DE102004040380A1

DE102004040380A1 - Formteile unter Verwendung von körnigen Natrusteinen und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE102004040380A1
Application number: DE200410040380
Authority: DE
Inventors: Jürgen Hofmann
Original assignee: TIEFBAUUNTERNEHMEN HOFMANN GMB; TIEFBAUUNTERNEHMEN HOFMANN GmbH
Current assignee: Hofmann Juergen De; Hofmann Kay De; Hofmann Roy De
Priority date: 2004-08-18
Filing date: 2004-08-18
Publication date: 2006-03-30
Anticipated expiration: 2024-08-19
Also published as: DE102004040380B4

Abstract

Die Erfindung betrifft Formteile in Form von Wandverkleidungen oder Stützelementen unter Verwendung körniger Natursteine, insbesondere gebrochener oder ungebrochener Gesteinskörper, wobei DOLLAR A - ein Grundelement (2) zumindest in Richtung zu den körnigen Natursteinen mit einer Grundschicht (SG) aus Polyurethanharz oder Epoxydharz versehen ist, DOLLAR A - sich an das Grundelement (2) eine erste Schicht (S1) mit körnigen Natursteinen geringer Körnung und dann DOLLAR A - eine zweite Schicht (S2) mit Natursteinen größerer Körnung anschließt und DOLLAR A - dass die zweite Schicht (S2) zumindest in Sichtrichtung mit einer sich verfestigenden Oberflächenversiegelung (S.O) in Form einer Polyurethanharz- oder Epoxydharzschicht versiegelt ist und DOLLAR A - die körnigen Natursteine mit Polyurethanharz oder Epoxydharz umhüllt und sowohl untereinander an ihren Kontaktstellen als auch mit dem Grundelement (2) durch Polyurethanharz oder Epoxydharz, welches sich verfestigt hat, verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft Formteile unter Verwendung körniger Natursteine und ein Verfahren zu deren Herstellung nach dem Oberbegriff des 1., 2. und 20. Patentanspruchs.

In DE 43 20 118 C2 werden offenporige Formteile für den Baustoffbereich beschrieben, welche auf der Basis eines duromeren Polyurethans als Bindemittel für ein körniges Material hergestellt werden, wobei ein Isocyanat/Polyol-Reaktivharz gemischt wird, welches einen Zinnkatalysator und ein Suspendierhilfsmittel enthält und anschließend das Isocyanat/Polyo1-Reaktivharz mit dem körnigen Material vermischt wird. Das Isocyanat/Polyol-Reaktivharz enthält dabei bis zu 50% Füllstoff und das körnige Material bis zu 10% an Körnern mit einem Durchmesser von weniger als 1mm. Die hergestellte Füllmasse wird unter Rütteln in Formen eingefüllt, für eine Stunde auf 80 bis 150°C erwärmt und dann entformt. Diese Formteile werden dort eingesetzt, wo offenporige Formteile erforderlich sind und Wasser versickern soll, beispielsweise für Gehwegplatten, Beläge für Terrassen, atmungsaktive Mauersteine usw.

Der Nachteil der Erfindung besteht darin, dass mit dieser Lösung immer eine Wasserdurchlässigkeit der Formteile gegeben ist, die jedoch nicht immer gewünscht wird. Die Herstellung von Formteilen, die komplett aus körnigen Natursteinen bestehen, ist relativ teuer. Da die Füllmasse mit den körnigen Natursteinen nur durch Rütteln in die Formen eingefüllt wird, kann es vorkommen, dass ein ungenügender Zusammenhalt zwischen den körnigen Natursteinen entsteht und die Formteile bei Druckbelastung brechen.

Aufgabe der Erfindung ist es, Formteile unter Verwendung körniger Natursteine und ein Verfahren zu deren Herstellung zu schaffen, die eine hohe Festigkeit aufweisen, im Bedarfsfall weitestgehend wasserundurchlässig sind, kostengünstig hergestellt werden können und eine große Formen- und Farbenvielfalt ermöglichen.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des 1., 2. und 20. Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Formteile bestehen aus körnigen Natursteinen, insbesondere gebrochenen oder ungebrochenen Gesteinskörpern, wobei erfindungsgemäß die körnigen Natursteine mit Polyuhrethanharz oder Epoxydharz umhüllt und untereinander an ihren Kontaktstellen durch das Polyuhrethanharz oder Epoxydharz verbunden sind.

Alternativ ist es möglich, dass die körnigen Natursteine mit Polyurethanharz oder Epoxydharz umhüllt und sowohl untereinander an ihren Kontaktstellen als auch mit einem Grundelement durch Polyurethanharz oder Epoxydharz, welches sich verfestigt hat, verbunden sind.

Das Grundelement ist insbesondere plattenförmig ausgebildet und besteht bevorzugt aus Beton (z.B. Stützelement oder Winkelstützelement), kann aber auch aus Metall, Kunststoff, Gipskarton, Hartfaserwerkstoff oder anderen Baumaterialien gefertigt sein.

Die körnigen Natursteine können als eine Schicht an dem Grundelement angeordnet sein, es ist aber auch möglich, diese als eine Wand auszubilden, die z.B. ein Formteil mit einer Ausnehmung mit oder ohne Boden ergibt.

Um eine innige Haftung der körnigen Natursteine zu gewährleisten, ist das Grundelement zumindest in deren Richtung mit einer Schicht aus sich verfestigenden Polyurethanharz oder Epoxydharz versehen.

Vorteilhaft ist insbesondere bei einer zu erzielenden Oberfläche aus sehr grobkörnigen Steinen, wenn zuerst auf das Grundelement eine erste Schicht mit körnigen Natursteinen geringer Körnung aufgebracht wird, an welche sich dann die (zweite) Schicht mit sehr grobkörnigen Steinen anschließt.

Es ist auch möglich, dass sich (mit oder ohne Verwendung eines Grundelementes) jeweils eine erste Schicht aus Natursteinen kleinerer Körnung und eine zweite Schicht aus Natursteinen größerer Körnung abwechseln.

Dadurch wird der Halt der Steine untereinander durch eine größere Anzahl von Kontaktstellen verbessert.

Bevorzugt weist die erste Schicht Natursteine eine Körnung von 0,3 bis 3 cm bei einer Schichtdicke von 1 bis 6 cm auf.

Die zweite Schicht besteht dann z.B. aus Natursteinen einer Körnung von 2 bis 10 cm und besitzt eine Schichtdicke von 4 bis 60 cm.

Weiterhin sollte die Oberfläche der Formteile und damit der körnigen Natursteine zumindest in Sichtrichtung mit einer Schicht aus sich verfestigendem Polyurethanharz oder Epoxydharz versiegelt sein. Neben der dadurch verbesserten Haltbarkeit wird ein Nass-Effekt erzielt, der eine dekorative Wirkung hat und die Maserung der Steine besser zur Geltung bringt.

Zur Erzielung von Farb- und Dekorationseffekten kann das Polyurethanharz oder Epoxydharz auch eingefärbt oder mit Partikeln oder Fasern versehen sein. Die Partikel oder Fasern können aus nachwachsenden Rohstoffen bestehen oder einen hohen Glanzgrad aufweisen, so dass bei entsprechendem Lichteinfall ein Glitzereffekt entsteht. Das sich verfestigende Polyurethanharz oder Epoxydharz kann zur Beschleunigung des Verfestigungsvorganges mit einem Härter versehen sein.

Die Herstellung der Formteile erfolgt mit dem nachfolgend beschriebenen Verfahren:
Das Grundelement wird verschalt und mit einer Grundschicht aus noch flüssigem Polyurethanharz oder Epoxydharz (mit oder ohne Härter) versehen. Die körnigen Natursteine werden in einem Mischer unter Beimengung von flüssigem Polyurethanharz oder Epoxydharz gemischt bis sie keine trockenen Stellen mehr aufweisen. Bedarfsweise erfolgt während des Mischvorganges die Zugabe von Farbe, Partikeln oder Fasern. Um eine zuverlässige Benetzung der gesamten Oberfläche der Steine zu gewährleisten, sollte der Mischvorgang ca. 3 bis 8 Minuten betragen. Dann wird diese Mischung auf das Grundelement in der erforderlichen Schichtdicke aufgebracht und planeben abgezogen. Die aufgebrachte Schicht wird nun verdichtet (z.B. mit Flächenrüttler für 30 Sekunden bis 2 Minuten) und mit einer Oberflächenversiegelung aus flüssigem Polyurethanharz oder Epoxydharz versehen. Dabei ist der entstehende Glanzgrad von der Menge der Oberflächenversiegelung abhängig – es gilt: je mehr flüssiges Polyurethanharz oder Epoxydharz um so größer ist der Glanzgrad. Überschüssiges von flüssigem Polyurethanharz oder Epoxydharz fließt zwischen die Lücken der Steine und verbindet diese zusätzlich.

Die Formteile müssen dann für ca. 1 Stunde bis 24 h aushärten und können dann entschalt werden; die Endfestigkeit tritt nach ca. 1 Woche ein.

Vorteilhafterweise wird zuerst auf das Grundelement eine erste Schicht aus Steinen mit kleiner Körnung (z.B. Splitt oder Kies mit rundem oder gebrochenem Korn) und dann erst die Schicht aus Steinen mit größerer Körnung aufgebracht. Dadurch wird die Haftung der Steine mit der größeren Körnung verbessert. Je größer die Steine für die Deckschicht gewählt werden, um so größer sollte die Schichtdicke der darunter liegenden ersten Schicht sein, so dass die größeren Steine zu diesem Untergrund eine größere Verbindungsfläche und somit eine innigere Verbindung erhalten.

Die Aushärtezeit kann durch Erhöhung der Temperatur reduziert werden.

Die Steine sollten vorbehandelt, d.h. um Verunreinigungen zu beseitigen, vorgewaschen werden. Anschließend erfolgt ein Trocknungsprozess der Steine (z.B. bei 40°–80°C). Die Steine werden dann bevorzugt im vorgewärmten Zustand dem Mischer zugeführt.

Die Formteile können als Wandverkleidungen, Stützelemente oder Winkelstützelemente eingesetzt werden, wofür Grundelemente aus Beton mit den gewünschten Steinen bestückt werden.

Da Grundelemente aus Beton preiswert sind und nur eine oder zwei Schichten aus körnigen Steinen darauf befestigt werden, sind die erfindungsgemäßen Formelemente kostengünstig herstellbar.

Neben der Herstellung von Wandverkleidungen sowie Stütz- und Winkelstützelementen können auch Bodenplatten, Treppenstufen und ähnliche Formteile hergestellt werden. Weiterhin ist es möglich dekorative Behältnisse, wie z.B. Pflanzkübel zu fertigen.

Ohne Verwendung eines Grundelements werden die mit flüssigem Polyurethanharz oder Epoxydharz benetzten körnigen Steine in eine entsprechende Form geschüttet, verdichtet und nach dem Aushärten entformt.

Alternativ ist es selbstverständlich auch möglich, das Grundelement als Boden eines Behältnisses auszubilden mit einer entsprechend gestalteten Grundfläche auszuführen. Es wird dann eine innere und eine äußere Verschalung entsprechend des gewünschten Verlaufes der Behälterwand gewählt. Die beiden Verschalungen werden mit den mittels Polyurethanharz oder Epoxydharz benetzten körnigen Steine gefüllt. Vorher wurde das Grundelement zwischen den Verschalungen mit einer Grundschicht aus Polyurethanharz oder Epoxydharz versehen. Die Steine werden dann verdichtet und nach dem Aushärten des Polyurethanharzes oder Epoxydharzes entformt. Abschließend wird die Oberfläche des Pflanzkübels komplett mit einer Versiegelung aus flüssigem und sich verfestigendem Polyurethanharz oder Epoxydharz versehen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1: Grundelement 2 in Schnittdarstellung,
2: mit Verschalung 3 und erster Schicht S1 und zweiter Schicht S2 versehenes Grundelement 1, in Schnittdarstellung,
3: Formelement 1 in der Art eines Stützelements in Schnittdarstellung,
4: Herstellung eines Formelements in der Form eines runden Pflanzkübels mit Boden in Schnittdarstellung,
5: Formelement 1 in der Form eines Pflanzkübels mit Boden in Schnittdarstellung,
6: Pflanzkübel (Formelement 1) mit Boden in Draufsicht,
7: Herstellung eines Formelements in der Form eines rechteckigen Pflanzkübels ohne Boden in Schnittdarstellung,
8: Formelements in der Form eines rechteckigen Pflanzkübels ohne Boden in der Draufsicht.
1 zeigt ein Grundelement 2 aus Beton in Schnittdarstellung. Das Grundelement 2 ist plattenförmig ausgebildet. Gem. 2 wurde das Grundelement 2 mit einer Verschalung 3 ummantelt. Die Oberseite des Grundelements 2 wurde mit einer Grundschicht S.G aus noch flüssigem Polyurethanharz (PUR Harz) versehen. Auf die Grundschicht S.G wurde eine erste Schicht S1 aus mit flüssigem Polyurethanharz benetzten Steinen kleinerer Körnung geschüttet und darüber wurde eine zweite Schicht S2 aus mit flüssigem Polyurethanharz benetzten Steinen größerer Körnung aufgebracht. Beide Schichten wurden verfestigt (mittels Flächenrüttler). Abschließend wurde die zweite Schicht mit einer Oberflächenversiegelung S.O aus flüssigem Polyurethanharz versehen.
Nach dem Aushärten des Polyurethanharzes (ca. 1–24 Stunden) kann die Verschalung 3 entfernt werden.
Man erhält nun ein Formelement 1 gem. 3 (Schnittdarstellung), welches in Sichtrichtung eine sehr schöne Oberfläche aufweist, die durch die Steine der zweiten Schicht S2 geprägt wird.
Die Natursteine der Schichten S1 und S2 wurden vorher gereinigt und getrocknet und mit einer Suspension PUR Harz vermischt, so dass deren Oberfläche vollständig damit benetzt ist.
Die Herstellung eines Formelements 1 in der Form eines runden Pflanzkübels mit Boden in Schnittdarstellung zeigt 4. Das Grundelement 2, welches hier den Boden bildet, wurde mit einer äußeren Verschalung 3.1 und einer inneren Verschalung 3.2 versehen. Zwischen beiden Verschalungen 3.1, 3.2 wurde auf dem Grundelement 2 die Grundschicht SG aufgebracht und darüber die erste S1 und die zweite Schicht S2 aus mit flüssigem PUR Harz benetzten Steinen und dann wurden die Schichten verfestigt. Nach dem Aushärten wird der Pflanzkübel entschalt. Das so hergestellte Formelement 1 in der Art eines runden Pflanzkübels ist in 5 in Schnittdarstellung und in 6 in der Draufsicht dargestellt. Das Grundelement 2 bildet dabei den Boden des Pflanzkübels.
Neben einer zylindrischen Wand gem. 6 kann auch ein anderer Wandverlauf gewählt und z.B. auch ein Formteil mit durchgehendem Hohlraum ohne Boden mit oder ohne Verwendung eines Grundelementes erzeugt werden.
Die Herstellung eines Formelements 1 in der Form eines rechteckigen Pflanzkübels ohne Boden in Schnittdarstellung zeigt 7. Auf einer Bodenplatte 4 werden die äußere Verschalung 3.1 und die innere Verschalung 3.2 im gewünschten Abstand fixiert. Nun werden die mit flüssigem Epoxydharz umhüllten Steine zwischen beide Verschalungen gefüllt. In diesem Fall wurden jeweils abwechselnd zwei Schichten S1 mit Steinen kleiner Körnung und zwei Schichten S2 mit größerer Körnung eingeschüttet und verdichtet. Die sich zwischen beiden Schichten S2 befindlichen Steine kleinerer Körnung der oberen Schicht S1 werden dabei zwischen die Seine der darunter liegende Schicht S2 größerer Körnung in Pfeilrichtung eingerüttelt, wodurch sich besserer Verbund nach dem Aushärten ergibt. Nach dem Aushärten wird die Verschalung 3.1, 3.2 entfernt und es liegt ein hohles Formelement in Form eines Pflanzkübels ohne Boden vor. Das Formelement 1 weist entsprechend der in 8 gezeigten Draufsicht einen rechteckigen Wandverlauf auf und wurde vollständig mit einer Oberflächenversiegelung S.O versehen.
Selbstverständlich ist es auch möglich, eine einheitliche Körnung zu verwenden.
Weiterhin können auch massive Körper mit diesem verfahren hergestellt werden.

Claims

Formteile unter Verwendung körniger Natursteine, insbesondere gebrochener oder ungebrochener Gesteinskörper, dadurch gekennzeichnet, dass die körnigen Natursteine mit Polyurethanharz oder Epoxydharz umhüllt und sowohl untereinander an ihren Kontaktstellen als auch mit einem Grundelement durch Polyurethanharz oder Epoxydharz, welches sich verfestigt hat, verbunden sind.
Formteile unter Verwendung körniger Natursteine, insbesondere gebrochener oder ungebrochener Gesteinskörper, dadurch gekennzeichnet, dass sich jeweils eine erste Schicht aus Natursteinen kleinerer Körnung und eine zweite Schicht aus Natursteinen größerer Körnung abwechseln.
Formteile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundelement aus Beton, Metall, Kunststoff, Gipskarton, Hartfaserwerkstoff oder anderem Baumaterial besteht.
Formteile nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundelement plattenförmig ausgebildet ist.
Formteile nach einem der Ansprüche 1 oder 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die körnigen Natursteine als eine gleichmäßige Schicht an dem Grundelement angeordnet sind.
Formteile nach einem der Ansprüche 1 oder 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die körnigen Natursteine als eine Wand auf dem Grundelement angeordnet sind.
Formteile nach Anspruch 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die körnigen Natursteine als eine umfangsseitig geschlossene Wand angeordnet sind.
Formteile nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundelement zumindest in Richtung zu den körnigen Natursteinen mit einer Grundschicht aus Polyurethanharz oder Epoxydharz versehen ist.
Formteile nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich an das Grundelement eine erste Schicht mit körnigen Natursteinen geringer Körnung und dann eine zweite Schicht mit Natursteinen größerer Körnung anschließt.
Formteile nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht Natursteine einer Körnung von 0,3 bis 3 cm aufweist.
Formteile nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht eine Schichtdicke von 1 bis 6 cm aufweist.
Formteile nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schicht Natursteine einer Körnung von 2 bis 10 cm aufweist.
Formteile nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schicht eine Schichtdicke von 4 bis 60 cm aufweist.
Formteile nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Formteile zumindest in Sichtrichtung mit einer sich verfestigenden Oberflächenversiegelung in Form einer Polyurethanharz- oder Epoxydharzschicht versiegelt ist.
Formteile nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyuhrethanharz oder Epoxydharz eingefärbt ist.
Formteile nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyurethanharz oder Epoxydharz mit Partikeln oder Fasern versehen ist.
Formteile nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel oder Fasern aus nachwachsenden Rohstoffen bestehen.
Formteile nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel oder Fasern einen hohen Glanzgrad aufweisen.
Formteile nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyurethanharz oder das Epoxydharz mit einem Härter versehbar ist.
Verfahren zur Herstellung von Formteilen nach Anspruch 1 oder 2, unter Verwendung körniger Natursteine, insbesondere gebrochener oder ungebrochener Gesteinskörper, dadurch gekennzeichnet, dass entweder – die Natursteine mit einer Schicht aus flüssigem Polyurethanharz oder flüssigem Epoxydharz versehen werden, – auf ein Grundelement geschüttet werden, – anschließend verdichtet werden, – so dass nach dem Aushärten des Polyurethanharzes oder Epoxydharzes die Natursteine untereinander und mit dem Grundelement durch das Polyurethanharz oder Epoxydharz verbunden sind; oder – die Natursteine mit einer Schicht aus flüssigem Polyurethanharz oder flüssigem Epoxydharz versehen werden, – abwechselnd jeweils eine erste Schicht aus Natursteinen kleinerer Körnung und eine zweite Schicht aus Natursteinen größerer Körnung übereinander geschichtet werden, – die ersten und zweiten Schichten anschließend verdichtet werden, – so dass nach dem Aushärten des Polyurethanharzes oder Epoxydharzes die Natursteine der ersten und zweiten Schichten untereinander durch das verfestigte Polyurethanharz oder Epoxydharz verbunden sind.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Natursteine vor dem Beschichten durch flüssiges Polyurethanharz oder flüssiges Epoxydharz gewaschen und getrocknet werden.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknung der Natursteine bei einer Temperatur von 40°–140°C erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Natursteine im vorgewärmten Zustand mit flüssigem Polyurethanharz oder flüssigem Epoxydharz versehen werden.
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Natursteine eine Temperatur von 15 bis 50°C aufweisen, wenn der Mischvorgang mit flüssigem Polyurethanharz oder flüssigem Epoxydharz beginnt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Natursteine in einem Mischer mit flüssigem Polyurethanharz oder flüssigem Epoxydharz solange gemischt werden, bis keine trockenen Stellen mehr auf den Natursteinen vorhanden sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verschalung hergestellt wird, in welche die mit flüssigem Polyurethanharz oder flüssigem Epoxydharz versehenen Natursteine gefüllt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Natursteine in der Verschalung verdichtet werden.
Verfahren nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Formteile nach dem Aushärten des Polyurethanharzes oder Epoxydharzes aus der Verschalung entnommen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Formteile zumindest teilweise mit einer Oberflächenversiegelung aus Polyurethanharz oder Epoxydharz versehen sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass Polyurethanharz oder Epoxydharz mit oder ohne Härter verwendbar sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass dem flüssigem Polyurethanharz oder flüssigem Epoxydharz Farbe, Partikel oder Fasern beigemengt werden können.