DE102010000434A1

DE102010000434A1 - Arbeits- oder Funktionsteil

Info

Publication number: DE102010000434A1
Application number: DE102010000434A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Elke Billstein; Ralf Billstein
Current assignee: BILLSTEIN, ELKE, DE; BILLSTEIN, RALF, DE
Priority date: 2010-02-16
Filing date: 2010-02-16
Publication date: 2011-09-08

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Arbeits- oder Funktionsteil, bestehend aus einer Deckschicht aus Epoxidharz, einer Kernschicht aus einem Gemisch von Mikroballons oder Glasfaserschnitzeln oder Baumwollflocken und einer Unterschicht aus Epoxidharz. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Stützstoffverfahren zur Herstellung von Arbeits- oder Funktionsteilen.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Arbeits- oder Funktionsteil. Ferner betrifft die Erfindung ein Stützstoffverfahren zur Herstellung von Arbeits- oder Funktionsteilen.
Stand der Technik
Arbeits- oder Funktionsteile werden in vielen Bereichen des täglichen Lebens eingesetzt. Beispielsweise werden Arbeits- oder Funktionsteile als Küchenarbeitsplatten eingesetzt. Die Küchenarbeitsplatten sind i. d. R. fest montiert und müssen eine Deckschicht ausweisen, die besonders kratzfest, möglichst schnittfest und im Wesentlichen glatt und leicht zu reinigend ist. Außerdem sollen sie auch wasserfest und wärmebeständig sein, um den starken Beanspruchungen im Gebrauch zu widerstehen und ein ansprechendes Aussehen zu bewahren.
Solche Arbeitsplatten, von in allgemeinen mindesten 30 mm Dicke, bestehen heutzutage zumeist aus einer Trägerplatte, bestehend aus einem Holzwerkstoff, der mit einer Deckschicht aus Kunststoff versehen ist und auf dessen Unterseite eine entsprechende Schicht als Gegenzug aufgepresst ist. Trägerplatten sind Pressspanplatten, Sperrholzplatten oder auch Multiplex-Platten, das sind Furnier-Sperrholzplatten, die aus mehreren Furnierlagen zumeist aus Buche, Birke, Fichte oder Ahorn bestehen. Die Multiplex-Platten werden mit Klebstoff oder wasserfestem Leim verpresst und querverleimt. Als Querverleimung bezeichnet man eine Verleimungstechnik, bei der die einzelnen Lagen mit ihrer Maserung um 90° versetzt miteinander verleimt werden und dadurch die Formstabilität und Robustheit der Platten erhöht.
Beim Einbau der Arbeitsplatten müssen diese häufig vor Ort noch bearbeitet werden, um beispielsweise einen Ausschnitt zum Einsetzen einer Spüle oder eines Kochfeldes herzustellen.
Eine günstige Variante einer Arbeitsplatte ist eine GetaDur-Platte, die als Trägerplatte eine Spanplatte aufweist, die auf beiden Seiten mit einem kunstharzgetränkten Kraftpapier und mit einem bedruckten oder durchgefärbten Dekorpapier versiegelt wird.
Arbeitsplatten können auch aus Mineralwerkstoffen sein, wie beispielsweise eine CORIAN^® Arbeitsplatte, die besonders robust und langlebig ist. Platten aus Mineralwerkstoffe eignen sich gut für den Einsatz im Messe- und Ladenbau, für Kliniken und Labors bis hinzu Hotels oder Schiffsinnenausbau.
Hochwertige Arbeitsplatten, die aus Granit bestehen, werden immer wieder gern ausgewählt, wenn die Küche auch äußerlich hohe Ansprüche erfüllen soll. Granitplatten sind aber besonders schwer und weisen in der Praxis oft keine gute Tauglichkeit auf, da sie relativ leicht absplittern, wenn harte Gegenstände zu fest auf der Oberfläche abgestellt werden.
Arbeitsplatten können auch mit einer angepassten Verkleidung aus Metallblech versehen werden, die für jeden Einzelfall in den bestimmten Abmessungen der Platte hergestellt und an dieser mechanisch befestigt werden. So beschreibt die EP 756 839 B1 eine Arbeitsplatte, die aus einer Trägerplatte aus Holzwerkstoff, insbesondere einer Birke-Multiplex-Platte, und einer aufgeklebten Deckschicht aus Metallblech so ausgebildet ist, dass zwischen Trägerschicht und Metallblech ein vliesartiges Material auf mineralischer Basis, wie etwas Glasfaservlies, angeordnet ist, die mit der Trägerplatte und dem Metallblech durch einen Kleber verklebt ist, der eine gewisse Elastizität aufweist und vor allem eine hohe Wärmebeständigkeit aufweist. Die Zwischenschicht ist erforderlich, um im Hinblick auf die sehr unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der Trägerplatte und dem Metallblech eine verzugsfreie Platte mit hoher Wärmebeständigkeit zum Abstellen von heißen Töpfen neben Kochmulden zu erhalten.
Nachteil der bekannten Arbeitsplatte ist, dass sie sehr schwer sind, da die Trägerplatte beispielsweise aus Naturstein, Mineralstoffen, Holz bzw. einem Holzwerkstoff bestehen. Auch die Bearbeitung vor Ort ist oft sehr aufwendig, da Schneidemaschinen mit Absaugvorrichtungen vorhanden sein müssen, um den anfallenden Staub, der während der Bearbeitung anfällt, abzusaugen.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Arbeits- oder Funktionsteil zu schaffen, das es leicht zu verarbeiten, sehr bruchstabil und zudem leicht zu transportieren ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Arbeits- oder Funktionsteil der eingangs genannten Art aus

a) einer Deckschicht aus Epoxidharz,
b) einer Kernschicht aus einem Gemisch von Mikroballons oder Glasfaserschnitzeln oder Baumwollflocken und
c) einer Unterschicht aus Epoxidharz besteht.

Weiterhin wird die Aufgabe durch ein Stutzstoffverfahren zur Herstellung von Arbeits- oder Funktionsteilen, mit folgenden Verfahrensschritten gelöst:

a) Erstellen einer Unterschicht aus Epoxidharz,
b) Aufbringen eines Gemisches aus Mikroballons oder Glasfaserschnitzeln oder Baumwollflocken zu einer Kernschicht und
c) Erzeugen einer Deckschicht aus Epoxidharz.

Die Erfindung beruht auf dem Prinzip, ein Arbeits- oder Funktionsteil so zu gestalten, dass es leicht zu transportieren, am Einsatzort unkompliziert zu verarbeiten und trotzdem besonders bruchstabil ist. Der erfindungsgemäße Aufbau des Arbeits- oder Funktionsteil garantiert dabei das leichte Gewicht, die einfache Verarbeitung und die Bruchstabilität des Teils. Dabei bestehen die Deckschicht und die Unterschicht aus Epoxidharz.
Epoxidharz ist ein Polymer, das je nach Reaktionsführung unter Zugabe geeigneter Härter einen duroplastischen Kunststoff von hoher Festigkeit und chemischer Beständigkeit ergibt. Duroplastischer Kunststoff behält nach der Aushärtung seine Gestalt. Werden Epoxidharz und Härter gemischt, so erfolgt je nach Zusammensetzung und Umgebungstemperatur üblicherweise innerhalb von wenigen Minuten bis einigen Stunden die Aushärtung des ursprünglich viskosen Gemisches.
Die Kernschicht besteht erfindungsgemäß aus einem Gemisch von Mikroballons oder Glasfaserschnitzeln oder Baumwollflocken. Mikroballons sind mikroskopisch kleine Glas-Hohlkugeln und bestehen aus einem wasserunlöslichen, chemisch stabilen Glas. Mikroballons sind von gleichbleibender Dichte, Festigkeit, Kornverteilung und Teilchengröße. Sie verbinden geringe Dichte mit hoher Festigkeit und sind besonders gut für extrem leichte Füll- und Spachtelmassen auf Epoxid- oder Polyesterharze geeignet. Sie erhöhen die Schlagzähigkeit und Druckfestigkeit der Formmassen und vermindern die Schwindung aufgrund des geringeren Harzanteils. Durch ihre Kugelform wirken Mikro-Glashohlkugeln wie kleine Kugellager und verbessern dadurch das Fließverhalten von Epoxid- und Polyesterharzen.
Baumwollflocken und Glasfaserschnitzel sind ein natürlicher Füllstoff zum Verdicken von Polyester- und Epoxidharzen und erhöhen damit deren Zugfestigkeit, Dimensionsstabilität und Wärmestandfestigkeit.
Das Arbeits- oder Funktionsteil ist daher nicht nur besonders leicht und unkompliziert zu verarbeiten, es ist aufgrund der Epoxidschicht auch besonders pflegeleicht und robust und zeichnet sich durch seine Abriebfestigkeit, Kratz- und Stoßfestigkeit aus, Eigenschaften, die für Arbeits- oder Funktionsteile elementar wichtig sind.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung enthält die Deckschicht Farbpigmente. Durch Farbpigmente kann das Arbeits- oder Funktionsteil in alle Farben der Farbpalette eingefärbt werden und das Design des Arbeits- oder Funktionsteil den Wünschen des Kunden angepasst werden. Neben Farbpigmenten können auch Farbchips aus Kunststoff in die Deckschicht eingearbeitet werden. Farbchips können einfarbig oder mehrfarbig sein und geben dem Arbeits- oder Funktionsteil ein individuelles Aussehen.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausbildung der Erfindung, weist die Unterschicht Befestigungsmittel aufweist, mit der das Arbeits- oder Funktionsteil an einen Gegenstand befestigt wird. Dadurch ist es möglich, dass das Arbeits- oder Funktionsteil fest und formschlüssig an einen Gegenstand angebracht wird. Ein Verrutschen des Arbeits- oder Funktionsteils wird damit vermieden. Das ist insofern wichtig, da das erfindungsgemäße Arbeits- oder Funktionsteil besonders leicht ist und daher fest mit dem Gegenstand, auf dem es sich befindet, verbunden sein muss.
Vorteilhaft ist, wenn die Schichten des Arbeits- oder Funktionsteils miteinander verklebt sind. Das Arbeits- oder Funktionsteil kann bei seiner Produktion entweder als Einheit hergestellt werden, wobei die einzelnen Schichten lagenweise übereinander geschichtet werden. Alternativ können die Schichten des Arbeits- oder Funktionsteils auch getrennt hergestellt werden und anschließen mit einem Klebstoff verklebt werden. Dabei ist es möglich, zwischen die einzelnen Schichten noch andere Materialien, wie etwa Isolationsmaterial, Metalle, Kunstfasern, natürliche Fasern u. a einzuarbeiten. Um einen besonders stabilen und festen Zusammenhalt der Schichten zu erreichen, ist es daher notwendig, dass die einzelnen Schichten miteinander verklebt werden.
Insbesondere chemisch härtenden Klebstoffen, oft auch Reaktionsklebstoffe genannt, können als Klebstoff eingesetzt werden. Dabei werden die einzelnen chemischen Bausteine für den Klebstoff im richtigen Verhältnis in die Klebefuge eingebracht. Die Verfestigung wird durch eine chemische Reaktion der Bausteine miteinander erreicht.
Grundsätzlich unterscheidet man bei den Reaktionsklebstoffen zwischen zwei-(oder mehr-)komponentigen und ein-komponentigen Systemen. Bei Zwei-Komponenten-Klebstoffen werden zwei räumlich getrennte Zubereitungen eingesetzt, wobei eine Zubereitung aus Harzmonomeren besteht und die andere Zubereitung einen Härter enthält. Bei der Reaktion beider Zubereitungen entsteht ein Polymer und verbindet damit beispielsweise die einzelnen Schichten des Arbeits- oder Funktionsteils.
Als Klebstoffe können insbesondere Zwei-Komponenten-Epoxidharz-Klebstoffe, die aus Harz und Härter aufgebaut sind, verwendet werden. Als Epoxidharz werden Polymerbausteine verwendet, die nach dem Vermischen mit dem Härter, einen stabilen Duroplasten bilden. Die Aushärtereaktion kann sowohl bei Raumtemperatur als auch bei höherer Temperatur vorgenommen werden. Im letzteren Fall werden üblicherweise höhere Festigkeiten der Klebung erzielt. Da der ausgehärtete Klebstoff eine sehr hohe Festigkeit besitzt, ist der Einsatz bei der Verklebung der einzelnen Schichten des Arbeits- oder Funktionsteils besonders sinnvoll.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung enthält eine Schicht Carbonfasern. Carbonfasern sind industriell hergestellte Fasern aus kohlenstoffhaltigen Ausgangsmaterialien, die durch Pyrolyse in graphitartig angeordneten Kohlenstoff umgewandelt werden. Carbonfasern sind elektrisch und thermisch sehr gut leitfähig. Insbesondere anisotrope Carbonfasern zeigen eine hohe Festigkeiten und Steifigkeiten bei gleichzeitig geringer Bruchdehnung. Zudem haben sie ein geringes Gewicht. Das gibt dem Arbeits- oder Funktionsteil bei einer geringen Dicke eine sehr gute Stabilität.
In einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist die Oberfläche des Arbeits- oder Funktionsteils rau oder gewellt. Je nach Einsatzbereich des Arbeits- oder Funktionsteils ist die Oberfläche unterschiedlich ausgebildet. In hygienischen Bereichen ist es beispielsweise von Vorteil, wenn die Oberfläche besonders glatt ist, um den hygienischen Anforderungen gerecht zu werden. Raue Oberflächen finden ihren Einsatz im industriellen Bereich, wenn das Arbeits- oder Funktionsteil z. B. an Werkbänken eingesetzt werden und dem Benutzer einen griffigen Untergrund für die Bearbeitung von Werkstücken bieten soll.
In einer zweckmäßigen Ausbildung der Erfindung ist das Arbeits- oder Funktionsteil als Platte ausgebildet. Durch diese Maßnahme ist es möglich eine Platte zu schaffen, die besonders leicht und vor allem einfach zu bearbeiten ist. Platten werden nämlich in vielen privaten und industriellen Bereichen eingesetzt, so dass eine unkomplizierte Handhabung beim Ein- bzw. Ausbau und bei der Benutzung der Platte von großem Vorteil ist.
Vorteilhaft ist, wenn die Deckschicht der Platte an wenigstens einer Kante eine gebördelte Abkantung in Form einer Fase aufweist, welche den Rand der Kernschicht und/oder der Unterschicht überdeckt. Die Fase ist eine abgeschrägte Fläche, die an einer Werkstückkante erzeugt wird. In der Regel hat die Fase an Werkstücken einen Winkel von 45° zur Ebene. Platten, insbesondere Arbeitsplatten, weisen häufig Fasen auf, um beispielsweise die Verletzungsgefahr zu verringern. Außerdem wird durch die gebördelte Abkantung der Deckschicht eine formschöne und im Gebrauch problemlose Kante gebildet.
Besonders vorteilhaft ist, wenn die Platte eine Ausfräsung aufweist. Die Ausfräsung kann verschiedene Arbeits- und Funktionselemente bündig aufnehmen, welche die Benutzung der Platte für verschiedene Arbeiten ermöglichen oder erleichtern. Durch den einfachen Aufbau der Platte ist es möglich, die Ausfräsungen besonders unkompliziert durchzuführen. Sie können beispielsweise mit einer einfachen Stichsäge vorgenommen werden.
In einer vorteilhaften Ausprägung der Erfindung sind in die Ausfräsung der Platte Arbeits- oder Funktionsmittel flächenbündig einsetzbar. Beispielsweise können Kochfelder in eine Arbeits- oder Funktionsplatte eingefügt werden. Mit ”Kochfeld” wird eine Arbeitsfläche eines elektrischen Küchenherdes, besonders mit mehreren Kochstellen bezeichnet, die insbesondere durch eine Glaskeramikplatte abgedeckt sind. Das Kochfeld schließt flächenbündig mit der Arbeits- oder Funktionsplatte ab, wobei der Spalt zwischen Arbeitsplatte und Kochfeld mit einer am Ort aushärtenden, elastischen Dichtung flüssigkeitsdicht versiegelt wird. Durch den flächenbündigen Einsatz des Kochfeldes erhält man eine durchgehende Arbeitsfläche, auf der Kochgeräte, wie Töpfe und Pfannen ohne Anheben einfach verschoben werden können, wodurch mögliche Beschädigungen der Deckplatte aus Glaskeramik eines Kochfeldes durch heftiges Aufsetzen schwerer Töpfe vermieden werden, da diese einfach ohne Behinderung durch eine Kochfeldeinfassung horizontal verschoben werden können.
In einer weiteren nützlichen Ausbildung der Erfindung ist die Platte als biegbare Abdeckplatte ausgebildet. Durch diese Maßnahme ist es möglich, eine Abdeckplatte aus einer epoxidharzverstärkten Schicht herzustellen, die beispielsweise über eine bestehende Arbeitsplatte gestülpt wird. So ist ein Austausch der bestehenden Arbeitsplatte nicht mehr notwendig. Durch Einlagerung von Farbpigmenten in die Abdeckplatte kann auch das Design der bestehenden Arbeitsplatte verändert werden. Wird die Abdeckplatte zusätzlich noch mit einer temperaturbeständigen Schicht versehen, ist die bestehende Arbeitsplatte durch die Abdeckplatte auch gegen Hitze geschützt.
Die Abdeckplatte kann auch durchsichtig sein, um so die bestehende Arbeitsplatte gegen äußere Einflüsse schützen, ohne deren Aussehen zu verändern. Dabei kann die Abdeckplatte so ausgebildet sein, dass sie besonders hart und kratzfest ist Ein Überschuss an Härter steigert die Härte und die Lösemittelbeständigkeit, ein Harzüberschuss ergibt erhöhte Flexibilität und bessere Beständigkeit gegenüber Säuren. Dadurch lassen sich Härte, Elastizität und andere Eigenschaften beeinflussen.
In einer besonders zweckmäßigen Ausbildung der Erfindung ist das Arbeits- und Funktionsteil als Bauelement für Windkrafträder, Automobile, Boote oder im Luftfahrtbereich einsetzbar. In allen genannten Bereichen ist es sinnvoll, Bauelemente einzusetzen, die besonders leicht und einfach zu bearbeiten sind. Die Arbeits- und Funktionsteile können auch leicht transportiert werden und eine unkomplizierte Montage vor Ort ermöglichen. Das ist insbesondere beim Bau von Windkrafträdern sinnvoll, die häufig durch sehr aufwendige Montagen zusammengesetzt werden.
Zudem sorgt die Zug- und Druckfestigkeit von Glasfaser für eine besondere Aussteifung des Arbeits- und Funktionsteils bei gleichzeitiger Erhaltung einer gewissen Flexibilität dank der hohen Bruchdehnung. Durch die zusätzliche Einarbeitung von Mikroballons und Baumwollflocken wird ein besonders stabiles und leichtes Arbeits- und Funktionsteil hergestellt. Interessant sind diese Eigenschaften beim Automobil- und Bootsbau, wo es auf leichte und trotzdem bruchstabile Bauelemente ankommt. Auch in der Luftfahrt ist der Einsatz äußerst zweckmäßig, da durch den Gebrauch der Arbeits- und Funktionsteile, beispielsweise bei der Innenausstattung von Flugzeugen, das Gewicht der Flugkörper reduziert werden kann.
In einer vorteilhaften Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden durch Einlagerung von Farbpigmenten, Carbonfasern oder Brandschutzmitteln in den Epoxidharz das Aussehen und die Eigenschaften des Arbeits- oder Funktionsteils verändert.
Weitere Ausgestaltungen und Vorteile ergeben sich aus dem Gegenstand der Unteransprüche, sowie den Zeichnungen mit den dazugehörigen Beschreibungen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörige Zeichnung näher erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 zeigt einen schematischen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Arbeits- oder Funktionsteils.
2 zeigt einen schematischen Querschnitt des Arbeits- oder Funktionsteils in Form einer Platte mit einem bündig eingebauten Spülbecken und gebördelter Abkantung.
3 zeigt als Flussdiagramm ein Stützstoffverfahren zur Herstellung von Arbeits- oder Funktionsteilen.
Bevorzugtes Ausführungsbeispiel
1 zeigt einen schematischen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Arbeits- oder Funktionsteils 10. Das Arbeits- oder Funktionsteil 10 besteht aus einer Deckschicht 12, einer Kernschicht 14 und einer Unterschicht 16. Die Deckschicht 12 und die Unterschicht 16 bestehen aus Epoxidharz, ein Polymer, das je nach Reaktionsführung unter Zugabe geeigneter Härter einen duroplastischen Kunststoff von hoher Festigkeit und chemischer Beständigkeit ergibt.
Die Kernschicht 14 besteht aus einem Gemisch von Mikroballons 18 oder Glasfaserschnitzeln 20 oder Baumwollflocken 22 und befindet sich zwischen der Deckschicht 12 und der Unterschicht 16.
Die einzelnen Fasern, Glasfaserschnitzel 20 und Baumwollflocken 22, sind dabei dünn ausgebildet und ermöglichen so eine große Festigkeit des Arbeits- oder Funktionsteils 10. Je dünner eine Faser ist, desto größer ist ihre Festigkeit. Die Ursache hierfür liegt in einer zunehmenden Gleichrichtung der Molekülketten mit abnehmender zur Verfügung stehender Fläche. Zudem werden zum Bruch führende Fehlstellen im Material auf sehr große Abstände verteilt, so dass die Fasern weitgehend frei von Fehlstellen sind, die einen Bruch verursachen können. Außerdem führt ein Fehler im Material nicht zum Versagen des gesamten Bauteils, sondern vorerst nur zum Bruch einer einzelnen Faser im Verbund.
In die Deckschicht 12 können Farbpigmente 24 oder Farbchips 26 aus Kunststoff eingearbeitet sein. Die Deckschicht 12 des Arbeits- oder Funktionsteils 10 kann entsprechend der Vorstellung des Kunden eingefärbt werden. Durch Zusatz von Signalfarben kann das Arbeits- oder Funktionsteil 10 auch als signalgebendes Teil fungieren.
Die Deckschicht 12 kann eine Zwei-Komponenten – Klarlackschicht aufweisen, bei dem Stammlack und Härter erst kurz vor der Verarbeitung vermischt werden. Je nach Zusammensetzung der Zwei-Komponenten – Klarlackschicht ist die Oberfläche des Arbeits- und Funktionsteils 10 besonders robust gegen mechanische, chemische oder physikalische Einflüsse.
Carbonfasern 28, die sich beispielsweise in der Kernschicht 14 befinden, ermöglichen neben einer zusätzlichen Stabilität auch ein Erwärmen des Arbeits- oder Funktionsteils 10. Die Carbonfasern 28 können entweder über die ganze Fläche verteilt sein oder nur ein begrenztes Areal des Arbeits- oder Funktionsteils 10 einnehmen, um damit nur bestimmte Bereiche zu erwärmen. Beispielsweise, wenn das Arbeits- oder Funktionsteil 10 als Küchenarbeitsplatte ausgebildet ist, könnte ein Abschnitt der Küchenarbeitsplatte als Wärmequelle zum Herstellen von Teig dienen, der für seine Anfertigung stets eine bestimmte Temperatur braucht. Andere Bereiche könnten zum Anwärmen von Geschirr oder zum Warmhalten von Speisen und Getränken genutzt werden. Die Carbonfasern 28 können aber auch in der Deckschicht 12 bzw. der Unterschicht 16 angeordnet sein.
Um dem Arbeits- und Funktionsteil 10 noch zusätzlich Stabilität zu verleihen, können zwischen Deckschicht 12 und Kernschicht 14 bzw. zwischen Kernschicht 14 und Unterschicht 16 eine Glasfasergewebe angeordnet sein.
Die Unterschicht 16 kann durch Befestigungsmittel an einen Gegenstand befestigt werden. Beispielsweise weist die Unterschicht 16 dafür an ihrer Außenseite Ausbuchtungen aufweisen, die sich in entsprechende Ausnehmungen des Gegenstandes einfügen. Dabei wird eine kraftschlüssige Verbindung des Arbeits- oder Funktionsteils 10 mit dem entsprechenden Gegenstand hergestellt.
2 zeigt einen schematischen Querschnitt des Arbeits- oder Funktionsteils 10 in Form einer Platte mit einem bündig eingebauten Spülbecken 30. Das Spülbecken 30 ist ein Ausführungsbeispiel für ein Arbeits- bzw. Funktionsmittel. Die Platte weist eine Ausfräsung 32 auf, in die das Spülbecken 30 eingelassen ist. Das Spülbecken 30 ist so von unten in die Ausfräsung 32 eingesetzt, dass sein oberer Rand 34 an die Deckschicht 12 anstößt und Befestigungselemente 36 das Spülbecken 30 an die Unterschicht 16 fixieren. Das Spülbecken 30 wird dabei so in die Ausfräsung 32 eingebaut, dass es praktisch flächenbündig mit der Deckschicht 12 abschließt. Eine elastische Dichtung 38 versiegelt flüssigkeitsdicht den Übergang von Deckschicht 12 zu Spülbecken 30.
Die Deckschicht 12 bildet in diesem Ausführungsbeispiel eine gebördelte Abkantung 40 in Form einer Fase. Die Deckschicht 12 ragt dabei über die Kernschicht 14 und die Unterschicht 16 hinaus und bildet dadurch eine formschöne und im Gebrauch problemlose Kante.
Die Platte kann durch eine spezielle Oberflächenbehandlung in einigen Bereichen oder über die ganze Fläche hin rau oder gewellt sein. Je nach Arbeitsbereich kann die Platte durch unterschiedliche Oberflächenstrukturen in verschiedene Bereiche unterteilt werden. So ist es sinnvoll im Bereich der Spüle eine besonders glatte Oberfläche zu haben, um die Reinigung zu erleichtern. Raue Oberfläche bieten sich in Bereichen an, in denen z. B. Küchengeräte aufgestellt werden, um einen sicheren Stand der Gerate bei ihrem Einsatz zu gewährleisten.
In einer besonders nützlichen Ausbildung der Erfindung ist die Platte als Abdeckplatte ausgebildet. Dabei liegt die Dicke der Abdeckplatte im Bereich von 3 mm, das eine außerordentliche Biegsamkeit ermöglicht. Die Abdeckplatte kann entweder die gesamte Platte oder nur Bereiche davon abdecken.
Das erfindungsgemäße Arbeits- oder Funktionsteil 10 ist auch besonders gut im Möbelbau einsatzfähig. Dabei können Möbelteile oder komplette Möbel aus dem Arbeits- oder Funktionsteil 10 bestehen. Die Möbel sind dann sehr leicht und trotzdem außerordentlich stabil.
Vorstellbar ist ebenfalls der Einsatz im Messebau. Hier sind die Arbeits- oder Funktionsteile 10 besonders hilfreich, da die Messestände sehr stabil und trotzdem rasch und unkompliziert auf- bzw. abgebaut werden sollen. Auch eine Bearbeitung vor Ort ist durch die Arbeits- oder Funktionsteile 10 besonders einfach, da keine aufwendigen Maschinen vorhanden sein müssen, um einen Zuschnitt vorzunehmen.
Ein weiterer Bereich des Arbeits- oder Funktionsteil 10 ist der Sanitärbereich. Insbesondere Wand- oder Bodenfliesen können aus dem Material des Arbeits- oder Funktionsteils 10 sein. Die Bearbeitung ist leicht und unkompliziert und auch die Verklebung ist auf jedem Untergrund ohne Probleme mit dem entsprechenden Kleber möglich. Durch die außerordentliche Stabilität dieser Fliesen ist eine sehr hohe Bruchfestigkeit zu erreichen, so dass die Fliesen auch auf unregelmäßigem Untergrund, wie beispielsweise Holzboden problemlos verlegt werden können. Durch das Einlegen von Carbonfasern in das Arbeits- oder Funktionsteil 10 können die daraus hergestellten Fliesen auch beheizt werden. Das geringe Gewicht der Fliesen, das bei etwa 1 kg pro Quadratmeter liegt, macht einen problemlosen Transport der Fliesen möglich.
Zudem ist durch die Einlagerung von Farbpigmenten eine außerordentliche Variabilität bezüglich des Designs möglich. Die Farbpigmente können dabei entsprechend der Vorstellung des Kunden gemischt und dem Arbeits- oder Funktionsteil beigemengt werden. Durch die Zugabe von reflektierenden oder fluoreszierenden Farbpigmenten können die Arbeits- und Funktionsteile 10 in sicherheitstechnischen Bereichen, beispielsweise zur Markierung von Notausgängen eingesetzt werden. Zudem können die Wand- bzw. Bodenfliesen oder auch die Arbeitsplatten in Carbon-Design und Designgewebe hergestellt werden.
Durch Verwendung von Brandschutzmitteln bei der Herstellung des Arbeits- oder Funktionsteils 10, beispielsweise durch Brandschutzharze, sind die daraus hergestellten Fliesen auch für Hausfassaden, für Verkleidungen und vieles mehr, einsetzbar.
3 zeigt als Flussdiagramm das Stützstoffverfahren zur Herstellung von Arbeits- oder Funktionsteilen 10 aus Epoxidharz.
Epoxidharz ist ein Polymer, das je nach Reaktionsführung unter Zugabe geeigneter Härter einen duroplastischen Kunststoff von hoher Festigkeit und chemischer Beständigkeit ergeben. Wegen ihrer guten Eigenschaften werden Epoxidharz-Systeme in fast allen Bereichen von Industrie und Handwerk sowie im privaten Bereich verwendet. Epoxidharze werden beispielsweise als Klebstoffe verwendet oder finden für die Herstellung von Bauteilen im Gussverfahren ihren Einsatz. Um nur einige Anwendungsbereiche im industriellen Bereich zu nennen, werden Epoxidharze zur Herstellung von Industriefußboden, als Korrosionsschutz bei Stahlkonstruktionen oder als Tauchlackierung im Automobilbereich eingesetzt.
Hervorzuheben sind die hohe Chemikalienbeständigkeit, das hohes Haftvermögen, die geringe Schrumpfung, das geringes Gewicht, die lange Lebensdauer bei hoher Belastung und die gute elektrische Isolatoreigenschaft der Epoxidharze.
In Kasten 42 ist symbolisch Harz dargestellt, in Kasten 44 der Härter. Zur Erstellen der Unterschicht, Kasten 46 werden Harz und Härter gemischt. Dabei soll eine Stärke des Arbeits- und Funktionsteils 10 von 0,5 bis 10 mm erreicht werden. Größere Stärken sind mit speziell abgestimmten Harzsystemen möglich.
Bei allen mehrkomponentigen Reaktionsharzen muss beim Anmischen von Epoxidharz normalerweise das stöchiometrische Harz/Härter Verhältnis eingehalten werden, andernfalls verbleiben Teile von Harz oder Härter ohne Reaktionspartner. Bei einem zu hohen Harzanteil bleiben die Produkte weich, bei einem zu hohen Härteranteil wird das Material spröde und neigt zu klebrigen Oberflächen. Schon bei einer Abweichung von 10% der Anteile reduziert sich die Festigkeit auf einen Bruchteil. Einige Epoxidsysteme sind jedoch ausdrücklich für eine Variation des Mischungsverhältnisses innerhalb enger Grenzen geeignet. Dadurch lassen sich Härte, Elastizität und andere Eigenschaften beeinflussen. Ein Überschuss Harz ergibt erhöhte Flexibilität und bessere Beständigkeit gegenüber Säuren; ein Härterüberschuss steigert die Härte und die Lösemittelbeständigkeit. Weiterhin gibt es spezielle Aminhärter, die katalytisch eine anionische Polymerisation der Epoxidkomponente bewirken, wobei Polyether entstehen. Hier werden also nicht stöchiometrische Anteile Härter eingesetzt. Gleichfalls ist eine kationische Polymerisation durch saure Härter möglich. Eine inhomogene Mischung der Komponenten hat ähnlich negative Effekte wie ein falsches Verhältnis der Komponenten, da die Polyaddition nur unvollständig abläuft.
Die Polyaddition, also das Mischen von Harz und Härter ist stark exotherm. Daher dürfen insbesondere bei hochreaktiven Systemen keine beliebig großen Mengen von Harz und Härter gemischt werden. Die entstehende Reaktionswärme kann so groß werden, dass es zum Brand kommt, zumindest können jedoch die Eigenschaften des Harzes durch die Überhitzung negativ beeinflusst werden. Für Bauteile mit großen Wanddicken sollten daher nur niedrigreaktive Harze verwendet werden.
Nach einer Verarbeitungsdauer, der sog. Topfzeit steigt die Viskosität des Harzes in einer nichtlinearen Kurve immer weiter an, bis schließlich keine Verarbeitung mehr möglich ist. Daher sollte immer nur so viel Harz angesetzt werden, wie innerhalb der Topfzeit verarbeitet werden kann. Die Angabe der Topfzeit ist in der Regel bei einem Harz/Härter-Ansatz von 100 g gemacht, d. h. größere Verarbeitungsmengen haben eine wesentlich kürzere Verarbeitungszeit. Übliche Topfzeiten liegen bei einigen Minuten bis hin zu mehreren Stunden.
Epoxidharze werden häufig mit niedrigviskosen Zusätzen, sog. Reaktivverdünnern modifiziert. Durch die niedrigere Viskosität der Harzmischungen wird eine bessere Penetration in poröse Werkstoffe (Tränkung von Geweben, Beschichtung von Beton) erreicht. Andererseits erlauben derartige Harze eine höhere Beladung mit Füllstoffen, woraus bei der Härtung eine geringere Volumenschrumpfung resultiert. Gebräuchliche als Reaktivverdünner sind Monoglycidylether oder Polyglycidylether. Monoglycidylether neigen dazu, die Polyaddition abzubrechen, da sie nur monofunktionell sind. Daher beeinträchtigen sie die Festigkeit und die Temperaturbeständigkeit, erhöhen aber die Flexibilität. Polyglycidether werden eingesetzt, wenn höhere Ansprüche an die mechanischen Eigenschaften gestellt werden. Sie bewirken sie keinen Abbruch der Polyaddition.
Zu Herstellung der Kernschicht, Kasten 46, wird ein Gemisch von Mikroballons oder Glasfaserschnitzeln oder Baumwollflocken auf die Unterschicht aufgebracht.
Durch erneutes Anmischen von Harz (48) und Härter (50) wird die Deckschicht, Kasten 52 erzeugt. Dabei können zusätzlich nach Farbpigmente oder Farbchips mit eingearbeitet werden, um dem Arbeits- und Funktionsteil ein entsprechendes Aussehen zu geben. Ebenfalls kann die Deckschicht je nach Einsatzgebiet glatt oder rau sein. Ebenso ist das Einfügen von Carbonfasern zur Erwärmung des Arbeits- und Funktionsteils möglich.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 756839 B1 [0008]

Claims

Arbeits- oder Funktionsteil (10), gekennzeichnet durch a) eine Deckschicht (12) aus Epoxidharz, b) eine Kernschicht (14) aus einem Gemisch von Mikroballons (18) oder Glasfaserschnitzeln (20) oder Baumwollflocken (22) und c) eine Unterschicht (16) aus Epoxidharz.
Arbeits- oder Funktionsteil (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Deckschicht (12) und Kernschicht (14) und/oder zwischen Kernschicht (14) und Unterschicht (16) Glasfasergewebe angeordnet ist.
Arbeits- oder Funktionsteil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (12) Farbpigmente (24) enthält.
Arbeits- oder Funktionsteil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (12) eine Zwei-Komponenten Klarlackschicht aufweist.
Arbeits- oder Funktionsteil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterschicht (16) Befestigungsmittel (36) aufweist, mit denen das Arbeits- oder Funktionsteil (10) an einem Gegenstand befestigt wird.
Arbeits- oder Funktionsteil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten (12, 14, 16) miteinander verklebt sind.
Arbeits- oder Funktionsteil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schicht (12, 14, 16) Carbonfasern (28) enthält.
Arbeits- oder Funktionsteil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Deckschicht (12) rau oder gewellt ist.
Arbeits- oder Funktionsteil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeits- oder Funktionsteil (10) als Platte ausgebildet ist.
Arbeits- oder Funktionsteil (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (12) der Platte an wenigstens einer Kante eine gebördelte Abkantung (40) in Form einer Fase aufweist, welche den Rand der Kernschicht (14) und/oder der Unterschicht (16) überdeckt.
Arbeits- oder Funktionsteil (10) nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der Platte eine Ausfräsung (32) vorgesehen ist.
Arbeits- oder Funktionsteil (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ausfräsung (32) Arbeits- oder Funktionsmittel flächenbündig einsetzbar sind.
Arbeits- oder Funktionsteil (10) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte als biegbare Abdeckplatte ausgebildet ist.
Arbeits- oder Funktionsteil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeits- und Funktionsteil (10) als Bauelement für Windkrafträder, Automobile, Boote oder im Luftfahrtbereich einsetzbar ist.
Stützstoffverfahren zur Herstellung von Arbeits- oder Funktionsteilen (10), gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) Erstellen einer Unterschicht (16) aus Epoxidharz, b) Aufbringen eines Gemisches aus Mikroballons (18) oder Glasfaserschnitzeln (20) oder Baumwollflocken (22) zu einer Kernschicht (14) und c) Erzeugen einer Deckschicht (12) aus Epoxidharz.
Stützstoffverfahren zur Herstellung von Arbeits- oder Funktionsteilen (10) nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch Aufbringen eines Glasfasergewebes zwischen Deckschicht (12) und Kernschicht (14) und/oder zwischen Kernschicht (14) und Unterschicht (16).
Stützstoffverfahren zur Herstellung von Arbeits- oder Funktionsteilen (10) nach einem der Ansprüche 15 bis 16, gekennzeichnet durch Einlagern von Farbpigmenten (24) in die Deckschicht (12).
Stützstoffverfahren zur Herstellung von Arbeits- oder Funktionsteilen (10) nach einem der Ansprüche 15 bis 17, gekennzeichnet durch Aufbringen einer Zwei-Komponenten Klarlackschicht auf die Deckschicht (12).
Stützstoffverfahren zur Herstellung von Arbeits- oder Funktionsteilen (10) nach einem der Ansprüche 15 bis 18, gekennzeichnet durch Einlagern von Carbonfasern (28) in eine Schicht oder zwischen zwei Schichten.
Stützstoffverfahren zur Herstellung von Arbeits- oder Funktionsteilen (10) nach einem der Ansprüche 15 bis 19, gekennzeichnet durch Einarbeitung von Brandschutzmitteln.