ОТВЕРЖДАЕМАЯ ЗАЛИВОЧНАЯ МАССА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФАСОННЫХ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ПЛАСТМАССЫ
CURABLE FILLING COMPOUND FOR MAKING FORMED PARTS FROM PLASTIC

Изобретение относится к отверждаемой заливочной массе для изготовления фасонных деталей из пластмассы, включающей в себя связующий материал и наполняющий материал, при этом наполняющий материал имеет долю прим. 40-85 массовых процентов заливочной массы и включает в себя цельные гранулярные минеральные частицы.
Отверждаемые заливочные массы используются в большом объеме для изготовления фасонных деталей из пластмассы для санитарно-бытовых или кухонных нужд, например для кухонных моек, рабочих поверхностей, ванн, умывальных чаш и пр.
Применяемые заливочные массы при этом, как правило, содержат связующий материал, а для улучшения механических свойств фасонных деталей из пластмассы - наполнитель.
Широко распространены фасонные детали из пластмассы, лицевые стороны которых являются структурированными. Выполнение структуры повышает оптическую привлекательность лицевых сторон и ведет к тому, что повреждения, такие как, например, царапины, видны на них меньше, чем на гладких поверхностях. Особо популярны фасонные детали из пластмассы со структурированными лицевыми сторонами с гранитным декором, которые по их виду, насколько это возможно, похожи на природный гранит.
В DE 3832351 A1 предлагается использовать для изготовления фасонных деталей из пластмассы со структурированный лицевой стороной заливочную массу, которая включает в себя грубые минеральные частицы наполнителя с размером прим. 0,1-0,2 мм.
В WO 00/28872 описана отверждаемая заливочная масса, при помощи которой можно изготовить детали арматуры со структурированной поверхностью с гранитным декором.
Структурированные лицевые стороны фасонных деталей из пластмассы, полученных при использовании традиционных заливочных масс, однако, с точки зрения удобства очистки, не совсем равноценны полностью гладким поверхностям.
Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить отверждаемую заливочную массу, при помощи которой фасонные детали из пластмассы, которые имеют структурированную поверхность, могут быть изготовлены с улучшенной возможностью очистки.
Эта задача согласно изобретению решена при помощи отверждаемой заливочной массы вышеописанного типа за счет того, что наполняющий материал включает в себя две или более фракции наполнителя, при этом первая фракция наполнителя состоит из цельных гранулярных минеральных частиц, а вторая - из устойчивых по форме полых микросфер, изготовленных из силикатного материала, и при этом доля второй фракции наполнителя в заливочной массе составляет примерно 1 объемный процент или более.
За счет содержания в заливочной массе массивных гранулярных минеральных частиц первой фракции наполнителя обеспечивается, что с ее помощью можно получать фасонные детали из пластмассы со структурированной поверхностью, например поверхностью с гранитным декором.
Неожиданным образом было обнаружено, что при добавлении второй фракции наполнителя из устойчивых по форме полых микросфер к заливочной массе достигается существенное улучшение возможности очистки лицевой стороны. Особо легко могут быть удалены традиционно встречающиеся на кухне загрязнения белками, крахмалом, жирами и т.д. Тем не менее, структурирование лицевой стороны остается сохраненным. Поэтому вид лицевой стороны, как правило, остается, по существу, неизменным за счет добавления полых микросфер, так что связанная с формированием структуры оптическая привлекательность, например схожесть поверхности, имеющей гранитный декор, с природным гранитом сохраняется.
Полые микросферы, изготовленные из силикатного материала показали себя особенно подходящими для улучшения возможности очистки фасонной детали из пластмассы. Прежде всего, было обнаружено, что при используемых согласно изобретению устойчивых по форме полых микросферах неожиданным образом не требуется производить силанизацию, которая часто осуществляется в отношении наполнителей, чтобы обеспечить стабильное соединение наполнителей со связующим. Таким образом, технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, заключается, в частности, в упрощении технологии приготовления массы и, соответственно, изготовления фасонных деталей (изделий) из этой массы.
Использование цельных микросфер в отверждаемой заливочной массе уже известно из EP 1672012 A1. Там предлагается добавлять к заливочной массе со связующими компонентами и первым компонентом наполнителя стеклянные микросферы, размер частиц которых меньше, чем размер первого компонента наполнителя, чтобы достигнуть оптимизированной степени уплотнения смеси наполнителя, так что доля связующих компонентов в заливочной массе может быть минимизирована.
Однако, в отношении улучшения возможности очистки лицевых сторон фасонных деталей из пластмассы при использовании цельных микросфер достигаются явно худшие результаты, чем при предлагаемом использовании полых микросфер.
Из WO 99/47594 известно использование деформируемых, наполненных раздувающими средствами полых микросфер в отверждаемой заливочной массе. За счет расширения деформируемых полых микросфер возникающее при схватывании связующего сокращение на задней стороне, то есть на обратной лицевой стороне поверхности, может быть компенсировано.
Однако оказание влияния на свойства лицевой стороны фасонной детали из пластмассы вряд ли достижимо при помощи этих деформируемых микросфер, так как они собираются в верхних областях внутри находящейся в литейной форме заливочной массы. В служащей для изготовления фасонных деталей из пластмассы литейной форме, как правило, участки, на которых должна формироваться лицевая сторона фасонной детали, расположены снизу, а участки, на которых должна изготавливаться обратная сторона, - сверху. За счет этого обеспечивается, что предусмотренные для изготовления лицевой стороны участки также при возможном сокращении связующего при отверждении постоянно остаются заполненными заливочной массой так, чтобы получалась лицевая сторона без недостатков. Скопление деформируемых полых микросфер в верхних областях литейной формы, следовательно, приводит к тому, что они присутствуют на лицевой стороне в такой низкой концентрации, что они не могут повлиять на ее свойства.
Согласно изобретению достигается заметное улучшение возможности очистки лицевой стороны фасонной детали из пластмассы уже при доле состоящей из полых микросфер второй фракции наполнителя, составляющей всего прим. 1 об.%.
Значительные улучшения возможности очистки можно установить, прежде всего, когда доля второй фракции наполнителя составляет 5 или более объемных процентов заливочной массы.
Для обеспечения хорошей обрабатываемости заливочной массы, доля второй фракции наполнителя далее составляет, предпочтительным образом, 30 или менее объемных процентов заливочной массы.
Прежде всего, является благоприятным, если средний диаметр полых микросфер составляет прим. 5-30% средней величины частицы первой фракции наполнителя.
Предпочтительно, в первой фракции наполнителя используются гранулярные частицы со средним размером частицы от прим. 50 - 1000 мкм, так как они особенно хорошо пригодны для того, чтобы получить визуально привлекательную структуру лицевых поверхностей фасонной детали из пластмассы, такую как, например, вид гранитного декора.
Под полыми микросферами в смысле настоящего изобретения обычно понимают микросферы с заключенным в них полым пространством от прим. 20 и более объемных процентов объема сферы. Полые микросферы при этом могут иметь различные структуры. Например, они могут иметь, соответственно, одно связанное, ограниченное стенкой полое пространство. Но также они могут состоять из пористого материала, который имеет большое количество полостей.
3
3
Предпочтительно, когда удельная плотность полых микросфер составляет прим. 0,5-1 г/см. Полые микросферы подобной плотности остаются в заливочной массе, связующий материал которых обычно имеет плотность прим. 0,9-1,2 г/см, после перевода заливочной массы в литейную форму для изготовления фасонной детали, по существу, равномерно распределенными.
Удельная плотность устойчивых по форме полых микросфер в этой области достаточно высока для того, чтобы избежать поднятия полых микросфер в расположенные сверху области заливочной массы, то есть к задней стороне фасонной детали. Поэтому обеспечивается достаточная концентрация на расположенной снизу лицевой стороне.
С другой стороны, расположенная в этом диапазоне удельная плотность устойчивых по форме полых микросфер не так высока, чтобы могло произойти опускание полых микросфер в расположенные внизу внутри литейной формы области заливочной массы. При изготовлении фасонных деталей из пластмассы, которые имеют несколько направленных в разные стороны лицевых сторон, обеспечивается поэтому, что не только на обращенной вниз внутри литейной формы, но также на обращенных в других направлениях лицевых сторонах достигается по существу сравнимая концентрация полых микросфер, так что для каждой из этих поверхностей достигается улучшенная возможность очистки.
Выбор связующего материала заливочной массы не имеет никаких существенных ограничений. Например, связующий материал может включать в себя текучий одномерный компонент акрилата, который при изготовлении фасонной детали из пластмассы при отверждении в полиакрилат имеет возможность полимеризации. Для повышения вязкости заливочной массы к мономерному компоненту акрилата может быть добавлена доля преполимеризованного компонента акрилата, например к мономеру метилметакрилату (ММА) может быть добавлен преполимеризованный полиметилметакрилат (ПММА).
Выбор материала частиц первой фракции наполнителя в целом не является критичным. Например, могут быть использованы силикатные наполняющие материала, например стекло, кварц, кристобалит или тридимит, или основанные на гидроксиде алюминия наполняющие материалы, такие как гидроксид алюминия (АТН).
В качестве связующих материалов, а также материалов частиц первой фракции наполнителя, прежде всего, также могут использоваться материалы, которые рекомендованы в WO 95/26368, EP 0716097 A1, WO 01/27175 A1, WO 03/080716 A1, EP 1207180 A1 и WO 2005/071000 A1, соответственно, в качестве связующего или же наполнителя для отверждаемых заливочных масс.
Общая доля первой и второй фракции наполнителя в составе всего наполняющего вещества часто составляет около 80 или более массовых процентов, прежде всего также ок. 90 массовых процентов или более. Наполняющий материал может также по существу полностью состоять из первой и второй фракции наполнителя.
Если наряду с первой и второй фракцией наполнителя предусмотрены прочие фракции наполнителя, то последние могут содержать различные наполняющие материалы, при помощи которых может достигаться особый эффект, например наполняющие материалы в форме волокон, нитевидных монокристаллов или игл.
Кроме того, изобретение относится к применению предлагаемой заливочной массы для изготовления фасонных деталей из пластмассы для кухонных и санитарно-бытовых нужд.
Предлагаемая заливочная масса особо подходит для изготовления кухонных моек, рабочих поверхностей для кухонь, так как на этих деталях особенно часто возникают загрязнения, и возможность их очистки, следовательно, имеет большое значение. В заключение, изобретение относится также к фасонным изделиям из пластмассы, которые изготавливают с применением предлагаемой заливочной массы.
Эти и прочие преимущества настоящего изобретения в дальнейшем поясняются более подробно на последующих примерах.
Было обнаружено, что в случае предлагаемого использования устойчивых по форме полых микросфер улучшение возможности очищения лицевой стороны соответствует уменьшению профиля шероховатости Rt от вершины до углубления. Поэтому в дальнейшем профиль шероховатости Rt указывается в качестве показателя легкости очистки.
Сравнительный пример 1
Была изготовлена заливочная масса, в процессе чего связующий материал соединяется с наполняющим материалом.
Связующий материал получают в процессе растворения в 8,0 кг метилметакрилата (ММА) для повышения вязкости 2,0 кг полиметилметакрилата (ПММА) в диапазоне молекулярного веса Mw от 50000 до 250000 и последующего добавления 35 г стеариновой кислоты в качестве вспомогательного вещества для извлечения из формы и 200 г триметилолпропантриметакрилата (ТМПТМА) в качестве образующего поперечные связи вещества (отвердителя).
Наполняющий материал состоит из различных типов гранулярного кварцевого материала Granucol (фирма Gebriider Dorfher GmbH & Co., Хиршау), а также волластонита (фирма Quarzwerke GmbH, Фрехен). Применялись следующие типы Granucol и волластонита:
Granucol коричневый 10/8 (средний размер частицы=570 мкм) Granucol землисто-бурый 4/8 (средний размер частицы=570 мкм) Granucol белый 1/8 (средний размер частицы=570 мкм) Granucol белый 2/9 (средний размер частицы=330 мкм) Волластонит (средняя длина иглы=с 1 до 25 мкм)
За счет использования различных типов Granucol, которые имеют различную окраску, можно достигнуть соответствующего вида гранитного декора. Добавление волластонита улучшает механические свойства изготавливаемых при помощи заливочной массы фасонных деталей и уменьшает, прежде всего, возникновение так называемых выгоревших зарядов на фасонных деталях, которые могут возникнуть во время процесса отверждения за счет локальных перегревов. Преимущества применения волластонита детально описаны в EP 1207180 A1.
Наполняющий материал добавляется к связующему материалу и смешивается с ним до получения гомогенной массы.
Состав заливочной массы согласно сравнительному примеру 1 указан в таблице 1, при этом содержание отдельных компонентов указано в массовых процентах.
Таблица 1
Сравнительный пример 1
Связующий материал
27,6
Волластонит
5,6
Granucol коричневый 10/8
1,3
Granucol землисто-бурый 4/8
6,4
Granucol белый 1/8
43,2
Granucol белый 2/9
15,9
После добавления 80 г лаурилпероксида и 40 г ди-(4-терт-бутилциклогексил)пероксидикарбоната заливочную массу помещают в литейную форму для кухонной мойки и полимеризуют с отверждением. На извлеченном из 5 полученной кухонной мойки образце лицевая сторона была исследована на профиль шероховатости от вершины до углубления Rt. Исследование было проведено при помощи измерительного прибора Хоммеля Т 2000 (фирма Hommel-Werke, Швеннинген) на основании данных производителя по использованию прибора. Результат исследования показан в таблице 2.
Таблица 2
Профиль шероховатости Rt от вершины до углубления [мкм]
Сравнительный пример 1
82
Примеры 1-10
Были изготовлены заливочные массы согласно изобретению, которые по своему составу, по большей части, соответствуют заливочной массе согласно сравнительному примеру 1, при этом к различным величинам частиц добавляют, соответственно, различные количества керамических, устойчивых по форме полых микросфер ("Е-SPHERES", имеющийся в продаже у фирмы C.A. Erbsloh, Крефельд) в обмен на соответствующие количества связующего материала или же вещества Granucol. Содержание волластонита во всех примерах остается одинаковым. В полученных заливочных массах типы вещества Granucol и волластонит образуют первую фракцию наполнителя, в полые микросферы - вторую фракцию наполнителя Применяются следующие типы устойчивых по форме полых микросфер:
E-SPHERES SLG
(средний диаметр d50 = около 94 мкм, удельная плотность = от 0,6 до 0,8 г/см3)
E-SPHERES SL150
(средний диаметр d50 = около 68 мкм, удельная плотность  = от 0,6 до 0,8 г/см3)
E-SPHERES SL 75
(средний диаметр d50 = около 27 мкм, удельная плотность = от 0,6 до 0,8 г/см3)
Полые микросферы имеют, соответственно, вспененную, пористую структуру. Их закрытое полое пространство составляет 67 объемных процентов от объема сферы.
Состав заливочной массы примера 1 указан в таблице 3, при этом содержание отдельных компонентов указано в массовых процентах.
Таблица 3
Пр.1
Пр.2
Пр.3
Пр.4
Пр.5
Пр.6
Пр.7
Пр.8
Пр.9
Пр.10
Связующий материал
25,1
25,1
25,1
25,1
25,1
25,1
25,1
25,1
25,1
25,1
Волластонит
5,6
5,6
5,6
5,6
5,6
5,6
5,6
5,6
5,6
5,6
Granucol коричневый 10/8
1,3
1,3
1,3
1,3
1,3
1,3
1,3
1,3
1,3
1,3
Granucol землисто-бурый 4/8
6,4
6,4
6,4
6,4
6,4
6,4
6,4
6,4
6,4
6,4
Granucol белый 1/8
43,2
43,2
43,2
43,2
43,2
43,2
43,2
43,2
43,2
43,2
Granucol белый 2/9
17,6
16,8
15,9
13,5
8,4
3,4
15,9
8,4
15,9
8,4
E-SPHERES SLG
0,8
1,6
2,5
4,9
10,0
15,0
-
-
-
-
E-SPHERES SL 150
-
-
-
-
-
-
2,5
10,0
-
-
E-SPHERES SL 75
-
-
-
-
-
-
-
-
2,5
10,0
Для выбранных примеров в таблице 4 показано, каким долям в объемных процентах соответствуют доли полых микросфер, указанных в таблице 3, в массовых 15 процентах.
Таблица 4
Пример 1
Пример 4
Пример 5
Пример 6
Доля E-SPHERES SLG [массовый процент]
0,8
4,9
10,0
15,0
Доля E-SPHERES SLG [объемный процент]
1,0
6,1
12,5
18,8
Как описано для заливочной массы согласно сравнительному примеру 1, при помощи каждой из изготовленных заливочных масс изготавливается соответствующая кухонная мойка, и затем образец кухонной мойки исследуется на профиль шероховатости Rt его лицевой стороны. Результаты представлены в таблице 5.
Таблица 5
Профиль шероховатости Rt от вершины до углубления [мкм]
Пример 1
69
Пример 2
64
Пример 3
59
Пример 4
46
Пример 5
37
Пример 6
33
Пример 7
58
Пример 8
31
Пример 9
46
Пример 10
23
Результаты показывают, что дополнение каждого из применяемых видов устойчивых по форме полых микросфер влияет на существенное уменьшение профиля шероховатости Rt. В то время как с составом согласно сравнительному примеру 1 получается профиль шероховатости Rt, равный 82 мкм, профиль шероховатости Rt при использовании соединения согласно примеру 10 с содержанием E-SPHERES SL 75 в размере 10,0 массовых процентов составляет только лишь 23 мкм.
При прогрессирующем содержании полых микросфер улучшается способность очистки лицевой стороны. Впрочем, уже при такой низкой концентрации устойчивых по форме полых микросфер в заливочной массе как 0,8 массовых процента (1,0 объемный процент, пример 1) достигаются существенные улучшения.
Все без исключения изготовленные из предлагаемых заливочных масс кухонные раковины не имеют по сравнению с полученной в сравнительном примере заливочной массой никаких недостатков в их виде гранитного декора.
Сравнительный пример 2
Была изготовлена заливочная масса, которая по своему составу по большей части соответствует сравнительному примеру 1, при этом 15,0 массовых процентов цельных микросфер из стекла ("BALLOTINI В 70 В", фирма Eisenwerk Wtirth, Бад Фридрихсхалль, средний диаметр d50=около 92 мкм, удельная плотность=2,45 г/см3) добавляется в обмен на 2,5 масс.% связующего материала и 12,5 массовых процентов вещества Granucol белый 2.
Состав заливочной массы согласно сравнительному примеру 2 указан в таблице 6, при этом содержание отдельных компонентов указано в массовых процентах. Объемная доля цельных микросфер составляет 6,1 объемных процента.
Таблица 6
Сравнит. пример 2
Связующий материал
25,1
Волластонит
5,6
Granucol коричневый 10/8
1,3
Granucol землисто-бурый 4/8
6,4
Granucol белый 1/8
43,2
Granucol белый 2/9
3,4
BALLOTINI B 70 B
15,0
Из заливочной массы была изготовлена кухонная мойка, и затем образец кухонной мойки был исследован на его поверхностные свойства, как описано в сравнительном примере 1. Результат указан в таблице 7.
Таблица 7
Профиль шероховатости Rt от вершины до углубления [мкм]
Сравнит. пример 2
50
Согласно этим результатам за счет добавления цельных микросфер из стекла достигается меньшее сокращение профиля шероховатости на лицевой стороны фасонной детали из пластмассы, чем при использовании одинаковой доли устойчивых по форме полых микросфер. Это демонстрирует сравнение результатов, которые были получены с цельными микросферами BALLOTINI В 70 В, с результатами, которые были получены использованием полых микросфер E-SPHERES SLG с почти одинаковым средним радиусом. В то время как с заливочной массой согласно примеру 4 с содержанием E-SPHERES SLG в размере 4,9 массовых процентов (6,1 объемных процентов) содержится профиль жесткости Rt в размере 46 мкм, профиль жесткости Rt при использовании заливочной массы согласно сравнительному примеру 2, которая имеет одинаковую массовую долю объемных процентов цельных микросфер, составляет 50 мкм.
Таким образом, эффект улучшения возможности очистки лицевой стороны наблюдается в очевидно усиленной форме в случае предлагаемого изобретением использования устойчивых по форме полых микросфер вместо использования цельных микросфер.