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Die vorliegende Erfindung betrifft Sanitärartikel bestehend aus Thermoplastfolie und Polyurethan-(PUR)-Verstärkungsschichten sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.
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Composites für die Sanitärindustrie bestehend aus Thermoplastfolie (z. B. Polymethylmethacrylat (PMMA)) und einer PUR-Verstärkung sind prinzipiell bekannt, jedoch sind die im Stand der Technik beschriebenen Schichtaufbauten sehr kompliziert und aufwendig herzustellen. Die Eigenschaften dieser Composites sind in der DIN EN 198 zur Prüfung von Sanitärausstattungsgegenständen festgehalten. Sanitärartikel, die diese Norm nicht erfüllen, sind nicht marktfähig.
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In der DIN EN 198 ist in der Prüfung A3 ein Temperaturwechseltest beschrieben. Der Temperaturwechsel wird dabei durch abwechselnde Befüllung mit heißem und kaltem Wasser herbeigeführt. Kriterium für das Bestehen sind die Abwesenheit von Oberflächenverzerrungen oder anderen Beschädigungen sowie die Unterschreitung einer maximalen Durchbiegung. Eine gute Haftung zwischen Thermoplastfolie (z. B. aus PMMA) und einer PUR-Verstärkung ist unter anderem für das Bestehen der Norm essentiell.
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In der Prüfung A4 der DIN EN 198 wird der Einfluß einer Stoßbeanspruchung auf eine Badewanne geprüft, indem eine Kugel mit definiertem Gewicht aus einer definierten Höhe auf die Sichtseite fallengelassen wird. Kriterium zum Bestehen des Tests ist die Abwesenheit von Oberflächenverzerrungen oder anderen Beschädigungen. Es ist offensichtlich, dass hier in erster Linie die Eigenschaft der Schlagzähigkeit des Aufbaus ausschlaggebend ist.
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Sanitärartikel wie beispielsweise Badewannen und Duschtassen etc. können aus einer tiefgezogenen Thermoplastfolie aus z. B. PMMA hergestellt werden, die zur Verstärkung mit Polyurethan verstärkt wird.
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Ein Beispiel eines solchen Aufbaus ist in
EP-A 1172203 beschrieben. Hierin wird offenbart, dass zur Erzielung einer hohen Schlagzähigkeit ein besonderer Schichtaufbau in der Verstärkung erforderlich ist. Dieser Schichtaufbau eines Sandwich-Strukturelementes für Sanitärartikel sieht folgendermaßen aus:
- a) gegebenenfalls eine dekorative harte Oberflächenschicht,
- b) eine massive, duroplastische Polyurethanschicht,
- c) eine Polyurethan-Elastomerschicht,
- d) gegebenenfalls eine Polyurethanschaumschicht,
- e) eine weitere massive, duroplastische Polyurethanschicht,
- f) gegebenenfalls ein Substrat oder eine weitere dekorative harte Oberflächenschicht.
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Für eine hohe Schlagzähigkeit ist nach
EP-A 1172203 der Einsatz einer zusätzlichen Elastomerschicht essentiell.
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EP-A 728574 beschreibt die Verwendung von Glimmer oder Talkum als Füllstoff in entsprechenden PUR-Sandwichaufbauten für Sanitärartikel zur Erzielung einer ausreichend guten Haftung zwischen PMMA-Folie und der Polyurethanschicht.
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In
EP-A 589343 wird zur Verbesserung der Haftung zwischen der PMMA-Schicht und der PUR-Verstärkung das Aufsprühen einer Lösung eines unvernetzten elastischen Polymerharzes als Haftvermittler offenbart. Eine gute Haftung wird als essentiell für z. B. die Befüllung mit heißem Wasser beschrieben. Nur eine auf diese Art hergestellte Badewanne erfüllt die
DIN EN 198.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand somit in der Bereitstellung eines möglichst einfachen und kostengünstigen Schichtaufbaus zur Verstärkung von tiefgezogenen Thermoplastfolien zur Herstellung von Sanitärartikeln, der zudem den Anforderungen der Sanitärindustrie in Form der DIN EN 198 genügt.
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Diese Aufgabe, einen kostengünstigen Sanitärartikel, wie z. B. Badewanne, Duschtasse, Toilettenschüssel oder Handwaschbecken, zur Verfügung zu stellen, konnte durch einen Schichtaufbau, bestehend aus einer tiefgezogenen Thermoplastfolie aus gegossenem PMMA, einer ersten kompakten, ungefüllten PUR-Schicht mit einer Dichte von 950–1200 kg/m3, einer ungefüllten PUR-Schaumschicht mit einer Rohdichte von 250–850 kg/m3 und einer zweiten kompakten, ungefüllten PUR-Schicht mit einer Dichte von 950–1200 kg/m3, gelöst werden. Bevorzugt weisen die beiden kompakten, ungefüllten PUR-Schichten dieselbe chemische Zusammensetzung auf.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Sanitärartikel, die einen Schichtaufbau aufweisen, der aus folgenden Schichten besteht:
- a) einer tiefgezogenen Thermoplastfolie aus gegossenem Polymethylmethacrylat,
- b) einer ersten kompakten, ungefüllten PUR-Schicht mit einer Dichte von 950–1200 kg/m3,
- c) einer ungefüllten PUR-Schaumschicht mit einer Rohdichte von 250–850 kg/m3 und
- d) einer zweiten kompakten, ungefüllten PUR-Schicht mit einer Dichte von 950–1200 kg/m3.
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Die vorgenannten PUR-Schichten werden vorzugsweise im Sprühverfahren mit den in der PUR-Verarbeitung bekannten Anlagen aufgetragen.
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Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Sanitärartikeln, die einen Schichtaufbau aufweisen, der aus folgenden Schichten besteht:
- a) einer tiefgezogenen Thermoplastfolie aus gegossenem Polymethylmethacrylat,
- b) einer ersten kompakten, ungefüllten PUR-Schicht mit einer Dichte von 950–1200 kg/m3,
- c) einer ungefüllten PUR-Schaumschicht mit einer Rohdichte von 250–850 kg/m3 und
- d) einer zweiten kompakten, ungefüllten PUR-Schicht mit einer Dichte von 950–1200 kg/m3,
wobei (i) die Thermoplastfolie vorgelegt wird, gegebenenfalls die Rückseite, vorzugsweise die konvexe Rückseite, der Folie von Verunreinigungen befreit wird, (ii) die jeweiligen Reaktivgemische aus Polyolkomponente und Isocyanatkomponente zur Herstellung der Schichten b), c) und d) nacheinander auf die gegebenenfalls gereinigte Rückseite der Folie aufgesprüht und gegebenenfalls teilweise angehärtet werden und (iii) danach die Schichten vollständig ausgehärtet werden.
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Die Rückseite der Thermoplastfolie ist die vom Anwender des Sanitärartikels abgewandte Seite. Diese ist bei Sanitärartikeln bevorzugt konvex ausgebildet.
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Überraschenderweise konnten mit diesem relativ einfachen Aufbau die Anforderungen der Sanitärindustrie gemäß
DIN EN 198 auch unter Verzicht auf die im Stand der Technik geforderten Maßnahmen, insbesondere das Aufbringen der Elastomerschichten gemäß
EP-A 1172203 und
EP-A 589343 sowie durch Weglassen der Füllstoffe gemäß
EP-A 728574 , erfüllt werden.
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Der Temperaturwechseltest gemäß der DIN EN 198 wird mit dem erfindungsgemäßen Aufbau auch ohne den Einsatz eines Haftvermittlers oder eines Füllstoffes bestanden.
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Durch den Verzicht auf die in
EP-A 1172203 und
EP-A 589343 beschriebenen Elastomerschichten wird das Verfahren wesentlich vereinfacht und beschleunigt. In dem in
EP-A 1172203 beschriebenen Verfahren ist außerdem eine Anlage zur Verarbeitung von mindestens vier Komponenten erforderlich, wohingegen bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Sanitärartikel eine Anlage zur Verarbeitung von drei Komponenten ausreicht.
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Die tiefgezogene PMMA-Folie (auch als Deckschicht bezeichnet) kann gegebenenfalls vor der Applikation des Polyurethans beispielsweise durch Reinigung mit einem geeigneten Lösungsmittel, wie z. B. Isopropanol, von eventuell anhaftenden Verunreinigungen befreit werden. Anschließend werden dann die entsprechenden PUR-Schichten im Sprühverfahren mit den in der PUR-Verarbeitung bekannten Anlagen aufgetragen.
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Die kompakten PUR-Schichten werden vorzugweise jeweils erzeugt aus einer Polyolkomponente aus im Wesentlichen einem oder mehreren Polyolen (bevorzugt Polyethern) mit einer Funktionalität von 2 bis 6 und einer OH-Zahl im Bereich von 200 bis 600 mg KOH/g, gegebenenfalls zusätzlich aminoterminierten Polyethern, in Kombination mit amino- und/oder hydroxyfunktionellen Kettenverlängerern und/oder amino- und/oder hydroxyfunktionellen Vernetzern mit einem Molekulargewicht von 60 bis 200 und einer Funktionalität von 2 bis 6 sowie gegebenenfalls Katalysatoren und den üblichen Hilfsmitteln und Zusatzstoffen, wie z. B. geeigneten Wasserabsorptionsmitteln, wie sie aus der Polyurethanchemie bekannt sind, und einer Isocyanatkomponente, wobei zur Erzeugung der Schaumschicht die Polyolkomponente zusätzlich ein Treibmittel, bevorzugt Wasser enthält. Die kompakten Schichten können beispielsweise aus dem auf dem Markt erhältlichen System Multitec® 70MT02 von Bayer MaterialScience AG bzw. die Schaumschicht aus Multitec® 70MT03 von Bayer MaterialScience AG hergestellt werden. Als Isocyanatkomponente werden bevorzugt die üblichen auf Diphenylmethandiisocyanat (MDI) basierenden Di- oder Polyisocyanate sowie deren NCO-terminierte Prepolymere, gegebenenfalls in Kombination mit modifiziertem MDI, z. B. Carbodiimiden oder Allophanaten, für die drei Schichten eingesetzt (erhältlich z. B. als Multitec® 10MT04 von Bayer MaterialScience AG).
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Die Erfindung soll anhand des nachfolgenden Beispiels näher erläutert werden.
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Beispiel
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Die konvexe Rückseite einer in Badewannenform tiefgezogenen Thermoplastfolie aus gegossenem Polymethylmethacrylat wurde mit einem in Isopropanol getränkten Lappen von Staubresten und etwaigen Verunreinigungen befreit.
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Die tiefgezogene Folie, die im Bodenbereich eine mittlere Wandstärke von 0,9–2,2 mm und im Seitenwandbereich von 1,0–3,6 mm aufwies, wurde danach auf ca. 40°C erwärmt. Anschließend wurde das Polyurethansystem „Multitec® 70MT02/Multitec® 10MT04” der Firma Bayer MaterialScience AG in einer mittleren Wandstärke von etwa 3 mm im Bodenbereich und etwa 2 mm im Seitenwandbereich auf die konvexe Rückseite der Folie aufgesprüht. Direkt anschließend wurde auf diese Schicht das Polyurethan-Hartschaumsystem „Multitec® 70MT03/Multitec® 10MT04” der Firma Bayer MaterialScience AG aufgetragen, das eine Rohdichte von ca. 600 kg/m3 ergab. Die mittlere Schichtdicke betrug im Bodenbereich ca. 10 mm und im Seitenwandbereich ca. 5 mm. Als letzte Schicht wurde das für die erste Schicht verwendete Polyurethansystem in einer mittleren Wandstärke von etwa 1 mm aufgebracht.
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Die so verstärkte Badewanne genügte den Anforderungen der Norm DIN EN 198 in der Fassung vom November 2008.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1172203 A [0006, 0007, 0016, 0018, 0018]
- EP 728574 A [0008, 0016]
- EP 589343 A [0009, 0016, 0018]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- DIN EN 198 [0002]
- DIN EN 198 [0003]
- DIN EN 198 [0004]
- DIN EN 198 [0009]
- DIN EN 198 [0010]
- DIN EN 198 [0016]
- DIN EN 198 [0017]
- Norm DIN EN 198 [0024]