WO1999047576A1 - Giessmasse für die herstellung von sanitärformteilen - Google Patents

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WO1999047576A1
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syrup
elastomer
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Andreas Hajek
Thomas Heck
Stefan Harke
Thomas Wilhelm
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Blanco GmbH and Co KG
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Blanco GmbH and Co KG
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F265/00—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers of unsaturated monocarboxylic acids or derivatives thereof as defined in group C08F20/00
    • C08F265/04—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers of unsaturated monocarboxylic acids or derivatives thereof as defined in group C08F20/00 on to polymers of esters
    • C08F265/06—Polymerisation of acrylate or methacrylate esters on to polymers thereof
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S525/00—Synthetic resins or natural rubbers -- part of the class 520 series
    • Y10S525/902—Core-shell

Definitions

  • the invention relates to a casting compound for the production of sanitary molded parts, which comprises a syrup based on methyl methacrylate and 50 to 85% by weight of an inorganic filler, based on the casting compound.
  • the invention also includes sanitary fittings made from such casting compounds, the term sanitary fittings being interpreted broadly and covering kitchen sinks, worktops and the like in addition to sinks, shower trays, bathtubs.
  • Casting compounds of the type described in the introduction are widely known from the literature, for example from German patent DE 2449656 and European patent application EP 0361101 or WO 95/23825.
  • the molded parts must be made with a relatively high wall thickness (sometimes with more than 10 mm). Wall thicknesses of this order of magnitude lead to very uneven backsides, particularly in the case of formulations in which a coarse filler particle sinks towards the visible side, and in the case of kitchen sinks, the pouring holes often have high roughness or even bubbles. This leads to problems in further processing. In the kitchen sinks in particular, this can lead to leaks in the waste set, especially if a casting compound excess has to be milled off.
  • Casting compounds with relatively coarse, sinking fillers have a relatively high surface roughness.
  • Syrup production generally requires the addition of prepolymer methacrylate, hereinafter referred to as PMMA for short, which requires longer dissolution times of the PMMA in the methyl methacrylate monomer. This increases the manufacturing times and thus the manufacturing costs.
  • the casting compounds ultimately obtained with the necessary viscosities require relatively long filling times for the molds, some of which are more than one minute for molds which are used for the production of kitchen sinks, even if filling pressures of 5 bar are used.
  • the object of the present invention is to provide a casting compound which, in particular when using cristobalite flours as filler, provides improved scratch resistance and abrasion resistance in the molded parts obtained therefrom.
  • the casting compound additionally comprises elastomer particles or particle agglomerates with a particle size of less than 100 ⁇ m in an amount in the range from 5% by weight to less than 20% by weight, based on the mass of the syrup.
  • the lower limit of 5% by weight of the addition of elastomer particles or agglomerates must be observed in order to achieve a noticeable effect in terms of scratch resistance and abrasion resistance.
  • the limit of 20% by weight should be fallen below, since higher levels of elastomer particles do not produce better, but even worse results in terms of scratch resistance and abrasion resistance.
  • Particle agglomerates used in the casting compound are in the range from 10 to 18% by weight, based on the mass of the syrup.
  • Particle size is understood to mean the size of the individual elastomer particle or, if agglomerates are present, the size of the particle agglomerates.
  • Partially present particles can be used for the present invention as well as particle agglomerates which can remain agglomerated when incorporated into the syrup. Particle agglomerates that are too large can be deglomerized.
  • the casting compound according to the invention not only increases the abrasion resistance and scratch resistance of the molded part, in particular when cristobalite flours are used as inorganic fillers, but also gives the molded part an improved impact strength, which permits a considerable reduction in the wall thickness, for example the sink of kitchen sinks.
  • Another advantageous effect of the casting compositions according to the invention is that the rear sides, i.e. the bad side of the molded part is kept relatively smooth.
  • the casting compositions according to the invention can be manufactured overall more quickly due to faster syrup production.
  • the surfaces obtained are smoother than according to the previously known recipes.
  • the filling times for the mold hollow bodies can also be reduced, even with reduced pressure in the filling container.
  • the casting compound (ie first the syrup) can have PMMA with a molecular weight in the range - 4 -
  • the elastomer of the particles or agglomerates preferably consists of partially cross-linked polymer.
  • the elastomer particles or particle agglomerates preferably have particles with a core-shell structure, the core being formed from an elastomer and the shell from a matrix-compatible polymer which is essentially insoluble in syrup.
  • the core-shell structure opens up greater variation options with regard to the elastomer, since this can be selected regardless of its compatibility with the syrup.
  • the shell is preferably chemically bound to the core elastomer.
  • the sheath can be a thermoplastic polymer.
  • the shell is preferably a partially crosslinked polymer, and more preferably the shell is swellable in the syrup of the casting compound.
  • the addition of elastomer particles or particle agglomerates can simultaneously be used as a means for modifying the viscosity of the casting compound and saves the addition of PMMA in part or in full.
  • the core elastomer of the particles preferably consists of a partially crosslinked polysiloxane which is grafted with an acrylate monomer to form the shell.
  • the structure of the core shell particles preferably has a proportion of the core of 40 to 60% by weight, based on the particle weight. - 5 -
  • the filler content of inorganic filler in the casting compound is preferably from 60 to 80% by weight, based on the casting compound.
  • the casting compound according to the invention is particularly suitable for the production of sanitary molded parts, the term sanitary molded parts not only meaning hand basins, toilet bowls, shower trays and bathtubs, but also vanity tops, kitchen sinks, worktops in the kitchen and the like.
  • Kitchen sinks which are made from the casting compound according to the invention, can be produced with a reduced floor thickness in the sink of the kitchen sink, which is in particular less than 7 mm.
  • the increase in impact strength with the casting compound according to the invention can be increased to such an extent that even floor thicknesses of 5 5 mm in the bottom of the kitchen sink are possible.
  • Such small floor thicknesses in the kitchen sinks which of course can also be applied analogously to other molded parts, mean not only a saving in polymer material and thus a more cost-effective production, but also mean shorter cycle times in the production of the molded parts and a lower overall weight, what has advantages in handling when processing or installing these molded parts.
  • the methyl methacrylate monomer is introduced and the elastomer particles or particle agglomerates to be used are dispersed therein, a relatively viscous dispersion being formed.
  • This dispersion preferably contains approximately 75 parts by weight of MMA and 25 parts by weight of elastomer particles or particle agglomerates.
  • the dispersion can then be further diluted with MMA or with MMA / PMMA syrup to the desired elastomer concentration or viscosity of the syrup.
  • the necessary dispersion of the elastomer particles or particle agglomerates described at the beginning should be carried out with a rapidly rotating dissolver disc in order to deglomerize excessively large agglomerate particles.
  • the agglomerate particles in the dispersion to be used should have a size of less than 100 ⁇ m.
  • the primary particle size of the agglomerates is often approximately 100 nm.
  • preferred elastomer particles have a core-shell structure, and in the following examples an elastomer particle material available from Wacker, Burghausen, Germany is used, which is available under the trade name VP 445006 (hereinafter referred to as Wacker modifier) .
  • the syrup containing the elastomer particles or particle agglomerates is mixed in a manner known per se with the fillers to be used in the form of flours, sands or split from a large number of mineral materials known as inorganic fillers.
  • crosslinking agents, radical initiators and mold release agents are added and the casting compound obtained in this way is then poured into the suitable mold hollow bodies.
  • the temperature cycles for curing the casting compound in the mold hollow bodies do not differ from the temperature cycles that were recommended in the prior art.
  • the following temperature cycle was used in the following comparative examples and examples:
  • the visible side of the mold is tempered to 60 ° C and its back to 40 ° C.
  • the casting compound generally has room temperature when the mold is filled.
  • the temperature of the visible side is raised to 100 ° C and held at this level for 30 minutes.
  • the cured molded parts can be removed from the mold at 100 ° C.
  • quartz flour can be used as well.
  • the mechanical properties reported for molded parts filled with cristobalite are also obtained for filled quartz powder.
  • the scratch resistance was tested using a so-called “hardness and adhesion tester", Model 413 from Erichsen, Heiner, Germany, a diamond needle with a 90 ° cone being used. - 8th -
  • the impact strength was measured using the so-called Charpy method, based on DIN 53453.
  • the sample thicknesses are derived from the norm from the thickness of the molded part cutout on which the test is carried out. All other requirements of the standard are observed.
  • the impact load is applied in such a way that the striking is perpendicular to the visible side of the molded part.
  • a device model 5102 from Zwick in Ulm, Germany is used for the impact tests.
  • the abrasion resistance of the visible side surfaces of the molded parts is tested in accordance with DIN 53754, the device Taber Abrader, model 5130 from Teledyne Taber, North Tonawanda, NY, USA being used as the testing device. - 9 -
  • the impact strength, the scratch resistance and the Taber abrasion resistance were determined from a sample from the pelvic floor of the molded part, which had a thickness of 9 mm. In addition, the back of the molded part was assessed visually.
  • Abrasion resistance 43.7 mg / 100 revolutions
  • the back is relatively smooth, the flour-like filler has not sunk. - 10 -
  • the impact strength, the scratch resistance and the Taber abrasion resistance were determined from a sample from the pelvic floor of the molded part, which had a thickness of 8.5 mm. In addition, the back of the molded part was assessed visually:
  • Abrasion resistance 21.7 mg / 100 revolutions
  • the back is very rough.
  • the flour-like filler has dropped and the values for scratch resistance and abrasion resistance have been significantly improved. - 11 -
  • the pouring compound becomes suitable forms polymerized so that the use side of the molded part is facing down.
  • the filling time was 70 see, the filling pressure was 5 bar.
  • the particle size distribution of the molded part is very uniform, at the same time there has been a slight (desired) sinking of the filler onto the use side of the molded part.
  • the back of the molded part is sometimes very rough, the pouring area of the back has small holes after milling, which affect the tightness of an installed drain fitting.
  • the thickness of the pelvic floor was 10 mm.
  • the filler content of the casting compound is set to 63% by weight.
  • peroxides as in Comparative Example 1
  • polymerization is carried out in suitable hollow molds, so that a kitchen sink is formed.
  • the filling time was approx. 30 see, the filling pressure could be reduced to 1 bar.
  • the impact strength, the scratch resistance and the Taber abrasion resistance were determined from a sample from the pelvic floor of the molded part, which had a thickness of 9 mm. In addition, the back of the molded part was assessed visually:
  • Abrasion resistance 35 mg / 100 revolutions - 13 -
  • the filler has sunk slightly, resulting in improved scratch and abrasion resistance, but the back is still relatively smooth.
  • Example 2 The same recipe is used as in Example 1, but a molded part (kitchen sink) with a smaller thickness on the pool floor of 5 mm is produced, the mechanical values correspond to those from Example 1. Due to the very high impact strength, the molded part thickness is completely sufficient to withstand the stresses of everyday use (e.g. pot drop test).
  • the casting compound is polymerized in suitable molds so that the - 14 -
  • the filling time was approx. 30 seconds, the filling pressure was 1 bar.
  • the particle size distribution of the filler in the molded part is very even, at the same time there has been a slight sinking of the filler onto the use side of the molded part.
  • the back of the molded part is sometimes very rough, but the pouring area on the back has no holes after milling, which could affect the tightness of an installed drain fitting.
  • the thickness of the pelvic floor was 10 mm.
  • the back is relatively smooth, the filler has hardly dropped.
  • the impact strength, the scratch resistance and the Taber abrasion resistance were determined from a sample from the pelvic floor of the molded part, which had a thickness of 8.5 mm. In addition, the back of the molded part was assessed visually:
  • the back is relatively smooth, the filler has hardly dropped.
  • the impact strength, the scratch resistance and the Taber abrasion resistance were determined from a sample from the pelvic floor of the molded part, which had a thickness of 8 mm. In addition, the back of the molded part was assessed visually:
  • the impact strength is: 6.6 kJ / m 2 ,
  • Abrasion resistance 49.4 mg / 100 revolutions
  • the filler has not sunk, so that there is no improved scratch resistance and abrasion resistance, the back is relatively smooth.

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Abstract

Um bei einer Giessmasse für die Herstellung von Sanitärformteilen, umfassend einen auf Methylmethacrylat basierenden Sirup sowie 50 bis 85 Gew.-% eines anorganischen Füllstoffes, bezogen auf die Giessmasse, eine Verbesserung der Kratzfestigkeit und der Abriebbeständigkeit der daraus gewonnenen Formteile zu erhalten, wird vorgeschlagen, dass die Giessmasse ferner Elastomerpartikel oder Partikelagglomerate mit einer Teilchengrösse < 100 νm in einer Menge im Bereich von 5 Gew.-% bis < 20 Gew.-% umfasst, bezogen auf die Masse des Sirups.

Description

Gießmasse für die Herstellung von Sanitärformteilen
Die Erfindung betrifft eine Gießmasse für die Herstellung von Sanitärformteilen, welche einen auf Methylmethacrylat basierenden Sirup sowie 50 bis 85 Gew.% eines anorganischen Füllstoffes, bezogen auf die Gießmasse umfaßt. Die Erfindung umfaßt ferner Sanitärformteile, hergestellt aus solchen Gießmassen, wobei der Begriff Sanitärformteile weit auszulegen ist und neben Waschbecken, Duschtassen, Badewannen auch Küchenspülen, Arbeitsplatten und dergleichen abdeckt.
Gießmassen der eingangs beschriebenen Art sind vielfältig aus der Literatur bekannt, beispielsweise aus dem deutschen Patent DE 2449656 sowie der europäischen Patentanmeldung EP 0361101 oder der WO 95/23825.
Aufgrund der nicht allzu großen Schlagzähigkeit der ausgehärteten Gießmassenmaterialien sind die Formteile mit einer relativ hohen Wandstärke auszuführen (teilweise mit mehr als 10 mm). Wandstärken dieser Größenordnung führen insbesondere bei Rezepturen, bei denen ein gewolltes Absinken von groben Füllstoffpartikeln zur Sichtseite hin stattfindet, zu sehr unebenen Rückseiten und im Fall von Küchenspülen weisen die Ausgußlöcher häufig hohe Rauhigkeiten bzw. sogar Blasen auf. Dies führt zu Problemen in der Weiterverarbeitung. Insbesondere bei den Küchenspülen kann dies zu Undichtigkeiten bei der Ablaufgarnitur führen, vor allem wenn ein Gießmassenüberstand abzufrasen ist.
Bei Gießmassen, die unter Verwendung von Cristobalitmehlen, d.h. einem sehr feinkörnigen Material, als Füllstoff hergestellt sind, findet man eine relativ schlechte Kratzfestigkeit und Abriebbeständigkeit während die zuvor schon besprochenen - 2 -
Gießmassen mit relativ groben, absinkenden Füllstoffen eine relativ hohe Oberflächenrauhheit aufweisen.
Die Sirupherstellung verlangt in der Regel zwingend den Zusatz von präpolymerem Methacrylat, im folgenden kurz PMMA genannt, was längere Lösungszeiten des PMMA in dem Methylmethacrylatmo- nomeren verlangt. Dies erhöht die Herstellungszeiten und damit auch die Herstellungskosten.
Die letztendlich erhaltenen Gießmassen mit den notwendigen Viskositäten bedingen relativ lange Befüllzeiten für die Formen, die teilweise mehr als eine Minute betragen bei Formen, die für die Herstellung von Küchenspülen verwendet werden, selbst wenn man Befülldrucke von 5 bar verwendet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Gießmasse zur Verfügung zu stellen, welche insbesondere bei der Verwendung von Cristobalitmehlen als Füllstoff eine verbesserte Kratzfestigkeit und Abriebbeständigkeit bei den daraus gewonnenen Formteilen liefert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Gießmasse zusätzlich Elastomerpartikel oder -partikelagglomerate mit einer Teilchengröße von weniger als 100 μm in einer Menge im Bereich von 5 Gew.% bis weniger als 20 Gew.% umfaßt, bezogen auf die Masse des Sirup.
Die untere Grenze von 5 Gew.% an Zusatz von Elastomerpartikeln oder - agglomeraten ist einzuhalten um einen merklichen Effekt in der Kratzfestigkeit und Abriebbeständigkeit zu erzielen. Die Grenze von 20 Gew.% sollte unterschritten werden, da höhere Gehalte von Elastomerpartikeln keine besseren, sondern sogar schlechtere Resultate in Bezug auf Kratzfestigkeit und Abriebbeständigkeit verursachen.
Der bevorzugte Bereich in dem die Elastomerpartikel oder - 3 -
-partikelagglomerate in der Gießmasse verwendet werden liegt in Bereich von 10 bis 18 Gew.%, bezogen auf die Masse des Sirups.
Unter Teilchengröße wird die Größe des einzelnen Elastomerpar- tikels oder aber im Falle des Vorliegens von Agglomeraten die Größe der Partikelagglomerate verstanden.
Für die vorliegende Erfindung können sowohl vereinzelt vorliegende Partikel verwendet werden, als auch Partikelagglomerate, die bei der Aufnahme in den Sirup agglomeriert bleiben können. Zu große Partikelagglomerate können deglomeriert werden.
Die erfindungsgemäße Gießmasse erhöht nicht nur die Abriebbeständigkeit und Kratzfestigkeit des Formteiles, insbesondere wenn Cristobalitmehle als anorganische Füllstoffe verwendet werden, sondern verleiht dem Formteil auch noch eine verbesserte Schlagzähigkeit, die eine erhebliche Verringerung der Wandstärke, beispielsweise der Becken von Küchenspülen, zuläßt.
Ein weiterer vorteilhafter Effekt der erfindungsgemäßen Gießmassen liegt darin, daß die Rückseiten, d.h. die Schlechtseite des Formteiles relativ glatt erhalten wird. Außerdem lassen sich die erfindungsgemäßen Gießmassen aufgrund einer schnelleren Sirupherstellung insgesamt schneller fertigen.
Verwendet man relativ grobe Füllstoffe in der erfindungsgemäßen Gießmasse, dann erhält man glattere Oberflächen als nach den bisher bekannten Rezepturen.
Erstaunlicherweise lassen sich außerdem noch die Befüllzeiten für die Formenhohlkörper senken und dies sogar bei verringertem Druck des Befüllbehälters.
Als Viskositätsmodifizierendes Mittel kann der Gießmasse (d.h. zunächst dem Sirup) PMMA mit einem Molekulargewicht im Bereich - 4 -
von 50.000 bis 250.000 (Mw) in einer Menge bis zu 20 Gew.%, bezogen auf die Masse des Sirups, beigegeben sein.
Das Elastomer der Partikel bzw. Agglomerate besteht vorzugsweise aus teilvernetztem Polymer.
Die Elastomerpartikel oder Partikelagglomerate weisen vorzugsweise Teilchen mit einer Kern-Hülle-Sturktur auf, wobei der Kern von einem Elastomer gebildet wird und die Hülle aus einem matrixverträglichen, im Sirup im wesentlichen unlöslichen Polymer. Durch die Kern-Hülle-Struktur ergeben sich größere Variationsmöglichkeiten bezüglich des Elastomers, da dieses unabhängig von seiner Verträglichkeit mit dem Sirup ausgewählt werden kann.
Bevorzugt wird die Hülle chemisch an das Kernelastomer gebunden.
Die Hülle kann in diesem oder auch in dem Fall, in dem keine chemische Bindung zu dem Kernelastomer besteht, ein thermoplastisches Polymer sein.
Bevorzugt ist die Hülle ein teilvernetztes Polymer, und weiter bevorzugt ist die Hülle im Sirup der Gießmasse quellbar. In diesem Fall läßt sich der Zusatz von Elastomerpartikeln bzw. -partikelagglomeraten gleichzeitig als Mittel zum Modifizieren der Viskosität der Gießmasse verwenden und spart teilweise oder ganz den Zusatz von PMMA ein. Das Kernelastomer der Partikel besteht vorzugsweise aus einem teilvernetzten Polysiloxan, welches zur Bildung der Hülle mit einem Acrylatmonomeren gepfropft ist.
Der Aufbau der Kernhüllepartikel weist bevorzugt einen Anteil des Kerns von 40 bis 60 Gew.%, bezogen auf das Partikelgewicht, auf. - 5 -
Der Füllstoffgehalt an anorganischem Füllstoff in der Gießmasse beträgt bevorzugt von 60 bis 80 Gew.%, bezogen auf die Gießmasse.
Die erfindungsgemäße Gießmasse eignet sich insbesondere zur Herstellung von Sanitärformteilen, wobei unter dem Begriff Sanitärformteile nicht nur Handwaschbecken, Toilettenschüsseln, Duschtassen und Badewannen zu verstehen sind, sondern auch Waschtischplatten, Küchenspülen, Arbeitsplatten in der Küche und dergleichen.
Küchenspülen, die aus der erfindungsgemäßen Gießmasse hergestellt sind, lassen sich mit einer verringerten Bodenstärke im Becken der Küchenspüle herstellen, der insbesondere geringer ist als 7 mm.
Die Erhöhung der Schlagzähigkeit mit der erfindungsgemäßen Gießmasse läßt sich soweit steigern, daß sogar Bodenstärken im Beckenboden der Küchenspüle von ≤ 5 mm möglich werden.
Solche geringen Bodenstärken bei den Küchenspülen, die sich analog selbstverständlich auch auf andere Formteile anwenden lassen, bedeuten nicht nur eine Einsparung an Polymermaterial und damit eine kostengünstigere Herstellung, sondern bedeuten darüber hinaus auch kürzere Zykluszeiten bei der Herstellung der Formteile sowie insgesamt ein geringeres Gewicht, was in der Handhabung bei der Verarbeitung bzw. beim Einbau dieser Formteile Vorteile zur Folge hat.
Diese und weiter Vorteile der Erfindung werden im folgenden anhand der Beispiele noch näher erläutert.
Die allgemeine Herstellung der erfindungsgemäßen Gießmassen folgt im wesentlichen der aus dem Stand der Technik bekannten Vorgehensweise, wie sie insbesondere aus den bereits eingangs - 6 -
zitierten Druckschriften zu herkömmlichen Gießmassen zu entnehmen ist. Im folgenden sei daher nur kurz auf die Herstellung der Gießmassen eingegangen. Zunächst wird das Methylmethacry- latmonomere vorgelegt und in diesem die zu verwendenen Elastomerpartikel oder -partikelagglomerate dispergiert, wobei eine relativ zähflüssige Dispersion entsteht. Diese Dispersion beinhaltet vorzugsweise ca. 75 Gewichtsteile MMA und 25 Gewichtsteile Elastomerpartikel oder -partikelagglomerate. Die Dispersion kann dann weiterhin mit MMA oder auch mit MMA/PMMA-Sirup zu der gewünschten Elastomerkonzentration oder Viskosität des Sirups verdünnt werden. Die eingangs beschriebene notwendige Dispergierung der Elastomerpartikel oder - partikelagglomerate sollte mit einer schnell drehenden Dissolver-Scheibe durchgeführt werden, um zu große Agglomeratteilchen zu deglomerieren. Wie oben erwähnt, sollen die Agglomeratteilchen in der zu verwendenden Dispersion eine Größe von kleiner 100 μm aufweisen. Die Primärteilchengröße der Agglomerate beträgt häufig ca. 100 nm.
Bevorzugte Elastomerpartikel weisen wie oben erwähnt eine Kern- Hülle-Struktur auf, und in den folgenden Beispielen wird ein von der Fa. Wacker, Burghausen, Deutschland erhältliches Elastomerpartikelmaterial verwendet, das unter der Handelsbezeichnung VP 445006 erhältlich ist (im folgenden Wacker-Modifier genannt) .
Der die Elastomerpartikel oder -partikelagglomerate beinhaltende Sirup wird in an sich bekannter Weise mit den zu verwendenden Füllstoffen in Form von Mehlen, Sanden oder Split aus einer Vielzahl an sich als anorganische Füllstoffe bekannter mineralischer Materialien versetzt. Darüber hinaus werden Vernetzer, Radikalstarter und Formtrennmittel zugegeben und die so erhaltene Gießmasse dann in die geeigneten Formenhohlkörper eingefüllt. - 7 -
Die Temperaturzyklen zur Aushärtung der Gießmasse in den Formenhohlkörpern unterscheidet sich von den Temperaturzyklen die im Stand der Technik empfohlen wurden nicht. Bei den nachfolgenden Vergleichsbeispielen und Beispielen wurde folgender Temperaturzyklus verwendet:
Vor und während der Befüllung wird die Sichtseite der Form auf 60°C und deren Rückseite auf 40°C temperiert. Die Gießmasse weist beim Befüllen der Form in der Regel Raumtemperatur auf.
Bei der fertig befüllten Form wird die Temperatur der Sichtseite auf 100°C erhöht und auf diesem Niveau 30 min gehalten.
Nach dem Befüllen der Form wird deren Rückseitentemperatur für weitere 10 min auf 40°C temperiert gehalten und dann für den Rest des Zyklus (ca. 20 min) auf 100"C gehalten.
Die ausgehärteten Formteile können bei 100°C entformt werden.
Wo in den nachfolgenden (Vergleichs- )Beispielen Cristobalitmehl als Füllstoff eingesetzt wird, kann ebensogut Quarzmehl verwendet werden. Die mechanischen Eigenschaften, die für Cristoba- lit-gefüllte Formteile berichtet werden, werden auch für Quarzmehl gefüllte erhalten.
Die Eigenschaften der erhaltenen Formteile (in den Beispielen wurden Küchenspülen hergestellt) wurden dann an den so erhaltenen Formteilen gemessen.
Zum Vergleich mit konventionell hergestellten Küchenspülen werden die Eigenschaften Kratzfestigkeit, Abriebbeständigkeit und Schlagzähigkeit untersucht.
Die Prüfung der Kratzfestigkeit erfolgte mit einem sogenannten "hardness and adhesion tester", Modell 413 der Fa. Erichsen, Heiner, Deutschland, wobei eine Diamantnadel mit 90° -Kegel ver- - 8 -
wendet wurde, um mit aufsteigenden Belastungen von 1 bis 10 N an der Gebrauchsseite (Sichtseite) einer Probe Kratzer zu erzeugen.
Die Tiefe dieser Kratzer wurde mit einem Rauhtiefenmeßgerät, Model T 2000, mit Linearvorschubeinheit LV 50 der Fa. Hommel- werke, Villingen-Schwenningen, Deutschland als R max gemessen.
Zusammenfassend fällt bei den erfindungsgemäß hergestellt Formkörpern auf, daß sie eine wesentlich verbesserte Kratzfestigkeit aufweisen. Proben (Vergleichsbeispiele), welche eine sehr hohe Ausgangsrauhigkeit, d.h. sehr hohe Oberflächenrauhigkeit aufgewiesen haben, wurden von der Prüfung der Kratzfestigkeit ausgenommen, weil in der Regel die zu ermittelnde Kratzertiefe erheblich geringer ist, als die an der Oberfläche zu messende Rauheit. In diesen Fällen wurde lediglich die Oberflächenrauhigkeit mit dem Rauhtiefenmeßgerät geprüft und angegeben.
Die Schlagzähigkeit wurde nach dem sogenannten Charpy-Verfahren gemessen, angelehnt an die DIN 53453. Die Probendicken ergeben sich dabei in Abwandlung von der Norm aus der Dicke des Formteilausschnittes an dem die Prüfung vorgenommen wird. Alle anderen Vorgaben der Norm werden beachtet.
Die Schlagbelastung wird jeweils so aufgebracht, daß senkrecht zur Sichtseite des Formteils geschlagen wird. Für die Schlagversuche wird ein Gerät Modell 5102 der Fa. Zwick in Ulm, Deutschland verwendet.
Die Abriebbeständigkeit der Sichtseitenoberflächen der Formteile wird nach DIN 53754 geprüft, wobei als Prüfgerät das Gerät Taber Abrader, Modell 5130 der Fa. Teledyne Taber, North Tona- wanda, N.Y. , USA verwendet wurde. - 9 -
Vergleichsbeispiel 1 :
1,8 kg PMMA einer normalen Type im Molekulargewichtsbereich Mw von 50000 bis 200000 wird in 8,2 kg MMA gelöst und mit Entfor- mungshilfsmittel (27 g Stearinsäure der Fa. Merck, Deutschland) und Vernetzer (200 g Trimethylolpropantrimethacrylat der Fa. Degussa, Deutschland) versetzt. Dann wird mit 17 kg Cristobalitmehl (alle Partikel < 200 μm, silanisiert, in der Korngrößenverteilung 5% > lOOμm, 42 Gew.% > 32 μm) auf einen Füllstoffgehalt der Gießmasse von 63 Gew.% eingestellt. Nach Zusatz von Peroxiden (35 g Perkadox 16 und 80 g Laurox, jeweils von der Fa. Akzo, Niederlande) wird in geeigneten Formhohlkörpern polymerisiert, so daß eine Küchenspüle entsteht. Die Befüllzeit betrug ca. 45 see, der Befülldruck war 3,5 bar.
Von einer Probe aus dem Beckenboden des Formteils, der eine Dicke von 9 mm aufwies, wurden die Schlagzähigkeit, die Kratzfestigkeit und die Taber-Abriebbeständigkeit bestimmt. Zusätzlich wurde die Rückseite des Formteils visuell beurteilt.
Ergebnisse:
Schlagzähigkeit: 4,5 kJ/m ,
Kratzfestigkeit:
Belastung: ( N ) 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
Tiefe ( μm ) 14 , 9 14 , 4 12 , 3 8 , 0 6, 9 5, 6 3, 0 2, 0
Figure imgf000011_0001
Abriebbeständigkeit: 43,7 mg/100 Umdrehungen
Die Rückseite ist relativ glatt, der mehlförmige Füllstoff ist nicht abgesunken. - 10 -
Vergleichsbeispiel 2:
0,9 kg PMMA einer normalen Type im Molekulargewichtsbereich Mw von 50000 bis 200000 wird in 9,1 kg MMA gelöst und entsprechend Vergleichsbeispiel 1 mit Entformungshilfsmittel und Vernetzer versetzt. Der so erhaltene Sirup ist dünnflüssiger als im Vergleichsbeispiel 1. Dann wird mit 17 kg Cristobalitmehl (alle Partikel < 200 μm, silanisiert, in der Korngrößenverteilung 5% > lOOμm, 42 Gew.% > 32 μm) auf einen Füllstoffgehalt der Gießmasse von 63 Gew.% eingestellt. Nach Zusatz von Peroxiden (wie Vergleichsbeispiel 1 ) wird in geeigneten Formhohlkörpern polymerisiert, so daß eine Küchenspüle entsteht. Die Befüllzeit war 13 see, der Befülldruck betrug 2 bar.
Von einer Probe aus dem Beckenboden des Formteils, der eine Dicke von 8,5 mm aufwies, wurden die Schlagzähigkeit, die Kratzfestigkeit und die Taber-Abriebbeständigkeit bestimmt. Zusätzlich wurde die Rückseite des Formteils visuell beurteilt:
Ergebnisse:
Schlagzähigkeit: 7,5 kJ/m2,
Kratzfestigkeit:
Belastung : ( N ) 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
Tiefe ( μm) 10, 4 9 , 4 8 , 8 7 , 4 7 , 5
Figure imgf000012_0001
Abriebbeständigkeit: 21,7 mg/100 Umdrehungen
Die Rückseite ist sehr rauh. Der mehlförmige Füllstoff ist abgesunken und die Werte für die Kratzfestigkeit und die Abriebbeständigkeit sind deutlich verbessert. - 11 -
Vergleichsbeispiel 3 :
2,0 kg PMMA einer normalen Type im Molekulargewichtsbereich Mw von 50000 bis 250000 wird in 8,0 kg MMA gelöst und mit Entfor- mungshilfsmittel (35 g Stearinsäure der Fa. Merck, Deutschland) und Vernetzer (200 g Trimethylolpropantrimethacrylat der Fa. Degussa, Deutschland) versetzt. Dann werden 27 kg eines kantengerundeten Sandes im Korngrößenbereich von 200 bis 2000 μm (eine Mischung aus den Typen 1/8 und 2/9 SIG silanisiert der Fa. Dorfner in Amberg, Deutschland) zugegeben, was einen Füllstoffanteil der Gießmasse von 73% ausmacht. Diese Gießmasse verwendet einen vergleichsweise dickflüssigen Sirup ähnlich Vergleichsbeispiel 1 und einen viel gröberen Füllstoff als die Vergleichsbeispiele 1 und 2. Nach dem Zusatz von Peroxiden (40 g Perkadox 16 und 80 g Laurox, jeweils von der Fa. Akzo, Niederlande) wird die Gießmasse in geeigneten Formen so polymerisiert, so daß die Gebrauchsseite des Formteils nach unten zeigt. Die Befüllzeit war 70 see, der Befülldruck betrug 5 bar.
Die Kornverteilung des Formteils ist sehr gleichmäßig, gleichzeitig hat ein leichtes (erwünschtes) Absinken des Füllstoffes auf die Gebrauchsseite des Formteils stattgefunden. Die Rückseite des Formteils ist teilweise sehr rauh, der Ausgußbereich der Rückseite weist nach dem Befrasen kleine Löcher auf, die die Dichtigkeit einer montierten Ablaufgarnitur beeinträchtigen. Die Dicke des Beckenbodens betrug 10 mm.
Ergebnisse:
Schlagzähigkeit: 1,8 mJ/mm ,
Oberflächenrauhheit der Gebrauchsseite des Beckenbodens 103,5 μm. Der Kratzfestigkeitstest wurde an dieser Probe nicht durchgeführt, da dieser angesichts der extrem hohen Oberflächenrau- higkeit keine sinnvollen Daten liefern kann. - 12
Beispiel 1 :
1,5 kg Siliconelastomer (Type VP 445006) mit einer Elastomerpartikelgröße (Agglomerate) bis ca. 1 mm der Fa. Wacker, Burghausen, Deutschland wird in 8,5 kg MMA gegeben und an einem Dissolver (Type Dispermat AE9) der Fa. VMA Getzmann, Reichshof, Deutschland, intensiv dispergiert, um die Agglomerate auf Teilchengrößen unter 100 μm zu bringen. Die so erhaltene Dispersion wird wie in Vergleichsbeispiel 1 mit Entformungshilfsmittel und Vernetzer versetzt. Dann wird mit 17 kg Cristobalitmehl (alle Partikel < 200 μm, silanisiert, in der Korngrößenverteilung 5% > 100 μm, 42 Gew.% > 32 μm) auf einen Füllstoffgehalt der Gießmasse von 63 Gew.% eingestellt. Nach Zusatz von Peroxiden (wie in Vergleichsbeispiel 1 ) wird in geeigneten Formenhohlkörpern polymerisiert, so daß eine Küchenspüle entsteht. Die Befüllzeit betrug ca. 30 see, der Befülldruck konnte auf 1 bar zurückgenommen werden.
Von einer Probe aus dem Beckenboden des Formteils, der eine Dicke von 9 mm aufwies, wurden die Schlagzähigkeit, die Kratzfestigkeit und die Taber-Abriebbeständigkeit bestimmt. Zusätzlich wurde die Rückseite des Formteils visuell beurteilt:
Ergebnisse:
Es ergibt sich eine außergewöhnlich gute Schlagzähigkeit von: 12,8 kJ/m2,
Kratzfestigkeit:
Belastung : ( N) 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
Tiefe ( μm) 11 , 1 9 , 9 7, 3 6, 0 4, 9 3, 7
Figure imgf000014_0001
Abriebbeständigkeit: 35 mg/100 Umdrehungen - 13 -
Der Füllstoff ist leicht abgesunken, so daß eine verbesserte Kratzfestigkeit und Abriebbeständigkeit resultiert, trotzdem ist die Rückseite relativ glatt.
Beispiel 2:
Es wird die gleiche Rezeptur verwendet wie in Beispiel 1, es wird jedoch ein Formteil (Küchenspüle) mit geringerer Dicke an Beckenboden von 5 mm produziert, die mechanischen Werte entsprechen denen aus Beispiel 1. Aufgrund der sehr hohen Schlagzähigkeit ist die Formteildicke völlig ausreichend, um den Belastungen im täglichen Gebrauch standzuhalten (z.B. Topffälltest ) .
Beispiel 3:
Die Ergebnisse dieses Beispiels sind mit Vergleichsbeispiel 3 zu vergleichen.
1,5 kg Siliconelastomer (Type VP 445006) der Fa. Wacker, Burghausen, Deutschland wird in 8,5 kg MMA gegeben und intensiv dispergiert (s.o.). Dann wird wie in Vergleichsbeispiel 3 mit Entformungshilfsmittel und Vernetzer versetzt. Dann werden 27 kg eines runden oder kantengerundeten Sandes im Korngrößenbereich von 200 bis 2000 μm (eine Mischung aus den Typen 1/8 und 2/9 SIG silanisiert der Fa. Dorfner in Amberg, Deutschland) zugegeben, was einen Füllstoffanteil der Gießmasse von 73% ausmacht. Auf den PMMA-Anteil der Rezeptur von Vergleichsbeispiel 3 konnte hier verzichtet werden.
Nach Zusatz von Peroxiden (wie in Vergleichsbeispiel 3) wird die Gießmasse in geeigneten Formen so polymerisiert, so daß die - 14 -
Gebrauchsseite des Formteils nach unten zeigt. Die Befüllzeit betrug ca. 30 see, der Befülldruck betrug 1 bar.
Die Kornverteilung des Füllstoffs im Formteil ist sehr gleichmäßig, gleichzeitig hat ein leichtes Absinken des Füllstoffes auf die Gebrauchsseite des Formteils stattgefunden. Die Rückseite des Formteils ist teilweise sehr rauh, der Ausgußbereich der Rückseite weist nach dem Befräsen aber keinerlei Löcher auf, die die Dichtigkeit einer montierten Ablaufgarnitur beeinträchtigen könnten. Die Dicke des Beckenbodens betrug 10 mm.
Ergebnisse:
Schlagzähigkeit: 2,7 kJ/mm2,
Oberflächenrauhheit R max der Gebrauchsseite des Beckenbodens
61,6 μm
Beispiel 4:
0,3 kg PMMA einer normalen Type im Molekulargewichtsbereich Mw von 50000 bis 200000 wird in 8,71 kg MMA gelöst und wie in Vergleichsbeispiel 1 mit Entformungshilfsmittel und Vernetzer versetzt. Zusätzlich wird 1,0 kg Siliconelastomer (VP 445006 der Fa. Wacker, Burghausen, Deutschland) in fein dispergierter Form zugegeben. Dann wird mit 17 kg Cristobalitmehl (alle Partikel < 200 μm, silanisiert, mit der Korngrößenverteilung 5% > lOOμm, 42 Gew.% > 32 μm) auf einen Füllstoffgehalt der Gießmasse von 63 Gew.% eingestellt. Nach Zusatz von Peroxiden (wie in Vergleichsbeispiel 1 ) wird in geeigneten Formhohlkörpern polymerisiert, so daß eine Küchenspüle entsteht. Die Befüllzeit war 33 see, der Behälterdruck betrug 1,5 bar.
Von einer Probe aus dem Beckenboden des Formteils, der eine Dicke von 8 mm aufwies, wurden die Schlagzähigkeit, die Kratz- 15 -
festigkeit und die Taber-Abriebbeständigkeit bestimmt. Zusätzlich wurde die Rückseite des Formteils visuell beurteilt:
Ergebnisse:
Schlagzähigkeit: 10,4 kJ/m2,
Kratz estigkeit:
Belastung: ( N ) 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
Tiefe ( μm) 13 , 2 11 , 5 9 , 9 8 , 8 6 , 5 3 , 7
Figure imgf000017_0001
Abriebbeständigkeit; 27,7 mg/100 Umdrehungen
Die Rückseite ist relativ glatt, der Füllstoff ist kaum abgesunken.
Beispiel 5:
0,7 kg PMMA einer normalen Type im Molekulargewichtsbereich MM von 50000 bis 200000 wird in 8,8 kg MMA gelöst und wie in Vergleichsbeispiel 1 mit Entformungshilfsmittel und Vernetzer versetzt. Zusätzlich wird 0,5 kg Siliconelastomer (VP 445006 der Fa. Wacker, Burghausen, Deutschland) in fein dispergierter Form (Agglomerate < 100 μm) zugegeben. Dann wird mit 17 kg Cristobalitmehl (alle Partikel < 200 μm, silanisiert, mit der Korngrößenverteilung 5% > lOOμm, 42 Gew.% > 32 μm) auf einen Füllstoffgehalt der Gießmasse von 63 Gew.% eingestellt. Nach Zusatz von Peroxiden (wie in Vergleichsbeispiel 1) wird in geeigneten Formhohlkörpern polymerisiert, so daß eine Küchenspüle entsteht. Die Befüllzeit war 9 see, der Behälterdruck betrug 3 bar. - 16 -
Von einer Probe aus dem Beckenboden des Formteils, der eine Dicke von 8,5 mm aufwies, wurden die Schlagzähigkeit, die Kratzfestigkeit und die Taber-Abriebbeständigkeit bestimmt. Zusätzlich wurde die Rückseite des Formteils visuell beurteilt:
Ergebnisse:
Schlagzähigkeit: 9,5 kJ/mm ,
Kratzfestigkeit:
Belastung : ( N ) 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
Tiefe ( μm ) 10 , 4 10, 4 9 , 9 7 , 2 5 , 7 3 , 7 2 , 6
Figure imgf000018_0001
Abriebbeständigkeit: 29,6 mg/100 Umdrehungen
Die Rückseite ist relativ glatt, der Füllstoff ist kaum abgesunken.
Vergleichsbeispiel 4:
2,0 kg Siliconelastomer (Type VP 445006) der Fa. Wacker, Burghausen, Deutschland wird in 8,0 kg MMA gegeben und an einem Dissolver (Type Dispermat AE9 ) der Fa. VMA Getzmann, Reichshof, Deutschland, intensiv dispergiert (Agglomerate < 100 μm). Die Dispersion wird wie in Vergleichsbeispiel 1 mit Entformungshilfsmittel und Vernetzer versetzt. Dann wird mit 17 kg Cristobalitmehl (alle Partikel < 200 μm, silanisiert, mit der Korngrößenverteilung 5% > 100 μm, 42 Gew.% > 32 μm) auf einen Füllstoffgehalt der Gießmasse von 63 Gew.% eingestellt. Nach Zusatz von Peroxiden wird (wie in Vergleichsbeispiel 1) in geeigneten Formenhohlkörpern polymerisiert, so daß eine Küchenspüle entsteht. Die Befüllzeit betrug ca. 30 see, der Befülldruck konnte auf 1 bar zurückgenommen werden. 17 -
Von einer Probe aus dem Beckenboden des Formteils, der eine Dicke von 8 mm aufwies, wurden die Schlagzähigkeit, die Kratzfestigkeit und die Taber-Abriebbeständigkeit bestimmt. Zusätzlich wurde die Rückseite des Formteils visuell beurteilt:
Ergebnisse:
Es ergibt sich eine Schlagzähigkeit von: 6,6 kJ/m2,
Kratzfestigkeit:
Belastung: (N) 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
Tiefe (μm) 23,4 18,8 15,0 13,3 9,0 5,7 3,7 2,9
Figure imgf000019_0001
Abriebbeständigkeit: 49,4 mg/100 Umdrehungen
Der Füllstoff ist nicht abgesunken, so daß keine verbesserte Kratzfestigkeit und Abriebbeständigkeit resultiert, die Rückseite relativ glatt.

Claims

- 18 -P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Gießmasse für die Herstellung von Sanitärformteilen, umfassend einen auf Methylmethacrylat basierenden Sirup sowie 50 bis 85 Gew.% eines anorganischen Füllstoffes, bezogen auf die Gießmasse, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießmasse ferner Elastomerpartikel oder -partikelagglomerate mit einer Teilchengröße kleiner 100 μm in einer Menge im Bereich von 5 Gew.% bis < 20 Gew.% umfaßt, bezogen auf die Masse des Sirups.
2. Gießmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sirup PMMA mit einem Molekulargewicht von 50.000 bis 250.000 (MM) in einer Menge bis zu 20 Gew.%, bezogen auf die Masse des Sirups, umfaßt.
3. Gießmasse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastomerpartikel oder -partikelagglomerate mit einem Anteil von 10 bis 18 Gew.%, bezogen auf die Masse des Sirups, enthalten sind.
4. Gießmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomer der Partikel bzw. Agglomerate aus teilvernetztem Polymer besteht.
5. Gießmasse nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastomerpartikel eine Kern-Hülle- Struktur aufweisen, wobei der Kern von einem Elastomer gebildet wird und die Hülle aus einem matrixverträglichen, im Sirup im wesentlichen unlöslichen Polymer.
6. Gießmasse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle chemisch an das Kernelastomer gebunden ist. - 19 -
7. Gießmasse nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle ein thermoplastisches Polymer umfaßt.
8. Gießmasse nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle ein teilvernetztes Polymer umfaßt.
9. Gießmasse nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle im Sirup der Gießmasse quellbar ist.
10. Gießmasse nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle ein Acrylatpolymer umfaßt.
11. Gießmasse nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern aus einem teilvernetzten Po- lysiloxan besteht, welches zur Bildung der Hülle mit einem Acrylatmonomer gepfropft ist.
12. Gießmasse nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewichtsanteil des Kerns in den Kern-Hülle-Elastomerpartikeln einen Anteil von 40 bis 60 Gew.% aufweist.
13. Gießmasse nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoffgehalt 60 bis 80 Gew.%, bezogen auf die Gießmasse, beträgt.
14. Sanitärformteil, hergestellt unter Verwendung einer Gießmasse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13.
15. Sanitärformteil in Form einer Küchenspüle gemäß Anspruch 14, wobei die Bodenstärke der Küchenspüle geringer ist als 7 mm.
16. Küchenspüle nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenstärke <.5 mm beträgt.
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