DE-102019000790-B4 - Hybridpolymer-Werkstoff

Abstract

Verfahren zum Herstellen eines Hybridpolymer-Werkstoffs auf der Basis eines reaktiven Polymerharzes und einer oder mehrerer Si-Verbindungen aus der Silane, Siloxane, Silazane und Silikonharze umfassenden Gruppe, wobei ein Feststoff, ausgewählt aus der thermoplastische, duroplastische und elastomere Polymere umfassenden Gruppe, in Kombination mit dem reaktiven Polymerharz und der einen oder den mehreren Si-Verbindungen sowie Hilfsstoffen eine Rohmasse bilden, die Rohmasse verdichtet und nachfolgend umgesetzt und ausgehärtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Feststoff in drei Fraktionen unterschiedlicher Größe gleichzeitig eingesetzt wird und dass die Rohmasse wenigstens eine Zirkon-, Aluminium- oder Titanverbindung in Form von deren Alkoxid, insbesondere deren Ethoxid, Propoxid und/oder Butoxid, enthält.

Inventors

• Jan Interwies

Assignees

• N-TEC GMBH

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20190204

Claims (7)

1. Verfahren zum Herstellen eines Hybridpolymer-Werkstoffs auf der Basis eines reaktiven Polymerharzes und einer oder mehrerer Si-Verbindungen aus der Silane, Siloxane, Silazane und Silikonharze umfassenden Gruppe, wobei ein Feststoff, ausgewählt aus der thermoplastische, duroplastische und elastomere Polymere umfassenden Gruppe, in Kombination mit dem reaktiven Polymerharz und der einen oder den mehreren Si-Verbindungen sowie Hilfsstoffen eine Rohmasse bilden, die Rohmasse verdichtet und nachfolgend umgesetzt und ausgehärtet wird, dadurch gekennzeichnet , dass der Feststoff in drei Fraktionen unterschiedlicher Größe gleichzeitig eingesetzt wird und dass die Rohmasse wenigstens eine Zirkon-, Aluminium- oder Titanverbindung in Form von deren Alkoxid, insbesondere deren Ethoxid, Propoxid und/oder Butoxid, enthält.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass ein weiterer Feststoff anderer Art in der Rohmasse enthalten ist.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass der Feststoff in drei Fraktionen unterschiedlicher Art gleichzeitig eingesetzt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass der Feststoff Partikel mit einer Partikelgröße im Bereich von 0,01 µm bis 10 mm aufweist, insbesondere grobe Fraktionen mit einer Partikelgröße von 1 mm bis 10 mm, mittlere Fraktionen mit einer Partikelgröße im Bereich von 250 µm bis 1 mm und/oder feine Fraktionen mit einer Partikelgröße im Bereich von 0,01 µm bis 250 µm.
5. Verfahren nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet , dass ein Verhältnis von Feststoff zu anders geartetem Feststoff von 200:1 bis 1:200 beträgt.
6. Hybridpolymer-Werkstoff, erhältlich nach einem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
7. Hybridpolymer-Werkstoff nach Anspruch 6 in Form einer Platte, Fliese, eines Slabs, eines 3-D-Formteils und insbesondere in Form einer Küchenarbeitsplatte, Bodenfliese, eines Wasch- oder Spülbeckens, einer Duschtasse, eines Wand- oder Fassadenelements, eines Dämmelements oder eines Trockenbauelements.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Hybridpolymer-Werkstoffs und einen nach diesem Verfahren hergestellten Hybridpolymer-Werkstoff. Hybridpolymere sind polymere Werkstoffe, die Struktureinheiten verschiedener Materialklassen auf molekularer Ebene in sich vereinen und aufgrund ihrer Zusammensetzung über besondere Eigenschaften und Funktionalitäten verfügen. Derartige Werkstoffe werden häufig im Sol-Gel-Verfahren hergestellt. Aufgrund von besonderen Eigenschaften dieser Werkstoffe, die häufig eine so nicht verfügbare Kombination aus Eigenschaften der Ausgangsmaterialien darstellen, besteht großes Interesse an solchen hybridpolymeren Werkstoffen und entsprechenden Verfahren zum Herstellen derselben, wobei diese Verfahren möglichst einfach durchführbar und leicht anpassbar sein sollten. DE 10 2017 107 591 A1 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines Hybridpolymer-Werkstoffes in Form eines Kunststeins durch Umsetzen eines Polymerharzes mit wenigstens einer aus Silanen, Siloxanen, Silazanen und Silikonharzen ausgewählten Si-Verbindung sowie einem anorganischen Feststoff und Hilfsstoffen zu einer Rohmasse, die anschließend verdichtet und ausgehärtet wird. WO 97/39043 A1 betrifft meist geschäumte Polyester-Polyurethane zur Herstellung von Leichtbauteilen. Das Polymer ist mit einem hohen Anteil an Füllstoffen versetzt, wobei diese in einem Vorabschritt mit einer flüssigen reaktiven Komponente oberflächenbehandelt werden. JP 2008-163252 A beschreibt eine härtbare Zusammensetzung zur Herstellung von spiegelfreien Beschichtungen für Displays. Die Zusammensetzung kann unterschiedliche Feinteilchen als Füllstoffe umfassen, die jeweils in unabhängigen Verfahrensschritten hergestellt und für die Einbindung der jeweiligen Feinteilchen in die Polymermatrix der Zusammensetzung unterschiedlich vorbehandelt werden. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Hybridpolymer-Werkstoffs anzugeben, das auf dem Einsatz günstiger Ausgangsmaterialien basiert und möglichst einfach durchführbar ist und zu neuen Hybridpolymer-Werkstoffen mit vorteilhaften Eigenschaften führt. Die vorliegende Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem beigefügten Anspruch 1 gelöst. Ein Hybridpolymer-Werkstoff gemäß Anspruch 6 ist ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der direkt oder indirekt rückbezogenen Ansprüche. Allgemein ist anzumerken, dass in dieser Beschreibung Bezugnahmen auf kommerziell erhältliche Produkte verwendet werden, die in der Regel vom Hersteller hinsichtlich ihrer Zusammensetzung nicht in allen Einzelheiten angegeben sind, da diese Zusammensetzungen als Betriebsgeheimnis angesehen werden. Ferner werden Einzahl und Mehrzahl eines Begriffs in der Beschreibung und den Ansprüchen wechselweise verwendet und die Nennung der Einzahl, Beispiel Feststoff, schließt die Mehrzahl, Beispiel Feststoffe, mit ein und umgekehrt, da der in der hergestellten Rohmasse enthaltene Feststoff beispielsweise in seiner Gesamtheit benennbar ist, sich tatsächlich aber aus verschiedenen, nach Art und/oder Größe unterschiedlichen Feststoffen zusammensetzen kann. Ein Feststoff anderer Art bezeichnet im Rahmen der vorliegenden Erfindung einen hinsichtlich Struktur und/oder Stoffklasse von einem anderen Feststoff verschiedenen Feststoff, zum Beispiel ein polymerer Feststoff ist im Vergleich mit einem mineralischen Feststoff oder einem Gestein ein Feststoff anderer Art. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines Hybridpolymer-Werkstoffs auf der Basis eines reaktiven Polymerharzes und einer oder mehreren Si-Verbindungen aus der Silane, Siloxane, Silazane und Silikonharze umfassenden Gruppe bildet ein Feststoff oder eine Mischung nach Art und/oder Größe verschiedener Feststoffe in Kombination mit dem reaktiven Polymerharz und einer oder mehreren Si-Verbindungen sowie Hilfsstoffen eine Rohmasse, wobei die Rohmasse verdichtet und nachfolgend umgesetzt und ausgehärtet wird. Das Aushärten erfolgt dabei beispielsweise mittels einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur im Bereich von Raumtemperatur bis 350 °C, durch eine Radikalkettenreaktion oder mittels UV-Bestrahlung. In der Regel erfolgt die Umsetzung in der Rohmasse während des Aushärtens. Aufgrund der Gegenwart von Metallen kommt es auch zu autokatalytischen oder metallkatalysierten, zumindest zum Teil auch exothermen Reaktionen. Bei den im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Untersuchungen wurde vollkommen unerwartet festgestellt, dass sich praktisch jeder beliebige Feststoff in den erfindungsgemäßen Hybridpolymer-Werkstoff integrieren oder einbinden lässt und dabei, je nach eingesetzter Partikelgröße und/oder Menge, besondere Wirkungen steuerbar entfaltet. Als Feststoffe werden erfindungsgemäß partikuläre Kunststoffe, ausgewählt aus der Thermoplaste, Duroplaste, Elastomere und Mischungen derselben umfassenden Gruppe, eingesetzt, und zwar in drei Fr