-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, mittels dem ein Teil oder die gesamte Oberfläche eines Körpers dauerhaft in der Art modifiziert werden kann, dass der Eindruck eines Sandsteines entsteht, und ein Druckstrahlgerät zum Behandeln einer Oberfläche nach diesem Verfahren.
-
Beim Errichten von Bauwerken ist es in vielen Regionen üblich, Sandstein als Baumaterial oder – aus ästhetischen Gründen – Sandsteinplatten zum Verblenden der verwendeten, modernen Baustoffe, beispielsweise Beton, einzusetzen.
-
Ebenso sind Schmuckelemente, wie beispielsweise Putten, Figuren oder Statuen, aus Sandstein bekannt.
-
Sandstein als Baumaterial hat den Nachteil einer nur mittelmäßigen Stabilität und einer geringen Kratz- bzw. Abriebsfestigkeit, wobei die Eigenschaften des Sandsteins auch durch seine Herkunft geprägt sind, d. h., es treten große regionale Unterschiede im Sandstein auf, begründet durch die geologische Lage des Sandsteinbruchs. Diese Eigenschaften können auch zu einer erhöhten Anfälligkeit gegenüber Verwitterung führen. Zusätzlich nimmt die Oberfläche des Sandsteins Schmutzstoffe aus der Umwelt in vergleichsweise kurzer Zeit, d. h. wenigen Jahren, auf, was zu einer Dunkelfärbung bis hin zu einem kompletten Verlust der Ästhetik führt.
-
Zur Wiederherstellung des ursprünglichen Aussehens von Gebäuden oder Figuren aus Sandstein, insbesondere zur Reparatur von Abplatzungen oder dergleichen, sind aufwendige Restaurierungsarbeiten notwendig.
-
Aus diesen Gründen ist die Verwendung von Sandstein als Baumaterial nur aus historischen oder ästhetischen Belangen vertretbar, den Ansprüchen heutiger Bauvorhaben kann Sandstein als alleiniges Baumaterial häufig nicht mehr gerecht werden.
-
Die Imitation von Sandsteinbauwerken durch Bemalen oder Aufbringen von farbigem Putz auf beispielsweise Betonwände ist bekannt. So beschreibt
DE 20 2013 004 446 U1 ein Verfahren, bei dem eine Mauer mit einer kleinteiligen, sich wiederholenden Mauerstruktur versehen wird, indem auf der Oberfläche eine Abdeckschablone mit mehreren Öffnungen befestigt, ein Putz, dessen Farbe der zu imitierenden Steinart entspricht, auf die Schablone bzw. die Wand aufgebracht, und die Schablone vor dem Trocknen des Putzes wieder entfernt wird.
-
Eine realistischere Imitation von Sandsteinbauwerken ist aus
DE 310588 A bekannt. Gemäß diesem Verfahren werden in eine auf die Oberfläche einer Mauer, beispielsweise aus Beton, aufgebrachte, noch teigige Putzschicht Steinsplitter (d. h. Sand) eingeschleudert und anschließend wird diese verputzte Fläche durch Walzen behandelt. Dadurch entsteht laut den Erfindern eine ganz eigentümliche Verwandlung der Fläche derart, dass der Putzcharakter vollständig verschwindet und eine einer bearbeiteten Steinoberfläche vollständig gleiche Oberfläche entsteht. Allerdings ist dieses Verfahren nur auf glatten Oberflächen durchführbar und außerdem durch einen nicht unerheblichen Zeitaufwand gekennzeichnet, da immer mindestens die drei Schritte „Einputzen“, „Einschleudern“ und „Walzen“ notwendig sind.
-
Ein Putz, enthaltend max. 50 Gew.% Quarzsand, zum Aufbringen auf eine Wand zur Herstellung einer Sandsteinwand-Imitation ist in
WO 2014/121782 A1 offenbart.
-
Ein Verblendziegel zur Imitation einer Sandsteinoberfläche ist aus
DE 166589 A bekannt. Ziegel aus Ton werden in feuchtem, ungebranntem Zustand mittels Sandstrahlens so behandelt, dass der Sand an dem Ton kleben bleibt. Dieses Verfahren ist jedoch nur bei Baustoffen aus Ton anwendbar, wobei die Sandschicht durch den Brennvorgang geschädigt werden kann.
-
Ein Verfahren zur Sandbeschichtung von Beton ist aus
GB 190022941 A bekannt, wobei in eine Gussform zuerst Sand und anschließend der flüssige Beton eingefüllt wird. Gemäß
DE 1801395 U wird zusätzlich Zement als Kleber und Farbpulver mit dem Sand in die Gussform gefüllt. Allerdings ist hierfür eine entsprechende Gussform notwendig, wobei die Sandbeschichtung nur auf den unten in der Form liegenden Bereich der Betonoberfläche aufbringbar ist.
-
Wünschenswert wäre ein Verfahren zur schnellen und kostengünstigen Beschichtung eines beliebigen Baustoffes zwecks Herstellung von Sandstein-Imitationen oder zur Reparatur / Restaurierung von historischen Bauwerken oder Schmuckelementen aus Sandstein.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mittels dem beliebig geformte Formkörper auf einem Teil oder ihrer gesamten Oberfläche in der Art modifizierbar sind, dass sie den optischen und haptischen Eindruck vermitteln, aus Sandstein zu sein, wobei diese Sandsteinoberflächen witterungsbeständig sein sollen. Die Modifikation zum Herstellen einer Sandsteinoberfläche soll kostengünstig, ohne großen technischen und zeitlichen Aufwand und auch nachträglich auf fertiggestellten Formkörpern mit beliebiger Oberflächengeometrie ermöglicht sein. Des Weiteren soll ein Gerät zur Verfügung gestellt werden, mittels dessen die Oberfläche eines Formkörpers in o. g. Art modifiziert werden kann.
-
Der hierin verwendete Begriff „Formkörper“ schließt sowohl Bauwerke, Teile von Bauwerken, feste Baustoffe, wie z. B. Steine, Ziegel, Platten, als auch Schmuckelemente und künstlerische Gestaltungen, wie z. B. Figuren, Statuen, Reliefs, Putten, Gedenksteine, Brunnen, Pflanzgefäße etc., ein.
-
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit einem Verfahren gemäß dem Anspruch 1 und einem Druckstrahlgerät gemäß dem Anspruch 5; vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindungen befinden sich in den Unteransprüchen.
-
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren, das auf dem Beschichten eines Formkörpers mit einer Schicht aus echtem Sand basiert, sowie ein Druckstrahlgerät zum Beschichten eines Formkörpers mit Sand bereitgestellt.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer dauerhaften und witterungsbeständigen Beschichtung aus Sand umfasst die entweder nacheinander oder bevorzugt gleichzeitig ausgeführten Schritte:
- – Aufbringen einer weitestgehend homogenen Schicht eines Bindemittels auf die zu beschichtende Oberfläche;
- – ganzflächiges Aufbringen von Sand auf die noch flüssige oder zähflüssige Schicht des Bindemittels.
-
Bindemittel-Schicht mit dem eingebetteten Sand erfolgt üblicherweise durch natürliche Lufttrocknung; gegebenenfalls kann der Trocknungsprozess mit einem Gebläse beschleunigt werden.
-
Gegebenenfalls kann im Anschluss daran überschüssiger loser (d. h. nicht von dem getrockneten Bindemittel-Sand-Gemisch fixierter) Sand von der beschichteten Oberfläche, beispielsweise durch Klopfen oder Abkehren, entfernt werden.
-
Vorzugsweise werden sowohl der Sand als auch das Bindemittel vermittels eines beschleunigten Trägermediums, beispielsweise mit einem Luftstrom, auf die zu beschichtende Oberfläche des Formkörpers aufgebracht.
-
Es kann vorgesehen sein, die zu beschichtende Oberfläche vor dem Aufbringen des Bindemittels zu reinigen, beispielsweise mittels Sandstrahlens.
-
Als Bindemittel kann ein Wasserglas (Alkalisilikat mit unterschiedlichen Anteilen von Alkalioxyden, z. B. Natriumwasserglas oder Kaliwasserglas), Latex oder ein Bindemittel mit gleichen Wirkungen verwendet werden.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsvariante können die Schritte „Aufbringen von Bindemittel“ und „Aufbringen von Sand“ zu einem einzigen Schritt kombiniert werden. In diesem kombinierten Verfahrensschritt wird demnach zeitgleich Sand und Bindemittel auf die zu beschichtende Oberfläche aufgebracht. Dies kann beispielsweise durch ein Vermischen von Sand und (flüssigem) Bindemittel erfolgen, wobei dieses Bindemittel-Sand-Gemisch auf die Oberfläche des Formkörpers aufgebracht wird.
-
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass moderne Werk- bzw. Baustoffe mit einer Sandsteinoptik und -haptik versehen werden können, wobei die vorteilhaften Eigenschaften der modernen Werk- bzw. Baustoffe, wie geringes Gewicht, hohe Wärmedämmung oder Schallisolation, erhalten bleiben und die Nachteile von Sandstein als Baustoff, wie z. B. hohe Wasserdurchlässigkeit, vermieden werden.
-
Das Verfahren kann zur Beschichtung von Oberflächen beliebiger Formkörper, insbesondere beliebigen Materials, verwendet werden. So ist es beispielsweise möglich, eine komplette Mauer, einzelne Mauerelemente oder Platten aus Beton auf zumindest der Sichtseite dauerhaft mit Sand zu beschichten, sodass der Eindruck entsteht, die Mauer, das Mauerelement bzw. die Platte wäre aus Sandstein. Ebenso ist es möglich, Formkörper aus Kunststoff mit Sand zu beschichten. Für eine Anwendung in Innenräumen können Papier, Karton oder Schaumstoffe, beispielsweise Tapeten oder Wandvertäfelungen, mit Sand beschichtet werden.
-
Durch das Aufbringen von einer Mischung aus Sand und (flüssigem) Bindemittel auf die zu beschichtende Oberfläche kann das Verfahren in einem einzigen Schritt, d. h. mit geringem zeitlichem und technischem Aufwand, durchgeführt werden. Eine Nachbearbeitung der hergestellten Sandsteinfläche kann entfallen.
-
Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ist, dass bei Verwendung eines mobilen Gerätes zur Durchführung des Verfahrens ein Formkörper ortsungebunden zu einem Sandsteinimitat modifizierbar ist. So kann z. B. auf einer Baustelle auch ein nachträgliches Aufbringen der Sandbeschichtung auf einen Formkörper erfolgen.
-
Durch die Wahl des aufzubringenden Sandes kann das Aussehen der beschichteten Formkörper beispielswiese an bereits in unmittelbarer Nähe vorhandene, echte Sandsteinkörper angepasst werden. Dies ist insbesondere vorteilhaft für Restaurierungsarbeiten.
-
In vorteilhafter Weise wird sowohl das Bindemittel als auch der Sand bzw. das Bindemittel-Sand-Gemisch mit einem druckluftbetriebenen Gerät, beispielsweise einer Spritzpistole oder einem Sandstrahlgerät, homogen und ganzflächig auf die zu beschichtende Oberfläche aufgebracht.
-
Die Anwendungsgebiete für das Verfahren sind vorzugsweise die Beschichtung von Oberflächen zur Herstellung von Sandstein-Imitaten, insbesondere im Bau- oder Kunstgewerbe, sowie die Restaurierung von Bauwerken oder künstlerischen Darstellungen aus Sandstein. Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch nicht auf diese bevorzugten Anwendungsgebiete beschränkt, sondern kann beispielsweise auch zur Herstellung von Schmuckelementen, z. B. im Bereich der Innenarchitektur, eingesetzt werden.
-
Das erfindungsgemäße Druckstrahlgerät zur dauerhaften Beschichtung zumindest eines Teils der Oberfläche eines Formkörpers mit Sand gemäß dem o. g. Verfahren umfasst einen Bestrahlungskopf, aufweisend einen Düsenmantel in Form eines zylinderförmigen Hohlkörpers mit einer Auslassdüse, die an einem ersten Endabschnitt des Düsenmantels angeordnet ist, eine erste Zuführöffnung für ein Sand-Druckluftgemisch, die an einem zweiten Endabschnitt des Düsenmantels angeordnet ist, eine weitere Zuführöffnung für flüssiges Bindemittel (im Folgenden als „Bindemittel-Zuführöffnung“ bezeichnet), die in einem Bereich zwischen den beiden Endabschnitten des Düsenmantels angeordnet ist.
-
Des Weiteren umfasst das Druckstrahlgerät eine über einen Druckschlauch mit der ersten Zuführöffnung des Bestrahlungskopfes mittel- oder unmittelbar verbundene Mischbatterie, eine (beispielsweise unmittelbar an der Bindemittel-Zuführöffnung angeordnete) Verschlussvorrichtung zum Verschließen bzw. Öffnen der Bindemittel-Zuführöffnung und einen mit der Bindemittel-Zuführöffnung verbundenen Bindemittel-resistenten Schlauch.
-
Die Mischbatterie ist geeignet, einerseits Sand mit Druckluft zu mischen zur Erzeugung eines Sand-Druckluft-Gemisches und andererseits den Fluss des erzeugten Sand-Druckluft-Gemisches zu der ersten Zuführöffnung des Bestrahlungskopfs zu regulieren.
-
Die Mischbatterie ist beispielsweise an einen Sandbehälter mit einem Vorrat an Sand und einen Druckluft-Generator (beispielsweise ein handelsüblicher Kompressor oder eine Turbine) anschließbar. Außerdem kann im Betriebszustand des Druckstrahlgeräts ein Tank mit flüssigem Bindemittel über den Bindemittel-resistenten Schlauch mit der Bindemittel-Zuführöffnung des Bestrahlungskopfes über die Verschlussvorrichtung mittelbar verbunden sein.
-
Der Bestrahlungskopf arbeitet nach dem Wasserstrahlpumpenprinzip. Das durch den Düsenmantel strömende Sand-Druckluft-Gemisch erzeugt aufgrund des Bernouilli-Effektes einen Unterdruck an der Bindemittel-Zuführöffnung. Dadurch wird – bei geöffneter Verschlussvorrichtung – Bindemittel aus dem Tank angesaugt und mit dem Sand-Druckluft-Gemisch aus der Auslassdüse geschleudert.
-
In vorteilhafter Weise weist der Bestrahlungskopf in Durchflussrichtung hinter der Bindemittel-Zuführöffnung einen größeren Innendurchmesser auf als vor der Bindemittel-Zuführöffnung. Dadurch strömt das Sand-Druckluft-Gemisch mit der durch die Mischbatterie vorgegeben Geschwindigkeit an der Bindemittel-Zuführöffnung vorbei und saugt das Bindemittel an, wobei das dadurch entstehende Gemisch aus Bindemittel, Sand und Druckluft durch die Querschnittsvergrößerung entschleunigt wird.
-
Zur besseren Vermischung des Bindemittels mit dem Sand kann im Inneren des Düsenmantels eine Bindemittelverteilereinrichtung in Form eines ringförmig gebogenen Hohlzylinders (d. h., der Hohlzylinder ist zu einem geschlossenen Ring gebogen) angeordnet sein, der an der (inneren) Mantelfläche des Düsenmantels um den gesamten Umfang in die Wandung des Düsenmantels eingebettet ist. Dieser ringförmig gebogene Hohlzylinder weist an seiner Mantelfläche auf der Ringinnenseite mehrere Ansaugöffnungen in Form von Bohrungen auf, die radial zur Längsachse des Düsenmantels ausgerichtet sind. Außerdem ist der ringförmig gebogene Hohlzylinder über eine Öffnung, beispielsweise eine Bohrung, unmittelbar mit der Bindemittel-Zuführöffnung in der Art verbunden, dass das aus der Bindemittel-Zuführöffnung strömende Bindemittel in den ringförmigen Hohlzylinder hinein, durch diesen hindurch und aus den Ansaugöffnungen aus dem Hohlzylinder heraus in den von dem Düsenmantel gebildeten Hohlraum einströmen kann. Hier wird es sogleich mit dem durch den Düsenmantel strömenden Sand vermischt.
-
Indem die an der Bindemittel-Zuführöffnung angeordnete Verschlussvorrichtung geöffnet bzw. geschlossen wird, kann festgelegt werden, ob ein Bindemittel-Sand-Druckluft-Gemisch oder ein Sand-Druckluft-Gemisch aus der Auslassdüse des Bestrahlungskopfs auf die zu behandelnde Oberfläche aufgebracht wird.
-
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Druckstrahlgeräts weist die Mischbatterie einen Druck- und Durchflussregler zur Anpassung der Geschwindigkeit, mit der das Sand-Druckluft-Gemisch aus der Auslassdüse austritt, und zur Regelung der Menge pro Zeiteinheit des aus der Auslassdüse strömenden Sand-Druckluft-Gemisches auf.
-
Für einen Reinigungsschritt wird die Verschlussvorrichtung geschlossen und die Mischbatterie geöffnet (d. h. auf Durchfluss geschaltet), sodass nur Sand auf die zu behandelnde Oberfläche auftritt, wobei der Druck- und Durchflussregler der Mischbatterie auf zur Sandstrahl-Reinigung ausreichend hohe Werte gestellt wird, sodass eine Reinigung der Oberfläche mittels Sandstrahlens ermöglicht ist.
-
Im Verfahrensschritt der Beschichtung mit Bindemittel und Sand (in einem Verfahrensschritt) werden die Verschlussvorrichtung und die Mischbatterie geöffnet, sodass im Düsenmantel ein Bindemittel-Sand-Gemisch gebildet wird. Der Druck- und Durchflussregler wird hierbei auf vergleichsweise geringe Werte gestellt, sodass das auf den in einem Strahl auf den zu beschichtenden Formkörper auftreffende Bindemittel-Sand-Gemisch auf dessen Oberfläche haften bleibt.
-
Für den Verfahrensschritt der Beschichtung nur mit Sand wird die Verschlussvorrichtung geschlossen und die Mischbatterie geöffnet, wobei der Druck- und Durchflussregler auf vergleichsweise geringe Werte gestellt wird, sodass der in einem Strahl auf den zu beschichtenden Formkörper auftreffende Sand auf dessen Oberfläche haften bleibt und ebenso die vorher aufgebrachte Schicht des Bindemittels auf der Oberfläche verbleibt.
-
Eine Anlage, die das erfindungsgemäße Druckstrahlgerät umfasst, kann als ein mobiles Gerät ausgeführt sein, d. h., die Anlage ist beispielsweise derart ausgebildet, dass sie mit einem Kleintransporter auf eine Baustelle gebracht werden kann, um bereits fertiggestellte Wände eines Bauwerks zu beschichten. Insbesondere kann das mobile Gerät derart gestaltet sein, dass ein (einziger) Mann das Druckstrahlgerät bzw. den Bestrahlungskopf in seiner Hand hält und den Sand- bzw. Bindemittel-Sandstrahl über den zu beschichtenden Formkörper führt. Aus Gewichtsgründen verfügt das mobile Gerät nur über einen vergleichsweise kleinen Sandbehälter sowie einen mobilen Druckgenerator.
-
Es kann auch vorgesehen sein, die Anlage in Form eines stationären Gerätes auszuführen, d. h., zu beschichtende Formkörper müssen zu dem Gerät gebracht werden. Für ein derartiges Gerät können ein großer oder mehrere Sandbehälter sowie ein stationärer, vergleichsweise großer Druckgenerator konzipiert sein.
-
Die Erfindung wird im Folgenden anhand zweier Figuren näher erläutert. Hierbei zeigt, in schematischer Darstellung, die
-
1 das erfindungsgemäße Druckstrahlgerät mit angeschlossenen Tanks und Druckluftgenerator, und
-
2 den Bestrahlungskopf des Druckstrahlgeräts im Detail.
-
Der Bestrahlungskopf 1 der in 1 gezeigten Anlage umfasst die Auslassdüse 2, die Zuführöffnung 3 für das Sand-Druckluft-Gemisch und die Bindemittel-Zuführöffnung 4 für das flüssige Bindemittel 7, das hier Wasserglas ist. Die Bindemittel-Zuführöffnung 4 ist über den Schlauch 5 mit dem Wasserglastank 6 verbunden, wobei die Zufuhr des flüssigen Wasserglases 7 aus dem Wasserglastank 6 mittels der Verschlussvorrichtung 8 steuerbar ist.
-
Die Zuführöffnung 3 ist über die Mischbatterie 11 mit dem mit Sand gefüllten Sandbehälter 9 verbunden. Die Mischbatterie 11 umfasst einen Druckluft-Anschluss an einen Kompressor 10, der die Druckluft erzeugt, und einen Druck- und Durchflussregler (nicht dargestellt), mittels dem Druck und Menge des in den Bearbeitungskopf 1 eingeleiteten Sand-Druckluft-Gemischs regelbar sind.
-
Der in 2 dargestellte Bestrahlungskopf 1 zeigt die Auslassdüse 2, den zylinderförmigen Düsenmantel 12, die Zuführöffnung 3 für das Sand-Druckluft-Gemisch und die Bindemittel-Zuführöffnung 4 für das flüssige Wasserglas. In den Düsenmantel 12 eingebettet und mit der Bindemittel-Zuführöffnung 4 unmittelbar verbunden ist die Bindemittelverteilereinrichtung in Form des ringförmigen Hohlzylinders 13 mit den an seinem inneren Umfang angeordneten und gleichmäßig zueinander beabstandeten Ansaugöffnungen 14. An seinem hinteren Endabschnitt (in der Figur rechts dargestellt) weist der Bestrahlungskopf 1 an seiner Zuführöffnung 3 einen Gewindeanschluss 15 zum Anschließen eines Druckschlauches für das Sand-Druckluft-Gemisch auf.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Bestrahlungskopf
- 2
- Auslassdüse
- 3
- Zuführöffnung
- 4
- Bindemittel-Zuführöffnung
- 5
- Schlauch / Zuleitung
- 6
- Bindemittelvorratsbehälter / Wasserglastank
- 7
- Bindemittel / Wasserglas
- 8
- Verschlussvorrichtung
- 9
- Sandbehälter mit Sand
- 10
- Druckluftgenerator / Kompressor
- 11
- Mischbatterie
- 12
- Düsenmantel
- 13
- ringförmiger Hohlzylinder
- 14
- Ansaugöffnung
- 15
- Gewindeanschluss
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 202013004446 U1 [0007]
- DE 310588 A [0008]
- WO 2014/121782 A1 [0009]
- DE 166589 A [0010]
- GB 190022941 A [0011]
- DE 1801395 U [0011]
