monomer(e) ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus zyklischen Carbonsäureanhydrid-
Derivaten wie z. B. Maleinsäureanhydrid, Itaconsäureanhydrid,
Citraconsäureanhydrid und Glutaconsäureanhydrid, (Meth)acrylsäurederivaten wie z.B. Methacrylsäure oder Acrylsäure, Amino-, Imid-Monomere und Epoxy-Gruppen enthaltenden Monomere, bevorzugt (Alkyl)(meth)acrylamide, (Alkyl)(meth)acrylimide, N-Vinylpyrolidon sowie optional ein oder mehrere Monomere ausgewählt aus der
Gruppe bestehend aus Styrol, a-Methylstyrol, o Ethylstyrol, Acrylaten,
Methacrylaten, Vinylacetat, Ethylen oder Propylen, handelt. Verbundkörper gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass der Anteil des Copolymers umfassend zumindest ein
Poly(alkyl)(meth)acrylat und zumindest ein zyklisches Carbonsäureanhydrid-Derivat bezogen auf das Gesamtgewicht des erfindungsgemäßen Verbundmaterials 0,5 bis (100 - Anteil an zellulosehaltigem Material - sonstige Bestandteile des
Verbundmaterials) Gew.%, bevorzugt 2 bis (100 - Anteil an zellulosehaltigem Material - sonstige Bestandteile des Verbundmaterials) Gew.%, beträgt
und/oder
dass der Anteil am zyklischen Carbonsäureanhydrid-Derivat bezogen auf das Gesamtgewicht des erfindungsgemäßen Verbundmaterials Bereich von 0,1 - 5 Gew.%, bevorzugt im Bereich von 0,4 - 3 Gew. %, liegt
und/oder
dass es sich bei dem zyklischen Carbonsäureanhydrid-Derivat, um ein Derivat mit einem 5-, 6- oder 7-gliedrigen Ring, handelt.
Verbundkörper gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass es die folgenden Komponenten:
a) zellulosehaltige Komponente,
bevorzugt Holzfasern: 40 - 80 Gew.%
b) Copolymer umfassend zumindest
ein Poly(alkyl)(meth)acrylat
und zumindest ein zyklisches
Carbonsäureanhydrid-Derivat: 1 - 50 Gew.%
c) Gleitmittel: 0 - 5 Gew.%,
bevorzugt 0,5 - 4 Gew.% d) Poly(alkyl)(meth)acrylat- Matrixpolymer: 0 - 59 Gew.%,
bevorzugt 1 - 57,5 Gew.% e) Farbstoff 0 - 5 Gew.% f) Lichtstabilisatoren 0 - 0,5 Gew.%,
bevorzugt 0.01 - 0,2 Gew.% umfasst, wobei die Komponenten b) und d) zusammen 9,5 bis 60 Gew.% des Gesamtgewichts der Komponenten a) bis f) ausmachen und sich die Summe der Komponenten a) bis f) zu 100 Gew.% ergibt.
Verbundkörper gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbundmaterial zumindest ein Gleitmittel enthält, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyolefinen, polaren Esterwachsen, Polyethylenwachsen, Carbon- und Fettsäuren sowie deren Estern (z.B. Stearate) sowie langkettige Fettalkohole und Fettalkoholester.
Verbundkörper gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbundmaterial bis zu 80 Gew.% Holzpartikel sowie mindestens 15 Gew.% Poly(alkyl)(meth)acrylat, jeweils bezogen auf das
Gesamtgewicht des Verbundmaterials, aufweist.
Verbundkörper gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung eine Grundierung und/oder Lackierung und/oder eine Lasur und/oder eine co-extrudierte Schicht ist, und/oder dass es sich um eine einschichtige Beschichtung handelt.
Verbundkörper gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung mindestens ein Polymer umfasst, welches auf (Meth)acrylaten basiert und/oder welches funktionelle Gruppen aufweist, die mit Hydroxygruppen umgesetzt werden können.
Verbundkörper gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung eine Dicke im Bereich von 10 bis 1000 μηη aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Verbund körpers gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Form- und/oder Gußkörper, umfassend ein Verbundmaterial, enthaltend zumindest ein
zellulosehaltiges Material und zumindest ein Poly(alkyl)(meth)acrylat, mit einem Beschichtungsmittel versehen wird.
15. Verfahren gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmittel flüssig ist.
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