DE102014012738B4

DE102014012738B4 - Form, Rüttelbare Unterlage und Ziehblech mit beschichteten Oberflächen, Verfahren zu deren Herstellung sowie Verwendung der Beschichtungen

Info

Publication number: DE102014012738B4
Application number: DE102014012738.9A
Authority: DE
Inventors: Peter Dauben; Andreas Wörz
Original assignee: Rampf Formen GmbH
Current assignee: Rampf Formen GmbH
Priority date: 2014-08-27
Filing date: 2014-08-27
Publication date: 2023-03-30
Anticipated expiration: 2034-08-28
Also published as: US20170252944A1; DE202015006023U1; EP3186048A1; DE102014012738A1; WO2016030014A1

Abstract

Form zur Herstellung von Betonformsteinen, wobei- die Form ein oder mehrere mit Betonformmasse befüllbare Formnester mit einer offenen Oberseite und einer offenen Unterseite aufweist;- die Formnester zwischen der Oberseite und der Unterseite Formnestwände aufweisen;- die Formnestwände vollständig auf den Oberflächen oder in Teilbereichen der Oberflächen, die mit einem Druckstück und/oder mit der Betonformmasse bei Befüllung in Kontakt treten, eine aufgebrachte Beschichtung aufweisen, wobei die Beschichtung eine Antiverschleißmatrix mit einer Antihaftkomponente bildet, dadurch gekennzeichnet, dass- die Antiverschleißmatrix in der Beschichtung eine Stützstruktur bildet, in welcher die Antihaftkomponente eingelagert ist, und- die Antihaftkomponente PTFE-Teilchen umfasst.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Form zur Herstellung von Betonformsteinen, ein Verfahren zur Herstellung dieser Form, eine rüttelbare Unterlage zur Herstellung von Betonformsteinen, ein Ziehblech zur Herstellung von Betonformsteinen, sowie die Verwendung von einer Beschichtung, umfassend eine Antiverschleißmatrix und eine PTFE-Teilchen umfassende Antihaftkomponente, für Oberflächen von Formen und/oder rüttelbaren Unterlagen und/oder Ziehblechen, die zur Herstellung von Betonformsteinen verwendet werden.
Formsteine, insbesondere Betonformsteine, werden üblicherweise in Vorrichtungen hergestellt, die eine Form mit einem oder mehreren Formnestern umfassen. Die Formnester weisen gewöhnlich eine offene Oberseite, eine offene Unterseite und zwischen dieser Ober- und Unterseite Formnestwände auf. Beim Herstellungsverfahren der Betonformsteine wird diese Form auf eine rüttelbare Unterlage aufgesetzt, so dass die Unterseiten der Formnester verschlossen werden. Nach Befüllung der Formnester mit einem feuchten Betongemenge durch die offenen Oberseiten werden die Oberseiten der Formnester mit Druckstücken verschlossen, so dass diese auf das Betongemenge drücken (siehe 1). Die rüttelbare Unterlage sorgt dann für einen Rüttelvorgang der Form, insbesondere in vertikale Richtung, bei dem sich die Rüttelbewegungen der Unterlage in das Betongemenge fortpflanzen, das sich dadurch in kurzer Zeit zu formstabilen Betonformsteinen verdichtet.
Durch die Körnigkeit des Betongemenges unterliegen die Oberflächen der Vorrichtungen, die beim Herstellungsverfahren mit dem Betongemenge in Kontakt treten, einer erheblichen Beanspruchung, die zum Verschleiß der betreffenden Formen und/oder Druckstücken führt.
Um diesem Verschleiß entgegenzuwirken, werden bisher häufig Formen und Druckstücke verwendet, die mit verschiedenen Beschichtungen aus beispielsweise Chrom oder Mangan-legierten Blechen ausgestattet sind, welche die Verschleißfestigkeit erhöhen. Derartige aus dem Stand der Technik bekannte Formen und Druckstücke weisen jedoch verschiedene Nachteile auf: Bei Verwendung von verchromten Formen und Druckstücken neigen die Chromschichten zu Abplatzungen, da nach Befüllung der Formnester die Druckstücke nicht immer genau zentriert in die Form einfahren und es so zum Anschlagen der Bauteile aneinander kommen kann. Der Einbau von weiteren Bauteilen wie Mangan-legierten Blechen hat sich hingegen als nicht wirtschaftlich erwiesen und hatte lediglich eine Standzeiterhöhung als Ziel.
Zu weiteren Problemen bei den im Stand der Technik bekannten Formen führen Betonanhaftungen am Druckstück oder am Formunterteil beispielsweise im Bereich der Abstandshalter (Steinnocken). Abstandshalter sind in der Regel Einfräsungen innerhalb der Formnester in die Formnestwand. Diese Einfräsungen (Vertiefungen) ergeben an der Seitenfläche des hergestellten Betonformsteins Erhöhungen, welche zum Paketieren, Verlegen und als Verschiebesicherung im verlegten Zustand notwendig sind. Baut sich im Bereich der Abstandhalter oder des Druckstücks Beton auf, so fehlt dieses Material dann am hergestellten Betonformstein und führt zu Fehlstellen an der Formsteinoberfläche (siehe 2). Diese Fehlstellen führen zu Qualitätsmängeln, da die gewünschten Eigenschaften des Betonformsteins nicht mehr gegeben sind. So verschlechtern sich beispielsweise die Paketierbarkeit der Betonformsteine nach der Herstellung, das Handling des Betonformsteins zur und auf der Baustelle und die Steinverschiebesicherung der verlegten Produkte. Um dies zu verhindern, müssen die Formen während der Produktion intervallmäßig gereinigt werden, was Unterbrechungen der Produktion mit sich bringt. Diese Produktionsunterbrechungen führen jedoch wiederum dazu, dass bereits im Vorratssilo befindliches Betonmaterial soweit aushärten kann, dass die nachfolgend produzierten Steine zu trocken sein können und damit eine geringere Stabilität und Homogenität aufweisen. Die Steinfertigungsanlagen müssen dann bei ungeplanten Prozessunterbrechungen häufig komplett leer gefahren werden und das Betongemenge muss entsorgt werden.
Um diese Betonanhaftungen zu vermeiden, wurden einerseits bisher Formen und Druckstücke vorgeschlagen, die Beschichtungen aus Teflon oder anderen Polymeren, insbesondere Polyurethan oder Polyamid, aufweisen. Teflon-Beschichtungen zeigen einen zu hohen Abtrag, da keine Stützstruktur vorhanden ist, so dass Formen und Druckstücke nach kurzer Zeit schon erneuert werden müssen. Polyurethan-Beschichtungen hingegen wirken federnd und absorbieren deshalb teilweise die Verdichtungsenergie, wodurch die hergestellten Betonformsteine eine schlechtere Steinfestigkeit aufweisen.
Andererseits wurde auch die Verwendung von beheizten Formen und Druckstücken vorgeschlagen. Heizungen sind insbesondere dann notwendig, wenn der Beton feuchter, d.h. mit höheren W/Z-Wert (Wasser/Zement-Gehalt), gefahren wird. Die höhere Feuchtigkeit dient dazu, dass der Stein sich besser verdichten lässt, dass die Steinoberfläche geschlossener ist und dass sich der Stein an der Oberseite besser abscheibt, d.h. geglättet werden kann. Feuchterer Beton hat jedoch eine höhere Haftwirkung zu den Bauteilen, insbesondere den Formwänden oder Druckstücken. Während das Erwärmen der Formnester und Druckstücke eine geringfügige Verbesserung der Betonanhaftung mit sich bringt, führt dies jedoch zu höheren Investitionskosten für die erforderliche Leistungsregelung und für die entsprechenden Heizelemente, sowie zu höheren Unterhalts- bzw. Betriebskosten aufgrund des zusätlichen Energiebedarfs. Auch die Defektrate steigt aufgrund der schwingungsdynamischen Empfindlichkeit der jeweiligen Bauteile (Heizplatten, Kabelverbindungen, Klemmen, Stecker usw.) signifikant. Zudem sind längere Einfahrzeiten, bis die richtigen Prozesstemperaturen gefunden werden, und längere Maschinenstillstandzeiten für das Aufheizen der Bauteile nötig. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass bei der Herstellung der Druckstücke schon genau bekannt sein muss, mit welchen Temperaturen diese dann bei der Formsteinproduktion betrieben werden, da die Druckstücke bei Temperaturerhöhung einer Wärmeausdehnung unterliegen. Die Prozesstemperaturen sind jedoch stark von den verwendeten Betonzuschlagstoffen abhängig, so dass mittels ein und derselben Form keine unterschiedlichen Produkte, welche dementsprechend unterschiedliche Prozesstemperaturen benötigen, produziert werden können. Zudem ergeben sich aus der Verwendung von elektrisch betriebenen Heizelementen mit Hinblick auf eine mögliche Personengefährdung durch defekte stromführende Teile unvorhersehbare Haftungsrisiken für den Hersteller.
Aufgrund der Reibung zwischen den Bauteilen (Druckstück und Formwand) kommt es zudem bei jedem Produktionstakt zu minimalem Metallabrieb der Bauteile. Dieser Abrieb setzt sich auf die Betonformsteinober- und Seitenflächen ab. Insbesondere bei hellen Betonsteinen führt der Abrieb selbst und auch die nachgelagerten chemisch-physikalischen Reaktionsprodukte zu einer unerwünschten Verfärbung der hellen Steinoberflächen (siehe 3, linke Abbildung).
DE 10 2006 026 139 A1 beschreibt eine Anordung zur Herstellung von Betonformsteinen und eine Form für eine solche Anordnung. In der Form sind zumindest die Teile der Oberflächen, welche während der Herstellung der Betonformsteine mit Betongemenge beaufschlagt sind, mit einer Kunststoff-Beschichtung versehen, welche gegenüber dem Betongemenge eine höhere Abriebfestigkeit und/oder eine geringere Haftungsneigung zeigt. Die Beschichtung weist eine Antiverschleißmatrix und eine Antihaftkomponente auf, wobei als Material für die Antihaftkomponente allgemein Polymere genannt sind.
DE 299 18 990 U1 beschreibt eine Form zum Formen von Steinen und Platten aus Beton, mit wenigstens einen von Elementen der Form definierten Formraum, wobei die Elemente wenigstens teilweise an betonberührenden Flächen aus einem nichtmetallischen, abriebfesten Werkstoff bestehen. Das Material kann dabei eine Antiverschleißmatrix und eine Antihaftkomponente aufweisen, wobei als Material für die Antihaftkomponente allgemein Gummi und Kunststoffe genannt sind.
DE 60 2006 000 397 T2 beschreibt einen Mantel für einen Prägungszylinder oder einen Transportzylinder einer Druckpresse. Der Mantel, soll dabei verhindern, dass Farbe am einem Gegendruckzylinder oder einem Transportzylinder einer Druckmaschine festhaftet. Bezüglich der Anhaftung von Beton bei der Herstellung von Betonformsteinen liefert DE 60 2006 000 397 T2 keinerlei Information und der Mantel weist keine Antiverschleißmatrix auf, die eine Stützstruktur bildet, in welcher eine Antihaftkomponente eingelagert ist.
DE 199 61 367 A1 beschreibt ein Pressverfahren für mehrphasige Formkörper in welchem ein Oberstempel mit einem beschichteten Zapfen verwendet wird. Die Formkörper sind dabei Wasch- oder Reinigungsmittelformkörper, so dass DE 199 61 367 A1 keine Information bezüglich der Anhaftung von Beton bei der Herstellung von Betonformsteinen liefert.
US-Patent 5,445,514 beschreibt Formen zur Betonsteinherstellung, deren Oberflächen durch ein Flammsprühverfahren mit einer wärmebeständigen Schicht versehen sind und darüber hinaus eine Polymer-enthaltende Beschichtung aufweisen. US-Patent 5,445,514 beschreibt keine Beschichtung, die eine Antiverschleißmatrix aufweist, die eine Stützstruktur bildet, in welcher eine Antihaftkomponente eingelagert ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die vorstehenden Probleme im Stand der Technik zu überwinden und eine Form zur Herstellung von Betonformsteinen bereitzustellen, die einen erhöhten Verschleißschutz und eine verbesserte Antihaftung gegenüber Beton aufweisen und somit leicht und schnell zu reinigen sind und die zu einer geringeren Verfärbung des Betonformsteins führen.
Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen gekennzeichneten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gelöst.
Insbesondere wird erfindungsgemäß eine Form zur Herstellung von Betonformsteinen bereitgestellt, wobei
die Form ein oder mehrere mit Betonformmasse befüllbare Formnester mit einer offenen Oberseite und einer offenen Unterseite aufweist;
die Formnester zwischen der Oberseite und der Unterseite Formnestwände aufweisen; und
die Formnestwände vollständig auf den Oberflächen oder in Teilbereichen der Oberflächen, die mit einem Druckstück und/oder mit der Betonformmasse bei Befüllung in Kontakt treten, eine aufgebrachte Beschichtung aufweisen, wobei die Beschichtung eine Antiverschleißmatrix mit einer Antihaftkomponente bildet, wobei die Antiverschleißmatrix in der Beschichtung eine Stützstruktur bildet, in welcher die Antihaftkomponente eingelagert ist, und wobei die Antihaftkomponente PTFE-Teilchen umfasst.
Die erfindungsgemäße Form weist ein oder mehrere mit Betonformmasse befüllbare Formnester auf. Allgemein kann die Formmasse Füllstoffe und Bindemittel, die ähnliche physikalisch-chemische Eigenschaften wie feuchter Beton aufweisen (z.B. Keramik, Blähton, Sintermaterialien usw.), umfassen. Die Formnester weisen jeweils eine offene Ober- und Unterseite und zwischen der Ober- und Unterseite Formnestwände auf. Die Formnestwände können entweder durchgehend sein oder auch Unterbrechungen aufweisen, wodurch ein Stein mit dem anderen über einen Betonsockel verbunden ist. Vorzugsweise besteht die Rohform, also die Form ohne Beschichtung, aus Werkstoffen mit hoher Dichte und ausreichender Festigkeit, um die Vibrationsenergie ungedämpft in die Betonsteine einzuleiten. Derartige Werkstoffe sind zum Beispiel allgemeine Baustähle und Verschleißstähle, wie sie dem Fachmann bekannt sind. Die geometrische Form und die Größe der Formnester unterliegen erfindungsgemäß keiner besonderen Einschränkung und können je nach herzustellendem Betonformstein frei gestaltet werden. Üblicherweise variieren die Wandstärken im Bereich von 5 bis 50 mm.
Erfindungsgemäß weisen die Formnestwände, die mit einem Druckstück und/oder mit der Formmasse bei Befüllung in Kontakt treten, mindestens abschnittsweise auf den Oberflächen eine Beschichtung auf, wobei die Beschichtung eine Antiverschleißmatrix und eine PTFE-Teilchen umfassende Antihaftkomponente umfasst. Gemäß einer Ausführungsform weisen die Oberflächen, die mit einem Druckstück und/oder mit der Formmasse bei Befüllung in Kontakt treten, vollständig die erfindungsgemäße Beschichtung auf. Gemäß einer anderen Ausführungsform sind nur Teilbereiche der Oberflächen beschichtet. So kann beispielsweise eine Teilbeschichtung im unteren Bereich der Form zur Vermeidung von Verschleiß und Anhaftung vorhanden sein, welche in diesem Bereich die sogenannten Elefantenfüße am Formstein ergeben. Teilbeschichtungen im Bereich der Einfräsungen in der Formnestwand (Steinnocken) ergeben eine Reduktion des Betonaufbaus innerhalb der Formnestwand.
Erfindungsgemäß umfasst die Beschichtung eine Antiverschleißmatrix und eine PTFE-Teilchen umfassende Antihaftkomponente, wobei auch eine Kombination aus mehreren Antiverschleißmatrizes und mehreren Antihaftkomponenten möglich ist. Die Antiverschleißmatrix bildet eine Stützstruktur in der erfindungsgemäßen Beschichtung, in welcher die PTFE-Teilchen umfassende Antihaftkomponente eingelagert ist. Eine derartige Beschichtung kombiniert vorteilhafterweise eine hohe Verschleißbeständigkeit mit hervorragenden Trenneigenschaften, so dass die erfindungsgemäße Form sowohl eine höhere Beständigkeit als auch eine verbesserte Antihaftung gegenüber Beton aufweist. Insbesondere verschleißt während der allmählichen Abtragung der Antihaftkomponente auch die Stützstruktur (Antiverschleißmatrix), so dass durch den Abtrag der Stützstruktur weitere Antihaftkomponenten-Teilchen freigelegt werden, die dann weiterhin für hervorragende Trenneigenschaften sorgen. Vorteilhafterweise ergibt sich so eine erhöhte Nutzungsdauer der erfindungsgemäßen Form, da die beiden Verschleißraten der Stützstruktur und der Antihaftkomponente aufeinander. angepasst sind. Zudem ist die erfindungsgemäße Beschichtung unter den üblichen Herstellungsbedingungen inert, so dass es vorteilhafterweise zu keiner Reaktion eines Abriebs mit dem Betonformstein und damit zu einer unerwünschten Verfärbung der Formsteinoberfläche kommt.
Erfindungsgemäß unterliegen die Antiverschleißmatrix und PTFE-Teilchen umfassende Antihaftkomponente keiner besonderen Einschränkung, solange sie sich innerhalb einer Beschichtung kombinieren lassen, um dadurch die vorstehenden vorteilhaften Effekte zu realisieren. Dabei liegt die Antiverschleißmatrix in Form eines Gerüstes vor, welche die Antihaftkomponente aufnimmt.
Die Antiverschleißmatrix kann beispielsweise Nickel-Phosphor-Legierung, Sol-Gel-Keramik, Siliciumcarbid (SiC), nanokristalline Hartsoffe, Titannitrit, Siliciumnitrid, Wolframcarbide, DLC, Zinkoxide, TiAICN, AlCrN, AlTiCrN und/oder ZrCrN umfassen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Antiverschleißmatrix ausgewählt aus Nickel-Phosphor-Legierung, Sol-Gel-Keramik, Siliciumcarbid (SiC) und nanokristallinen Hartstoffen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung unterliegt der Begriff „Nickel-Phosphor-Legierung“ keiner besonderen Einschränkung und umfasst jegliche Legierungen aus den Elementen Nickel und Phosphor, gegebenenfalls mit weiteren Elementen als Beilegierung. Die Nickel-Phosphor-Legierung bildet dabei vorteilhafterweise eine verschleißtragende Stützstruktur in der Beschichtung aus. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Nickel-Phosphor-Legierung einen Phosphorgehalt von 3 bis 14 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschichtung, auf, bevorzugter 5 bis 12 Gew.-%, noch bevorzugter 7,5 bis 9 Gew.-%. Vorzugsweise umfasst die Nickel-Phosphor-Legierung eine Beilegierung in einem Gehalt von 5 Gew.-% oder weniger, bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschichtung, auf. Als Beilegierung kann beispielsweise Chrom, Mangan, Titan, Vanadium und/oder Molybdän verwendet werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung unterliegt der Begriff „Sol-Gel-Keramik“ keiner besonderen Einschränkung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform basiert die Sol-Gel-Keramik auf Siliciumoxid. Während des Sol-Gel-Prozesses, d.h. während der Aufbringung der Sol-Gel-Keramik-Beschichtung auf die Rohform, entsteht ein Siliciumoxidskelett als Stützstruktur. In die Skeletthohlräume wird die PTFE-Eteilchen umfassende Antihaftkomponente, welche beispielsweise bereits beim Sol-Gel-Prozess anwesend ist, eingebaut. Vorteilhafterweise erlaubt die Verwendung einer Sol-Gel-Keramik als Stützstruktur in der erfindungsgemäßen Beschichtung eine einfache Prozessintegration ohne hohe Umweltauflagen, wie diese beispielsweise bei einer galvanischen Beschichtung erfüllt werden müssen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Antiverschleißmatrix Siliciumcarbid (SiC). Die Siliciumcarbid-Teilchen haben vorzugsweise eine Teilchengröße in einem Bereich von 0,1 µm bis 5 µm, besonders bevorzugt 0,5 µm bis 1,5 µm. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform beträgt das Volumen der SiC-Teilchen in der Beschichtung von 25 bis 40 Vol.-%, bezogen auf das Gesamtvolumen der Beschichtung, besonders bevorzugt 30 bis 35 Vol.-%.
Gemäß der vorliegenden Erfindung unterliegt der Begriff „nanokristalline Hartstoffe“ keiner besonderen Einschränkung, solange die Hartstoffe eine Teilchengröße in einem Bereich von kleiner als 10 µm aufweisen, besonders bevorzugt kleiner als 5 µm, da bei größeren Teilchen der Haftanteil der Antiverschleißmatrix geringer ist als bei kleineren Teilchen. Die Verteilung von kleinen Teilchen gewährleistet vorteilhafterweise im Verschleißfall, dass stets ein ausreichender Volumenanteil an Hartstoffen an der Oberfläche der Beschichtung zur Verfügung steht. Aufgrund der Hartstoffe an der Oberfläche der Beschichtung kann ein abrasiver Verschleiß zwar nicht verhindert, jedoch vorteilhafterweise deutlich verzögert werden. Die Verschleißschutzeigenschaften der erfindungsgemäßen Beschichtung ist daher umso besser, je geringer die Korngröße der Hartstoffe und umso höher deren Volumenanteil ist. Gemäß einer Ausführungsform weisen die Hartstoffe eine Teilchengröße von 10 bis 1000 nm auf, bevorzugt von 20 bis 500 nm. Die Hartstoffe können beispielsweise Wolframcarbid (WC), Siliciumcarbid (SiC), Molybdän und/oder Nickel umfassen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Antihaftkomponente PTFE-Teilchen. Das Volumen der PTFE-Teilchen unterliegt erfindungsgemäß keiner besonderen Einschränkung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform beträgt das Volumen der PTFE-Teilchen in der Beschichtung von 15 bis 35 Vol.-%, bezogen auf das Gesamtvolumen der Beschichtung, besonders bevorzugt 20 bis 30 Vol.-%. Ist das Volumen der PTFE-Teilchen, bezogen auf das Gesamtvolumen der Beschichtung, zu gering, weist die erfindungsgemäße Beschichtung eine zu geringe Antihaftwirkung gegenüber Beton auf. Ist das Volumen der PTFE-Teilchen, bezogen auf das Gesamtvolumen der Beschichtung, zu groß, nimmt die Stabilität der Stützstruktur ab, was zu einer Verringerung der Verschleißfestigkeit der erfindungsgemäßen Form führt.
Die Korngröße der PTFE-Teilchen unterliegt erfindungsgemäß keiner besonderen Einschränkung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen die PTFE-Teilchen eine Korngröße von 0,05 bis 1,0 µm auf, besonders bevorzugt von 0,1 bis 0,5 µm. Besonders bevorzugt ist eine homogene Verteilung kleinformatiger Teilchen gegenüber großformatigen Teilchen bei gleicher Volumenkonzentration.
Die Dicke der Beschichtung in der erfindungsgemäßen Form unterliegt keiner besonderen Einschränkung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Beschichtung eine Dicke von 5 bis 500 µm auf, bevorzugt 10 bis 50 µm. Schichtdicken von größer als 500 µm führen zu zunehmenden inneren Spannungen, welche vermieden werden sollten.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Form, umfassend das mindestens abschnittsweise Aufbringen einer wie vorstehend definierten Beschichtung auf eine Rohform.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter den Begriffen „Rohform“ eine Form zur Herstellung von Betonformsteinen verstanden, welche aus einem wie vorstehend beschriebenen, geeigneten Trägermateriäl bestehen und noch keine oder eine bereits (teilweise) erodierte erfindungsgemäße Beschichtung aufweisen.
Das erfindungsgemäße Verfahren unterliegt keiner besonderen Einschränkung und das Aufbringen kann mit im Stand der Technik bekannten Beschichtungsverfahren durchgeführt werden.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Nickel-Phosphor-Legierung zusammen mit der PTFE-Teilchen umfassenden Antihaftkomponente auf die Oberfläche der Rohform oder des Rohdruckstücks beispielsweise mittels Abscheidung aus wässrigen Nickelsalzlösungen durch Reduktion mit Hypophosphit aufgebracht. Derartige Lösungen sind kommerziell erhältlich. Mit dem vorstehenden Verfahren lässt sich die Oberflächenform der Bauteile vorteilhafterweise konturengenau beschichten. Durch Variation der Lösungszusammensetzung und der Verfahrensparameter kann der Fachmann dabei den Phosphorgehalt der Beschichtung, die Schichtdicke und weitere Parameter steuern.
Im erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahren wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach der Abscheidung eine Wärmebehandlung durchgeführt, welche zu einer Rekristallisation unter Bildung von Nickelphosphiden auf der Oberfläche führt. Vorteilhafterweise ist hierbei nur eine geringe thermische Einwirkung nötig, so dass kein Verzug bzw. keine Spannungen an der Form bzw. dem Druckstück entstehen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Sol-Gel-Keramik zusammen mit der PTFE-Teilchen umfassenden Antihaftkomponente auf die Oberfläche der Rohform mittels eines Sol-Gel-Prozesses aufgebracht. Ausgangsprodukte eines Sol-Gel-Prozesses sind beispielsweise niedermolekulare metallische Alkoxidverbindungen, vorzugsweise auf Basis von Silicium. Diese werden in Gegenwart von Säure oder Base zur Bildung eines Sols hydrolysiert. Durch teilweise Verdampfung des Lösungsmittels kommt es dann zur Vernetzung der Teilchen unter Ausbildung eines dreidimensionalen Netzwerks, das mit dem Lösungmittel noch getränkt ist (Bildung eines Gels). Durch vollständige Verdampfung des Lösungsmittels entsteht eine stärkere Quervernetzung des Netzwerks, in dessen Hohlräume die Antihaftkomponente eingebaut ist. Alternativ kann die Antihaftkomponente in die poröse Sol-Gel-Keramik nachträglich eingebracht werden.
Durch nachgelagerte Temperprozesse kann der Fachmann die Beschichtung in ihren physikalischen Eigenschaften gezielt einstellen. So können beispielsweise die Haftfestigkeit zwischen Bauteil und Beschichtung und die Härte der Beschichtung erhöht werden. Zudem lassen sich eine Reduzierung von Eigenspannungen, eine Optimierung der Gleiteigenschaften und eine Erhöhung der Antihaftwirkung realisieren.
Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich vorteilhafterweise auch bei Bauteilen verwenden, die bereits beschichtet waren und deren Beschichtung durch Verschleiß abgetragen wurde. Die erfindungsgemäße Form lässt sich deshalb durch erneutes Auftragen der Beschichtung mehrfach verwenden, was bei bisher bekannten Bauteilen nicht möglich war, da die bisher bekannten Verschleißschichten Diffusionsschichten waren. Zudem lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch kostensparend lediglich diejenigen Bauteil-Teilbereiche neu beschichten, welche einen besonders hohen Verschleiß erfahren haben.
Eine rüttelbare Unterlage (Produktionsunterlage) in einer Anlage zur Herstellung von Betonformsteinen ist im Stand der Technik bekannt. Gewöhnlich bestehen rüttelbare Unterlagen aus Holz, Kunststoff oder Stahl. Nach der Produktion verbleiben die hergestellten Steine gewöhnlich auf diesen Unterlagen und werden erst einen Tag später abgehoben. Zwischen der Formunterkante und den Produktionsunterlagen können Ziehbleche vorgesehen sein, welche dann auch meistens zur Steinunterseite hin eine Profilierung aufweisen, so dass der Stein an seiner Unterseite eine entsprechende Gegenprofilierung erhält. Derartige Ziehbleche sind im Stand der Technik bekannt.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft eine rüttelbare Unterlage zur Herstellung von Betonformsteinen, wobei mindestens die Oberfläche der rüttelbaren Unterlage, die bei der Formsteinherstellung mit der Form und/oder der Betonformmasse in Kontakt tritt, eine wie vorstehend definierte Beschichtung aufweist.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein Ziehblech zur Herstellung von Betonformsteinen, wobei mindestens die Oberfläche des Ziehblechs, die bei der Formsteinherstellung mit der Form und/oder der Betonformmasse in Kontakt tritt, eine wir vorstehend definierte Beschichtung aufweist.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung von Beschichtungen wie vorstehend definiert, für Oberflächen von Formen und/oder rüttlebaren Unterlagen und/oder Ziehblechen, die zur Herstellung von Betonformsteinen verwendet werden. Die vorstehenden Ausführungen zur Beschichtung der erfindungsgemäßen Form treffen auch auf die erfindungsgemäße Verwendung zu.
Die vorstehend definierte Beschichtung der erfindungsgemäßen Form , welche es ermöglichen, Betonformsteine mit hervorragender Steinfestigkeit bereitzustellen, führt vorteilhafterweise zu einem erhöhten Verschleißschutz dieser Bauteile und zu einer verbesserten Antihaftung gegenüber Betonformmassen. Aufgrund der erhöhten Verschleißfestigkeit der erfindungsgemäßen Bauteile steigert sich deren maximale Verwendungszeit gegenüber herkömmlichen Bauteilen um 20 bis 50%. Zudem ist die erfindungsgemäße Beschichtung unter den üblichen Herstellungsbedingungen für Betonformsteine inert, so dass es zu keiner Reaktion von durch Abrieb freigesetzten Stoffen mit dem Betonformstein und damit zu einer unerwünschten Verfärbung der Formsteinoberfläche kommt. Mit den erfindungsgemäßen Bauteilen lassen sich daher etwaige Verfärbungen an den Betonformsteinen um 70 bis 80% reduzieren (siehe 3).
Aufgrund der hervorragenden Antihaftung sind die erfindungsgemäßen Bauteile leicht und damit schnell zu reinigen, wodurch die Produktionsunterbrechungszeiten vorteilhafterweise deutlich reduziert werden können und damit die Gefahr verringert werden kann, dass im Vorratssilo befindliches Formmaterial austrocknet. Durch die erfindungsgemäße Beschichtung erhält man Bauteile mit ausgezeichneter Verschleißbeständigkeit und Trenneigenschaften, da bei allmählichem Verschleiß der Antihaftkomponente gleichzeitig die Stützstruktur (Antiverschleißmatrix) verschleißt und so weitere Teilchen der Antihaftkomponente freigelegt werden. Zudem lassen sich die erfindungsgemäßen Bauteile unkompliziert durch erneutes Auftragen der Beschichtung mehrfach verwenden, was bisher im Stand der Technik nicht möglich war und daher zu einer deutlichen Kosteneinsparung führt, insbesondere durch die Möglichkeit einer erneuten Teilbeschichtung von besonders beanspruchten Bereichen. Die erfindungsgemäße Form erlaubt zudem das Herstellen von Betonformsteinen, die keine oder nur geringe Verfärbungen aufweisen (siehe 3, rechte Abbildung).
Darüber hinaus bietet das erfindungsgemäße Beschichtungsverfahren den Vorteil, dass sich die physikalischen Eigenschaften der Bauteile gezielt einstellen lassen und dass nur eine geringe thermische Einwirkung auf die Bauteile nötig ist, so dass bei der Herstellung der Bauteile keine Verzüge und Spannungen an den Bauteilen entstehen.
Die Figuren zeigen:

1 zeigt ein Formoberteil (1), an dessen unterem Ende sich Druckstücke (3) mit einer Druckstückseitenfläche (4) und einer Druckstückoberfläche (5) befinden, sowie ein Formunterteil (2) mit einer Formunterteiloberseite (6), einer Formunterteilunterseite (7) und mit mehreren Formnestern (8).
2 zeigt Defekte in Formsteinen an der Steinoberseite (9), welche ohne erfindungsgemäße Beschichtung an Form und Druckstück hergestellt wurden.
3 zeigt Formsteine, die ohne (links) bzw. mit (rechts) erfindungsgemäßer Beschichtung der jeweiligen Bauteile hergestellt wurden (Steinoberseite (9), Steinseitenfläche (10)).

Bezugszeichenliste

1: Formoberteil
2: Formunterteil
3: Druckstücke
4: Druckstückseitenfläche
5: Druckstückoberfläche
6: Formunterteiloberseite
7: Formunterteilunterseite
8: Formnester
9: Steinoberseite
10: Steinseitenfläche

Claims

Form zur Herstellung von Betonformsteinen, wobei - die Form ein oder mehrere mit Betonformmasse befüllbare Formnester mit einer offenen Oberseite und einer offenen Unterseite aufweist; - die Formnester zwischen der Oberseite und der Unterseite Formnestwände aufweisen; - die Formnestwände vollständig auf den Oberflächen oder in Teilbereichen der Oberflächen, die mit einem Druckstück und/oder mit der Betonformmasse bei Befüllung in Kontakt treten, eine aufgebrachte Beschichtung aufweisen, wobei die Beschichtung eine Antiverschleißmatrix mit einer Antihaftkomponente bildet, dadurch gekennzeichnet, dass - die Antiverschleißmatrix in der Beschichtung eine Stützstruktur bildet, in welcher die Antihaftkomponente eingelagert ist, und - die Antihaftkomponente PTFE-Teilchen umfasst.
Form nach Anspruch 1, wobei die Antiverschleißmatrix aus Nickel-Phosphor-Legierung, Sol-Gel-Keramik, Siliciumcarbid und nanokristallinen Hartstoffen ausgewählt ist.
Form nach Anspruch 2, wobei die Nickel-Phosphor-Legierung einen Phosphorgehalt von 3 bis 14 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschichtung, aufweist.
Form nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Volumen der PTFE-Teilchen in der Beschichtung von 15 bis 35 Vol.-%, bezogen auf das Gesamtvolumen der Beschichtung, beträgt.
Form nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die PTFE-Teilchen eine Korngröße von 0,05 bis 1,00 µm aufweisen.
Form nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Beschichtung eine Dicke von 5 bis 500 µm aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer Form nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend das mindestens abschnittsweise Aufbringen einer Beschichtung, wie in einem der Ansprüche 1 bis 6 definiert, auf eine Rohform.
Verfahren nach Anspruch 7, weiter umfassend Tempern der beschichteten Form nach der Beschichtung.
Rüttelbare Unterlage zur Herstellung von Betonformsteinen, wobei mindestens die Oberfläche der rüttelbaren Unterlage, die bei der Formsteinherstellung mit der Form und/oder der Betonformmasse in Kontakt tritt, eine Beschichtung wie in einem der Ansprüche 1 bis 6 definiert aufweist.
Ziehblech zur Herstellung von Betonformsteinen, wobei mindestens die Oberfläche des Ziehblechs, die bei der Formsteinherstellung mit der Form und/oder der Betonformmasse in Kontakt tritt, eine Beschichtung wie in einem der Ansprüche 1 bis 6 definiert aufweist.
Verwendung einer Beschichtung für Oberflächen von Formen und/oder rüttelbaren Oberflächen und/oder Ziehblechen, die zur Herstellung von Betonformsteinen verwendet werden, wobei die Beschichtung wie in einem der Ansprüche 1 bis 6 definiert ist.