WO2002045960A2 - Steinverbundplatten - Google Patents

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WO2002045960A2
WO2002045960A2 PCT/EP2001/013923 EP0113923W WO0245960A2 WO 2002045960 A2 WO2002045960 A2 WO 2002045960A2 EP 0113923 W EP0113923 W EP 0113923W WO 0245960 A2 WO0245960 A2 WO 0245960A2
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Henkel AG and Co KGaA
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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing composite bodies from mineral moldings and foamed polyurethane layers, and to the composite bodies produced by this method.
  • Furnishing items such as. B. kitchen work or cladding panels, window sills, facade, floor or wall panels, shower trays and spouts or sinks in the kitchen or bathroom often consist of natural stone slabs or natural stone moldings such as marble, granite, basalt or sandstone.
  • these mineral moldings or plates must have considerable layer thicknesses for the aforementioned purposes. Therefore, such interior items or plate-shaped semi-finished products are expensive for this and have a very high weight. Both limit the usability of such compact natural stone products.
  • DE-C-197 26 502 describes a process for the production of sheets or molded parts from polyisocyanates and polyols which react to form a polyurethane foam plastic, with the addition of fillers, dyes and the like. An imitation stone is formed. It is further proposed that in an in-mold process the foamed polyurethane mixture is bonded to a natural stone slab, for example made of granite or marble or of metal or wood-based material, in a heated mold. For this purpose, the mold must be heated, a temperature between 55 and 80 ° C.
  • DE -A- 19918459 describes a method for producing composite bodies from mineral molded bodies and foamed Polyurethane layers.
  • the polyurethane system should consist of polyisocyanates, polyols, catalysts, wetting and dispersing agents, foam stabilizers, water and / or carboxylic acids and preferably fillers.
  • the mold for producing the composite body does not have to be preheated and the composition is only exposed to the inherent pressure which arises during the foaming process.
  • this production process gives quite useful results, it has been shown that the binder system tends to separate, so that it does not have a long shelf life and must be carefully homogenized by intensive stirring immediately before use.
  • the achievement of the object according to the invention can be found in the claims.
  • the process according to the invention essentially consists in coating the mineral molded body in a closed mold with a foamable polyurethane composition, the mold not being preheated and the composition being only exposed to the inherent pressure arising during the foaming process of the polyurethane mixture.
  • the foamed polyurethane body is produced separately and glued to the mineral molded body or semi-finished product with the aid of an adhesive and, if appropriate, a reinforcing mat.
  • the polyurethane system that can be used according to the invention consists of at least one of the following substances
  • polyisocyanates a) polyisocyanates, b) polyols, c) catalysts, d) carboxylic acids, which can optionally be supplemented by water, e) amines, f) foam stabilizers, g) wetting and dispersing agents, h) and preferably fillers.
  • the polyurethane binders used in the process according to the invention essentially consist of a reaction product of at least one polyol with at least one polyisocyanate, water and / or a carboxylic acid optionally being used as a blowing agent for the pore formation of the foam.
  • a carboxylic acid optionally being used as a blowing agent for the pore formation of the foam.
  • polyols and carboxylic acids hydroxycarboxylic acids or aminocarboxylic acids can also be used; polyols can be replaced in whole or in part by polyamines.
  • the polyisocyanates are polyfunctional, the suitable polyfunctional isocyanates preferably contain on average 2 to at most 5, preferably up to 4 and in particular 2 or 3 isocyanate groups per molecule.
  • the polyisocyanates to be used can be aromatic, cycloaliphatic or aliphatic isocyanates.
  • aromatic polyisocyanates are: All isomers of tolylene diisocyanate (TDI) either in isomerically pure form or as a mixture of several isomers, naphthalene-1,5-diisocyanate, diphenylmethane-4,4'-diisocyanate (MDI), diphenylmethane-2, 4'-diisocyanate and mixtures of 4,4'-diphenylmethane diisocyanate with the 2,4'-isomer or their mixtures with higher-functional oligomers (so-called crude MDI), xylylene diisocyanate (XDI), 4,4'- Diphenyl-dimethylmethane diisocyanate, di- and tetraalkyl-diphenylmethane diisocyanate, 4,4'-dibenzyl diisocyanate, 1, 3-phenylene diisocyanate, 1, 4-phenylene diisocyanate.
  • TDI to
  • Suitable cycloaliphatic polyisocyanates are the hydrogenation products of the aforementioned aromatic diisocyanates such as 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate (H-
  • aromatic diisocyanates such as 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate (H-
  • aliphatic polyisocyanates are tetramethoxybutane-1,4-di-isocyanate, butane-1,4-diisocyanate, hexane-1,6-diisocyanate (HDI), 1,6-diisocyanato-2,2,4-trimethylhexane, 1,1 6-diisocyanato-2,4,4-trimethylhexane, butane-1, 4-diisocy- Anat and 1,12-dodecane (C ⁇ 2 DI).
  • HDI hexane-1,6-diisocyanate
  • 1,6-diisocyanato-2,2,4-trimethylhexane 1,1 6-diisocyanato-2,4,4-trimethylhexane
  • C ⁇ 2 DI 4-diisocy- Anat and 1,12-dodecane
  • aromatic isocyanates are preferred, preferably the diphenylmethane diisocyanate, either in the form of the pure isomers, as isomer mixtures of the 2,4 '- / 4,4'-isomers or else the MDI liquefied with carbodiimide, e.g. is known under the trade name Isonate 143 L, as well as the so-called "raw MDI", i.e. an MDI isomer / oligomer mixture, e.g. are commercially available under the trade names PAPI or Desmodur VK. Furthermore, so-called "quasi-prepolymers", i.e.
  • Reaction products of MDI or TDI with low molecular weight diols e.g. Ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol or triethylene glycol can be used.
  • These quasi prepolymers are known to be a mixture of the aforementioned reaction products with monomeric diisocyanates.
  • aliphatic and cycloaliphatic isocyanates are able to react quickly and completely to the foams according to the invention even at room temperature.
  • their isocyanuration products or biuretization products in particular those of the HDI or IPDI, are also to be used.
  • polyols which are already known for the production of polyurethane are also suitable for the present invention.
  • the polyhydroxy polyethers known per se in the molecular weight range from 60 to 10,000, preferably 70 to 6,000, with 2 to 10 hydroxyl groups per molecule are suitable.
  • Such polyhydroxy polyethers are obtained in a manner known per se by alkoxylation of suitable starter molecules, e.g. B. of water, propylene glycol, glycerol, trimethylolpropane, sorbitol, cane sugar, etc.
  • suitable alkoxylating agents are in particular propylene oxide and possibly also ethylene oxide.
  • the liquid polyhydroxy compounds with two or three hydroxyl groups per molecule such as, for example, di- and / or trifunctional polypropylene glycols in the molecular weight range from 200 to 6000, preferably in the range from 400 to 3000, are preferably suitable.
  • Statistical and / or block copolymers of Ethylene oxide and propylene oxide can be used.
  • Another group of polyethers which are preferably to be used are the polytetramethylene glycols which are produced, for example, by the acidic polymerization of tetrahydrofuran, the molecular weight range of the polytetramethylene glycols being between 200 and 6000, preferably in the range from 400 to 4000.
  • liquid polyesters which are obtained by condensation of di- or tricarboxylic acids, e.g. Adipic acid, sebacic acid, glutaric acid, azelaic acid, hexahydrophthalic acid or phthalic acid with low molecular weight diols or triols such as e.g. Ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, dipropylene glycol, 1, 4-butanediol, 1, 6-hexanediol, 1, 10-decanediol, glycerol or trimethylolpropane can be produced.
  • di- or tricarboxylic acids e.g. Adipic acid, sebacic acid, glutaric acid, azelaic acid, hexahydrophthalic acid or phthalic acid
  • diols or triols such as e.g. Ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, di
  • polyesters based on ⁇ -caprolactone also called “polycaprolactones”.
  • polyester polyols of oleochemical origin can also be used.
  • Such polyester polyols can, for example, by completely ring opening epoxidized triglycerides of an at least partially olefinically unsaturated fatty acid-containing fat mixture with one or more alcohols having 1 to 12 carbon atoms and then partially transesterifying the triglyceride derivatives to alkyl ester polyols having 1 to 12 carbon atoms in the alkyl radical getting produced.
  • Other suitable polyols are polycarbonate polyols and dimer diols (from Henkel) and castor oil and its derivatives.
  • the hydroxyl-functional polybutadienes as are available, for example, under the trade name "Poly-bd", can also be used as polyols for the compositions according to the invention.
  • the polyol component is a diol / triol mixture of polyether and polyester polyols.
  • carboxylic acids to be used according to the invention react with the isocyanates in the presence of catalysts with elimination of carbon dioxide to form amides, so they have the dual function of being involved in the construction of the polymer structure and at the same time acting as blowing agents by eliminating the carbon dioxide.
  • Carboxylic acids are understood to mean acids which contain one or more - preferably up to three - carboxyl groups (-COOH) and at least 2, preferably 5 to 400, carbon atoms.
  • the carboxyl groups can be connected to saturated or unsaturated, linear or branched alkyl or cycloalkyl radicals or to aromatic radicals. They can contain further groups such as ether, ester, halogen, amide, amino, hydroxyl and urea groups.
  • carboxylic acids which are easily incorporated as liquids at room temperature, such as native fatty acids or fatty acid mixtures, COOH-terminated polyesters, polyethers or polyamides, dimer fatty acids and trimer fatty acids.
  • carboxylic acids are: acetic acid, Valerian, Capryl, Capryl, Caprin, Laurin, Myristin, Palmitin, Stearin, Isostearin, Isopalmitin, Arachin, Behen, Cerotin - And melissin acids and the mono- or polyunsaturated acids palmitoleic, oleic, elaidic, petroselinic, eruca, linoleic, linolenic and gadoleic acids.
  • adipic acid Isophthafklad, terephthalic acid, trimellitic acid, phthalic acid, Hexahy- drophthalcicre, tetrachlorophthalic acid, oxalic acid, muconic acid, succinic acid, fumaric acid, ricinoleic acid, 12-hydroxy stearic acid, citric acid, tartaric acid, di- or trimerized unsaturated fatty acids , optionally in a mixture with monomeric unsaturated fatty acids and optionally partial esters of these compounds.
  • esters of polycarboxylic acids or carboxylic acid mixtures which have both COOH and OH groups can also be used, such as esters of TMP [C 2 H 5 -C (CH 2 OH) 3 ], glycerol, pentaerythritol, sorbitol, glycol or their alkoxylates with adipic acid, sebacic acid, citric acid, tartaric acid or grafted or partially esterified carbohydrates (sugar, starch, cellulose) and ring opening products of epoxides with polycarboxylic acids.
  • the “carboxylic acids” preferably include “hydroxycarboxylic acids”.
  • “Hydroxycarboxylic acids” are monohydroxymonocarboxylic acids, monohydroxypolycarboxylic acids, polyhydroxymonocarboxylic acids and polyhydroxypolycarboxylic acids including the corresponding hydroxyalkoxycarboxylic acids with 2 to 600, preferably with 8 to 400 and in particular with 14 to 120 C atoms, which are 1 to 9, preferably 2 to 3, hydroxyl groups or carboxyl groups on an HC radical, in particular on an aliphatic radical.
  • polyhydroxy monocarboxylic acids and the polyhydroxy polycarboxylic acids including the corresponding hydroxyalkoxy carboxylic acids are combined to form the polyhydroxy fatty acids.
  • the preferably used dihydroxy fatty acids and their preparation are described in DE-OS 33 18 596 and EP 237 959, to which express reference is made.
  • the polyhydroxy fatty acids used according to the invention are preferably derived from naturally occurring fatty acids. Therefore, they usually have an even number of carbon atoms in the main chain and are not branched. Those with a chain length of 8 to 100, in particular 14 to 22, carbon atoms are particularly suitable.
  • natural fatty acids are mostly used as technical mixtures. These mixtures preferably contain a part of oleic acid. They can also contain other saturated, monounsaturated and polyunsaturated fatty acids. In principle, mixtures of different chain lengths can also be used in the preparation of the polyhydroxyfatty acids or polyhydroxyalkoxyfatty acids which can be used according to the invention and which may also contain saturated portions or else polyhydroxyalkoxycarboxylic acids with double bonds.
  • the polyhydroxy fatty acids used according to the invention are preferably derived from monounsaturated fatty acids, e.g. of 4,5-tetradecenoic acid, 9,10-tetradecenoic acid, 9,10-pentadecenoic acid, 9,10-hexadecenoic acid, 9,10-heptadecenoic acid, 6,7-octadecenoic acid, 9,10-octadecenoic acid, 11, 12-octadecenoic acid , 11,12-eicosenoic acid, 11,12-docosenoic acid, 13,14-docosenoic acid, 15,16-tetracosenoic acid and 9,10-ximenoic acid.
  • oleic acid (9,10-octadecenoic acid) is preferred. Both ice and trans isomers of all the fatty acids mentioned are suitable.
  • polyhydroxy fatty acids derived from less frequently occurring unsaturated fatty acids such as decyl-12-enoic acid, stilingic acid, dodecyl-9-enoic acid, ricinoleic acid, petroselinic acid, vaccenic acid, oleostearic acid, punicic acid, licanic acid, parinaric acid, gadoleic acid, arachidonic acid, 5-eicosenoic acid, 5-docosenoic acid, cetoleic acid, 5,13-docosadienoic acid and / or seiacholeic acid.
  • unsaturated fatty acids such as decyl-12-enoic acid, stilingic acid, dodecyl-9-enoic acid, ricinoleic acid, petroselinic acid, vaccenic acid, oleostearic acid, punicic acid, licanic acid, parinaric acid, gadoleic acid, arachidonic acid, 5-eicosen
  • polyhydroxy fatty acids which have been prepared from isomerization products of naturally unsaturated fatty acids.
  • the polyhydroxy fatty acids produced in this way differ only in the position of the hydroxy or hydroxyalkoxy groups in the molecule. They are generally in the form of mixtures.
  • Naturally occurring fatty acids are preferred as starting components in the sense of natural raw materials in the present invention, but this does not mean that synthetically produced carboxylic acids with corresponding C numbers are not suitable.
  • a hydroxyalkoxy group of the polyhydroxy fatty acids is derived from the polyol that has been used to ring open the epoxidized fatty acid derivative. Preference is given to polyhydroxy fatty acids whose hydroxyalkoxy group is derived from preferably primary difunctional alcohols having up to 24, in particular up to 12, carbon atoms.
  • Suitable diols are propanediol, butanediol, pentanediol and hexanediol, dodecanediol, preferably 1,2-ethanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, polypropylene glycol, polybutanediol and / or polyethylene glycol with a degree of polymerization of 2 to 40 particularly suitable as diol compounds polypropylene glycol and / or polytetrahydrofuran diol and their mixed polymerization products. This applies in particular if these compounds each have a degree of polymerization of about 2 to 20 units.
  • Triols or higher alcohols can also be used to open the ring, e.g. Glycerin and trimethylolpropane and their adducts of ethylene oxide and / or propylene oxide with molecular weights up to 1,500. Polyhydroxy fatty acids are then obtained with more than 2 hydroxyl groups per molecule.
  • a hydroxycarboxylic acid can also be used instead of a polyol as the compound containing hydroxyl groups, e.g. Citric acid, ricinoleic acid, 12-hydroxystearic acid, lactic acid. Ester groups then arise instead of ether groups.
  • amines, hydroxyl-bearing amines or amine carboxylic acids can also be used to open the ring.
  • Dihydroxy fatty acids in particular from diols, can also be used. They are liquid at room temperature and can be easily mixed with the other reactants.
  • dihydroxy fatty acids are understood to mean both the ring opening products of epoxidized unsaturated fatty acids with water and the corresponding ring opening products with diols and their crosslinking products with further epoxy molecules.
  • the ring opening products with diols can also be a little more accurate than Dihydroxyalkoxy fatty acids are called.
  • the hydroxyl groups or the hydroxyalkoxy group are preferably separated from the carboxy group by at least 1, preferably at least 3, in particular at least 6, CH 2 units.
  • Preferred dihydroxy fatty acids are: 9,10-dihydroxypalmitic acid, 9,10-dihydroxystearic acid and 13,14-dihydroxy-behenic acid and their 10,9- and 14,13-isomers.
  • Polyunsaturated fatty acids are also suitable, e.g. Linoleic acid, linolenic acid and ricinic acid.
  • Cinnamic acid is a concrete example of an aromatic carboxylic acid.
  • Suitable branching carboxylic acids are unbranched and branched aliphatic saturated and unsaturated carboxylic acids having 6 to 30, in particular 6 to 24, carbon atoms, specifically the fatty acids from rapeseed oil (oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, erucic acid: "rapeseed fatty acid”) and isostearic acid ,
  • Suitable amines are diethylene triamine and its longer-chain homologs with at least two amino groups per molecule, and hydroxy-functional polyamines such as N- (2-aminoethyl) ethanolamine can also be used.
  • Piperazine and aminoalkyl- or hydroxyalkyl-substituted piperazines are also particularly suitable, specifically aminoethylpiperazine.
  • the mixing ratio of the aforementioned amines to the solubilizing carboxylic acids should be 1: 3 to 3: 1.
  • the blowing reaction, ie the CO 2 formation for the foaming can take place both by the reaction of isocyanate groups of the polyisocyanate with the carboxylic acid groups of the carboxylic acids and, if appropriate, additionally by the reaction of the isocyanate groups with water.
  • the water content of the polyol component can be between 0 and 10% by weight, preferably between 0.3 and 5% by weight.
  • amino-substituted pyridines and / or N-substituted imidazoles are particularly suitable.
  • Particularly suitable are 1-methylimidiazole, 2-methyl-1-vinylimidazole, 1-allylimidazole, 1-phenylimidazole, 1, 2,4,5-tetramethylimidazole, 1 (3-aminopropyl) imidazole,
  • the above-mentioned starting materials for the PU binder namely polyisocyanate, polyol, polyamine, water, carboxylic acid and catalyst, are used in the following proportions: 0.1 to 1, preferably 0.8 to 1 equivalent of a mixture of polyol is added to one equivalent of isocyanate , Polyamine, water and / or carboxylic acid, where the ratio of polyol and / or polyamine to water and / or carboxylic acid can be 20: 1 to 1:20.
  • the amount of catalysts to be used is between 0.0001 and 1.0, preferably between 0.01 and 0.5 equivalent pyridine or imidazole catalyst.
  • valent isocyanate comes 0.1 to 1, preferably 0.8 to 1 equivalent carboxylic acid and 0.0001 to 1, 0, preferably 0.001 to 0.5 equivalent pyridine or imidazole catalyst.
  • Amine catalysts are preferably used in a concentration of 0.05 to 15, in particular 0.5 to 10,% by weight, based on the sum of hydroxycarboxylic acid and isocyanate.
  • organometallic compounds such as tin (II) salts of carboxylic acids, strong bases such as alkali hydroxides, alcoholates and phenolates, e.g. Tin ll acetate, ethylhexoate and diethylhexoate can be used.
  • a preferred class of compounds are the dialkyltin (IV) carboxylates.
  • the carboxylic acids have 2, preferably at least 10, in particular 14 to 32, carbon atoms. Dicarboxylic acids can also be used.
  • acids adipic acid, maleic acid, fumaric acid, malonic acid, succinic acid, pimelic acid, terephthalic acid, phenylacetic acid, benzoic acid, acetic acid, propionic acid and in particular 2-ethylhexanoic, caprylic, capric, lauric, myristic, palmitic and stearic acid , Specific compounds are dibutyl and dioctyl tin diacetate, maleate, bis (2-ethylhexoate), dilaurate, tributyl tin acetate, bis ( ⁇ -methoxycarbonyl-ethyl) tin dilaurate and bis ( ⁇ -acetyl-ethyl) tin dilaurate.
  • Tin oxides and sulfides and thiolates are also preferably usable.
  • Specific compounds are: bis (tributyltin) oxide, bis (trioctyltin) oxide, dibutyl and dictyltin bis (2-ethylhexylthiolate) dibutyl and dioctyltin didodecylthiolate, bis (ß-methoxycarbonyl-ethyl) tin didododylthiolate, bis acetyl-ethyl) tin bis (2-ethyl hexyl thiolate), dibutyl and dioctyl tin didodecyl thiolate, butyl and octyl tin tris (thioglycolic acid 2-ethyl hexoate), dibutyl and dioctyl tin bis (thioglycolic acid, 2-ethyl hexoate)
  • trimerization reaction of the isocyanate groups with themselves or with urethane and urea groups to form allophanate or biuret groups can also take place.
  • Trimerization catalysts can be used for this.
  • DABCO TMR-2 etc. from Air Products may be mentioned as the trimerization catalyst, which are quaternary ammonium salts dissolved in ethylene glycol.
  • aliphatic tertiary amines especially those with a cyclic structure.
  • tertiary amines those which additionally carry groups which are reactive toward the isocyanates, in particular hydroxyl and / or amino groups.
  • dimethylmonoethanolamine Diethylmonoethanolamin, min Methylethylmonoethanola-, ethanolamine triethanolamine, trimethanolamine tripropanolamine, tributanolamine, Trihexa-, Tripentanolamin, ethylamine Tricyclohexanolamin, diethanol, diethanolamine, ethanolhexylamin Diethanolpropylamin, Diethanolbutylamin, Diethanolpentylamin, di-, Diethanolcyclohexylamin, diethanolphenylamine and their ethoxylation and propoxylation products, diaza-bicyclo-octane (Dabco), triethylamine, dimethyibenzylamine (Desmorapid DB, BAYER), bis-dimethylaminoethyl ether (Calalyst AI, UCC), tetramethylguanidine, bis-dimethylaminomethylphenol, 2.2 '-Di
  • the polyurethane binders of the moldings produced according to the invention also have urethane groups from the reaction of the isocyanates with the polyols and / or polyhydroxycarboxylic acids due to the carboxylic acid / isocyanate reaction. They also contain urea groups from the reaction of the isocyanates with any water, polyamines or aminocarboxylic acids in the system. They also contain ester groups or ether groups from the polyols used.
  • the amount of the reactants polyisocyanate, polyol, polyamine, carboxylic acid and water is chosen so that the polyisocyanate is used in excess.
  • the equivalent ratio of NCO to the sum of OH, NH and COOH groups is 5: 1, preferably 2: 1 to 1.2: 1, an isocyanate excess of 5 to 50% is very particularly preferred.
  • the composition for producing the foamed polyurethane layer contains a high proportion of filler in addition to the abovementioned binder constituents.
  • filler customary in polyurethane chemistry, such as calcium carbonate in the form of the precipitated or ground chalk, or as limestone powder, dolomite (CaMg (CO 3 ) 2 ), barium sulfate (heavy spar), aluminum oxide, aluminum oxide hydrate, also quartz sand, dried stone grinding sludge, Wood shavings, cellulose fibers, foam waste, rubber powder, rubber chips, foam glass granulate or ground glass can be used.
  • the proportion of filler can make up to 80% by weight of the polyurethane binder.
  • this filler mixture can be colored with suitably colored stone grinding slurries; black, red or gray colored quartz flours or stone grinding slurries can be used for this.
  • the fillers with adhesion promoters, in particular organofunctional silanes or titanates are surface-treated before admixing, so that they are better dispersed and better integrated into the polyurethane matrix.
  • slabs or preformed semi-finished products made of granite, basalt, sylenite, diabase, tuff, liparite, diorite, andesite, picrite and sandstone are suitable as examples of sedimentary rock or marble as examples of metamorphic rocks.
  • synthetic stones can also be placed on concrete or Resin base (polyester) are used.
  • the thickness of the stone slab or semi-finished product used depends on the intended use and the expected load, it usually has a thickness between 8 and 20 mm, preferably between 10 and 14 mm.
  • an adhesive can be applied to the stone slab before the (filler-containing) foam reaction mixture is introduced into the mold.
  • This adhesive can be any structural adhesive known per se based on polyurethanes or epoxides, preference being given here to a polyurethane adhesive which essentially contains the constituents of the abovementioned binder system, no blowing agents being present in the adhesive formulation.
  • a reinforcement mat or reinforcement fleece can be inserted between the stone slab and the polyurethane foam and on the back of the polyurethane foam layer (i.e. the side facing away from the stone slab) in order to increase the stability of the composite slab.
  • This reinforcement mat can consist of glass fiber fabric, glass fiber fleece or synthetic or natural fiber materials.
  • a particularly preferred filler is quartz sand, which should have a defined grain size distribution for improved flow behavior of the polyurethane reaction mixture before curing.
  • filler compositions with a "grain size” are mostly used. This designation comes from the fact that there is a gap in the mixture between the coarse grain and fine grain areas in this type of mixture.
  • Such fillers with precipitate grains are also preferred filler mixtures for the composite body according to the invention.
  • Quartz sand types such as those offered by the Frechen quartz works under the designations F31, F32, F34, F36 are very particularly preferred. These have an average grain size of 0.33; 0.24; 0.20 or 0.16 mm. If necessary, these can then be mixed with fine-grained quartz flours such as Millisil W12 (average grain size 16 ⁇ m) or Sikron SF (quartz powder, average grain size 10 ⁇ m).
  • the compositions according to the invention generally contain wetting and dispersing agents. These improve the incorporation of the fillers and the flow of the polyurethane foam Reaction mixtures with the quartz sand, the stone grinding sludge or the painted glass in the edge areas of the molds to be poured.
  • wetting and dispersing agents are offered by Byk under the names BYK W 968, W 910, A 525 or A 530.
  • foam stabilizers known per se, e.g. based on siloxane-oxyalkylene copolymers such as e.g. are sold by the company Goldschmidt under the trade name Tegostab.
  • other silicone-free stabilizers can also be used, e.g. LK-221, LK-223 and LK-443 from AirProducts or betaine emulsifiers.
  • drying agents in the form of molecular sieve pastes. If the water content is very high or fluctuating, these components may need to be dried beforehand.
  • release agents can be used in the metal mold, for example Acmos release agents for PUR with the type designations 39-5001, 39-4487, 37- 3200 and 36-3182. In many cases, however, it may also be sufficient to provide the metal mold with a layer of fluorinated polymers as a release agent ( Teflon® layer).
  • the composite bodies made from mineral molded bodies and foamed polyurethane layers which are produced by the process according to the invention are suitable for a large number of interior items. Specifically called his table tops, worktops for kitchen furniture, floor panels for buildings - possibly with a corresponding shape in the foam layer for underfloor heating pipes -, terrace panels, window sills, panels for the cladding of buildings - possibly with the inclusion of fasteners or walkway panels.
  • Example 1 comparative example
  • the components of the polyol component were mixed with a laboratory stirrer. This created a cloudy liquid. After the mixing process was completed, it slowly separated into two phases.
  • the polyol component Before reacting with the isocyanate component, the polyol component was stirred to obtain a foam with homogeneous properties.
  • the polyol component and quartz sand F31 (Quarzwerke Frechen) were mixed in a mixing ratio of 100: 185.
  • the isocyanate is added to this mixture and it is homogenized again.
  • the ratio of polyol component to isocyanate was 100: 110.
  • This mixture was placed in a metal mold impregnated with release agent, which could be closed with a lid. On the bottom of this mold was a 1 cm thick granite slab. After the reaction mixture had been introduced, this was distributed uniformly in the mold and a glass fiber fabric was placed on it. After 30 to 45 minutes, a stone composite slab could be removed from the mold opened for this purpose.
  • Example 2 (According to the Invention) a) Polyol Component Mass fractions in%
  • the homogeneous polyol component and quartz sand F31 were mixed in a mixing ratio of 100: 185.
  • the isocyanate is added to this mixture and it is homogenized again.
  • the ratio of polyol component to isocyanate was 100: 150.
  • This mixture was placed in a metal mold impregnated with release agent, which could be closed with a lid. On the bottom of this mold was a 1 cm thick granite slab. After the reaction mixture had been introduced, this was distributed uniformly in the mold and a glass fiber fabric was placed on it. After 30 to 45 minutes, a stone composite slab could be removed from the mold opened for this purpose.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Herstellen von Verbundkörpern aus mineralischen Formkörpern und geschäumten Polyurethanschichten beschrieben. Hierbei kann der mineralische Formkörper in einer geschlossenen Form mit einer schäumfähigen Polyurethanzusammensetzung bestehend aus einem Polyolgemisch, Waser und/oder Carbonsäurenm, Katalysatoren, Aminem, Schaumstabilisatoren, Netz- und Dispergiermittel sowie einem Polyisocyanat beschichtet werden. Die Form muss dabei nicht vorgeheizt werden, die Zusammensetzung wird bei dem Schaumprozess nur dem bein Schaumprozess entstehenden Eigendruck ausgesetzt. In einer anderen Austührungsform wird der Schaumkörper separathergestellt und anschliessend mit dem mineralischen Formkörper verklebt.

Description

"Steinverbundplatten"
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Verbundkörpern aus mineralischen Formkörpern und geschäumten Polyurethanschichten sowie die nach diesem Verfahren hergestellten Verbundkörper.
Raumausstattungsgegenstände wie z. B. Küchenarbeits- oder Verkleidungsplatten, Fensterbänke, Fassaden-, Boden- oder Wandplatten, Duschtassen sowie Ausgüsse oder Spülen im Küchen- oder Badbereich bestehen häufig aus Natursteinplatten oder Natursteinformkörpern wie Marmor, Granit, Basalt oder Sandstein. Zur Erzielung einer ausreichenden Tragfähigkeit und Biegefestigkeit müssen diese mineralischen Formkörper oder Platten für die vorgenannten Einsatzzwecke erhebliche Schichtstärken haben. Daher sind derartige Raumausstattungsgegenstände oder auch plattenförmige Halbzeuge hierfür teuer und weisen ein sehr hohes Gewicht auf. Beides begrenzt die Einsetzbarkeit derartiger kompakter Natursteinprodukte.
Die DE-C-197 26 502 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Platten oder Formteilen aus Polyisocyanaten und Polyolen, die zu einem Polyurethan- Schaumkunststoff reagieren, wobei unter Zumischung von Füllmitteln, Farbstoffen und dgl. ein Steinimitat entsteht. Es wird weiterhin vorgeschlagen, daß in einem in- mold-Verfahren in einer geheizten Form das aufgeschäumte Polyurethangemisch mit einer Natursteinplatte, beispielsweise aus Granit oder Marmor oder aus Metall oder Holzwerkstoff verbunden wird. Dazu muß die Form beheizt werden, wobei eine Temperatur zwischen 55 und 80°C eingehalten werden muß und das Gemisch durch das Aufschäumen in der beheizten Form einem Druck zwischen 7 MPa und 14 MPa ausgesetzt werden muß, um eine Dichte zwischen 0,4 g/cm3 und 2,0 g/cm3 zu erreichen. Zu den Schaumstoffkomponenten wird nur ausgesagt, daß ein Polyisocyanat und ein Polyol eingesetzt werden, nähere Angaben sind dieser Schrift nicht zu entnehmen.
Die DE -A- 19918459 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen von Verbund körpern aus mineralischen Formkörpern und geschäumten Polyurethanschichten. Hierzu wird vorgeschlagen, daß das Polyurethansystem aus Polyisocyanaten , Polyolen, Katalysatoren, Netz- und Dispergiermitteln, Schaumstabilisatoren, Wasser und / oder Carbonsäuren sowie vorzugsweise Füllstoffen bestehen soll. Bei diesem Verfahren muß die Form zur Herstellung des Verbundkörpers nicht vorgeheizt werden und die Zusammensetzung wird bei dem Schaumprozess nur dem beim Schaumprozess entstehenden Eigendruck ausgesetzt. Obwohl dieses Herstellverfahren recht brauchbare Ergebnisse liefert, hat es sich gezeigt, daß das Bindemittelsystem zur Entmischung neigt, so daß es nicht längere Zeit lagerfähig ist und unmittelbar vor Einsatz durch intensives Rühren sorgfältig homogenisiert werden muß.
Angesichts dieses Standes der Technik haben sich die Erfinder die Aufgabe gestellt, ein möglichst einfaches und effizientes Verfahren zum Herstellen von Verbundkörpern aus mineralischen Formkörpern und geschäumten Polyurethanschichten bereitzustellen.
Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe ist den Ansprüchen zu entnehmen. Das erfindungsgemäße Verfahren besteht im wesentlichen darin, daß der mineralische Formkörper in einer geschlossenen Form mit einer schäumfähigen Polyurethanzusammensetzung beschichtet wird, wobei die Form nicht vorgeheizt wird und die Zusammensetzung nur dem beim Schaumprozeß des Polyurethangemisches entstehenden Eigendruck ausgesetzt wird.
In einer weiteren Ausbildung des Verfahrens wird der geschäumte Polyurethankörper separat hergestellt und mit Hilfe eines Klebstoffes und gegebenenfalls einer Verstärkungsmatte auf dem mineralischen Formkörper oder Halbzeug aufgeklebt.
Das erfindungsgemäß einsetzbare Polyurethansystem besteht dabei aus mindestens einem der nachfolgenden Stoffe
a) Polyisocyanaten, b) Polyolen, c) Katalysatoren, d) Carbonsäuren, die ggf. durch Wasser ergänzt werden können, e) Aminen, f) Schaumstabilisatoren, g) Netz- und Dispergiermittel, h) sowie vorzugsweise Füllstoffen.
Die im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendeten Polyurethan- Bindemittel bestehen im wesentlichen aus einem Reaktionsprodukt mindestens eines Polyols mit mindestens einem Polyisocyanat, wobei zur Porenbildung des Schaums als Treibmittel gegebenenfalls Wasser und/oder eine Carbonsäure mitverwendet werden kann. Anstelle von Polyolen und Carbonsäuren können auch Hydroxycarbonsäuren oder Aminocarbonsäuren eingesetzt werden, Polyole können ganz oder teilweise durch Polyamine ersetzt werden.
Die Polyisocyanate sind mehrfunktionell, vorzugsweise enthalten die geeigneten mehrfunktionellen Isocyanate im Mittel 2 bis höchstens 5, vorzugsweise bis 4 und insbesondere 2 oder 3 Isocyanat-Gruppen pro Molekül. Die zu verwendenden Polyisocyanate können aromatische, cycloaliphatische oder aliphatische Isocyanate sein.
Beispiele für geeignete aromatische Polyisocyanate sind: Alle Isomeren des To- luylendiisocyanats (TDI) entweder in isomerenreiner Form oder als Mischung mehrerer Isomerer, Naphthalin-1 ,5-diisocyanat, Diphenylmethan-4,4'-diisocyanat (MDI), Diphenylmethan-2,4'-diisocyanat sowie Mischungen des 4,4'-Diphenyl- methandiisocyanats mit dem 2,4'-lsomeren oder deren Mischungen mit höher- funktionellen Oligomeren (sogenanntes Roh-MDI), Xylylen-diisocyanat (XDI), 4,4'- Diphenyl-dimethylmethandiisocyanat, Di- und Tetraalkyl-diphenylmethandiisocya- nate, 4,4'-Dibenzyldiisocyanat, 1 ,3-Phenylendiisocyanat, 1 ,4-Phenylendiisocyanat. Beispiele für geeignete cycloaliphatische Polyisocyanate sind die Hydrierungsprodukte der vorgenannten aromatischen Diisocyanate wie z.B. das 4,4'-Dicyclohe- xylmethandiisocyanat (H-|2MDI), 1-lsocyanatomethyl-3-isocyanato-1 ,5,5-trimethyl- cyclohexan (Isophoron-Diisocyanat, IPDI), Cyclohexan-1 ,4-diisocyanat, hydriertes Xylylen-diisocyanat (H6XDI), 1-Methyl-2,4-diisocyanato-cyclohexan, m- oder p- Tetramethylxylendiisocyanat (m-TMXDI, p-TMXDI) und Dimerfettsäure-diisocya- nat. Beispiele für aliphatische Polyisocyanate sind Tetramethoxybutan-1 ,4-di- isocyanat, Butan-1 ,4-diisocyanat, Hexan-1 ,6-diisocyanat (HDI), 1 ,6-Diisocyanato- 2,2,4-trimethylhexan, 1 ,6-Diisocyanato-2,4,4-trimethylhexan, Butan-1 ,4-diisocy- anat sowie 1,12-Dodecandiisocyanat (Cι2DI).
Im allgemeinen werden aromatische Isocyanate bevorzugt, vorzugsweise das Diphenylmethandiisocyanat, entweder in Form der reinen Isomeren, als Isomerengemische der 2,4'-/4,4'-lsomeren oder auch das mit Carbodiimid verflüssigte MDI, das z.B. unter dem Handelsnamen Isonate 143 L bekannt ist, sowie das sogenannte "Roh-MDI", d.h. eine Isomeren/Oligomerenmischung des MDI, wie sie z.B. unter dem Handelsnamen PAPI bzw. Desmodur VK im Handel erhältlich sind. Weiterhin können sogenannte "quasi-Prepolymere", d.h. Umsetzungsprodukte des MDI bzw. des TDI mit niedermolekularen Diolen, wie z.B. Ethylenglykol, Diethy- lenglykol, Propylenglykol, Dipropylenglykol oder Triethylenglykol verwendet werden. Diese quasi Prepolymeren stellen bekanntlich eine Mischung der vorgenannten Umsetzungsprodukte mit monomeren Diisocyanaten dar. Erstaunlicherweise vermögen auch aliphatische und cycloaliphatische Isocyanate schon bei Raumtemperatur schnell und vollständig zu den erfindungsgemäßen Schaumstoffen zu reagieren. Neben den vorgenannten aliphatischen und cycloaliphati- schen Isocyanaten sind auch deren Isocyanuratisierungsprodukte bzw. Biuretisie- rungsprodukte, insbesondere die des HDI bzw. IPDI einzusetzen.
Prinzipiell sind alle Polyole, die bereits zur Polyurethanherstellung bekannt sind, auch für die vorliegende Erfindung geeignet. In Betracht kommen insbesondere die an sich bekannten Polyhydroxy-Polyether des Molekulargewichtsbereiches von 60 bis 10.000, vorzugsweise 70 bis 6.000, mit 2 bis 10 Hydroxylgruppen pro Molekül. Derartige Polyhydroxypolyether werden in an sich bekannter Weise durch Alkoxylierung von geeigneten Startermolekülen erhalten, z. B. von Wasser, Propylenglykol, Glycerin, Trimethylolpropan, Sorbit, Rohrzucker usw. Geeignete Alkoxylierungsmittel sind insbesondere Propylenoxid und eventuell auch Ethylen- oxid. Vorzugsweise eignen sich die flüssigen Polyhydroxyverbindungen mit zwei bzw. drei Hydroxylgruppen pro Molekül, wie z.B. di- und/oder trifunktionelle Polypropy- lenglykole im Molekulargewichtsbereich von 200 bis 6000, vorzugsweise im Bereich von 400 bis 3000. Es können auch statistische und/oder Blockcopolymere des Ethylenoxids und Propylenoxids eingesetzt werden. Eine weitere Gruppe von vorzugsweise einzusetzenden Polyethern sind die Poiytetramethylenglykole, die z.B. durch die saure Polymerisation von Tetrahydrofuran hergestellt werden, dabei liegt der Molekulargewichtsbereich der Poiytetramethylenglykole zwischen 200 und 6000, vorzugsweise im Bereich von 400 bis 4000.
Weiterhin sind als Polyole die flüssigen Polyester geeignet, die durch Kondensation von Di- bzw. Tricarbonsäuren, wie z.B. Adipinsäure, Sebacinsäure, Glutar- säure, Azelainsäure, Hexahydrophthalsäure oder Phthalsäure mit niedermolekularen Diolen bzw. Triolen wie z.B. Ethylenglykol, Propylenglykol, Diethylenglycol, Triethylenglycol, Dipropylenglycol, 1 ,4-Butandiol, 1 ,6-Hexandiol, 1 ,10-Decandiol, Glyzerin oder Trimethylolpropan hergestellt werden können.
Eine weitere Gruppe der erfindungsgemäß einzusetzenden Polyole sind die Polyester auf der Basis von ε-Caprolacton, auch "Polycaprolactone" genannt.
Es können aber auch Polyesterpolyole oleochemischer Herkunft verwendet werden. Derartige Polyesterpolyole können beispielsweise durch vollständige Ringöffnung von epoxidierten Triglyceriden eines wenigstens teilweise olefinisch ungesättigte Fettsäure-enthaltenden Fettgemisches mit einem oder mehreren Alkoholen mit 1 bis 12 C-Atomen und anschließender partieller Umesterung der Triglycerid-Derivate zu Alkylesterpolyolen mit 1 bis 12 C-Atomen im Alkylrest hergestellt werden. Weitere geeignete Polyole sind Polycarbonatpolyole und Dimer- diole (Fa. Henkel) sowie Rizinusöl und dessen Derivate. Auch die Hydroxy-funk- tionellen Polybutadiene, wie sie z.B. unter dem Handelsnamen "Poly-bd" erhältlich sind, können für die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen als Polyole eingesetzt werden. Insbesondere ist die Polyol-Komponente eine Diol/Triol-Mischung aus Polyether- und Polyesterpolyolen.
Die erfindungsgemäß einzusetzenden Carbonsäuren reagieren mit den Isocya- naten in Gegenwart von Katalysatoren unter Abspaltung von Kohlendioxid zu Amiden, sie haben also die Doppelfunktion an dem Aufbau des Polymergerüstes beteiligt zu sein und gleichzeitig durch die Abspaltung des Kohlendioxids als Treibmittel zu wirken.
Unter "Carbonsäuren" werden Säuren verstanden, die eine oder mehrere - vorzugsweise bis zu drei - Carboxyl-Gruppen (-COOH) und mindestens 2, vorzugsweise 5 bis 400 C-Atome enthalten. Die Carboxyl-Gruppen können mit gesättigten oder ungesättigten, linearen oder verzweigten Alkyl- oder Cycloalkyl-Resten oder mit aromatischen Resten verbunden sein. Sie können weitere Gruppen wie Ether-, Ester-, Halogen-, Amid-, Amino-, Hydroxy- und Harnstoffgruppen enthalten. Bevorzugt werden jedoch Carbonsäuren, die als Flüssigkeiten bei Raumtemperatur leicht einarbeitbar sind, wie native Fettsäuren oder Fettsäuregemische, COOH- terminierte Polyester, Polyether oder Polyamide, Dimerfettsäuren und Trimerfett- säuren. Konkrete Beispiele für die Carbonsäuren sind: Essigsäure, Valerian-, Ca- pron-, Capryl-, Caprin-, Laurin-, Myristin-, Palmitin-, Stearin-, Isostearin-, Isopalmi- tin-, Arachin-, Behen-, Cerotin- und Melissin-Säuren sowie die ein- oder mehrfach ungesättigte Säuren Palmitolein-, Öl-, Elaidin-, Petroselin-, Eruca-, Linol-, Linolen- und Gadoleinsäure. Außerdem seien auch noch genannt: Adipinsäure, Sebacinsäure, Isophthafsäure, Terephthalsäure, Trimellitsäure, Phthalsäure, Hexahy- drophthalsäure, Tetrachlorphthalsäure, Oxalsäure, Mukonsäure, Bernsteinsäure, Fumarsäure, Ricinolsäure, 12-Hydroxy-stearinsäure, Zitronensäure, Weinsäure, di- oder trimerisierte ungesättigte Fettsäuren, gegebenenfalls in Mischung mit mo- nomeren ungesättigten Fettsäuren und gegebenenfalls Partialester dieser Verbindungen. Ebenso können auch Ester von Polycarbonsäuren oder Carbonsäuregemischen, die sowohl COOH- als auch OH-Gruppen besitzen, eingesetzt werden wie Ester von TMP [C2H5-C(CH2OH)3], Glycerin, Pentaerythrit, Sorbit, Glykol bzw. deren Alkoxylate mit Adipinsäure, Sebacinsäure, Zitronensäure, Weinsäure oder gepfropfte oder partiell veresterte Kohlenhydrate (Zucker, Stärke, Cellulose) und Ringöffnungsprodukte von Epoxiden mit Polycarbonsäuren.
Zu den "Carbonsäuren" zählen neben den Aminocarbonsäuren bevorzugt "Hy- droxycarbonsäuren". Unter "Hydroxycarbonsäuren" sind Monohydroxymono- carbonsäuren, Monohydroxypolycarbonsäuren, Polyhydroxymonocarbonsäuren und Polyhydroxypolycarbonsäuren einschließlich der entsprechenden Hy- droxyalkoxycarbonsäuren mit 2 bis 600, vorzugsweise mit 8 bis 400 und insbesondere mit 14 bis 120 C-Atomen zu verstehen, die 1 bis 9, vorzugsweise 2 bis 3, Hydroxylgruppen bzw. Carboxylgruppen an einem H-C-Rest, insbesondere an einem aliphatischen Rest enthalten. Die Polyhydroxymonocarbonsäuren und die Polyhydroxypolycarbonsäuren einschließlich der entsprechenden Hydroxyalkoxy- carbonsäuren werden zu den Polyhydroxyfettsäuren zusammengefaßt. Die vorzugsweise verwendeten Dihydroxyfettsäuren sowie ihre Herstellung werden in der DE-OS 33 18 596 und der EP 237 959 beschrieben, auf die ausdrücklich Bezug genommen wird.
Die erfindungsgemäß verwendeten Polyhydroxyfettsäuren leiten sich bevorzugt von natürlich vorkommenden Fettsäuren ab. Sie weisen daher in der Regel eine gerade Anzahl an Kohlenstoffatomen in der Hauptkette auf und sind nicht verzweigt. Besonders geeignet sind solche mit einer Kettenlänge von 8 bis 100, insbesondere von 14 bis 22 C-Atomen. Für technische Verwendungen werden natürliche Fettsäuren meistens als technische Mischungen eingesetzt. Diese Mischungen enthalten vorzugsweise einen Teil an Ölsäure. Sie können darüber hinaus weitere gesättigte, einfach ungesättigte und mehrfach ungesättigte Fettsäuren enthalten. Auch bei der Herstellung der erfindungsgemäß verwendbaren Polyhydroxyfettsäuren bzw. Polyhydroxyalkoxyfettsäuren können prinzipiell Mischungen unterschiedlicher Kettenlänge eingesetzt werden, die auch noch gesättigte Anteile oder aber Polyhydroxyalkoxycarbonsäuren mit Doppelbindungen enthalten können. Geeignet sind hier also nicht nur die reinen Polyhydroxyfettsäuren, sondern auch Mischprodukte, erhalten aus tierischen Fetten oder pflanzlichen Ölen, die nach Aufbereitung (Esterspaltung, Reinigungsstufen) Gehalte an einfach ungesättigten Fettsäuren > 40 %, bevorzugt > 60 %, aufweisen. Beispiele hierfür sind käuflich erhältliche, natürliche Rohstoffe wie z.B. Rindertalg mit einer Kettenverteilung von 67 % Ölsäure, 2 % Stearinsäure, 1 % Heptadecansäure, 10 % gesättigte Säuren der Kettenlänge Cι2 bis Ci6, 12 % Linolsäure und 2 % gesättigte Säuren >Cιs Kohlenstoffatomen oder z.B. das Öl der neuen Sonnenblume (NSb) mit einer Zusammensetzung von ca. 80 % Ölsäure, 5 % Stearinsäure, 8 % Linolsäure und ca. 7 % Palmitinsäure. Diese Produkte können nach Ringöffnung kurz destilliert werden, um die ungesättigten Fettsäureesteranteile zu reduzieren. Weiterführende Reinigungsschritte (z.B. länger anhaltende Destillation) sind ebenfalls möglich.
Bevorzugt leiten sich die erfindungsgemäß verwendeten Polyhydroxyfettsäuren von einfach ungesättigten Fettsäuren ab, z.B. von 4,5-Tetradecensäure, 9,10- Tetradecensäure, 9,10-Pentadecensäure, 9,10-Hexadecensäure, 9,10-Heptade- censäure, 6,7-Octadecensäure, 9,10-Octadecensäure, 11 ,12-Octadecensäure, 11,12-Eicosensäure, 11,12-Docosensäure, 13,14-Docosensäure, 15,16-Tetraco- sensäure und 9,10-Ximensäure. Davon bevorzugt ist die Ölsäure (9,10-Octade- censäure). Sowohl eis- als auch trans-lsomere von allen genannten Fettsäuren sind geeignet.
Geeignet sind auch Polyhydroxyfettsäuren, die sich von weniger häufig vorkommenden ungesättigten Fettsäuren herleiten, wie Decyl-12-ensäure, Stilingsäure, Dodecyl-9-ensäure, Rizinolsäure, Petroselinsäure, Vaccensäure, Eläostearin- säure, Punicinsäure, Licansäure, Parinarsäure, Gadoleinsäure, Arachidonsäure, 5-Eicosensäure, 5-Docosensäure, Cetoleinsäure, 5,13-Docosadiensäure und/oder Seiacholeinsäure.
Des weiteren sind geeignet Polyhydroxyfettsäuren, die aus Isomerisierungspro- dukten natürlicher ungesättigter Fettsäuren hergestellt worden sind. Die so hergestellten Polyhydroxyfettsäuren unterscheiden sich nur durch die Lage der Hydroxy- bzw. der Hydroxyalkoxygruppen im Molekül. Sie liegen im allgemeinen als Gemische vor. Natürlich vorkommende Fettsäuren sind im Sinne natürlicher Rohstoffe bei der vorliegenden Erfindung als Ausgangskomponente zwar bevorzugt, was aber nicht heißt, daß nicht auch synthetisch hergestellte Carbonsäuren mit entsprechenden C-Zahlen geeignet sind.
Ein Hydroxyalkoxyrest der Polyhydroxyfettsäuren leitet sich von dem Polyol ab, das zur Ringöffnung des epoxidierten Fettsäurederivats verwendet worden ist. Bevorzugt werden Polyhydroxyfettsäuren, deren Hydroxyalkoxygruppe sich von vorzugsweise primären difunktionellen Alkoholen mit bis zu 24, insbesondere bis zu 12 C-Atomen ableitet. Geeignete Diole sind Propandiol, Butandiol, Pentandiol und Hexandiol, Dodecandiol, vorzugsweise 1 ,2-Ethandiol, 1 ,4-Butandiol, 1 ,6- Hexandiol, Polypropylenglykol, Polybutandiol und/oder Polyethylenglykol mit einem Polymerisationsgrad von 2 bis 40. Des weiteren sind als Diol-Verbindungen Polypropylenglykol und/oder Polytetrahydrofurandiol sowie deren Mischpolymerisationsprodukte besonders geeignet. Dies gilt insbesondere dann, wenn diese Verbindungen jeweils einen Polymerisationsgrad von etwa 2 bis 20 Einheiten aufweisen. Zur Ringöffnung können aber auch Triole oder noch höherwertige Alkohole eingesetzt werden, z.B. Glycerin und Trimethylolpropan sowie deren Addukte von Ethylenoxid und/oder Propylenoxid mit Molekulargewichten bis zu 1 500. Es werden dann Polyhydroxyfettsäuren erhalten mit mehr als 2 Hydroxylgruppen pro Molekül.
Zur Ringöffnung kann anstelle eines Polyols als hydroxylgruppenhaltige Verbindung auch eine Hydroxycarbonsäure eingesetzt werden, z.B. Zitronensäure, Rizi- nolsäure, 12-Hydroxystearinsäure, Milchsäure. Es entstehen dann Ester-Gruppen anstelle von Ether-Gruppen. Des weiteren können auch Amine, Hydroxylgruppentragende Amine bzw. Amincarbonsäuren zur Ringöffnung eingesetzt werden.
Es können auch Dihydroxyfettsäuren, insbesondere aus Diolen, eingesetzt werden. Sie sind bei Raumtemperatur flüssig und lassen sich leicht mit den übrigen Reaktionsteilnehmern mischen. Unter Dihydroxyfettsäuren werden im Sinne der Erfindung sowohl die Ringöffnungsprodukte epoxidierter ungesättigter Fettsäuren mit Wasser als auch die entsprechenden Ringöffnungsprodukte mit Diolen und deren Vernetzungsprodukten mit weiteren Epoxidmolekülen verstanden. Die Ringöffnungsprodukte mit Diolen können etwas genauer auch als Dihydroxyalkoxyfettsäuren bezeichnet werden. Dabei sind vorzugsweise die Hydroxygruppen bzw. die Hydroxyalkoxygruppe durch mindestens 1 , vorzugsweise mindestens 3, insbesondere mindestens 6, CH2-Einheiten von der Carboxygruppe getrennt. Bevorzugte Dihydroxyfettsäuren sind: 9,10- Dihydroxypalmitinsäure, 9,10-Dihydroxystearinsäure und 13,14-Dihydroxybehen- säure sowie deren 10,9- bzw. 14,13-lsomere.
Auch mehrfach ungesättigte Fettsäuren sind geeignet, z.B. Linolsäure, Linolen- säure und Ricinensäure. Als konkretes Beispiel für eine aromatische Carbonsäure sei die Zimtsäure genannt.
Um die Entmischung der eingesetzten Polyolkomponenten, insbesondere bei Verwendung von hydroxyfunktionellen nativen Ölen zu vermeiden, ist es notwendig, Aminoverbindungen in einem festem molaren Mischungsverhältnis mit den lösungsvermittelnden Carbonsäuren einzusetzen. Eine derartige Mischung bewirkt eine Lösungsvermittlung zwischen den Polyalkoholen und Wasser, ohne daß die Schaumstoffeigenschaften nachweisbar negativ beeinflusst werden. Als Amine eigenen sich eine Vielzahl von Di- und Polyaminen, insbesondere heterocyclische Amine. Durch diese Mischung aus den lösungsvermittelnden Carbonsäuren und Aminen sind die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen ohne erneutes Aufrühren unmittelbar vor der Anwendung verarbeitbar. Als lösungsvermittelnde Carbonsäuren eignen sich unverzweigte und verzweigte aliphatische gesättigte und ungesättigte Carbonsäuren mit 6 bis 30, insbesondere 6 bis 24 C-Atomen, konkret genannt seien die Fettsäuren aus dem Rapsöl (Ölsäure, Linolsäure, Linolensäure, Erucasäure: "Rapsfettsäure"), sowie Isostearinsäure. Als Amine eignen sich Diethylentriamin und dessen längerkettige Homologe mit mindestens zwei Aminogruppen pro Molekül, es können auch hydroxyfunktionelle Polyamine wie z.B. N-(2-Aminoethyl)ethanolamin verwendet werden. Insbesondere eignen sich auch Piperazin und aminoalkyl- bzw. hydroxyalkylsubstituierte Piperazine, konkret genannt sei hier Aminoethylpiperazin. Das Mischungsverhältnis der vorgenannten Amine zu den lösungsvermittelnden Carbonsäuren soll dabei 1 :3 bis 3:1 betragen. Die Treib-Reaktion, d. h. die C02-Bildung für die Aufschäumung, kann sowohl durch die Reaktion von Isocyanatgruppen des Polyisocyanats mit den Carbonsäuregruppen der Carbonsäuren als auch ggf. ergänzend durch die Reaktion der Isocyanatgruppen mit Wasser erfolgen.
Der Wassergehalt der Polyolkomponente kann zwischen 0 und 10 Gew. % liegen, vorzugsweise liegt er zwischen 0,3 und 5 Gew. %.
Wenn die CO2-Abspaltung aus der Isocyanat-Carbonsäure-Reaktion bereits bei Raumtemperatur starten soll, ist es zweckmäßig, Amino-substituierte Pyridine und/oder N-substituierte Imidazole als Katalysatoren zu verwenden. Besonders geeignet sind 1-Methylimidiazol, 2-Methyl-1-vinylimidazol, 1-Allylimidazol, 1- Phenylimidazol, 1 ,2,4,5-Tetramethylimidazol, 1(3-Aminopropyl)imidazol,
Pyrimidazol, 4-Dimethylamino-pyridin, 4-Pyrrolidinopyridin, 4-Morpholino-pyridin, 4-Methylpyridin und N-Dodecyl-2-Methyl-imidazol.
Die oben genannten Ausgangsstoffe für das PU-Bindemittel, nämlich Polyisocyanat, Polyol, Polyamin, Wasser, Carbonsäure und Katalysator werden in folgenden Mengenverhältnissen eingesetzt: Auf ein Äquivalent Isocyanat kommen 0,1 bis 1 , vorzugsweise 0,8 bis 1 Äquivalente einer Mischung aus Polyol, Polyamin, Wasser und/oder Carbonsäure, wobei das Verhältnis Polyol und/oder Polyamin zu Wasser und/oder Carbonsäure 20 :1 bis 1 : 20 betragen kann. Die Menge an einzusetzenden Katalysatoren liegt zwischen 0,0001 und 1 ,0, vorzugsweise zwischen 0,01 und 0,5 äquivalenten Pyridin- oder Imidazolkatalysator. Wird dagegen nur Wasser zur Treibreaktion eingesetzt, kann auf die Zugabe der oben angegebenen Pyridine und Imidazole verzichtet werden. Ist jedoch Carbonsäure das alleinige Treibmittel, müssen diese Pyridine und/oder Imidazole in Kombination mit den später aufgeführten basischen oder metallorganischen Katalysatoren zur Reaktionsbeschleunigung eingesetzt werden. Setzt man Polycarbonsäuren oder Hydroxy- bzw. Aminocarbonsäuren ein, kann auf den Zusatz eines Polyols oder Polyamins ganz verzichtet werden. Für den Fall, daß kein Polyol, Polyamin oder Wasser an der Reaktion beteiligt ist, also die Isocyanate mit den Carbonsäuren umgesetzt werden, gilt die Regel: Auf ein Äqui- valent Isocyanat kommen 0,1 bis 1 , vorzugsweise 0,8 bis 1 äquivalente Carbonsäure und 0,0001 bis 1 ,0, vorzugsweise 0,001 bis 0,5 äquivalente Pyridin- oder Imidazolkataiysator.
Für den Fall, daß die mehrwertigen Isocyanate überwiegend mit Hydroxycarbon- säuren umgesetzt werden, sollen die o.g. Amin-Katalysatoren vorzugsweise in einer Konzentration von 0,05 bis 15, insbesondere von 0,5 bis 10 Gew.-% eingesetzt werden, bezogen auf die Summe von Hydroxycarbonsäure und Isocyanat.
Neben den obengenannten Pyridin- und Imidazol-Derivaten können noch weitere Katalysatoren zugesetzt werden. Insbesondere für die Isocyanat/Polyol- und Isocyanat Wasser-Reaktion können metallorganische Verbindungen wie Zinn(ll)salze von Carbonsäuren, starke Basen wie Alkali-Hydroxide, -Alkoholate und -Phenolate, z.B. Zinn-ll-acetat, -ethylhexoat und -diethylhexoat verwendet werden. Eine bevorzugte Verbindungsklasse stellen die Dialkyl-Zinn(IV)-Carb- oxylate dar. Die Carbonsäuren haben 2, vorzugsweise wenigstens 10, insbesondere 14 bis 32 C-Atome. Es können auch Dicarbonsäuren eingesetzt werden. Als Säuren seien ausdrücklich genannt: Adipinsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure, Pimelinsäure, Terephthalsäure, Phenylessigsäure, Benzoesäure, Essigsäure, Propionsäure sowie insbesondere 2-Ethylhexan-, Capryl-, Caprin-, Laurin-, Myristin-, Palmitin- und Stearinsäure. Konkrete Verbindungen sind Dibutyl- und Dioctyl-zinndiacetat, -maleat, -bis-(2- ethylhexoat), -dilaurat, Tributylzinnacetat, Bis(ß-methoxycarbonyl-ethyl)zinn- dilaurat und Bis(ß-acetyl-ethyl)zinndilaurat.
Auch Zinnoxide und -sulfide sowie -thiolate sind bevorzugt brauchbar. Konkrete Verbindungen sind: Bis(tributylzinn)oxid, Bis(trioctylzinn)oxid, Dibutyl- und Dioc- tylzinn-bis(2-ethyl-hexylthiolat) Dibutyl- und Dioctylzinndidodecylthiolat, Bis(ß- methoxycarbonyl-ethyl)zinndidodecylthiolat, Bis(ß-acetyl-ethyl)zinn-bis(2-ethyl- hexylthiolat), Dibutyl- und Dioctylzinndidodecylthiolat, Butyl- und Octylzinn- tris(thioglykolsäure-2-ethylhexoat), Dibutyl- und Dioctylzinn-bis(thioglykolsäure-2- ethylhexoat), Tributyl- und Trioctylzinn(thioglykolsäure-2-ethylhexoat) sowie Butyl- und Octylzinntris(thioethylenglykol-2-ethylhexoat), Dibutyl- und Dioctylzinn- bis(thioethylenglykol-2-ethylhexoat), Tributyl- und Trioctylzinn(thioethylenglykol-2- ethylhexoat) mit der allgemeinen Formel
Figure imgf000014_0001
wobei R eine Alkylgruppe mit 4 bis 8 C-Atomen ist, Bis(ß-methoxycarbonyl- ethyl)zinn-bis(thioethylenglykol-2-ethylhexoat), Bis(ß-methoxycarbonyl-ethyl)-zinn- bis(thioglykolsäure-2-ethylhexoat), und Bis(ß-acetyl-ethyl)zinn-bis(thioethy- lenglykol-2-ethylhexoat) und Bis(ß-acetyl-ethyl)zinn-bis(thioglykoIsäure-2-ethyl- hexoat.
Für die Vernetzung des Polyurethangerüstes kann auch die Trimerisierungs- reaktion der Isocyanatgruppen mit sich selbst bzw. mit Urethan und Harnstoffgruppen zu Allophanat- bzw. Biuret-Gruppen erfolgen. Hierzu können Trimerisierungskatalysatoren verwendet werden. Als Trimerisierungs-Katalysator sei DABCO TMR-2 usw. der Fa. Air Products genannt, wobei es sich um in Ethylenglykol gelöste quaternäre Ammoniumsalze handelt.
Zusätzlich geeignet sind auch aliphatische tertiäre Amine insbesondere bei cyclischer Struktur. Unter den tertiären Aminen sind auch solche geeignet, die zusätzlich noch gegenüber den Isocyanaten reaktive Gruppen tragen, insbesondere Hydroxyl- und/oder Amino-Gruppen. Konkret genannt seien: Dimethylmonoethanolamin, Diethylmonoethanolamin, Methylethylmonoethanola- min, Triethanolamin, Trimethanolamin, Tripropanolamin, Tributanolamin, Trihexa- nolamin, Tripentanolamin, Tricyclohexanolamin, Diethanolmethylamin, Diethanol- ethylamin, Diethanolpropylamin, Diethanolbutylamin, Diethanolpentylamin, Di- ethanolhexylamin, Diethanolcyclohexylamin, Diethanolphenylamin sowie deren Ethoxylierungs- und Propoxylierungs-Produkte, Diaza-bicyclo-octan(Dabco), Trie- thylamin, Dimethyibenzylamin (Desmorapid DB, BAYER), Bis-dimethylaminoethy- lether (Calalyst A I, UCC), Tetramethylguanidin, Bis-dimethylaminomethyl-phenol, 2,2'-Dimorpholinodiethylether, 2-(2-Dimethylaminoethoxy)ethanol, 2-Dimethylami- noethyl-3-dimethylaminopropyIether, Bis(2-dimethylaminoethyl)ether, N,N-Dime- thylpiperazin, N-(2-hydroxyethoxyethyl)-2-azanorborane, Texacat DP-914 (Texaco Chemical), N,N,N,N-Tetramethylbutan-1 ,3-diamin, N,N,N,N-Tetramethylpropan- 1 ,3-diamin und N,N,N,N-Tetramethylhexan-1 ,6-diamin. Die Katalysatoren können auch in oligomerisierter oder polymerisierter Form vorliegen, z.B. als N-methyliertes Polyethylenimin.
Die Polyurethan-Bindemittel der erfindungsgemäß hergestellten Formkörper haben neben den Amidgruppen aufgrund der Carbonsäure/Isocyanat-Reaktion noch Urethan-Gruppen aus der Reaktion der Isocyanate mit den Polyolen und/oder Polyhydroxycarbonsäuren. Außerdem enthalten sie Harnstoff-Gruppen aus der Reaktion der Isocyanate mit dem gegebenenfalls vorhandenen Wasser, den Polyaminen oder Aminocarbonsäuren des Systems. Sie enthalten außerdem noch Ester-Gruppen bzw. Ether-Gruppen aus den eingesetzten Polyolen.
Die Menge der Reaktionspartner Polyisocyanat, Polyol, Polyamin, Carbonsäure und Wasser wird so gewählt, daß das Polyisocyanat im Überschuß eingesetzt wird. Das Äquivalentverhältnis von NCO- zur Summe aus OH-, NH- und COOH- Gruppen beträgt 5:1 , vorzugsweise 2:1 bis 1 ,2:1 , ganz besonders bevorzugt ist ein Isocyanat-Überschuß von 5 bis 50 %.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Zusammensetzung zur Herstellung der geschäumten Polyurethanschicht neben den vorgenannten Bindemittelbestandteilen einen hohen Anteil an Füllstoff. Als Füllstoff können dabei neben den in der Polyurethanchemie üblichen Füllstoffen wie Calciumcarbonat in Form der gefällten oder der gemahlenen Kreiden oder als Kalksteinmehl auch Dolomit (CaMg(CO3)2), Bariumsulfat (Schwerspat), Aluminiumoxid, Aluminiumoxidhydrat, auch Quarzsand, getrockneter Steinschleifschlamm, Holzspäne, Zellulosefasern, Schaumstoffabfälle, Gummimehl, Gummischnitzel, Schaumglasgranulat oder gemahlenes Glas eingesetzt werden. Der Füllstoffanteil kann dabei bis zu 80 Gew.% des Polyurethanbindemittels ausmachen. Bei hohen Wassergehalten der Füllstoffe kann es notwendig sein, diese in an sich bekannter Weise zu trocknen. Gegebenenfalls kann diese Füllstoffmischung mit geeignet gefärbten Steinschleifschlämmen eingefärbt werden, hierzu können schwarz-, rot- oder grau-gefärbte Quarzmehle oder Steinschleifschlämme eingesetzt werden. Gegebenenfalls können die Füllstoffe mit Haftvermittlern, insbesondere organofunktionellen Silanen oder Titanaten vor dem Zumischen oberflächenbehandelt werden, so daß sie besser eindispergiert werden und besser in die Polyurethanmatrix eingebunden werden.
Als mineralische Formkörper eignen sich Platten oder vorgeformte Halbzeuge aus den Ergußgesteinen Granit, Basalt, Sylenit, Diabas, Tuff, Liparit, Diorit, Andesit, Pikrit sowie Sandstein als Beispiel für ein Sedimentgestein oder Marmor als Beispiel für metamorphe Gesteine. Neben den vorgenannten mineralischen Formkörpern aus natürlichen Gesteinen können auch synthetische Steine auf Betonbzw. Kunstharzbasis (Polyester) Verwendung finden. Die Dicke der verwendeten Steinplatte oder des Halbzeugs richtet sich dabei nach dem Einsatzzweck sowie der zu erwartenden Belastung, sie hat üblicherweise eine Dicke zwischen 8 und 20 mm, vorzugsweise zwischen 10 und 14 mm.
Um eine gute Haftung zwischen der Steinplatte und dem Schaumstoff zu erreichen, kann vor Einbringen des (füllstoffhaltigen) Schaumstoff-Reaktionsgemisches in die Form auf die Steinplatte ein Klebstoff aufgetragen werden. Dieser Klebstoff kann dabei jeder an sich bekannte Strukturklebstoff auf Basis von Polyurethanen oder Epoxiden sein, bevorzugt wird hierbei ein Polyurethanklebstoff, der im wesentlichen die Bestandteile des vorgenannten Bindemittelsystems enthält, wobei keine Treibmittel in der Klebstoff-Formulierung enthalten sind.
Zwischen Steinplatte und Polyurethanschaumstoff sowie auf der Rückseite der Polyurethanschaumstoffschicht (d. h. der der Steinplatte abgewandten Seite) kann eine Verstärkungsmatte bzw. ein Verstärkungsvlies eingebracht werden, um die Stabilität der Verbundplatte zu erhöhen. Diese Verstärkungsmatte kann dabei aus Glasfasergewebe, Glasfaservlies oder aus synthetischen oder natürlichen Fasermaterialien bestehen.
Ein besonders bevorzugter Füllstoff ist dabei Quarzsand, wobei dieser zum verbesserten Fließverhalten des Polyurethanreaktionsgemisches vor dem Aushärten eine definierte Korngrößenverteilung haben soll. Besonders bevorzugt sind dabei Füllstoffe mit einer Fullerverteilung, bei der die Körnungsmischung der folgenden mathematischen Formel
Figure imgf000017_0001
folgt, wobei d die Maschenweite des Prüfsiebes in mm, dmax der Durchmesser des Maximalkornes in mm und D der Siebdurchgang des Füllstoffes durch das Prüfsieb in % ist. Ein derartiges Korngemisch bewirkt bekanntlich theoretisch eine vollständige Raumerfüllung, d. h. einen Füllgrad von 100 %. Hierdurch ergibt sich ein optimales Fließverhalten sowie eine optimale Einbindung des Füllstoffes in die polymere Schaumstoffmatrix. Voraussetzungen für eine derartige theoretisch vollständige Raumerfüllung sind jedoch
• Verfügbarkeit aller Füllstoffe zwischen der Maschenweite 0 und der Maschenweite dmax im errechneten Anteil und
• eine vollständige Mischgüte.
Beide Forderungen sind in der Praxis meist nicht zu erfüllen, daher verwendet man meistens Füllstoffzusammensetzungen, die eine "Ausfallkörnung" aufweisen. Diese Bezeichnung kommt daher, daß bei diesem Mischungstyp zwischen dem Grobkornbereich und dem Feinkornbereich eine Mischungslücke besteht. Derartige Füllstoffe mit Ausfallkörnungen sind ebenfalls bevorzugte Füllstoffgemische für die erfindungsgemäßen Verbundkörper. Ganz besonders bevorzugt sind dabei Quarzsandsorten wie sie unter der Bezeichnung F31 , F32, F34, F36 von den Quarzwerken Frechen angeboten werden. Diese haben eine mittlere Korngröße von 0,33; 0,24; 0,20 bzw. 0,16 mm. Diese können dann gegebenenfalls mit feinkörnigen Quarzmehlen wie Millisil W12 (mittlere Korngröße 16 μm) oder Sikron SF (Quarzmehl, mittlere Korngröße 10 μm) abgemischt werden.
Zur besseren Einarbeitung der Füllstoffe enthalten die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen in der Regel Netz- und Dispergiermittel. Diese verbessern das Einarbeiten der Füllstoffe sowie das Fließen der Polyurethanschaumstoff- Reaktionsgemische mit dem Quarzsand dem Steinschleifschlamm oder dem gemalenen Glas in die Randbereiche der auszugießenden Formen. Konkrete Beispiele für derartige Netz- und Dispergiermittel werden von der Firma Byk unter den Bezeichnungen BYK W 968, W 910, A 525 oder A 530 angeboten.
Es kann zweckmäßig sein, an sich bekannte Schaumstabilisatoren einzusetzen, z.B. auf der Basis von Siloxan-Oxyalkylencopolymerisaten wie sie z.B. unter dem Handelsnamen Tegostab von der Firma Goldschmidt vertrieben werden. Prinzipiell können aber auch andere, silikonfreie Stabilisatoren verwendet werden z.B. LK- 221 , LK-223 und LK-443 der Firma AirProducts oder auch Betainemulgatoren.
Falls einzelne Komponenten des Bindemittelsystems höhere Wassergehalte aufweisen, kann es sinnvoll sein, Trockenmittel in der Form von Molekularsieb-Pasten zu verwenden. Bei sehr hohen oder schwankenden Wassergehalten müssen diese Bestandteile ggf. vorher getrocknet werden.
Zum erleichterten Entformen der Formkörper nach deren Herstellung können an sich bekannte Trennmittel in der Metallform eingesetzt werden, beispielsweise Acmos-Trennmittel für PUR mit den Typenbezeichnungen 39-5001, 39-4487, 37- 3200 und 36-3182. In vielen Fällen kann es jedoch auch genügen, die Metallform mit einer Schicht an fluorierten Polymeren als Trennmittel zu versehen (Teflon®- Schicht).
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Verbundkörper aus mineralischen Formkörpern und geschäumten Polyurethanschichten eignen sich wie eingangs erwähnt für eine Vielzahl von Raumausstattungsgegenständen. Konkret genannt seinen hier Tischplatten, Arbeitsplatten für Küchenmöbel, Fußbodenplatten für Gebäude - ggf. mit entsprechender Formgebung in der Schaumstoffschicht für Fußbodenheizungsrohre - , Terassenplatten, Fensterbänke, Platten für die Verkleidung von Gebäuden - ggf. unter Einbindung von Befestigungselementen oder Gehwegplatten.
Die Erfindung wird im folgenden durch Ausführungsbeispiele näher erläutert. Beispiel 1 (Vergleichsbeispiel)
a) Polyolkomponente Massenanteile in %
Rizinusöl 61 ,8
Glycerin 7,0
Polypropylenglykol, Mn 400 24,3
Dipropylenglycol 3,0
Wasser 2,2
1 ,4-Diazabicyclo[2.2.2]octan 0,5
Tegostab B 8404 1 ,2
b) Isocyanatkomponente
Diphenylmethan-4,4'-diisocyanat 110
(Roh-MDI)
Die Bestanteile der Polyolkomponente wurden mit einem Laborrührer vermischt. Dabei entstand eine trübe Flüssigkeit. Diese trennte sich nach Beenden des Mischvorgangs langsam in 2 Phasen.
Vor Reaktion mit der Isocyanatkomponente wurde die Polyolkomponente aufgerührt, um einen Schaumstoff mit homogenen Eigenschaften zu erhalten. Die Polyolkomponente und Quarzsand F31 (Quarzwerke Frechen) wurden im Mischungsverhältnis 100:185 vermischt. Diesem Gemisch wird das Isocyanat zugesetzt, und es wurde erneut homogenisiert. Das Verhältnis Polyolkomponente zu Isocyanat lag bei 100:110. Dieses Gemisch wurde in eine mit Trennmittel imprägnierte Metallform gegeben, die mit einem Deckel verschließbar war. Auf dem Boden dieser Form befand sich eine 1 cm dicke Granitplatte. Nach dem Einbringen des Reaktionsgemisches wurde dies in der Form gleichmäßig verteilt und ein Glasfasergewebe aufgelegt. Nach 30 bis 45 min konnte eine Steinverbundplatte aus der hierzu geöffneten Form entnommen werden. Beispiel 2 (erfindungsgemäß) a) Polyolkomponente Masseanteile in %
Dipropylenglykol 22,00
Glyzerin 7,00
Polypropylenglykol, Mn 400 54,72
Rapsfettsäure 10,00
Wasser 1 ,30
Tegostab B 8404 1 ,00
N-Methylimidazol 0,40
Dibutylzinndilaurat 0,08
Aminoethylpiperazin 3,5
Isocyanatkomponente
Diphenylmethan-4,4'-diisocyanat 150
(Roh-MDI)
Die homogen gebliebene Polyolkomponente und Quarzsand F31 (Quarzwerke Frechen) wurden im Mischungsverhältnis 100:185 vermischt. Diesem Gemisch wird das Isocyanat zugesetzt, und es wurde erneut homogenisiert. Das Verhältnis Polyolkomponente zu Isocyanat lag bei 100:150. Dieses Gemisch wurde in eine mit Trennmittel imprägnierte Metallform gegeben, die mit einem Deckel verschließbar war. Auf dem Boden dieser Form befand sich eine 1 cm dicke Granitplatte. Nach dem Einbringen des Reaktionsgemisches wurde dies in der Form gleichmäßig verteilt und ein Glasfasergewebe aufgelegt. Nach 30 bis 45 min konnte eine Steinverbundplatte aus der hierzu geöffneten Form entnommen werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen von Verbundkörpern aus mineralischen Formkörpern und geschäumten Polyurethanschichten, dadurch gekennzeichnet, daß
• eine Zusammensetzung, enthaltend Polyisocyanate, Polyole, langkettige Fettsäuren, ggf. Wasser und Amine sowie ggf. mineralische Füllstoffe, in eine geschlossene Form eingebracht wird,
• wobei die Form nicht vorgeheizt wird und
• nur dem Eigendruck ausgesetzt wird, der beim Schäumprozeß des Polyurethangemisches entsteht und
• anschließend diese geschäumte Polyurethanschicht auf einen mineralischen Formkörper aufgeklebt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß zum Verkleben des mineralischen Formkörpers mit der geschäumten Polyurethanschicht ein Polyurethan-Klebstoff verwendet wird, der im wesentlichen die Bestandteile des Bindemittelsystems gemäß Anspruch 1 enthält, wobei keine Treibmittel in der Klebstoff-Formulierung enthalten sind.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Aufbringen der Schaumzusammensetzung auf die Klebstoffschicht eine Verstärkungsmatte oder ein Verstärkungsvlies aufgebracht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Verbundkörper in einem Arbeitsgang hergestellt und geformt wird gekennzeichnet durch die folgenden wesentlichen Verfahrenschritte
■ Einlegen des mineralischen Formkörpers in die Form
■ Einbringen der Zusammensetzung, enthaltend Polyisocyanate, Polyole, eine langkettige Fettsäure, ggf. Wasser und Amine sowie ggf. mineralische Füllstoffe, in die Form,
■ Schließen der Form,
■ wobei die Form nicht vorgeheizt wird und ■ nur dem Eigendruck ausgesetzt wird, der beim Schaumprozeß des Polyurethangemisches entsteht,
■ Öffnen der Form und Entnahme des Verbundkörpers.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf den mineralischen Formkörper vor Einbringen der schaumfähigen Polyurethan-Zusammensetzung eine Klebstoffschicht aufgebracht wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Aufbringen der Schaumzusammensetzung auf die Klebstoffschicht eine Verstärkungsmatte oder ein Verstärkungsvlies aufgebracht wird.
7. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die der mineralischen Schicht abgewandte Seite des Schaumkörpers mit einer Verstärkungsmatte oder einem Verstärkungsvlies versehen wird.
8. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Schaumstoff-Zusammensetzung ein gefülltes Polyurethan-Bindemittel verwendet wird, wobei die Füllstoffe ausgewählt werden aus Calciumcarbonat in Form von Kreiden oder Kalksteinmehl, Calciumma- gnesiumcarbonat, Bariumsulfat, Aluminiumoxid, Aluminiumoxidhydrat, Quarzsand, getrocknetem Steinschleifschlamm, gemahlenem Glas, Schaumglasgranulat, Holzspäne, Holzmehl, Cellulosefasem, Schaumstoffabfällen, Gummimehl oder Gummischnitzeln oder Mischungen davon.
9. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyurethan-Bindemittel aus Polyisocyanaten, Polyolen, Katalysatoren, Carbonsäuren, 0 bis 5 Gew.% Wasser (bezogen auf das Bindemittel), Aminen, Schaumstabilisatoren sowie Netz- und Dispergiermitteln besteht.
10. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchengrößenverteilung der Füllstoffe einer Fullerverteilung oder einer Ausfallkörnung entspricht.
11. Verbundformkörper hergestellt nach einem Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 10.
12. Verwendung der Verbundkörper gemäß Anspruch 11 als Tischplatten, Arbeitsplatten für Küchenmöbel, Fußbodenplatten für Gebäude (ggf. mit Formgebung in der Schaumstoffschicht für Fußbodenheizungsrohre), Terassenplatten, Fensterbänke, Platten für die Verkleidung von Gebäuden oder Gehwegplatten.
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