DE102018200427A1 - Spezielle Zusammensetzung organofunktioneller Alkoxysilane für Kunststeinanwendung - Google Patents
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Abstract
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Zusammensetzung umfassend Tetraethoxysilan und 3-Acryloxypropyltrimethoxysilan oder Tetraethoxysilan, Vinyltrimethoxysilan und 3-Acryloxypropyltrimethoxysilan, wobei Tetraethoxysilan zu 3-Acryloxypropyltrimethoxysilan oder Tetraethoxysilan zusammen mit Vinyltrimethoxysilan zu 3-Acryloxypropyltrimethoxysilan in einem Gewichtsverhältnis von 5 zu 95 bis 95 zu 5 vorliegen.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung bei der Herstellung von Kunststein.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung bei der Herstellung von Kunststein.
Description
- Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft eine spezielle Zusammensetzung umfassend mindestens Tetraethoxysilan und 3-Acryloxyropyltrimethoxysilan in einem definierten Verhältnis und deren Verwendung bei der Herstellung von Kunststein.
- Im Markt erhält man heute eine Reihe unterschiedlicher Kunststeinarten, die sich aufgrund ihrer Einsatzstoffkomponenten und somit in Ihren Eigenschaften bzw. Applikationsmöglichkeiten unterscheiden.
- Zum Beispiel betrifft
EP 0 483 280 B1 einen künstlichen Marmor auf Basis eines ethylenisch ungesättigten Polyesterharzes und Aluminiumhydroxid sowie weiteren Zusätzen bzw. Verarbeitungshilfsstoffe, wobei das Aluminiumhydroxid mit 3-Methacryloxypropyltrimethoxysilan oder Vinyltrimethoxysilan als Kupplungsmittel behandelt ist. -
EP 2 162 408 B1 sowieUS 8,039,539 offenbaren thermisch härtbare Harzzusammen-setzungen, die u.a. ein definiertes anorganisches Pulver oder anorganische Fasern enthalten, welche mit einem Kupplungsmittel behandelt sind, das neben einem Vinyl- oder Methacryloxypropylfunktionellen monomeren Alkoxysilan ein organofunktionelles Siloxan mit hydrolysierebaren Gruppen enthält. - Unter Kunststein sind nachfolgend solche Produkte zu verstehen, die in der Regel als „Engineered Stones“ bezeichnet bzw. vorwiegend nach dem „Breton Process“ hergestellt werden und im Wesentlichen auf mindestens einem ethylenisch ungesättigten Polyesterharz (nachfolgend auch kurz als UPE-Harz bezeichnet) und mindestens einem anorganischen Füllstoff, beispielsweise Mineral- und/oder Glasfasern, Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, SiO2-basierten Fest- bzw. Füllstoffe, wie Sand, Silikate oder Gestein, sowie Pigmente oder andere Verarbeitungszusätze beruhen.
- Gemäß „Breton-Process“ werden die Komponenten Füllstoff, wie Quarz, Harz und Silan, sowie weitere Zusatz-/Hilfsstoffe, wie Styrol, Peroxide, Pigmente etc., in einem Mischer homogenisiert und verflüssigt, in eine Vakuumpresse überführt und verdichtet, so erhaltene Formstücke nachfolgend in einem Trockenofen gehärtet, anschließend auf einem Transportband unter schonenden Bedingungen, d.h. unter kontrollierter Belüftung und Temperaturkontrolle auf Raumtemperatur abgekühlt und für den Verkauf nachbehandelt, beispielsweise Nachtrocknen bzw. Auslüften, Zuschneiden, Polieren, Qualitätskontrolle, Verpacken. Eine Vorrichtung zur Herstellung von Kunststein ist beispielsweise
US 4,698,010 zu entnehmen. - Hinsichtlich der Anwendungsmöglichkeiten von Kunststein ist man in der Praxis stets um die Verbesserung der Eigenschaften von Kunststein bemüht. Darüber hinaus spielt heutzutage auch die Kostenfrage, wie Kosten für Einsatzstoffe sowie Herstellkosten, eine wesentliche Rolle.
- Der vorliegenden Erfindung lag somit die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit bei der Herstellung von Kunststein aufzufinden bzw. bereitzustellen. Ferner bestand das Anliegen auch Eigenschaften des Produkts Kunststein nach Möglichkeit zu verbessern, beispielsweise die Biegefestigkeit. Darüber hinaus bestand das Anliegen, ein weiteres Bindemittel, nach Möglichkeit ein kostengünstigeres Bindemittel für die Kunststeinherstellung bereitzustellen.
- Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den Merkmalen in den Patentansprüchen gelöst.
- So wurde in überraschender Weise gefunden, dass man durch Einsatz einer Zusammensetzung, die neben 3-Acryloxyropyltrimethoxysilan (nachfolgend kurz ACMO genannt) mindestens einen Anteil an dem gegenüber ACMO deutlich kostengünstigeren Tetraethoxysilan (nachfolgend kurz TEOS oder Dynasylan® A genannt) sowie optional als eine weitere Komponente das ebenfalls gegenüber ACMO preisgünstigere Vinyltrimethoxysilan (nachfolgend kurz VTMO genannt) enthält, bei der Herstellung von Kunststein Produkte mit einer guten Biegefestigkeit erhalten kann, d.h. zumindest aber sind so erhaltene Kunststeinprodukte von den Eigenschaften her solchen Produkten weitgehend vergleichbar, bei deren Herstellung ausschließlich hochpreisiges MEMO, das üblicherweise bei der Kunststeinherstellung verwendet und als solches eingesetzt wird. Auch kann nach vorliegender Lehre im Wesentlichen auch auf einen Zusatz von zusätzlichen Löse- bzw. Verdünnungsmitteln oder Rheologiehilfen verzichtet werden.
- Somit kann durch Einsatz einer vergleichsweise preisgünstigen, erfindungsgemäßen ACMO und TEOS oder ACMO, TEOS und VTMO enthaltenden Zusammensetzung die Herstellung von Kunststein deutlich wirtschaftlicher gestaltet werden und ohne die Produkteigenschaften zu verschlechtern.
- Grundsätzlich wäre auch der Einsatz eines Tetramethoxysilan an Stelle von TEOS in der vorliegenden Zusammensetzung denkbar, jedoch ist Tetramethoxysilan hoch toxisch und für den Einsatz aufgrund der Arbeitssicherheit in der Praxis eher ungeeignet.
- In überraschender Weise wurde ferner gefunden, dass in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung praktisch keine Umesterung stattfindet und somit die erfindungsgemäße Zusammensetzung auch hinsichtlich der Arbeitssicherheit vorteilhaft einsetzbar ist.
- Ebenfalls wurde in überraschender Weise festgestellt, dass bei Einsatz einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung, insbesondere basierend auf ACMO und TEOS oder basierend auf ACMO, TEOS und VTMO, die Viskosität der bei der Herstellung von Kunststein zu mischenden und zu verpressenden Polyesterharz und SiO2-Mehl enthaltenden Masse vergleichsweise geringer ist. Somit kann die Verdichtung und Entgasung der Kunststeinzusammensetzung vor Härtung durch den Einsatz einer ACMO/TEOS- oder ACMO/TEOS/VTMO-Zusammensetzung an Stelle eines reinen MEMO-Zusatzes ebenfalls verbessert werden und darüber hinaus auch an den Verarbeitungsmaschinen ein geringeren Verschleiß auftritt, wodurch vorteilhaft eine höhere Lebens- bzw. Nutzungsdauer der Verarbeitungsmaschinen resultiert.
- Darüber hinaus kann eine erfindungsgemäße Zusammensetzung auch weitere bzw. zusätzlich Komponenten, beispielsweise -aber nicht ausschließlich- ein Verdünnungsmittel, enthalten.
- Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher eine Zusammensetzung umfassend Tetraethoxysilan und 3-Acryloxypropyltrimethoxysilan oder Tetraethoxysilan, Vinyltrimethoxysilan und 3-Acryloxypropyltrimethoxysilan, wobei Tetraethoxysilan zu 3-Acryloxypropyl-trimethoxysilan oder Tetraethoxysilan zusammen mit Vinyltrimethoxysilan zu 3-Acryloxypropyl-trimethoxysilan in einem Gewichtsverhältnis von 5 zu 95 bis 95 zu 5 vorliegen.
- Vorzugsweise liegen in einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung Tetraethoxysilan und 3-Acryloxypropyltrimethoxysilan (frei von VTMO) einem Gewichtsverhältnis von 6 zu 94 bis 80 zu 20, besonders vorzugsweise in einem Gewichtsverhältnis von 7 zu 93 bis 50 zu 50, ganz besonders vorzugsweise von 8 zu 92 bis 20 zu 80, insbesondere von 10 zu 90 bis 15 zu 85 vor.
- Ferner ist bevorzugt, dass in einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung TEOS und VTMO (TEOS und VTMO zusammen gerechnet) zu 3-Acryloxypropyltrimethoxysilan in einem Gewichtsverhältnis von 6 zu 94 bis 80 zu 20, besonders vorzugsweise in einem Gewichtsverhältnis von 7 zu 93 bis 50 zu 50, ganz besonders vorzugsweise von 8 zu 92 bis 20 zu 80, insbesondere von 10 zu 90 bis 15 zu 85, vorliegen; dabei beträgt das Gewichtsverhältnis TEOS zu VTMO geeigneterweise von 1 zu 99 bis 100 zu 0, vorzugsweise 5 zu 95 bis 95 zu 5, besonders vorzugsweise 20 zu 80 bis 80 zu 20, ganz besonders vorzugsweise 40 zu 60 bis 60 zu 40, insbesondere 50 zu 50.
- Im Allgemeinen kann man eine erfindungsgemäße Zusammensetzung durch Zusammenführen sowie Mischen der betreffenden Flüssigkeiten TEOS und ACMO oder TEOS, ACMO und VTMO in einem definierten Gewichtsverhältnis herstellen.
- Das Breton-Verfahren als solches ist allgemein bekannt. Dabei wird in der Regel ein definiertes Gemisch aus Quarzsand und Quarzmehl, gegebenenfalls Pigmente, mit einem Polyesterharz, vorzugsweise ungesättigte Polyesterharze, und einem Härter bzw. Binder, optional einem Beschleuniger bzw. Katalysator, gemischt, entgast und verdichtet, geeigneterweise in einer entsprechenden Formpresse, anschließend erfolgt üblicherweise eine thermische Nachbehandlung.
- Somit ist ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung die Verwendung einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung bei der Herstellung von Kunststein, insbesondere dass man eine erfindungsgemäße Zusammensetzung bei der Herstellung von Kunststein nach dem Breton-Verfahren einsetzt.
- So setzt man vorteilhaft eine erfindungsgemäße Zusammensetzung bei der Herstellung von Kunststein in einer Menge von 0,1 bis 3 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Masse der Kunststeinformulierung vor Härtung, ein, wobei man eine erfindungsgemäße Zusammensetzung enthaltend Tetraethoxysilan und 3-Acryloxypropyltrimethoxysilan oder TEOS/VTMO und ACMO in einem Gewichtsverhältnis von 5 zu 95 bis 90 zu 10 besonders vorteilhaft in einer Menge von 0,1 bis 1,5 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Masse der Kunststeinformulierung vor Härtung, einsetzt.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- EP 0483280 B1 [0003]
- EP 2162408 B1 [0004]
- US 8039539 [0004]
- US 4698010 [0006]
Claims (7)
- Zusammensetzung umfassend Tetraethoxysilan und 3-Acryloxypropyltrimethoxysilan oder Tetraethoxysilan, Vinyltrimethoxysilan und 3-Acryloxypropyltrimethoxysilan, wobei Tetraethoxysilan zu 3-Acryloxypropyltrimethoxysilan oder Tetraethoxysilan zusammen mit Vinyltrimethoxysilan zu 3-Acryloxypropyltrimethoxysilan in einem Gewichtsverhältnis von 5 zu 95 bis 95 zu 5 vorliegen.
- Zusammensetzung nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in einer Zusammensetzung aus Tetraethoxysilan und 3-Acryloxypropyltrimethoxysilan das Tetraethoxysilan und das 3-Acryloxypropyltrimethoxysilan in einem Gewichtsverhältnis von 6 zu 94 bis 80 zu 20, vorzugsweise in einem Gewichtsverhältnis von 7 zu 93 bis 50 zu 50, besonders vorzugsweise von 8 zu 92 bis 20 zu 80, insbesondere von 10 zu 90 bis 15 zu 85, vorliegen. - Zusammensetzung nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in einer Zusammensetzung aus Tetraethoxysilan, Vinyltrimethoxysilan und 3-Acryloxypropyltrimethoxysilan TEOS und VTMO (TEOS und VTMO zusammen gerechnet) zu 3-Acryloxypropyltrimethoxysilan in einem Gewichtsverhältnis von 6 zu 94 bis 80 zu 20, vorzugsweise von 7 zu 93 bis 50 zu 50, besonders vorzugsweise von 8 zu 92 bis 20 zu 80, insbesondere von 10 zu 90 bis 15 zu 85, vorliegen und dabei das Gewichtsverhältnis TEOS zu VTMO von 1 zu 99 bis 100 zu 0, vorzugsweise 5 zu 95 bis 95 zu 5, besonders vorzugsweise 20 zu 80 bis 80 zu 20, ganz besonders vorzugsweise 40 zu 60 bis 60 zu 40, insbesondere 50 zu 50, beträgt. - Verwendung einer Zusammensetzung nach einem der
Ansprüche 1 bis3 bei der Herstellung von Kunststein. - Verwendung einer Zusammensetzung nach
Anspruch 4 , wobei man eine Zusammensetzung nach einem derAnsprüche 1 bis3 bei der Herstellung von Kunststein nach dem Breton-Verfahren einsetzt. - Verwendung einer Zusammensetzung nach
Anspruch 4 oder5 , wobei man die Zusammensetzung in einer Menge von 0,1 bis 3 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Masse der Kunststeinformulierung vor Härtung, einsetzt. - Verwendung einer Zusammensetzung nach
Anspruch 6 , wobei man die Zusammensetzung enthaltend Tetraethoxysilan und 3-Acryloxypropyltrimethoxysilan oder TEOS/VTMO und ACMO in einem Gewichtsverhältnis von 5 zu 95 bis 90 zu 10 in einer Menge von 0,1 bis 1,5 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Masse der Kunststeinformulierung vor Härtung, einsetzt.
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