DE102013221034B4

DE102013221034B4 - Verfahren zur Beschichtung eines Formteils sowie beschichtetes Formteil

Info

Publication number: DE102013221034B4
Application number: DE102013221034.5A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-10-16
Filing date: 2013-10-16
Publication date: 2015-06-11
Anticipated expiration: 2033-10-17
Also published as: DE102013221034A1

Abstract

Verfahren zur Beschichtung von Formteilen aus Kunststoff umfassend die Schritte: – Aktivieren der Kunststoffoberfläche durch einen Wärmeeintrag, – Aufbringen einer Vernetzungsschicht auf die Formteiloberfläche, wobei das Aufbringen der Vernetzungsschicht nach dem Wärmeeintrag erfolgt – Aufbringen einer Deckbeschichtung enthaltend pulverförmiges Material sowie – Aushärten der Deckbeschichtung, wobei der Kunststoff aus einem Duromer, ausgewählt aus Aminoplasten oder Phenoplasten, ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung von Formteilen sowie ein beschichtetes Formteil.
Formteile, wie etwa plattenförmige Bauelemente, insbesondere Fliesen, werden zur Verkleidung von Wänden, Decken und Böden verwendet. Hierzu sind vorzugsweise flache, plattenförmige Bauelemente zweckmäßig.
Bekannt sind beispielsweise Formteile, wie etwa plattenförmige Bauelemente in Form von Fliesen, welche aus Keramik, Steinzeug, Feinsteinzeug, Steingut, Naturstein, o. ä. gefertigt werden. Diese weisen zumeist aufgrund des Materials ein hohes Gewicht auf und müssen mittels Kleber angeordnet werden. Zum Schutz der Oberfläche wird zudem in der Regel eine Glasur aufgebracht. Dadurch ergibt sich der Nachteil, dass eine nachfolgende Überarbeitung bzw. Beschichtung der Oberflächen kaum oder nur schwer möglich ist.
Ferner sind großformatige Fliesenelemente mit Trägerschichten aus Beton, Blech, Kunststoffplatten, Holz etc. bekannt. Der Nachteil besteht darin, dass die Material-, Herstellungs- und Montagekosten hoch sind, die Fliesenelemente ein sehr hohes Gewicht und eine große Dicke von mindestens 25 mm aufweisen.
Es wäre daher in hohem Maße wünschenswert ein beschichtetes Formteil zur Verkleidung von Wänden, Decken oder Böden bereitzustellen, welches sich durch geringe Kosten und ein reduziertes Gewicht auszeichnet, eine einfache Verarbeitung gewährleistet und durch eine Beschichtung einen natürlichen optischen Eindruck gewährleistet.
Im Stand der Technik sind hierzu verschiedene Ansätze beschrieben.
So offenbart die DE 3937249 A1 plattenförmige Kunststoff-Formteile mit dekorativer Oberfläche, wobei die Kunststoffformteile als Fliesen verwendet werden können. Diese bestehen aus einer Mischung aus 20–60 Gew.% eines vernetzten duroplastischen Kunststoffs, 10–70 Gew.% eines inerten Füllstoffs, 0–50 Gew.% Glasfasern, 0,1–5 Gew.% Farbstoffe und/oder Pigmente, 0–20 Gew.% weiterer üblicher Kunstharz-Additive, wobei die Formteile 10 bis 80 Gew.% zerkleinerten Kunststoffabfall mit einer mittleren Teilchengröße (Gewichtsmittel) zwischen 1 und 40 mm enthalten. Die plattenförmigen Kunststoff-Formteile werden dabei nach einem Verfahren hergestellt, bei dem man zerkleinerten Kunststoff-Abfall mit einem härtbaren duroplastischen Kunststoff und einem Härter sowie gegebenenfalls Füllstoffen und weiteren Kunstharz-Additiven mischt, die Masse formt und aushärtet und gegebenenfalls die Oberfläche des erhaltenen Formteils poliert und/oder mit einer Deckschicht versieht. Die Formmasse wird in einem Pressrahmen bei 150°C, 60 bar zu einer 10 mm dicken Platte verpresst. Nach 10 min ist die Härtung beendet und die Platte kann aus der Form entnommen werden. Dadurch wird ein Faserverbundkunststoffformteil erhalten. Durch die Verwendung von Kunststoffabfällen kann jedoch kein reproduzierbares Ergebnis, insbesondere in der Farbgebung erzielt werden. Grund hierfür ist vor allem, dass die verwendeten Duromer-Abfälle nicht wieder durch Erhitzen in Schmelze gebracht werden und mithin als Granulat in die Platte eingebracht werden. Im Ergebnis wird daher auch keine glatte Oberfläche erhalten. Zudem ist mit einer Aushärtungszeit von 10 min eine effiziente Herstellung nur mit hohem Aufwand realisierbar.
Weiterhin offenbart die DE 3041794 A1 ein Verfahren zum Herstellen von dessinierten Formkörpern wobei der Grundkörper aus einer härtbaren Masse auf Basis von duroplastischen Kunststoffen mit Härtern oder in Kombination mit anorganisch härtenden Systemen inerten Füllstoffen, sowie ggf. Beschleunigern, Farbmitteln und weiteren Hilfsstoffen durch Gießen und/oder Formpressen hergestellt wird und ggf. mit einer Oberflächenschicht aus einem härtbaren Lackharz versehen wird. Der Grundkörper wird dabei bei 60°C bis 130°C für 2 Stunden gehärtet und anschließend mit einer Deckschicht versehen. Auch bei diesem Verfahren wird der Grundkörper aus einer Mischung aus verschiedenen Stoffen hergestellt. Zudem ist das Verfahren aufgrund der langen Aushärtungszeit kaum praktikabel.
Schließlich offenbart die KR 100185535 B1 eine Kunststofffliese mit einem Grundkörper aus Kunststoff, welcher durch Pressen hergestellt wird, und einer darauf applizierten Farbschicht.
Die vorstehend beschriebenen plattenförmigen Bauelemente sind nur bedingt geeignet, den bestehenden Bedürfnissen nach Bauelementen, welche sich durch geringe Kosten und ein reduziertes Gewicht auszeichnen, eine einfache Verarbeitung gewährleisten und eine nachfolgende Beschichtung erlauben, gerecht zu werden. Problematisch erscheinen hierbei vor allem neben dem Gewicht der benötigte Zeitaufwand bei der Fertigung, die aufwändige Formfüllung und die nur begrenzte Möglichkeit der Nachbehandlung.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin ein Verfahren zur Beschichtung von Formteilen, wie etwa plattenförmigen Bauelementen anzugeben, welches die vorbenannten Nachteile überwindet.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Beschichtung eines Formteils nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Beschichtung von Formteilen aus Kunststoff vorgeschlagen, umfassend die Schritte:

– Aktivieren der Kunststoffoberfläche durch einen Wärmeeintrag,
– Aufbringen einer Deckbeschichtung enthaltend pulverförmiges Material sowie
– Aushärten der Deckbeschichtung, wobei der Kunststoff ein Duromer ist.

Erfindungsgemäß ist der Kunststoff aus dem das zu beschichtende Formteil ausgebildet ist, aus einem Duromer ausgewählt aus Aminoplasten oder Phenoplasten ausgebildet. Vorzugsweise ist der Kunststoff ein Aminoplast. Aminoplaste sind Kondensationsprodukte aus Harnstoff (bzw. Harnstoffderivaten) und Aldehyden.
Plastomere eignen sich grundsätzlich ebenfalls zur Realisierung der vorstehenden Erfindung, jedoch sind Plastomere kratzempfindlicher, zeigen eine geringere Haltbarkeit und werden zudem unter UV-Einstrahlung spröde. Mithin sind Plastomere weniger langzeitstabil.
In einer weiteren Ausführungsform wird als pulverförmiges Material solches Material verwendet, welches optisch einen Gesteinseindruck vermittelt. Solche pulverförmigen Materialien können etwa Gesteinsmehle, verschiedenste Sandarten, Feinkies, Glimmer etc. sein. Anschließend erfolgt eine Fixierung der aufgebrachten pulverförmigen Materialien auf den plattenförmigen Bauelementen. Hierzu eignen sich etwa Klarlack, Klebstoff, Silikon, Vinylacetat, Acrylate etc.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist der Kunststoff nach DIN 5510/2 die Brennbarkeitsklasse S-4, die Rauchentwicklungsklasse SR-2 und die Tropfbarkeitsklasse ST-2 auf.
Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren weiterhin das Aufbringen einer Vernetzungsschicht auf die Formteiloberfläche, wobei das Aufbringen der Vernetzungsschicht nach dem Wärmeeintrag erfolgt. Als Vernetzungsschicht eignet sich hierfür beispielsweise ein Haftgrund, wie etwa Herbol Haftgrund LF. Vorzugsweise erfolgt die Applikation der Vernetzungsschicht 15 bis 30 min nach Wärmeeintrag. Durch den Wärmeeintrag in Verbindung mit einer Vernetzungsschicht erfolgt ein ”Anlösen” der Kunststoffoberfläche des Formteils, wodurch diese ”klebrig” wird. Dies ist vorteilhaft für die nachfolgende Applikation der Deckschicht, wobei die pulverförmigen Bestandteile in einer Tiefe von 10 bis 50 μm in die Oberfläche des Formteils eindringen können und dort eingelagert werden können.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren weiterhin das Auftragen einer Farbschicht, wobei die Farbschicht nach der Deckbeschichtung aufgebracht wird und anschließend eine Aushärtung erfolgt. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn vor dem applizieren der Farbschicht eine Haftvermittlerschicht aufgebracht wird, welche beispielsweise einen Adhäsionsstoff, wie etwa Klebstoff oder einen Klarlack umfasst.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt nach dem Auftragen der Deckbeschichtung oder dem Auftragen der Farbschicht eine Aushärtung bei 10–35°C, vorzugsweise 15–30°C, besonders bevorzugt bei 20–25°C und einer Luftfeuchte von maximal 45% für 6 bis 14, bevorzugt 8 bis 12, besonders bevorzugt 10 Tage.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt vor dem Auftragen der Farbschicht eine Aushärtung bei 10–35°C, vorzugsweise 15–30°C, besonders bevorzugt bei 20–25°C und einer Luftfeuchte von maximal 45% für 24 Stunden. Durch die Aushärtung der Deckbeschichtung wird eine nachfolgende Reaktion mit der Farbschicht bzw. einem Haftvermittler vermieden, wodurch ein einheitliches Beschichtungsergebnis erzielt werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Aktivierung der Formteile durch Wärmeeintrag in einem Ofen bei 130°C für 120 Sekunden oder mittels eines Heizstrahlers für 60 Sekunden. Der Heizstrahler hat dabei beispielsweise eine Leistung von 700 W und ist in einem Abstand von 350 mm zu der zu beschichtenden Seite des Formteils angeordnet. Die Zeit der Wärmeeinwirkung ist dabei abhängig von der Dimensionierung des Formteils. Die angegebenen Werte beziehen sich auf 100 g Formteil mit einer Wanddicke von 2,5 mm. Gegebenenfalls sind die Parameter entsprechend dem zu beschichtenden Formteil anzupassen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein erfindungsgemäß beschichtetes Formteil, welches beispielsweise als plattenförmiges Bauelement zur Verkleidung von Wänden, Decken oder Böden ausgebildet ist, welches einstückig ausgeführt ist und aus einem Kunststoff ausgebildet ist. Das plattenförmige Bauelement ist dabei vorzugsweise viereckig ausgeführt.
Je nach ihrem makromolekularen Aufbau unterscheidet man bei den Kunststoffen folgende Typen:
Plastomere (Thermoplaste): sind Werkstoffe, die mehrmals warm umgeformt werden können, nach dem Erkalten ihre neue Form aber beibehalten. Sie bestehen aus linearen oder gering verzweigten Makromolekülen. Sie sind bei Raumtemperatur spröde oder zähelastische, schweißbare Werkstoffe.
Duromere (Duroplaste): sind Werkstoffe, die zwar in einem plastisch verformbaren Zustand verarbeitet werden, aber nach Fertigstellung nicht mehr plastisch verformbar und verschweißbar sind. Sie bestehen aus räumlich eng vernetzten Makromolekülen und sind harte und oft spröde Werkstoffe. Die Vernetzung geht annähernd bei der Verarbeitung des noch plastischen Materials oder nach der endgültigen Formgebung – meist mit Wärmezufuhr und unter Verwendung eines sogenannten Härters – vor sich. Duromere sind nicht wieder verformbar, da weitere Erwärmung sie härter werden lässt, bzw. der Kunststoff verbrennt.
Erfindungsgemäß ist der Kunststoff aus dem das plattenförmige Bauelement besteht ein Duromer, ausgewählt aus Aminoplasten oder Phenoplasten, vorzugsweise ist der Kunststoff ein Aminoplast. Aminoplaste sind Kondensationsprodukte aus Harnstoff (bzw. Harnstoffderivaten) und Aldehyden.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist der Kunststoff nach DIN 5510/2 die Brennbarkeitsklasse S-4, die Rauchentwicklungsklasse SR-2 und die Tropfbarkeitsklasse ST-2 auf.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Kunststoff nach dem Aushärteprozess eine antibakterielle Oberfläche auf. Dadurch ist ein Einsatz des erfindungsgemäßen plattenförmigen Bauelements auch in Bereichen mit erhöhten Hygieneanforderungen, wie in Krankenhäusern, im Gastronomie- und Lebensmittelbereich denkbar.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das plattenförmige Bauelement an zumindest einer Seite ein Verbindungselement auf, welches eine Verbindung zu einem benachbart angeordneten plattenförmigen Bauelement ermöglicht.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das plattenförmige Bauelement an der dem Verbindungselement gegenüberliegenden Seite des Bauelements ein Gegenstück zum Verbindungselement auf, welches eine kraft- oder formschlüssige Verbindung zwischen Verbindungselement und Gegenstück ermöglicht. Beispielsweise kann eine formschlüssige Verbindung als Nut-Feder-Verbindung oder Steckverbindung ausgestaltet sein.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das plattenförmige Bauelement eine im Wesentlichen ebene Oberfläche auf.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Oberseite des plattenförmigen Bauelements strukturiert ausgeführt. Dadurch können strukturierte Oberflächen, wie etwa bei Naturstein, nachgeahmt werden. Vorteilhafterweise wird die strukturierte Oberfläche des plattenförmigen Bauelements nachfolgend beschichtet. Hierzu eignen sich Gesteinsmehle, verschiedenste Sandarten, Feinkies, Glimmer, etc. Zur Fixierung ist eine nachfolgende Applikation beispielsweise eines Lacks möglich.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das plattenförmige Bauelement auf der Rückseite eine Vertiefung auf. Das Bauelement weist damit auf der Unterseite einen Randbereich auf, welche die Dicke des Bauteils wesentlich bestimmt. Dadurch kann eine Einsparung des eingesetzten Ausgangsmaterials erzielt und gleichzeitig eine weitere Gewichtsreduktion erreicht werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das plattenförmige Bauelement auf der Rückseite im Zentrum der Vertiefung eine Erhebung auf, welche als Klebepunkt zur Anordnung des Bauteils an die zu verkleidende Oberfläche ausgestaltet ist.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das plattenförmige Bauelement auf der Rückseite im Randbereich zumindest ein Mittel zur Anordnung an die zu verkleidende Oberfläche auf. Dieses Mittel kann dabei etwa ein Klebepunkt sein auf dem etwa Kleber angebracht wird. Das Mittel ist dabei in gleicher Höhe wie der Randbereich ausgebildet, sodass Randbereich und Mittel in einer Ebene liegen. In einer alternativen Ausgestaltung der Ausführungsform ist das Mittel 2–3 mm unterhalb des Randbereichs in Richtung Rückseite des plattenförmigen Bauelements angeordnet.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das plattenförmige Bauelement auf der Rückseite zumindest zwei, vorzugsweise vier stegförmige Elemente auf, welche zwischen dem Mittel zur Anordnung im Zentrum des Bauelements und dem Randbereich angeordnet sind. Die zumindest zwei stegförmigen Elemente sind dabei gegenüberliegend vom zentral angeordneten Mittel zur Anordnung und mithin fluchtend angeordnet. Im Fall von vier stegförmigen Elementen sind diese jeweils zwischen Mittel zur Anordnung und dem Randbereich und zueinander rechtwinklig angeordnet. Die stegförmigen Elemente verstärken das lattenförmige Bauelement und vermindern einen möglichen Verzug des Bauelements.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weisen die zumindest zwei, vorzugsweise vier stegförmigen Elemente eine Nut auf. Diese Nut dient der Aufnahme eines Adhäsionsmittels, vorzugsweise ein Kleber und ermöglicht somit eine einfache Anordnung des Bauelements an die zu verkleidende Oberfläche.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung eines plattenförmigen Bauelements.
Erfindungsgemäß wird das plattenförmige Bauelement aus duroplastischen Kunststoff durch ein Verfahren umfassend ein Verfahren ausgewählt aus Warmpressen, Spritzpressen oder Spritzgießen, vorzugsweise mittels Warmpressen hergestellt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das plattenförmige Bauelement aus duroplastischen Kunststoff durch Warmpressen hergestellt. Das Verfahren erfasst dabei erfindungsgemäß das Einbringen einer duroplastischen Formmasse in Pulverform in ein Hochfrequenzvorwärmgerät und weiter in eine vorgeheizte Form. Beim Schließen der Form wird der Kunststoff bis zum plastischen Zustand erweicht. Auftretende Gase entweichen beim Öffnen der Form und werden durch eine Absaugvorrichtung entfernt. Das heiße Formteil wird automatisch aus der Form entfernt und auf ein Förderband aufgebracht.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung beträgt die Presstemperatur 100°C-200°C, vorzugsweise 130°C bis 180°C. Der Pressdruck beträgt 115 bar–300 bar (ca. 80 t bis 200 t) und die Phenoplasten, vorzugsweise ist der Kunststoff ein 120 s.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das plattenförmige Bauelement aus duroplastischen Kunststoff durch Spritzpressen hergestellt. Beim Spritzpressen wird die vorgewärmte Pressmasse in den beheizten Spritzzylinder eingebracht, dann wird das Werkzeug geschlossen. Durch Bewegen des Spritzkolbens wird die plastifizierte Masse durch die Spritzkanäle in die Formhöhlungen des geschlossenen Werkzeugs eingespritzt. Die gegenüber dem Warmpressen wesentlich gleichmäßiger durchgewärmte Masse härtet schneller aus. Eine Überdosierung bewirkt beim Spritzpressen keine Wanddickenvergrößerung. Das Spritzpressverfahren ist besonders für Mehrfachwerkzeuge geeignet. Nachteile sind der höhere Formmassenverbrauch (Rückstände im Spritzzylinder), vielfach die Füllstofforientierung und die sich ergebende Verzugsneigung. Die Verarbeitungsbedingungen wirken sich ähnlich aus wie beim Warmpressen.
Bei der Pressverarbeitung spielt die Dosierung der Formmasse eine wichtige Rolle. Bei der Spritzgießverarbeitung wird dem Werkzeug solange Schmelze zugeführt, bis es volumetrisch gefüllt ist. Dies ist bei der Pressverarbeitung nicht möglich, da es während des Pressvorgangs keine Verbindung mehr nach außen gibt. Das bedeutet, die erforderliche Menge an Formmasse muss vor dem Schließen des Werkzeugs in den Formhohlraum eingebracht werden. Wird zu wenig dosiert, kann der Formhohlraum nicht vollständig ausgefüllt werden. Gibt man zu viel Formmasse in die Kavität, kommt es zu hohen Drücken im Werkzeug und ein beträchtlicher Teil der Schmelze fließt in den Überlauf und erzeugt Grat, der häufig eine Nacharbeit erforderlich macht. Des Weiteren werden dadurch Geometrie und Abmaße negativ beeinflusst.
Eine geringfügige Überdosierung ist jedoch üblich, damit eine vollständige Formfüllung gewährleistet ist. Der dabei meist entstehende feine „Flittergrat”; kann z. B. leicht durch Trovalieren oder Strahlen entfernt werden.
Die Dosierung der Formmassen kann üblicherweise als Volumendosierung, Gewichtsdosierung oder Tablettendosierung erfolgen.
Die Volumendosierung erfolgt durch das Einfüllen der Formmasse in festgelegte Hohlräume mit konstantem Volumen. Bei jedem Presszyklus wird immer exakt dieses Volumen an Formmasse in das Werkzeug gegeben. Praktisch kann dies z. B. durch Tellerzuteiler erfolgen, wobei zwei Rundplatten mit jeweils einer deckungsgleichen Bohrung und entsprechender Plattendicke aufeinander drehend gelagert sind. Das Loch der oberen Platte bewegt sich dicht schließend unter einen Trichter. Rieselfähiges Material kann in das Loch der oberen Drehscheibe fallen. Das Volumen wird durch den Lochdurchmesser und die Plattendicke bestimmt. Die gefüllte Scheibe dreht sich weiter und gelangt über die deckungsgleiche Bohrung der unteren feststehenden Scheibe. Die Bohrung der unteren Scheibe ist in diesem Moment so positioniert, dass das dosierte Material in das Werkzeug fallen kann. Dies ist ein Beispiel für eine volumetrische Dosierung. Es sind jedoch auch viele andere Einrichtungen denkbar in der Praxis vorhanden (z. B. manuell mit Messbecher oder Trichter mit Einlass- und Auslassventil).
Ein wesentlicher Nachteil der volumetrischen Dosierung ist die Anfälligkeit für Dosierschwankungen. Dies ist insbesondere bei duroplastischen Formmassen zu beachten, da es hier leicht zu Chargenschwankungen kommt, in denen die Schüttdichte und Rieselfähigkeit variiert. Eine schwankende Schüttdichte hat jedoch einen wesentlichen Einfluss auf die tatsächlich dosierte Menge bei gleich bleibendem Volumen. Bei der volumetrischen Dosierung ist daher auf eine gleich bleibende Formmassenqualität zu achten. Insgesamt sollte es vermieden werden, Presswerkzeuge manuell von Hand zu beschicken, da es trotz konstantem Volumen (z. B. Messbecher) zu Dosierschwankungen kommen kann wodurch der zeitliche Ablauf nicht gleich gehalten wird, was zu Qualitätsunterschieden bei den Formteilen führt.
Die Zykluszeit ist auch bei der Pressverarbeitung stark von der Wanddicke des Formteils abhängig. Duroplaste sind schlechte Wärmeleiter, müssen jedoch für die erforderliche Vernetzungsreaktion auf eine bestimmte Temperatur gebracht werden. Wird die Formmasse bei Raumtemperatur in die Presse gegeben, muss die gesamte Wärmeenergie über das Werkzeug zugeführt werden. Somit sind lange Zykluszeiten nicht zu vermeiden.
Wird die dosierte Formmasse jedoch vorgewärmt (bestenfalls auf Härtetemperatur) in das Werkzeug eingefüllt, ergeben sich wesentliche Vorteile für die Zykluszeit.
Die Vorwärmmöglichkeiten in der Pressverarbeitung umfassen:

– Vorwärmung zwischen warmen Metallflächen
– Ofenvorwärmung
– Infrarotvorwärmung
– Hochfrequenzvorwärmung (HF-Vorwärmung)
– Mikrowellenvorwärmung
– Vorwärmung in beheizten Füllschablonen
– Vorplastifizierung.

Der prinzipielle Verfahrensablauf beim Pressen ist einfach. Eine möglichst exakt dosierte und ggf. vorgewärmte oder vorplastifizierte Menge Formmasse (verschiedene Zuführ- und Darreichungsformen möglich) wird in das Werkzeug gegeben. Die darauf folgende Schließzeit ist in zwei Phasen unterteilt. Zunächst fährt die bewegliche Werkzeughälfte im Schnellgang auf eine bestimmte Position, kurz vor dem Zusammentreffen der beiden Formplatten. An dieser Position wird die Schließbewegung stark abgebremst, damit es nicht zu Kollisionen (ineinander tauchende Kerne) kommen kann. Zudem muss die im Werkzeug befindliche Formmasse möglicherweise noch vollständig plastifiziert werden, damit der Kunststoff optimal in die Kontur der Form fließen kann.
Ein schneller und vollständiger Schließvorgang könnte zu Werkzeugschäden und einer unnötigen Belastung der Formmasse führen.
Die Werkzeughälften fahren daher, nach dem Schnellgang, die letzten Millimeter mit verminderter Geschwindigkeit bis in die Endstellung. Beim Zufahren gelangt die Formmasse mehr und mehr in Kontakt mit der Werkzeugwand und wird durch die Werkzeugwandtemperatur und Friktion vollständig aufgeschmolzen und im Werkzeug durch die kontinuierliche Volumenverringerung gleichmäßig verteilt.
Ist das Werkzeug vollständig zugefahren, beginnt die Härtezeit, in der das Material seine Festigkeit erhält, bis es entformt werden kann. Die Härtezeit macht i. R. den größten Zeitanteil im Presszyklus aus, weshalb die Vorwärmung bereits als Vorteil herausgestellt wurde.
Bei allen Pressvorgängen wird dabei ein wesentlicher Vorteil gegenüber dem Spritzgießen deutlich. Die Fließvorgänge bei der Pressverarbeitung sind wesentlich schwächer ausgeprägt als beim Spritzgießen, bei dem die Schmelze von Beginn an immer fließt. Die kürzeren Fließwege und die geringere Scherung beim Pressen bewirkt eine deutlich geringere Orientierung von Molekülen und Füllstoffen. Dies wiederum hat Vorteile für die Formteilqualität. Pressteile zeigen isotropere Festigkeitseigenschaften und dadurch einen verminderten Verzug, im Gegensatz zu Spritzgießformteilen.
Daher versucht man diesen Effekt durch Spritzpress- und Spritzprägeverfahren auch auf das Spritzgießen zu übertragen und so Vorteile der Spritzgieß- und Pressverarbeitung zu vereinen.
Die in duroplastischen Formmassen enthaltenden flüchtigen Bestandteile (Wasser => Wasserdampf, Additive) müssen, wenn sie im Pressprozess anfallen, durch Lüftungsvorgänge entweichen können. Diese Lüftungsvorgänge werden während des Schließvorgangs oder innerhalb der Härtezeit durch fest programmierte, kurze Rückzugsbewegungen erzielt. Nach einem Rückzug (Auffahren des Werkzeugs um wenige Millimeter) erfolgt jedoch bereits nach kurzer Zeit (< 1–2 Sekunden) das Schließen des Werkzeuges.
Nach der Härtezeit fährt das Werkzeug vorsichtig auf und beginnt ab einer festgelegten Position mit einem schnelleren Auffahren. Das Formteil wird durch werkzeugseitige Auswerfer entformt und anschießend manuell, durch Abstreifbleche oder Handlinggeräte aus dem Werkzeug entnommen. Eine frei fallende Entformung wie beim Spritzgießen ist durch die vertikale Anordnung von Maschine und Werkzeug nicht möglich.
Die Pressteile haben i. R. direkt nach der Entformung an einigen Stellen Grat, der beim Pressen mehr oder weniger zwangsläufig entsteht. Dieser Grat muss in Nachbehandlungsverfahren wie z. B. Trovalieren oder Strahlen entfernt werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das plattenförmige Bauelement aus duroplastischen Kunststoff durch Spritzgießen hergestellt.
Das Spritzgießen von Kunststoffen ist ein diskontinuierliches (d. h. unterbrochenes, nicht ineinander übergehendes) Gießverfahren. Moderne Spritzgießmaschinen arbeiten mit einer Schnecke, die die Formmasse plastifiziert, fördert und in das Werkzeug einspritzt. Das Spritzgießen eignet sich besonders für die wirtschaftliche Massenfertigung. Formteile werden in einem Arbeitsgang hergestellt, wobei vielfach Nacharbeit entfällt (Bsp.: Zahnräder). Die Herstellung von großen, auch großflächigen Formteilen ist ebenso möglich, wie die Präzisionsfertigung von Kleinstteilen der Feinwerktechnik. Die Massetemperatur beträgt 100°C–350°C, der Spritzdruck 400 bar–1600 bar und die Werkzeugtemperatur 40°C–160°C.
Duroplaste werden beispielsweise mittels Schneckenspritzgießmaschinen verarbeitet, wobei Schnecke und Zylinder (Plastifiziereinheit) dem Fließ-Härtungsverhalten angepasst werden müssen (nicht zu heiß). Das Werkzeug (die Form) muss außerdem heißer gehalten werden als die Spritzeinheit, damit die Masse dort aushärten kann. Gegebenenfalls kann anschließend auch in Abkühllehren gekühlt werden um einen Verzug zu vermeiden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren weiterhin eine nachfolgende Beschichtung des plattenförmigen Bauelements mit einem Adhäsionsmittel und eine anschließende Anordnung eines pulverförmigen Materials auf dem Adhäsionsmittel. Als zu verwendendes pulverförmiges Material eignet sich grundsätzlich jedes pulverförmige Material, jedoch ist es vorteilhaft solches Material zu verwenden, welches optisch einen Gesteinseindruck vermittelt. Solche pulverförmigen Materialien können etwa Gesteinsmehle, verschiedenste Sandarten, Feinkies, Glimmer etc. sein. Anschließend erfolgt eine Fixierung der aufgebrachten pulverförmigen Materialien auf den plattenförmigen Bauelementen. Hierzu eignen sich etwa Klarlack, Klebstoff, Silikon, Vinylacetat, Acrylate etc.
Mit dem erfindungsgemäßen plattenförmigen Bauelement wird ein System zur Verfügung gestellt, welches aufgrund der Möglichkeit einer schnellen und einfachen Montage der Bauelemente einen enormen Vorteil gegenüber handelsüblichen Fliesen oder Steinimitaten bietet. Durch das geringe Eigengewicht ist eine Montage schnell, ohne besondere Vorkenntnisse und ohne großen Aufwand sowie weitestgehend schmutzfrei möglich. Die Montage kann auf den verschiedensten Untergründen, wie Beton, Holz, Steinzeug, Gipskarton, Metall, Kunststoffen, Tapeten, etc. erfolgen. Das zur Montage verwendete Adhäsionsmittel richtet sich dabei vorrangig nach dem Untergrund auf dem das Bauelement angeordnet werden soll. Weiterhin ist auch die Art der Montage, beispielsweise ob mit oder ohne Fuge, sowie die Dimensionsstabilität des Untergrundmaterials entscheidend.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Kombinationen der Ansprüche oder einzelner Merkmale davon.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Bauelements ergibt sich durch die einfache Anbringung des Bauelements auf Tapete, wodurch eine einfache Montage in Mietwohnungen erfolgen kann. Dabei ist es besonders vorteilhaft, dass die plattenförmigen Bauelemente, bei Einhaltung der Klebezonen durch den Monteur, zu einem späteren Zeitpunkt zerstörungs- und rückstandsfrei demontiert werden können. Dadurch werden Beschädigungen in Mietwohnungen vermieden und sogleich besteht die Möglichkeit in einfacher Weise dekorative Wandgestaltung auch für begrenzte Mietzeiträume bei geringem Aufwand und Kosten herzustellen. Vorteilhafterweise können die demontierten Platten durch geringe Nacharbeit wiederverwendet werden.
Die Erfindung soll nachgehend eingehender anhand einiger Ausführungsbeispiele und der zugehörigen Figuren erläutert werden. Die Ausführungsbeispiele sollen dabei die Erfindung erläutern ohne diese zu beschränken.
Es zeigen die Figuren in
1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen plattenförmigen Bauelements, in
2 eine weitere schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen plattenförmigen Bauelements, in
3 eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen plattenförmigen Bauelements, in
4 eine weitere schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen plattenförmigen Bauelements, in
5 eine Draufsicht eines weiteren erfindungsgemäßen plattenförmigen Bauelements, in
6 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen plattenförmigen Bauelements mit strukturierter Oberfläche, in
7 eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen plattenförmigen Bauelements mit strukturierter Oberfläche und in
8 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen plattenförmigen Bauelements mit strukturierter Oberfläche.
In einem ersten Ausführungsbeispiel ist in 1 ein erfindungsgemäßes beschichtetes Formteil, welches als plattenförmiges Bauelement 1 ausgebildet ist, dargestellt, welches aus einem Duromer im Warmpressverfahren hergestellt wurde. Das plattenförmige Bauelement 1, welches vorliegend als Fliese ausgestaltet ist, weist dabei eine im Wesentlichen ebene Oberfläche 2 auf. Nach dem Pressvorgang wird das Formteil zunächst für 7 Tage bei 20 bis 25°C und einer maximalen Luftfeuchte von 40% gelagert. Danach wird die zu beschichtende Oberfläche des Formteils in einem Temperofen bei 130°C Umluft für 120 Sekunden temperiert, wodurch die Oberfläche reaktiviert wird. Danach erfolgt eine Aufbringung einer Vernetzungsschicht. Hierzu eignet sich beispielsweise Herbol-Haftgrund LF, welcher auf die Oberfläche des Formteils aufgebracht wird, wobei das Formteil eine Oberflächentemperatur von 45°C bis 60°C aufweist. Durch das Aufbringen der Vernetzungsschicht erfolgt ein teilweises Anlösen der zu beschichtenden Oberfläche, wodurch diese „klebrig” wird.
Danach erfolgt die Applikation der Deckbeschichtung, welche beispielsweise mittels Sprühpistole oder Trichterspritzpistole aufgetragen wird. Dabei wird beispielsweise eine Mischung mit einer Zusammensetzung aus 30% Polyesterharz, 10% Klarlack, 15% Härter, 20% Pigment (Farbe), 15% Naturlehmpulver und 10% Gesteinspulver appliziert. Das Gesteinspulver weist dabei eine Körnung nach Maßgabe des Anwenders auf. Je nach Körnung kann die Strukturierung und Haptik der beschichteten Oberfläche den Wünschen des Anwenders angepasst werden. Zudem können dem Gesteinspulver noch Quarzsand oder Steingranulate beigemischt werden. Durch das vorherige Zusammenwirken von Vernetzerschicht und Wärmeeintrag bedingte „Anlösen” der Oberfläche und der nachfolgenden Applikation der Deckschicht erfolgt eine teilweise Einlagerung des Pulvers in die Oberfläche des zu beschichtenden Formteils, wobei die Pulverteilchen in einer Tiefe von 10 bis 50 μm in die Oberfläche eingelagert werden. Vorzugsweise erfolgt die Beschichtung etwa im Zeitraum von 15 bis 30 min nach der Aktivierung durch Wärmeeintrag und Vernetzerschicht.
Zudem ist denkbar, dass vor der Aktivierung durch Wärmeeintrag und Vernetzerschicht eine Reinigung der Oberfläche mit CO₂ erfolgt. Die CO₂-Eisreinigung ist ein rückstandsfreies Strahlverfahren mit breitem Anwendungsgebiet. Als Strahlmittel werden entweder CO₂-Eispellets oder CO₂-Schnee verwendet. Im Auftreffbereich des CO₂ ziehen sich die Verunreinigungen infolge des Temperaturschocks zusammen, werden durch Versprödung von der Oberfläche abgelöst und durch den Impuls des CO₂-Strahls und die Sublimation des festen CO₂ abgetragen. Mit dem CO₂-Strahlverfahren können filmartige und partikelartige Verunreinigungen von den verschiedensten Grundmaterialien entfernt werden, ohne diese zu beschädigen.
Anschließend wird die beschichtete Oberfläche für 24 h bei min. 25°C und 40% Luftfeuchte gelagert. Danach erfolgt eine weitere Beschichtung, welche eine einheitliche Farbgebung gewährleistet. Dazu wird vorteilhafterweise Klarlack oder Klebstoff mittels Sprühverfahren als feiner Nebel auf die Oberfläche aufgebracht und anschließend eine Farbpigmentmischung durch einen Zerstäubungsprozess auf der Oberfläche angeordnet.
Abschließend erfolgt eine Aushärtung der beschichteten Formteile für 10 Tage bei 25 bis 25°C und maximal 45% Luftfeuchte.
In der 2 und 3 ist die Rückseite 3 des in 1 dargestellten plattenförmigen Bauelements 1 wiedergegeben. Das plattenförmige Bauelement 1 weist dabei auf der Rückseite 3 eine Vertiefung auf sowie einen Randbereich 4, welcher diese Vertiefung umlaufend einfasst. Im Zentrum der Vertiefung auf der Rückseite 3 des plattenförmigen Bauelements 1 ist eine Erhebung 5 angeordnet, welche vorzugsweise radial ausgeführt ist. Die Erhebung 5 weist dabei selbst eine Vertiefung 8 auf, welche als Klebepunkt ausgeführt ist. Der Klebepunkt 8 dient dabei der Anordnung des plattenförmigen Bauelements 1 an die zu verkleidende Oberfläche, wobei der Klebepunkt 8 zur Aufnahme des Adhäsionsmittels, welches vorzugsweise ein Kleber ist, ausgestaltet ist. Daneben sind auf der Rückseite 3 weiterhin vier stegförmige Elemente 6 angeordnet, welche zwischen der Erhebung 5 und dem Randbereich angeordnet sind und zueinander vorzugsweise einen rechten Winkel aufweisen. Diese stegförmigen Elemente 6 dienen dabei der Stabilisierung des plattenförmigen Bauelements 1 beispielsweise gegen Verzug. Optional können diese stegförmigen Elemente 6 eine Nut 7 aufweisen, welche zur Aufnahme eines Adhäsionsmittels, etwa eines Klebers, ausgestaltet ist.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist in den 4 und 5 eine alternative Ausgestaltung des vorbeschriebenen Ausführungsbeispiels dargestellt. Dabei weist das erfindungsgemäße plattenförmige Bauelement 1 im Randbereich 4 ein Verbindungsmittel 9 auf, welches vorliegend als Steckverbindung ausgeführt und zur Verbindung mit einem nicht näher dargestellten Gegenstück ausgebildet ist. Dadurch ist eine gerichtete Anordnung des plattenförmigen Bauelements 1 auf der zu verkleidenden Oberfläche möglich, was zu einem optisch ansprechenden Erscheinungsbild der verkleideten Oberfläche führt.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist in den 6–8 eine alternative Ausgestaltung der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele dargestellt, bei der die Oberfläche 2 des plattenförmigen Bauelements 1 eine Strukturierung aufweist. In der 8 lässt sich diese Strukturierung der Oberfläche 2 besonders gut erkennen. Die Strukturierung dient dabei dazu, Steinstrukturen nachzuahmen. Um die Steinstrukturen besonders wirksam nachzubilden ist es vorgesehen, die strukturierte Oberfläche 2 mit einem Adhäsionsmittel, wie einem Kleber, zu beschichten und auf die Adhäsionsschicht ein pulverförmiges Material aufzubringen. Als solch ein pulverförmiges Material kann dabei Sand, Gesteinsmehl oder dergleichen verwendet werden. Anschließend erfolgt eine Fixierung des pulverförmigen Materials mit einer Lackschicht, etwa Klarlack.
Bezugszeichenliste

1: plattenförmiges Bauelement
2: Oberfläche des plattenförmigen Bauelements
3: Rückseite des plattenförmigen Bauelements
4: Randbereich
5: Erhebung
6: stegförmiges Element
7: Nut
8: Klebepunkt
9: Verbindungselement

Claims

Verfahren zur Beschichtung von Formteilen aus Kunststoff umfassend die Schritte: – Aktivieren der Kunststoffoberfläche durch einen Wärmeeintrag, – Aufbringen einer Vernetzungsschicht auf die Formteiloberfläche, wobei das Aufbringen der Vernetzungsschicht nach dem Wärmeeintrag erfolgt – Aufbringen einer Deckbeschichtung enthaltend pulverförmiges Material sowie – Aushärten der Deckbeschichtung, wobei der Kunststoff aus einem Duromer, ausgewählt aus Aminoplasten oder Phenoplasten, ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als pulverförmigen Material Gesteinsmehle, verschiedenste Sandarten, Feinkies, Glimmer verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2 weiterhin umfassend: – Auftragen einer Farbschicht, wobei die Farbschicht nach der Deckbeschichtung aufgebracht wird und anschließend eine Aushärtung erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Auftragen der Deckbeschichtung oder dem Auftragen der Farbschicht eine Aushärtung bei 10–35°C, vorzugsweise 15–30°C, besonders bevorzugt bei 20–25°C und einer Luftfeuchte von maximal 45% für 6 bis 14, bevorzugt 8 bis 12, besonders bevorzugt 10 Tage erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Auftragen der Farbschicht eine Aushärtung bei 10–35°C, vorzugsweise 15–30°C, besonders bevorzugt bei 20–25°C und einer Luftfeuchte von maximal 45% für 24 Stunden erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierung der Formteile durch Wärmeeintrag mittels eines Heizstrahlers für 60 Sekunden erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Vernetzungsschicht ein Haftgrund appliziert wird.
Beschichtetes Formteil aus Kunststoff erhältlich nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Kunststoff aus einem Duromer ausgewählt aus Aminoplasten oder Phenoplasten, ist.
Beschichtetes Formteil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil als plattenförmiges Bauelement (1) zur Verkleidung von Wänden, Decken oder Böden ausgebildet ist, wobei dieses einstückig ausgeführt ist.
Beschichtetes Formteil nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das plattenförmige Bauelement (1) an zumindest einer Seite ein Verbindungselement (9) aufweist.
Beschichtetes Formteil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das plattenförmige Bauelement (1) an der dem Verbindungselement (9) gegenüberliegenden Seite des Bauelements ein Gegenstück zum Verbindungselement aufweist, wobei die Verbindung zwischen Verbindungselement (9) und Gegenstück kraft- oder formschlüssig ausgebildet ist.
Beschichtetes Formteil nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das plattenförmige Bauelement (1) eine im Wesentlichen ebene Oberfläche (2) aufweist.
Beschichtetes Formteil nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das plattenförmige Bauelement (1) eine Rückseite (3) aufweist, welche eine Vertiefung aufweist.
Beschichtetes Formteil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das plattenförmige Bauelement (1) auf der Rückseite (2) im Zentrum der Vertiefung eine Erhebung (5) aufweist, welche als Mittel zur Anordnung des Bauelements (1) an die zu verkleidende Oberfläche ausgestaltet ist.
Beschichtetes Formteil nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das plattenförmige Bauelement (1) auf der Rückseite (3) im Randbereich (4) zumindest ein Mittel zur Anordnung an die zu verkleidende Oberfläche aufweist.