DE102014106236A1

DE102014106236A1 - Verbundkörper basierend auf faserverstärktem Kunststoff und Stein und/oder Keramik

Info

Publication number: DE102014106236A1
Application number: DE102014106236.1A
Authority: DE
Inventors: Stefan Hein
Original assignee: PLANOLITH MESSTECHNIK SONDERMASCHB GmbH; PLANOLITH Messtechnik Sondermaschinenbau GmbH
Current assignee: PLANOLITH MESSTECHNIK SONDERMASCHB GmbH; PLANOLITH Messtechnik Sondermaschinenbau GmbH
Priority date: 2014-05-05
Filing date: 2014-05-05
Publication date: 2015-11-05

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verbundkörper, bestehend aus mindestens einem ersten Körper aus faserverstärkten Kunststoff und mindestens einem zweiten Körper aus Stein und/oder Keramik. Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung eines derart gestalteten Verbundkörpers sowie Vorrichtungen, die einen solchen Verbundkörper aufweisen. Derartige Vorrichtungen dienen vorwiegend als Basis für Messmaschinen, Bearbeitungsmaschinen, Messplatten und/oder mechanische Messmittel.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verbundkörper, bestehend aus mindestens einem ersten Körper aus faserverstärkten Kunststoff und mindestens einem zweiten Körper aus Stein und/oder Keramik. Weiterhin betrifft die Erfindung Vorrichtungen, die einen solchen Verbundkörper aufweisen. Derartige Vorrichtungen dienen vorwiegend als Teil einer Basis für Messmaschinen oder Bearbeitungsmaschinen oder mindestens als Teil von Messzeugen.
Stand der Technik
Im Bereich der Messzeuge oder Prüfmittel ist hohe Präzision und Reproduzierbarkeit von hoher Bedeutung. Aus diesem Grund werden dafür häufig Körper aus Naturstein verwendet. Diese lassen sich in viele Formen schneiden und schleifen, so dass Körper von hoher Genauigkeit hergestellt werden können.
Als Natursteine bezeichnet man Steine, die in der Natur vorkommen, sogenannte gewachsene Steine, im Gegensatz zum Kunststein, Betonwerkstein etc. Diese können Steine aus dem Steinbruch sein oder Steine, die in der Landschaft als Kieselstein, Brocken, Findling oder ähnliches anliegen. Im Allgemeinen werden Natursteine in Steinbrüchen abgebaut und ohne Aufbereitung oder Brennprozesse (außer vielleicht geschnitten und geschlagen) verarbeitet.
Natursteine werden sowohl in der Industrie (Zementherstellung, Schotter, Granulat etc.), in der Architektur (Fassadenverkleidungen, Treppen, Wegebelag, Baustein im Allgemeinen, Restaurierungen), der Denkmal-Herstellung (Denkmäler, Grabmale), dem Maschinenbau (Unterbauten, Fundamente) als auch in der Bildhauerei (Denkmäler, Skulpturen, Installationen) verwendet.
Die heutzutage vorwiegend verwendeten Natursteine kommen meist aus Indien, China, Südafrika, Brasilien, Italien, Türkei und Skandinavien. Unebenheiten, Unterschiede und Einschlüsse machen jeden Naturstein aus. Wie beschrieben, wird der Naturstein im Innenbereich und Außenbereich verarbeitet, als Bodenbelag oder Außenfassade. Mit Naturstein lassen sich z. B. Bäder und Treppen verkleiden. Granit und Basalt sind sehr harte Natursteine. Sie werden häufig im Außenbereich verbaut, wo eine hohe Beanspruchung besteht. Natur-Kalksandsteine und Marmor sind etwas „weicher“ und werden meistens im Innenbereich verbaut oder dienen der Erstellung von Skulpturen.
Bei Reinigungsmitteln für Natursteine muss darauf geachtet werden, dass kalkhaltige Natursteine eine andere Pflege und Reinigung erfordern als die anderen Natursteine, da sie säureempfindlich sind.
Granite (von lat. granum – das Korn) sind massige, grobkristalline Tiefengesteine, die aus etwa gleichen Teilen Quarz, Alkalifeldspat und Plagioklas bestehen. Daneben enthalten sie etwa 20%–40% mafische Mineralien (Biotit, Muskovit, seltener Amphibole). Als Akzessorien führen sie Zirkon, Apatit, Titanit, auch Magnitit, Rutil und Ilmenit. Granite gehören zu den häufigsten Gesteinen innerhalb der kontinentalen Erdkruste. Sie entstehen primär an Subduktionszonen: die abtauchende (ozeanische) Platte erwärmt sich, der hohe Wassergehalt lässt Sedimente aufschmelzen, dabei entsteht saures, granitisches Magma. Bei orogenen (gebirgsbildenden) Prozessen entsteht ebenfalls Granit.
Granite sind meist schwach radioaktiv, da sie Spuren von Uran, Rubidium und anderen radioaktiven Elementen enthalten. Ein weiterer Träger der Radioaktivität ist das in den Feldspäten und Glimmern enthaltene Kalium. Im Allgemeinen ist Granit mittelbis grobkörnig. Frischer Granit ist hart und widerstandsfähig, außerdem hat er eine schwach angedeutete Klüftigkeit. Durch die sogenannte Wollsack-Verwitterung bilden sich, von den Klüften ausgehend, matratzenförmige Gesteinsblöcke.
Granite haben wegen ihrer hohen Widerstandskraft, Härte und Wetterfestigkeit und wegen ihrer guten Schleifbarkeit und Polierbarkeit eine wirtschaftliche Bedeutung im Bauwesen. Sie finden sich: im Straßenbau als Pflasterstein, Bordstein oder Schotter; im Bahnbau als Schotter; im Hochbau als Außenwandverkleidung, Bodenbelag; im Innenausbau als Wandverkleidung, Treppenbelag, Innenverkleidung, Tischplatte; im Gartenbau als Pflasterstein, Rabattenstein, Brunnen.
Weitere Vorteile von Granit, beispielsweise gegenüber Gusseisen, sind die absolute Verzugsfreiheit, die Temperaturunempfindlichkeit aufgrund der geringen Wärmeleit- und Ausdehnungszahlen, die Härte und Verschleißfestigkeit (Granit ist härter als gehärteter Stahl), der mangelnde Magnetismus und die mangelnde elektrische Leitfähigkeit sowie die absolute Rostsicherheit und, sofern nicht kalkhaltige Natursteine verwendet werden, auch die Säurebeständigkeit. Es ist kein Ent- oder Einfetten nötig, sodass Granit praktisch wartungsfrei ist. Aufgrund des großen Tragflächenanteils der Oberfläche durch eine evtl. mikrofeine Bearbeitung sowie des Kostenvorteil (Granit ist z.B. billiger als Gusseisen), sind weitere Vorteile gegeben. Aufwändige Modelle sowie natürliche und künstliche Alterung entfallen.
Wissenschaft und Technik stehen in einem kontinuierlichen Entwicklungsprozess. Dabei führt der Weg zu immer anspruchsvolleren, intelligenteren Technologien.
Mit derselben Dynamik steigen auch die Ansprüche, die an moderne Werkstoffe gestellt werden. Gefordert werden unter anderem höhere Festigkeiten für Material sparende Konstruktionen, leichtere Bauteile zur Energieeinsparung, höhere Qualität für mehr Sicherheit sowie längere Lebensdauer. Schließlich spielt die Wirtschaftlichkeit eine ganz entscheidende Rolle. Keramische Werkstoffe haben zu diesem Innovationsprozess bisher einen wichtigen Beitrag geleistet.
Eine strenge Systematik der Keramik – wie beispielsweise bei Metall-Legierungen – ist kaum möglich, weil es hinsichtlich der Rohstoff-Zusammensetzung, des Brennvorgangs und des Gestaltungsprozesses fließende Übergänge gibt. Keramische Produkte werden deshalb häufig nach den jeweils im Vordergrund der Betrachtung stehenden Aspekten unterschieden:

– Beschaffenheit des Materials: Grob- und Feinkeramik
– Verwendungszweck: z.B. Baukeramik, Sanitärkeramik, Tischgeschirr, Zierkeramik, technische Keramik
– Besondere Eigenschaften: z.B. feuerfeste Keramik (ehedem für Küchengeräte von Bedeutung), Hochtemperaturkeramik (Verbrennungsmotoren), Wasseraufnahmevermögen, Porosität

Bedeutsam ist die Unterteilung in Grob- und Feinkeramik. Zur ersteren gehört die große Gruppe der Baukeramik (z.B.: Bau- und Dachziegel, Kanalisationsrohre); die Produkte sind dickwandig, häufig inhomogen, von oft zufälliger Färbung. Feinkeramik ist dagegen feinkörnig (unter 0,05 mm), von definierter Färbung (z.B. weiß für Haushaltskeramik, Tischgeschirr und Sanitärkeramik); hierher gehören auch die künstlerischen Erzeugnisse. Feinkeramik erfordert bezüglich Aufbereitung der Rohmasse, der Formgebung und des Trocknens sowie Brennens eine erheblich größere Sorgfalt als bei Herstellung von Grobkeramik nötig ist. Die Eigenschaften keramischer Produkte werden bestimmt durch Art und Menge der in ihnen enthaltenen Kristalle und die als Bindung funktionierende Verglasungen. Keramiken sind formbeständig, geschmacks- und geruchlos.
Die Auswahl und Mischung der Rohstoffe muss folgenden Forderungen genügen: Gute Formbarkeit der Masse, geringer Schwund beim Trocknen und Brennen, hohe Standfestigkeit beim Brennen, geringe oder keine Verfärbung des Endproduktes
In der industriellen Keramikproduktion werden die Komponenten, nachdem sie teilweise vorgebrannt wurden, entsprechend der Rezeptur gemeinsam in Trommelmühlen fein gemahlen. Nach dem Schlämmen unter Zugabe von Wasser wird dieses in Filterpressen wieder weitgehend entfernt. Der zurückbleibende Filterkuchen wird getrocknet und nochmals gemahlen. In dieser Form wird die Rohmasse entweder gelagert oder sofort unter Zugabe von Wasser und/oder verflüssigenden Hilfsstoffen in Maschinen geknetet und ggf. entlüftet. Daneben hat in jüngerer Zeit die halbnasse und die trockene Aufbereitung bei der industriellen Herstellung Bedeutung gewonnen.
Gerade bei technischer Keramik kann den in der Regel als Pulver vorliegenden keramischen Bestandteilen noch organische Bindemittel zugegeben werden.
Die Formgebung erfolgt bei Grobkeramik u.a. durch Strangpressen (z.B. Rohre) oder durch Formpressen. Feinkeramik wird (analog der historischen Entwicklung) durch folgende Verfahren geformt:

– Modellieren
– Aufbauarbeit aus einzelnen Strängen (z.B. bei Hohlgefäßen)
– Drehen rotationssymmetrischer Hohlgefäße auf der Töpferscheibe
– Gießen dünnflüssiger Mischungen in geteilte Gipshohlformen, die das Wasser aufsaugen
– Formgebung auf motorgetriebenen Scheiben in Hohlformen mit Hilfe von Schablonen (sog. Eindrehen und Überdrehen)
– Pressen und Stanzen oder Fräsen
– Spritzguss
– Foliengießen

Industriell hat die halbtrockene und die trockene Formgebung Bedeutung erlangt, weil die Trocknungszeiten sehr verkürzt werden und eine hohe Maßhaltigkeit der Produkte erreicht wird.
Nach der Formgebung ist der Rohling feucht durch das mechanisch eingeschlossene Wasser in den Hohlräumen oder durch das physikochemisch gebundene Wasser (Adhäsion, Kapillarwasser) bzw. dem chemisch gebundenen Wasser (Kristallwasser).
Die Trocknungsgeschwindigkeit hängt außer von dem umgebenden Klima stark von der Rezeptur der Rohmasse ab. Um die Trocknungsgeschwindigkeit zur Vermeidung von Rissen niedrig zu halten, können die Rohlinge abgedeckt werden. Industriell erfolgt das Trocknen in klimatisierten Räumen. Das Wasser wird allerdings erst durch den Brand vertrieben.
Der Brennprozess (Rauh- oder Schrühbrand) – Sintern genannt – ist sehr problematisch und erfordert eine sorgfältige Steuerung. Im so entstehenden „Scherben“ werden die Kristalle miteinander verfilzt und durch glasige Anteile verkittet. Anteil und Art der Kristall- und Glasphase sowie der Poren bestimmen die Eigenschaften des gebrannten Gutes. Die angewandten Temperaturen (bis etwa 1350°C; teilweise erheblich höher) hängen von der Rohmischung, also von dem zu erzeugenden Produkt ab und müssen in vielen Fällen während des Brennprozesses variiert werden (Temperaturprofil). Überdies ist es häufig wichtig, dass der Prozess zeitweilig unter reduzierender Atmosphäre verläuft (z.B. Vermeiden von Gelbfärbung durch Eisenverunreinigungen bei weißem Geschirr oder bei Sanitärkeramik). Eingesetzt werden Kammer-, Tunnel-, Ringöfen. Für den Handwerksbetrieb kommen elektrische Öfen oder mit fossilen Brennstoffen befeuerte Öfen in Frage. Hier ist zu unterscheiden zwischen offenen Systemen, bei denen die Brenngase (mit unterschiedlicher Flammführung) in unmittelbaren Kontakt mit der Ware treten und Muffelöfen, bei denen die Brenngase das Brenngut indirekt erhitzen.
Gerade bei technischer Keramik kann das Sintern einen entscheidenden Anteil an dem entstehenden Werkstoff haben. Dabei können zugegebene Hilfsstoffe und/oder die Brennatmosphäre eine wichtige Rolle spielen. So kann es beim Sintern zu chemischen Reaktionen und zur Ausbildung von kovalenten Bindungen kommen. Die endgültige Keramik wird dann erst beim Sintern erhalten. Die eingesetzten Pulver müssen dann selbst nicht keramisch sein.
Keramik hat sich bis heute in einer Vielzahl von Anwendungen bewährt bzw. wird für neue in Betracht gezogen, bei denen hohe Härte, große Verschleißbeständigkeit, hohe Korrosionsbeständigkeit und gute Hochtemperaturstabilität – verbunden mit niedrigem spezifischen Gewicht – benötigt werden. Die neuen HighTech-Werkstoffe erreichen hohe Festigkeiten. Ihre Werte sind vergleichbar mit den Werten von Metallen und übertreffen in der Regel alle Polymere.
Die Eigenschaften der keramischen Werkstoffe werden maßgeblich durch das jeweilige Gefüge – beziehungsweise die Mikrostruktur – bestimmt. Durch die gezielte Einstellung von bestimmten Mikrostrukturen, das so genannte Gefügedesign, können die mechanischen und physikalischen Kennwerte in unterschiedliche Richtungen hin beeinflusst werden.
Ein wesentlicher Gesichtspunkt ist bei der Anwendung von Keramik immer zu berücksichtigen: „Keramik ist spröde“! Metallische Konstruktionswerkstoffe sind auf Grund ihrer Duktilität „ausgewogene und gutmütige“ Werkstoffe, die auch einmal leichtere konstruktive Fehler verzeihen (Fehlertoleranz), da sie in der Lage sind, lokale Spannungsspitzen durch elastische und plastische Verformung abzubauen.
Darüber hinaus zeichnen sich die Metalle in der Regel durch eine gute elektrische und thermische Leitfähigkeit sowie durch Kennwerte aus, die unabhängig von der Raumrichtung sind.
Keramische Werkstoffe hingegen sind in der Regel elektrisch und thermisch isolierend, haben eine hohe Härte und können eine sehr niedrige Wärmedehnung besitzen. Durch das Fehlen der plastischen Verformbarkeit sind sie außerdem außerordentlich formstabil. Es werden Druckfestigkeiten erreicht, die das zehnfache der Biege- und Zugfestigkeit betragen können. Gegenüber Metallen ist die Keramik besonders für den Einsatz bei hohen Temperaturen geeignet, da die Kennwerte der keramischen Werkstoffe durch Temperaturbelastungen weitaus weniger und erst bei höheren Gradzahlen beeinflusst werden als die der Metalle. Ähnlich positiv verhält sich Keramik in Bezug auf Korrosion und Verschleiß.
Wegen dieser Vorteile begegnet uns Technische Keramik auf Schritt und Tritt. Ohne keramische Isolierteile würden viele Haushaltsgeräte nicht funktionieren. Ebenso wäre ohne Isolatoren und Sicherungsbauteile aus Technischer Keramik eine zuverlässige Stromversorgung nicht denkbar. Keramische Substrate und Bauteile bilden die Grundlage für Komponenten und Baugruppen in allen Bereichen der Elektronik, und im Maschinen- und Anlagenbau sorgen Gleit- und Regelelemente für verschleiß- und korrosionsfreie Funktion. Bei Industrieöfen in der Hochtemperaturtechnik ist Keramik als Konstruktions- und Isolationswerkstoff unverzichtbar.
Wie schon beschrieben, ist Keramik ein Werkstoffbegriff, der wegen der Vielfältigkeit der einbezogenen Rohstoffe und Anwendungen mit historisch gewachsenen Begriffen arbeitet.
Als Minimaldefinition kann gelten: Keramische Werkstoffe sind anorganisch und nichtmetallisch. In der Regel werden sie bei Raumtemperatur aus einer Rohmasse geformt und erhalten ihre typischen Werkstoffeigenschaften durch einen Sintervorgang bei hohen Temperaturen. Dagegen umfasst der Begriff „ceramics“ im angelsächsischen Sprachgebrauch zusätzlich u. a. auch Glas, Emaile, Glaskeramik und anorganische Bindemittel (Zement, Kalk, Gips).
Die Keramische Industrie in Deutschland unterteilt je nach Kornaufbau des Masseversatzes in Grob- und Feinkeramik. Die Definition nach Hausner führt über das Gefüge des Scherbens, also ebenfalls über den Kornaufbau. Die Grenze liegt bei Korngrößen von etwa 0,1 bis 0,2 mm. Sind die Gefügebestandteile kleiner als 0,1 mm, also mit dem bloßen Auge nicht mehr erkennbar, spricht man im deutschen Sprachgebrauch – unabhängig vom Werkstoff – von Feinkeramik.
Zur Feinkeramik gehören Technische Keramik, Geschirrkeramik, Zierkeramik, Sanitärkeramik, Wand- und Bodenfliesen sowie Schleifmittel auf keramischer Basis.
Grobkeramik beinhaltet z. B. Ziegel- oder konventionelle Feuerfestwerkstoffe.
Technische Keramik umfasst keramische Produkte für technische Anwendungen.
Zu den Werkstoffen der Technischen Keramik gehören die folgenden Gruppen: Silikatkeramik, Oxidkeramik, Nichtoxidkeramik.
Silikatkeramik als älteste Gruppe aller Keramiken hat einen dominierenden Anteil an den feinkeramischen Erzeugnissen. Wesentliche Bestandteile dieser mehrphasigen Werkstoffe sind Ton und Kaolin, Feldspat und Speckstein als Silikatträger. Daneben werden auch Komponenten wie Tonerde und Zirkon zur Erzielung spezieller Werkstoffeigenschaften, z. B. hoher Festigkeiten, verwendet. Im Sinterbrand entsteht neben den kristallinen Phasen meist ein hoher Anteil (> 20%) an Glasphase, deren wesentlicher Bestandteil Siliciumoxid (SiO₂) ist.
Zu den Werkstoffen der Silikatkeramik zählen: Porzellan, Steatit, Cordierit und Mullit.
Wegen relativ niedriger Sintertemperaturen, guter Prozessbeherrschung und hoher Verfügbarkeit der natürlichen Rohstoffe ist die Silikatkeramik wesentlich kostengünstiger als Oxid- oder Nichtoxidkeramik. Letztere benötigen aufwändig hergestellte synthetische Pulver und hohe Sintertemperaturen.
Silikatkeramik kommt z. B. in der Wärmetechnik, der Mess- und Regeltechnik, der Verfahrens- und Umwelttechnik, der Hoch- und Niederspannungstechnik mit typischen Anwendungen, wie Isolatoren, Sicherungspatronen, Katalysatoren, Gehäusen sowie bei vielfältigen Anwendungen in der Elektroinstallationstechnik zum Einsatz. Silikatkeramik findet sich weiterhin im Feuerfestbereich wieder.
Unter Oxidkeramik werden alle Werkstoffe verstanden, die im Wesentlichen aus einphasigen und einkomponentigen Metalloxiden (> 90%) bestehen. Die Materialien sind glasphasearm oder glasphasefrei. Die Rohstoffe werden synthetisch hergestellt und besitzen einen hohen Reinheitsgrad. Bei sehr hohen Sintertemperaturen entstehen gleichmäßige Mikrogefüge, die für die verbesserten Eigenschaften verantwortlich sind.
Einige technisch bedeutende Vertreter der Oxidkeramik als Beispiele für ein Einstoffsystem sind: Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Zirkoniumoxid bzw. Zirkoniumdioxid, Titanoxid bzw. Titandioxid (Kondensatorwerkstoff), und für ein Mehrstoffsystem sind: als Mischoxidkeramik Aluminiumtitanat, Bariumtitanat, Bleizirkonattitanat (Piezokeramik), als Dispersionskeramik mit Zirkoniumoxid verstärktes Aluminiumoxid (ZTA – Al₂O₃/ZrO₂).
Die Oxidkeramik kommt in Elektrotechnik und Elektronik und vielfach als Strukturwerkstoff, also für nichtelektrische Anwendungen zum Einsatz. Sie bietet die dafür geeigneten typischen Eigenschaften wie Bruchzähigkeit, Verschleiß- und Hochtemperaturfestigkeit sowie Korrosionsbeständigkeit.
Die Oxidkeramiken sind härter, verschleißfester und wärmebeständiger, allerdings auch spröder als Hartmetalle und daher in der Zerspannungsmechanik für Fertigungen mit unterbrochenem Schnitt, wie er beim Fräsen gezwungenermaßen auftritt, nur bedingt geeignet. Die Vorteile der Schneidkeramik liegen in der hohen Härte und der Warmfestigkeit sowie der hohen chemischen und thermischen Beständigkeit. Hoch korrosionsbeständig auch bei hohen Temperaturen (Einsatzbereich bis > 1000°C). Nachteilig wirken sich die geringe Zähigkeit und die geringe Toleranz gegenüber raschen Temperaturwechseln aus. (Oxidkeramik „springt" bei schlagartiger Abkühlung, z.B. durch Kühlschmiermittel) Je nach verwendetem Oxid und Herstellungsverfahren haben Oxidkeramiken thermische Eigenschaften vom guten Isolator bis zum guten Wärmeleiter:
Die Nichtoxidkeramik beinhaltet keramische Werkstoffe auf der Basis von Verbindungen von Bor, Kohlenstoff, Stickstoff und Silizium. (Kohlenstoffprodukte aus amorphem Graphit gehören nicht dazu).
In der Regel weisen Nichtoxidkeramiken einen hohen Anteil kovalenter Bindungen auf. Diese ermöglichen hohe Einsatztemperaturen, sorgen für hohen Elastizitätsmodul und verleihen hohe Festigkeit und Härte, verbunden mit hoher Korrosionsbeständigkeit und Verschleißbeständigkeit.
Die wichtigsten Nichtoxidkeramiken sind: Siliziumcarbid, Siliziumnitrid, Aluminiumnitrid, Borcarbid und Bornitrid. Diese Keramiken können noch weitere Bestandteile umfassen.
Alle Keramiken können mit einer Hartstoffschicht (z.B. Titankarbid, Tantalkarbid oder Wolframkarbid) beschichtet werden, was die Verschleißfestigkeit noch weiter erhöht.
Aus dem dargelegten ergibt sich, dass die Verwendung von Naturund/oder Kunststein insbesondere als Vollkörper mit einer Reihe von Nachteilen zu kämpfen hat. So haben auf der einen Seite z.B. Natursteine eine unübertroffene Verzugsfreiheit, eine beachtenswerte Härte und Verschleißfestigkeit, eine hohe Widerstandskraft und Wetterfestigkeit, jedoch sind sie auf der anderen Seite sehr schwer, unhandlich (insbesondere was Transport und Lagerung angeht) und häufig nicht ohne größeren Aufwand zu bearbeiten, was insbesondere dann zum Tragen kommt, wenn Natursteine beispielsweise weiterverarbeitet werden sollen (z.B. als Fundament für Mess- oder Bearbeitungsmaschinen oder dergleichen).
Andererseits weisen Keramiken die Eingangs beschriebenen Vorteile auf, jedoch spielen hier insbesondere Kostenerwägungen (spezielle Keramiken können extrem teuer sein) eine wichtige Rolle, sodass häufig ein Vollkeramikkörper zu teuer ist (oder die von beispielsweise den Natur- und/oder Kunststeinen bekannten Vorteile nicht aufweist). Auch ist die Herstellung von Vollkörpern insbesondere bei gesinterten Keramiken sehr schwierig, da diese Herstellung die maximale Ausdehnung der erhältlichen Vollkörper begrenzt.
Gerade bei Prüfmitteln oder Messzeugen führt die Verwendung von Natur- oder Kunststein zu sehr hohen Gewichten. Zwar ist bekannt, dass durch Aussparungen Gewicht eingespart werden kann, aber aufgrund der Eigenschaften ist eine bestimmte Mindestdicke immer erforderlich, um die Stabilität zu gewährleisten.
Keramik ist zwar leichter, aber die Herstellung von Vollkörpern mit der erforderlichen Genauigkeit ist sehr aufwendig. Daher führen auch Verbundwerkstoffe aus Stein und Keramik – soweit sie überhaupt die ausreichende Präzision aufweisen – selten zu einer nennenswerten Gewichteinsparung.
Einen Verbundwerkstoff aus Naturstein und Keramik offenbart beispielsweise das europäische Patent EP 1 780 006 B1 . Dort wird aber immer ein Grundkörper aus Natur- oder Kunststein verwendet.
Aufgabe
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verbundkörper von hoher Präzision bereitzustellen, der aber im Vergleich zum Produkt aus Naturstein deutlich leichter ist.
Lösung
Diese Aufgabe wird durch die Erfindungen mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird hiermit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht. Die Erfindung umfasst auch alle sinnvollen und insbesondere alle erwähnten Kombinationen von unabhängigen und/oder abhängigen Ansprüchen.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass Verbundkörper mindestens als Teil einer Basis für Messmaschinen oder Bearbeitungsmaschinen oder mindestens als Teil von Messzeugen, geeignet sind, wenn sie mindestens einen ersten Körper aus faserverstärktem Kunststoff und mindestens einem zweiten Körper aus Stein und/oder Keramik umfassen, wobei der mindestens eine zweite Körper durch eine Klebeverbindung auf der Oberfläche des ersten Körpers angebracht ist.
Der mindestens eine zweite Körper bildet dabei bevorzugt die für die Verwendung des Verbundkörpers relevante Oberfläche, während der erste Körper die Basis bildet. Dies kann bei Messmitteln beispielsweise die Oberfläche sein, welche zum Messen verwendet wird oder bei Messtischen die Oberfläche auf der die Maschinen oder Aufbauten montiert sind oder die Schienen und Halterungen eingelassen sind.
Dadurch, dass faserverstärkter Kunststoff ein deutlich geringeres Gewicht als der Stein oder die Keramik aufweist, ist es daher möglich einen deutlich leichteren Verbundkörper zu erhalten.
Die notwendige Stabilität und Steifigkeit des ersten Körpers wird dabei erreicht, indem ein entsprechend faserverstärkter Kunststoff eingesetzt wird. Dabei sind sowohl unterschiedlichste Kunststoffe als auch deren Kombination mit unterschiedlichsten Fasern denkbar. Es können beispielsweise Kunststoffe mit Lang- oder Endlosfasern, in UD-Lagen, 2D-Lagen, Geweben, Gelegen oder Fasermatten zum Einsatz kommen. Dabei werden als Kunststoffe insbesondere Duroplasten verwendet und als Herstellungsprozess das RTM-Verfahren (Resin Transfer Molding) oder ähnliche Harzinjektionsverfahren. Auch typische Prepreg-Verfahren mit Verarbeitung im Autoklaven sind geeignet.
Alternativ können auch Kunststoffe mit kurzen Fasern zum Einsatz kommen. Hierbei ist insbesondere eine Verarbeitung nach dem SMC-Verfahren (Sheet Molding Compound) von Bedeutung.
Der erste Körper kann auch Kombinationen von faserverstärkten Verbundkunststoffen und nicht faserverstärkten Kunststoffen aufweisen.
Für die Faserverstärkung können Fasern, Bündel und/oder Tapes/Bänder aus Verstärkungsfasern verwendet werden, die aus Mineralfasern, Glasfasern, Carbonfasern, Polymerfasern, Aramidfasern, Naturfasern, oder Kombinationen davon ausgewählt sind.
Bevorzugte Materialien für den ersten Körper sind faserverstärkter Kunststoff (FVK), glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) und/oder kohlefaserverstärktem Kunststoff (CFK), besonders bevorzugt glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) und/oder kohlefaserverstärktem Kunststoff (CFK).
Der erste Körper kann einstückig aufgebaut sein oder aus mehreren Teilen bestehen. Bevorzugt sind die Teile durch eine Klebverbindung oder Schraubverbindung miteinander verbunden, bevorzugt durch eine Klebverbindung.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der erste Körper besondere Eigenschaften auf. So hat der erste Körper vorzugsweise ein spezifisches Gewicht zwischen 1,2 kg/dm³ bis 3,5 kg/dm³, vorzugsweise 1,2 kg/dm³ bis 3,0 kg/dm³, insbesondere 1,3 kg/dm³.
Der lineare Ausdehnungskoeffizient des ersten Körpers, insbesondere des faserverstärkten Kunststoffs, im Temperaturbereich zwischen 20°C bis 100°C beträgt vorzugsweise zwischen –0,5 × 10^–6 1/K bis 20,0 × 10^–6 1/K. Insbesondere bei faserverstärkten Kunststoffen kann es vorkommen, dass der Körper in Abhängigkeit von der Ausrichtung der Fasern unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten zeigt. Bevorzugt liegt der Ausdehnungskoeffizient des ersten Körpers zwischen –0,5 bis 1,0 10^–6 1/K längs zur Faser. Der Ausdehnungskoeffizient quer zur Faser kann dabei deutlich höher liegen. Dieser liegt bevorzugt unter 25 10^–6 1/K. Der Ausdehnungskoeffizient des ersten Körpers kann daher durch die Ausrichtung der Fasern angepasst werden. So können beispielsweise verschiedene Lagen von Fasern in einem Winkel zueinander im ersten Körper angeordnet sein. Dadurch kann der Ausdehnungskoeffizient des ersten Körpers minimiert werden. So können im ersten Körper beispielsweise mehrere Lagen von Fasern in einem Winkel zwischen 30° und 120°, bevorzugt zwischen 40° und 110° angeordnet sein.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der erste Körper einen Faservolumenanteil von mindestens 30 Vol.-% auf, bevorzugt zwischen 40 Vol.-% und 70 Vol.-%, besonders bevorzugt zwischen 55 Vol.-% und 65 Vol.-%.
Der Elastizitätsmodul (E-Modul) des ersten Körpers bewegt sich im Bereich zwischen 40.000 N/mm² bis 140.000 N/mm², vorzugsweise 50.000 N/mm² bis 130.000 N/mm², insbesondere 50.000 N/mm² bis 270.000 N/mm². Die Biegezugfestigkeit des ersten Körpers beträgt bevorzugt zwischen 800 N/mm² bis 1200 N/mm².
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der erste Körper mindestens zwei Flächen auf, welche mindestens teilweise jeweils mit mindestens einem zweiten Körper beklebt sind.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der zweite Körper als Quader oder Fliese geformt, welcher mindestens zwei zueinander parallel verlaufende Seiten aufweist. Besonders bevorzugt steht die eine Fläche mit dem ersten Körper über die Klebeverbindung in Kontakt.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist der erste Körper als Hohlkörper ausgeführt. Aufgrund der hohen Festigkeit des Materials reicht eine geringe Materialstärke aus, um eine ausreichende Stabilität und Präzision zu erreichen. So kann es ausreichen, dass der erste Körper nur eine maximale Wandstärke von 20 cm, bevorzugt 15 cm aufweist.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung beträgt die minimale Wandstärke bevorzugt mehr als 0,5 cm, besonders bevorzugt mehr als 2 cm, ganz besonders bevorzugt mehr als 4 cm. Bevorzugt ist eine Wandstärke zwischen 0,5 cm und 20 cm, besonders bevorzugt zwischen 0,5 bis 15 cm, besonders bevorzugt von 0,5 cm. Die Wandstärke wird dabei als Normale zur äußeren Oberfläche des ersten Körpers gemessen.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist der zweite Körper gemessen von der Oberfläche des ersten Körpers mindestens 1,0 cm entfernt (gemessen als Normale zur Oberfläche des zweiten Körpers). Dies bedeutet, dass der zweite Körper eine Dicke von mindestens 1 cm aufweist, bevorzugt mindestens 2, 3, 4, 5 cm. Dies ist für eine hohe Genauigkeit der Oberfläche des zweiten Körpers notwendig. Die Dicke liegt dabei davon unabhängig bevorzugt bei nicht mehr als 20 cm, bevorzugt nicht mehr als 15 cm, besonders bevorzugt bei nicht mehr als 10 cm.
Bevorzugt liegt die Dicke von 1 cm bis 15 cm, bevorzugt von 2 bis 15 cm.
Bei dem Stein kann es sich um Natur- und/oder Kunststein handeln. Hierbei kann der Natur- und/oder Kunststein aus jedem erdenklichen Stein bestehen, beispielsweise aus Granit, Basalt, Kalksandstein, Marmor etc. Dem Fachmann sind solcherart Steine bekannt und sie werden alle von der vorliegenden Erfindung umfasst.
In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Naturstein um Granit. Dabei weist der Granit vorzugsweise besondere Eigenschaften auf. So hat der Granit vorzugsweise ein spezifisches Gewicht zwischen 2,5 kg/dm³ bis 3,5 kg/dm³, vorzugsweise 2,7 kg/dm³ bis 3,3 kg/dm³, insbesondere 2,99 kg/dm³. Weiterhin ist bevorzugt, dass die Druckfestigkeit des Granits zwischen 250 N/mm² bis 320 N/mm², vorzugsweise 270 N/mm² bis 300 N/mm², insbesondere 280 N/mm², liegt. Der lineare Ausdehnungskoeffizient des Granits im Temperaturbereich zwischen 20°C bis 100°C beträgt vorzugsweise zwischen 4,5 × 10^–6 1/K bis 8,0 × 10^–6 1/K, vorzugsweise 4,7 × 10^–6 1/K bis 7,8 × 10^–6 1/K, insbesondere 5,0 × 10^–6 1/K bis 7,5 × 10^–6 1/K. Der Elastizitätsmodul (E-Modul) des Granits bewegt sich im Bereich zwischen 80.000 N/mm² bis 140.000 N/mm², vorzugsweise 90.000 N/mm² bis 130.000 N/mm², insbesondere 100.000 N/mm² bis 120.000 N/mm². Die Biegezugfestigkeit des Granits beträgt bevorzugt zwischen 11 N/mm² bis 24 N/mm², vorzugsweise zwischen 12 N/mm² bis 23 N/mm², insbesondere 13 N/mm² bis 22 N/mm². Die Abriebfestigkeit des Granits liegt bevorzugt zwischen 6 cm³/50 cm² bis 10 cm³/50 cm², vorzugsweise zwischen 7 cm³/50 cm² bis 9 cm³/50 cm², insbesondere 8 cm³/50 cm² sowie die Vickershärte (HV) bevorzugt zwischen 830 HV bis 920 HV, vorzugsweise zwischen 840 HV bis 910 HV, insbesondere zwischen 850 HV bis 900 HV. Ein derart klassifizierter Granit-Naturstein wird häufig auch als basischer Tiefengestein oder Natur-Hartstein bezeichnet, der weltweit gewonnen wird. Dieser zeichnet sich bevorzugt durch eine ausgezeichnete Materialkonstanz, einer völlig gleichmäßigen Struktur, keinerlei Verwitterungserscheinungen, keine Adern sowie keine oxidierenden Erzpartikel aus. Er besitzt häufig intersertale bis ophitische Struktur, bei welcher sich durch „Verfilzung“ der Gemengteile eine hohe mechanische Festigkeit einstellt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beträgt die Druckfestigkeit des Kunststeins zwischen 120 N/mm² bis 190 N/mm², vorzugsweise 130 N/mm² bis 180 N/mm², insbesondere 140 N/mm² bis 170 N/mm². Weiterhin weist der Kunststein einen linearen Ausdehnungskoeffizienten im Temperaturbereich zwischen 20°C bis 100°C zwischen 10 × 10^–6 1/K bis 22 × 10^–6 1/K, vorzugsweise 11 × 10^–6 1/K bis 21 × 10^–6 1/K, insbesondere 12 × 10^–6 1/K bis 20 × 10^–6 1/K, auf. Der Kunststein hat ein Elastizitätsmodul (E-Modul) zwischen 10.000 N/mm² bis 60.000 N/mm², vorzugsweise 20.000 N/mm² bis 50.000 N/mm², insbesondere 30.000 N/mm² bis 240.000 N/mm². Die Biegezugfestigkeit des Kunststeins liegt zwischen 23 N/mm² bis 42 N/mm², vorzugsweise zwischen 24 N/mm² bis 41 N/mm², insbesondere 25 N/mm² bis 40 N/mm². Die spezifische Dichte des Kunststeins beträgt 1,9 g/cm³ bis 2,7 g/cm³, vorzugsweise 2,0 g/cm³ bis 2,6 g/cm³, insbesondere 2,1 g/cm³ bis 2,4 g/cm³. Die Wärmeleitfähigkeit des Kunststeins liegt zwischen 1,1 W/mK bis 2,2 W/mK, vorzugsweise zwischen 1,2 W/mK bis 2,1 W/mK, insbesondere 1,3 W/mK bis 2,0 W/mK.
Bei der Keramik kann es sich auch um eine Nichtoxidkeramik handeln. Diese Nichtoxidkeramik wird vorzugsweise durch Sintern oder Reaktionssintern hergestellt.
Gegenüber Oxidkeramiken zeichnen sich Nichtoxid-Keramiken durch einen höheren Anteil kovalenter Bindungen aus. Diese ermöglichen durch die starken Bindungsenergien hohe chemische und thermische Stabilität, sorgen für einen hohen Elastizitätsmodul und verleihen große Festigkeit und Härte. Sie zeigen jedoch gleichzeitig eine geringere Duktilität und recht hohe Sprödigkeit.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Nichtoxidkeramik ausgewählt aus der Gruppe umfassend Carbide, Nitride oder Mischungen davon. Bevorzugt ist die Nichtoxidkeramik ausgewählt aus der Gruppe umfassend Siliziumcarbid, Siliziumnitrid, Aluminiumnitrid, Borcarbid und Bornitrid oder Mischungen davon, sowie davon abgeleitete Keramiken. Die Keramiken können noch weitere Bestandteile umfassen.
Die Nichtoxidkeramiken können auch als Gemisch vorliegen und/oder mit Zusatzstoffen versehen sein.
So umfasst Siliziumcarbid (SiC) auch siliziuminfiltriertes, reaktionsgebundenes SiC (RBSiC); siliziertes, rekristallisiertes SiC (SiSiC); rekristallisiertes SiC (RSiC); Siliziumnitrid gebundenes SiC(NSiC); drucklos gesintertes SiC (SSiC); Flüssigphasen gesintertes SiC(SSiC) oder silikatischgebundenes SiC.
Siliziumnitrid (Si₃N₄) kann gesintertes Si₃N₄ (SSN), reaktionsgebundenes Si₃N₄ (RBSN) und postgesintertes reaktionsgebundenes Si₃N₄ (SRBSN) umfassen.
Es hat sich vorteilhaft herausgestellt, wenn die Nichtoxidkeramiken geringe spezifische Gewichte aufweisen, sodass spezifische Gewichte zwischen 1,5 g/cm³ bis 5,0 g/cm³, vorzugsweise 2,0 g/cm bis 4,0 g/cm³, insbesondere 2,5 bis 3,5 g/cm³, bevorzugt werden. Der lineare Ausdehnungskoeffizient der Nichtoxidkeramik im Temperaturbereich zwischen 20°C bis 100°C beträgt bevorzugt zwischen 0,5 × 10^–6 1/K bis 8,0 × 10^–6 1/K, vorzugsweise 2,5 × 10^–6 1/K bis 6,0 × 10^–6 1/K, insbesondere 4,0 × 10^–6 1/K bis 5,0 × 10^–6 1/K. Der Elastizitätsmodul (E-Modul) der Nichtoxidkeramik weist bevorzugt Werte zwischen 200.000 N/mm² bis 500.000 N/mm², vorzugsweise 200.000 N/mm² bis 360.000 N/mm², insbesondere 220.000 N/mm² bis 300.000 N/mm² auf. Die Nichtoxidkeramik zeichnet sich weiterhin dadurch aus, dass sie im Wesentlichen keine Feuchtigkeitsaufnahme und ein reaktionsloses chemisches Verhalten aufweist. Weiterhin ist bevorzugt, wenn die Gefügestruktur der Nichtoxidkeramik im Wesentlichen frei von Lunkern und Inhomogenitäten ist.
Oxidkeramiken, die im erfindungsgemäßen Verbundkörper als Bestandteil des zweiten Körpers eingesetzt werden können, sind bevorzugt Aluminiumoxid (Al₂O₃), Zirkoniumdioxid (ZrO₂), Titanoxid (TiO₂), Magnesiumoxid (MgO), Aluminiumtitanat (Al₂O₃ + TiO₂), Bariumtitanat (BaO + TiO₂) und/oder Mischungen hiervon. Die durchschnittliche Kristallitgröße der Oxidkeramik weisen bevorzugt Größen zwischen 10 µ bis 12 µ, vorzugsweise 11 µ, auf. Es hat sich vorteilhaft herausgestellt, wenn die Oxidkeramiken geringe spezifische Gewichte aufweisen, sodass spezifische Gewichte zwischen 3 g/cm³ bis 5 g/cm³, vorzugsweise 3,5 g/cm³ bis 4,2 g/cm³, insbesondere 3,9 g/cm³, bevorzugt werden. Die Druckfestigkeit der Oxidkeramik betragen bevorzugt zwischen 2.800 N/mm² bis 3.200 N/mm², vorzugsweise 2.900 N/mm² bis 3.100 N/mm², insbesondere 3.000 N/mm². Der lineare Ausdehnungskoeffizient der Oxidkeramik im Temperaturbereich zwischen 20°C bis 100°C beträgt bevorzugt zwischen 5,0 × 10^–6 1/K bis 10,0 × 10^–6 1/K, vorzugsweise 6,0 × 10^–6 1/K bis 9,0 × 10^–6 1/K, insbesondere 7,0 × 10^–6 1/K bis 9,0 × 10^–6 1/K. Der Elastizitätsmodul (E-Modul) der Oxidkeramik weist bevorzugt Werte zwischen 330.000 N/mm² bis 450.000 N/mm², vorzugsweise 340.000 N/mm² bis 400.000 N/mm² auf. Die Oxidkeramik zeichnet sich weiterhin dadurch aus, dass sie im Wesentlichen keine Feuchtigkeitsaufnahme und ein reaktionsloses chemisches Verhalten aufweist. Weiterhin ist bevorzugt, wenn die Gefügestruktur der Oxidkeramik im Wesentlichen frei von Lunkern und Inhomogenitäten ist.
Silikatkeramiken im erfindungsgemäßen Verbundkörper können Codierit-haltige Werkstoffe, Mullit-basierende Werkstoffe, Codierit-Mullit-Verbundstoffe sein.
Es können auch Mischungen aller Keramiken verwendet werden, wie z. B. Mullit/Korund-gebundenes SiC, ZrO₂-Mullit.
Damit die Oberfläche der Keramik zusätzlich geschützt wird, ist die Keramik in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform mit einer Hartstoffschicht beschichtet. Solch eine Hartstoffschicht ist vorzugsweise aus Titankarbid-, Tantalkarbid-, Wolframkarbidschicht und/oder Mischungen hiervon.
Die Klebeverbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Körper wird durch einen organischen Kleber, bevorzugt einen selbsthärtenden Kleber gebildet.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Kleber einen Ausdehnungskoeffizienten von unter 100 × 10^–6 1/K auf (gemessen bei 23°C nach Härtung von 1 Stunde bei 80°C), besonders bevorzugt zwischen 50 × 10^–6 1/K und 100 × 10^–6 1/K, besonders bevorzugt zwischen 80 × 10^–6 1/K und 100 × 10^–6 1/K, ganz besonders bevorzugt bei 95 × 10^–6 1/K.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform handelt es sich um einen Zweikomponenten-Klebstoff.
Besonders bevorzugt ist die erste Komponente des Klebstoffs ein Epoxidharz, ganz besonders bevorzugt auf Basis von Bisphenol-A-Epichlorhydrinharz mit durchschnittlichem Molekulargewicht < 700. Die zweite Komponente des Zweikomponenten-Klebstoffes ist vorzugsweise ein Säureanhydrid und/oder Polyamin, bevorzugt ein aliphatisches Amin, ganz besonders bevorzugt Oligomere oder Polymer auf Basis von Ethylenimin wie z.B. Diethylentriamin. Durch Verwendung dieses speziellen Klebstoffes ist es erst möglich, den ersten Körper und den zweiten Körper derart zu verbinden, dass sie nicht innerhalb kürzester Zeit von diesem abfällt und auch der erhaltene Verbundkörper eine für die erfindungsgemäße Verwendung ausreichende Genauigkeit aufweist.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der erste und/oder der zweite Körper Befestigungsmittel und/oder Handhabungsmittel auf. Dies können beispielsweise Gewinde und/oder Schienen sein. Bevorzugt sind diese Befestigungsmittel und/oder Handhabungsmittel aus Metall. In diesen Befestigungsmitteln lassen sich beispielsweise Griffe anbringen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der erfindungsgemäße Verbundkörper Teil einer Basis für Messmaschinen, Bearbeitungsmaschinen oder Teil von Messzeugen wie Messplatten und/oder mechanische Messmittel. Solche Körper bzw. Aufbauten oder Untergestelle können beispielsweise für Maschinen wie Laserbearbeitungsmaschinen, Spindelstöcke, Leiterplattenbohrmaschinen, Pinolen für Messmaschinen, Messplatten etc., oder für mechanische Messgeräte wie Präzisions-Messsäulen, Mess-Winkeln, Prüfrahmen, Kalibrierwürfel, Messbalken oder dergleichen sein. Weitere Einsatzgebiete sind die weiter oben beschriebenen wie z.B. Industrie, Architektur, Denkmal-Herstellung und Pflege, Maschinenbau sowie der Bildhauerei. Weitere Einsatzgebiete sind dem Fachmann bekannt und sie werden von der Erfindung umfasst.
Die Erfindung umfasst ferner eine (oder mehrere) Vorrichtung(en), die einen Verbundkörper der beschriebenen Art aufweist.
Der erfindungsgemäße Verbundkörper kann erhalten werden, in dem der erste Körper mit dem zweiten Körper verklebt wird. Nach Fertigstellung des erfindungsgemäßen Verbundkörpers bestehend aus Natur- und/oder Kunststein und einer Keramik wird dieser vorzugsweise verpresst und ggf., sofern erforderlich, auf Genauigkeit hin verarbeitet.
Der Verbundkörper kann noch weitere Körper und Schichten aufweisen. So kann beispielsweise auf dem zweiten Körper noch ein weiterer Körper, beispielsweise aus Keramik angebracht sein.
Bereichsangaben umfassen stets alle – nicht genannten – Zwischenwerte und alle denkbaren Teilintervalle.
Weitere Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Unteransprüchen. Hierbei können die jeweiligen Merkmale für sich alleine oder zu mehreren in Kombination miteinander verwirklicht sein. Die Möglichkeiten, die Aufgabe zu lösen, sind nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt.
Die Ausführungsbeispiele sind in den Figuren schematisch dargestellt. Gleiche Bezugsziffern in den einzelnen Figuren bezeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche bzw. hinsichtlich ihrer Funktionen einander entsprechende Elemente. Im Einzelnen zeigt:
1 Schematische Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbundkörpers;
2 Schematische Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbundkörpers mit einem monolithischen zweiten Körper;
3 Schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbundkörpers;
4a) schematische Seitenansicht und schematische Frontansicht b) einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbundkörpers;
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Seitenansicht eines bevorzugten Verbundkörpers, bei dem der zweite Körper (104) als Fliese, bevorzugt aus Keramik ausgeführt ist. Der zweite Körper (104) ist durch eine Klebeverbindung (102) mit dem ersten Körper (100) verbunden. Wie dargestellt, hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der Klebstoff nicht nur zwischen ersten und zweiten Körper aufgebracht wird, sondern auch zwischen den einzelnen zweiten Körpern selbst, weil dadurch eine zusätzliche (Rutsch) Festigkeit erzielt werden kann.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer Seitenansicht eines bevorzugten Verbundkörpers, bei dem der zweite Körper (104) monolithisch ausgeführt ist, bevorzugt aus Stein. Der zweite Körper (104) ist durch eine Klebeverbindung (102) mit dem ersten Körper (100) verbunden.
3 zeigt eine schematische Darstellung einer Seitenansicht eines bevorzugten Verbundkörpers, bei dem zwei zweite Körper (104) auf einen ersten Körper (100) aufgeklebt (102) wurden. Dies ist beispielsweise bei der Verwendung als Messbalken vorteilhaft. Die beiden zweiten Körper, bevorzugt aus Stein, bilden die zueinander parallelen Messflächen.
4a zeigt eine schematische Darstellung einer Seitenansicht eines bevorzugten Verbundkörpers, bei dem zwei zweite Körper (104) auf einen ersten Körper (100) aufgeklebt (102) wurden. Dies ist beispielsweise bei der Verwendung als Messbalken vorteilhaft. Die beiden zweiten Körper, bevorzugt aus Stein, bilden die zueinander parallelen Messflächen. Der erste Körper (100) ist dabei als Hohlkörper ausgeführt, was aus der Frontansicht 4b) ersichtlich wird. Dadurch lässt sich nicht nur noch weiter Gewicht einsparen, die Fertigung der Bauteile ist im Falle von faserverstärkten Kunststoffen vereinfacht, da solche Hohlkörper beispielsweise durch Verklebung mehrerer Platten hergestellt werden können.
Es sind zahlreiche Abwandlungen und Weiterbildungen der beschriebenen Ausführungsbeispiele verwirklichbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1780006 B1 [0052]

Claims

Verbundkörper umfassend mindestens einen ersten Körper aus faserverstärktem Verbundkunststoff und mindestens einem zweiten Körper aus Stein und/oder Keramik, dadurch gekennzeichnet, dass a) der mindestens eine zweite Körper durch eine Klebeverbindung auf der Oberfläche des ersten Körpers angebracht ist; und b) der Verbundkörper mindestens als Teil einer Basis für Messmaschinen oder Bearbeitungsmaschinen oder mindestens als Teil von Messzeugen ausgebildet ist.
Verbundkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Körper aus faserverstärkter Kunststoff (FVK), glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) und/oder kohlefaserverstärktem Kunststoff (CFK) ist.
Verbundkörper nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Körper als Hohlkörper ausgebildet ist.
Verbundkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebeverbindung durch einen Zweikomponentenkleber hergestellt wird.
Verbundkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem ersten Körper um einen Körper aus einem Naturstein, bevorzugt Granit, handelt.
Verbundkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem zweiten Körper um einen Körper aus Keramik handelt.
Verbundkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Keramik um eine technische Keramik handelt.
Verbundkörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Keramik um Aluminiumoxid (Al₂O₃), Zirkoniumdioxid (ZrO₂), Titanoxid (TiO₂), Magnesiumoxid (MgO), Aluminiumtitanat (Al₂O₃ + TiO₂), Bariumtitanat (BaO + TiO₂) und/oder Mischungen hiervon handelt.
Verbundkörper nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der ersten Komponente des Zweikomponenten-Klebstoffes um ein Epoxidharz handelt.
Verbundkörper nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der zweiten Komponente des Zweikomponenten-Klebstoffes um ein Säureanhydrid und/oder Polyamin handelt.
Basis für Messmaschinen, Bearbeitungsmaschinen, Messplatten und/oder mechanische Messmittel umfassend einen Verbundkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Verbundkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.