DE1729056A1 - Verkleidungselement und sein Herstellungsverfahren sowie seine Anwendungen - Google Patents

Verkleidungselement und sein Herstellungsverfahren sowie seine Anwendungen

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Description

27. Februar 1967
TECHIiIGAZ , Paris / Frankreich
Verkleidungselement und sein Herstellungsverfahren sowie seine Anwendungen
Priorität: Prankreich, vom 3· März 1966
Gegenstand der Erfindung ist ein volles zusammengesetztes Bau- oder Verkleidungselement, welches z.B. wärmedämmende Eigenschaften hat, vorzugsweise die Form einer Tafel, eines Blocks, einer Platte o.dgl. besitzt und durch einen bewehrten oder verstärkten Kunststoff gebildet wird, sowie das Verfahren und die Vorrichtung für seine Herstellung.
Es sind bereits zusammenhängende oder feste warmedäumende Verideidungs- oder überzugsmaterialien bekannt, welche im allgemeinen die Form von kompakten oder vollen Tafeln,
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Blocks oder Platten haben und durch Schaumkunststoff, z.B. Polyurethanschaum, gebildet werden. Derartige Verkleidungselemente sollen häufig unmittelbar oberflächliche Druckkräfte aufnehmen, welche etwa senkrecht zu ihrer Fläche gerichtet sind, so dass sie eine genügende mechanische Druckfestigkeit besitzen müssen. Hierfür müssen verhältnismässig dichte oder kompaktgemachte Materialien'benutzt werden, um die gewünschte mechanische Festigkeit zu erhalten, welche häufig eine wachsende Funktion der Dichte oder spezifischen Masse dieser Materialien ist. Da nun die hierfür benutzten Kunststoffe verhältniamässig teuer sind und nach Gewicht verkauft werden, besitzen diese Verkleidungsmaterialien den Nachteil, teuer zu sein, ferner bietet die Steigerung der Dichte häufig den Nachteil, eine gleichzeitige Erhöhung des Wärmeleitkoeffizienten nach sich, zu ziehen, d.h. das Isoliervermögen des erhaltenen Produkte entsprechend zu verringern.
Ferner sind leichte Gebilde z.B. in Form einer Honigwabenschicht z.B. aus Papier» Pappe, Metall oder Kunststoff bekannt, welche eine gute mechanische Druckfestigkeit senkrecht zu ihrer Oberfläche besitzen, aber der Verformung parallel zu ihrer Oberfläche oder ihrer Ebene nur einen geringen Widerstand entgegensetzen.
Die Erfindung bezweckt, die obigen Nachteile durch eine Kombination des Kunststoffs, z.B. in Form eines Kunststoffschaums, und eines zellenförmigen Gebildes der genannten Art, zu beseitigen, so dass ein durch dieses Gebilde bewehrter oder verstärkter Kunststoff entsteht, wobei das erhaltene Produkt Eigenschaften besitzt, welche wesentlich durch
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diese Kombination erzeugt werden und keiner der beiden einzeln betrachteten Komponenten dieser Kombination eigentümlich sind. Der Erfindungsgegenstand ist insbesondere dadurch bemerkenswert, dass er einerseits einen eine Versteifungsbewehrung bildenden Träger, welcher durch ein zellenförmiges, vernetztes, vermaselites, insbesondere in Form einer Honigwabenschicht, vergittertes an sich bekanntes, mit durchgehenden öffnungen versehenes Gebilde gebildet wi-rtf, welches wenigstens eine gewisse mechanische Druckfestigkeit in einer zu seiner Oberfläche senkrechten Richtung besitzt, und andererseits einen zusammenhängenden anhaftenden Füll- und Umhüllungsstoff aufweist, welcher alle von den vorzugsweise aufgeweiteten Maschen dieser Schicht begrenzten Hohlräume und öffnungen vollständig ausfüllt.
Gemäss einem weiteren Kennzeichen der Erfindung wird der Füll- und Umhüllungsstoff durch ein an sich bekanntes Kunstharz mit vorzugsweise porösem schwammigem Gefüge gebildet, z. B. durch einen Schaum, wie Polyurethanschaum ο»dgl..
Die Tafel oder der Block, welche auf diese
Weise hergestellt sind, besitzen eine gute mechanische Festigkeit gegen Verformungen, insbesondere gegen senkrecht zu ihrer Ebene oder Oberfläche wirkende Druckkräfte infolge des Vorhandenseins der honigwabenförmigen Bewehrung, sowie auch gegen parallel zu ihrer Oberfläche oder Ebene wirkende Kräfte infolge des Vorhandenseins der Füll- und Umhüllungskunststoffmasse. Das Vorhandensein der Füll- oder Umhüllungsmasse erteilt der Anordnung eine mechanische Festigkeit, welche dank der Vergrösserung der Knickfestigkeit der Bewehrung grosser als die der Bewehrung allein ist.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur
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Herstellung des obigen Produkte» welches vorzugsweise Polyurethanschaam oder einen polymerisierbaren und wärmehartenden ahnliehen Kunststoff benutzt, wobei das Verfahren insbesondere dadurch bemerkenswert ist, dass nacheinander wenigstens zwei chemische Bestandteile oder miteinander reagierende Korper in der gewünschten Masse oder Diohte des herzustellenden Endprodukts angepassten Anteilen und Mengen gemischt werden, welche erforderlich sind, um so in an sich bekannter Weise das Reaktionsmittel z.B. in Form eines flussigen oder breiigen Mittels herzustellen, welches durch Polymerisierung den Kunststoffschaum erzeugt, dass die Bewehrung vor dem Beginn der Polymer!sierung und dem gleichzeitigen Ausdehnungsvorgang so eingeführt wird, dass die Achsen ihrer Offnungen senkrecht liegen, und dass die Bewehrung auf allen Seiten und Aussenflachen so eingeschlossen wird, dass sie dem Ausdehnungedruck Widerstand leistet und die Ausdehnung auf das aussere Volumen der Bewehrung begrenzt·
Gemäss einem weiteren Kennzeichen der Erfindung wird das Mittel in eine offene Formungskammer gegossen oder auch unmittelbar in dieser gebildet, z.B. einem Behälter, einem Gefäss o.dgl., dessen Aussenabmessungen und Tiefe der Form, der Grosse und der Dicke der Bewehrung entsprechen, wobei nach Einführung der Bewehrung in diese Kammer diese durch einen entfembaren Deckel verschlossen wird, welcher mit Luftlöchern versehen ist und fest an der Kammer befestigt wird, wobei er vorzugsweiee einen leichten gleichmässig auf die Bewehrung verteilten Anpressdruck ausübt.
Die Erfindung betrifft auch die Vorrichtung zur Ausübung des obigen Verfahrens, sowie die verschiedenen
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Anwendungen des so erhaltenen industriellen Erzeugnisses, insbesondere zur Wärmeisolierung von Yorratst»ehaltern, Zisternen, Behältern, Einlagerungs- und/oder Transportkammern usw., in welchen der von dem Inhalt derselben ausgeübte Druck unmittelbar auf die wärmeisolierende Verkleidung ο»dgl· übertragen wird.
Aus den obigen Ausführungen geht hervor, dass das Herstellungsverfahren des Erfindungsgegenstands äusserst einfach und wirtschaftlich ist und nur eine Anlage, ein Material, eine Ausrüstung oder Apparatur erfordert, welche sehr billig sind. Ferner sind die Form und die Abmessungen des Fertigprodukts im wesentlichen durch die Form und die Innenabmessungen des benutzten Formungsbehälters bestimmt, während die Dichte oder die scheinbare oder die wirkliche spezifische Masse des Endprodukts im wesentlichen eine Funktion der Menge des den Polyurethanschaum erzeugenden polymerisierbaren Mittels oder ganz allgemein der Menge des ursprünglich in das Formungsgefäss eingeführten den Schaumkunststoff erzeugenden Stoffs ist, welcher z.B., jedoch nicht unbedingt, wärmehärtend ist. Alle diese Faktoren oder Parameter, welche die gewünschten physikalischen Eigenschaften des herzustellenden Endprodukts bestimmen, können frei im voraus gewählt werden.
Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.
Fig. 1 zeigt eine schaubildliche Ansicht des erfindungsgemässen Endprodukts, welches z.B. ein Isolierendes Verkleidungs- oder Überzugselement bildet.
Fig. 2 ist eine schaubildliche Ansicht einer Bewehrung oder Verstärkung allein, welche z.B. Honigwabenform hat und zur Benutzung in dem in Fig. 1 dargestellten Artikel
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bestimmt ist.
Pig. 3 let eine schaubildliche Ansieht einer Ausführungsabwandlung des vorhergehenden Verkleidungselements, bei welcher die Armatur wenigstens durch eine grosse Seite an einer z.B. aus Sperrholz bestehenden starren Platte befestigt ist.
Pig. 4 zeigt in einem lotrechten Schnitt den Formungsbehalter, welcher durch einen Deckel verschlossen ist und die Bewehrung des obigen Elements sowie eine Schicht einer " den Schaumkunststoff erzeugenden !flüssigkeit enthalt, wobei die Anordnung etwa zu Beginn des Polymerisiervorganga dargestellt ist.
Bei der Ausfuhrungsform der Fig· 1 hat der im ganzen mit 1 bezeichnete fertige Artikel die Form eines Blocks oder einer Tafel von z.B. parallelepipedischer Gestalt, welche ein wärmedammendes Verkleidungs- oder Überzugselement einer Wand durch Nebeneinanderlagerung derartiger Elemente in einer oder mehreren übereinanderliegenden Schichten bilden kann, welche die thermisch zu isolierende Wand aussen oder innen überziehen· Die Form eines derartigen einzelnen Elements kann offenbar beliebig sein und vorher zo gewählt werden, dass sie dem vorgesehenen Verwendungszweck am besten angepasst ist.
Dieses Element 1 bestellt im wesentlichen
aus einer Verstärkungsbewehrung 2, welche sozusagen ein Traggerippe für das Element bildet und vorzugsweise die Form einer Art Gitter in Honigwabenform hat, welches aus Papier, Pappe, Leichtlegierung, rostfreiem Stahl oder einen beliebigen anderen geeigneten metallischen, unmetallischen, natürlichen oder künstlichen Werkstoff hergestellt ist. Diese Bewehrung ist
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genauer in Pig· 2 dargestellt· Sie wird 25.B. durch eine Reihe von vollen, vorzugsweise verhältnismässig dünnen Bändern gebildet, welche gewellt und miteinander örtlich durch ihre Wellenscheitel z.B. durch Schweissen, Kleben o»dgl. so verbunden sind, dass sie Zellen, Haschen oder Hohlräume abgrenzen, so dass die Honigwabenform entsteht, wobei die Breite dieser Bänder, welche sozusagen Yerstärkungseeelen bilden, der Dicke oder Höhe der so hergestellten Bewehrung entsprechen. Diese Streifen erteilen nun der Anordnung infolge ihrer Breite eine gewisse mechanische Druckfestigkeit in einer zu der Oberfläche der Bewehrung senkrechten Richtung.
Wenigstens gewisse Zellen oder Maschen dieser Bewehrung oder Schicht 2, und vorzugsweise die Gesamtheit derselben, besitzen Verbindungsoffnungen 3» welche durch ihre aneinander grenzenden Wände treten und zweckmässig durch wenigstens einen Einschnitt gebildet werden, welcher in jedem zwei beliebigen benachbarten Zellen gemeinsamen Wandabschnitt vorgesehen ist. Alle diese Einschnitte munden vorzugsweise auf der gleichen Seite in die gleiche Fläche der Schicht oder Bewehrung 2· Diese Einschnitte haben einen doppelten Zweck. Zunächst verbessern sie etwas die Verankerung des Pull- oder TJmhül lungskunststoffe in der Bewehrung, und ausserdem dienen sie als Abfuhrwege für die Gase und die luft, welche während deB Ausdehnungsvorgangs des Kunststoffschaums ausgetrieben werden, wie dies weiter unten erläutert ist.
Der Schaumkunststoff, welcher vorzugsweise
Polyurethanschaum ist, ist in !ig. 1 mit 4 bezeichnet und füllt vollkommen alle Hohlräume der Bewehrung 2 über die ganze Höhe oder Dicke desselben aus, wobei der Kunststoff vorzugsweise
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nicht den ausseren Umriss der Bewehrung überschreitet· Man erhält so einen zusammengesetzten vollen oder massiven, verhältnismäßig ig leichten und starren Block, welcher gleichzeitig die guten Warmedämmungseigenschaften des Polyurethane und die gute mechanische Druckfestigkeit (senkrecht zu einer grossen Seite des Blocks) der Honigwabenbewehrung besitzt·
Xn Pig· 3 ist eine Ausführungeabwandlung dargestellt, bei welcher die Honigwabenbewehrung 2 wenigstens durch eine grosse Seite fest mit einer starren Platte 5 verbunden ist, welche z.B. aus Sperrholz, Pressholz ο«dgl· besteht und vorzugsweise wenigstens die gleiche Ausdehnung wie diese Seite hat. Diese Platte 5 dient dazu, auf die Oberfläche des Verkleidungselemente die auf diese ausgeübten Druckkräfte gleichmässig zu verteilen.
Pig· 4 zeigt eine Ausführungsform der Vorrichtung zur Herstellung des obigen Verkleidungselements, welche hier während der im Gange befindlichen chemtoohen Polymerisieraktion und etwa zu Beginn derselben dargestellt ist· Diese Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Gefass 6, dessen Form der des herzustellenden Endprodukts angepasst und bei dem dargestellten Beispiel parallelepipedisch ist und einen glatten flachen Boden hat. Die Innenabmessungen des Üefässes 6 entsprechen denen des herzustellenden Verkleidungselements 1, d.h. insbesondere den Aussenabmessungen der Verstärkungsbewehrung 2. Insbesondere die Tiefe des Gefässes ist gleich der Dicke oder Höhe dieser Bewehrung·
Das Gefass 6 kann mittels eines entfernbaren Deckels 7 verschlossen werden, welcher an dem Gefäas z.B. durch
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Verbolzen, durch Schraubzwingen 8, oder ein beliebiges geeignetes Verriegelungssystem befestigt werden kann, welches den Deckel kräftig gegen den oberen Hand des Gefässes drückt· Der Deckel 6 ist zweckmassig flach, so dass er sich in der Schliessungsstellung gegen die obere Seite der in das Gefäss eingesetzten Bewehrung 2 legt, welche so praktisch auf die gleiche Höhe wie der obere Hand des Gefasses 6 kommt, mit welchem sie bündig abschneidet. Der Deckel 6 übt so einen leichten gleichmassig verteilten Anpressdruck auf die in dem Gefäss befindliche Bewehrung 2 aus.
Der Deckel 6 ist zweckmassig mit einer gewissen Zahl von z.B. in der Nähe seines Umfangs angeordneten Luftlöchern 9 versehen·
Das erfindungsgemässe Verfahren besteht zunächst darin, ein viskoses oder breiiges, den Kunststoffschaum, d.h. Polyurethanschaum, erzeugendes Mittel 10 zuzubereiten, indem wenigstens zwei chemische an sich bekannte, zur Herstellung dieses Mittels bestimmte Stoffe gemischt werden. Dieses Mittel wird hierauf in das Gefäss 6 gegossen, oder auch unmittelbar in diesem zubereitet. Die Menge der benutzten Stoffe wurde vorher sorgfältig so dosiert, dass sie der gewünschten Dichte des Polyurethanschaums entspricht, wobei dieser so vorher eingestellten Dichte ein bestimmter Ausdehnungsdruck entspricht. Der die Schaumbildung und die gleichzeitige Ausdehnung erzeugende Polymerisiervorgang beginnt einige Zehner Sekunden nach der Zubereitung des Mittels 10, und die Bewehrung 2 wird in das Gefäss 6 eingeführt, bevor dieser Vorgang voll begonnen hat, so daae sie wenigstens teilweise in das Mittel eintaucht, welches eo wenigstens die grosse Grundseite oder
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Unterseite der Bewehrung umspult, wobei es gleichmassig in alle Hohlräume derselben eindringt· Hierauf wird das Gefass 6 mittels des Deckels 7 geschlossen, welcher an dem Gefäss z.B. mittels der Schraubzwingen 8 festgezogen wird. Die Polymerisierung beginnt kurz danach, und der Ausdehnungsvorgang beginnt, wobei der Kunststoffschaum entsteht, welcher all mahl ich in dem Gefass aufsteigt und alle Hohlräume desselben gleichmassig ausfüllt, so dass allmählich alle Hohlräume des Gefasses und insbesondere alle Zellen der Bewehrung ausgefüllt werden, welche so von dem Polyurethanschaum umhüllt wird· Diese Schaumbildung übt einen bestimmten Ausdehnungsdruck innerhalb des Gefässes aus, und das Gefass 6 wie auch der Deckel 7 müssen starr genug sein, um diesen Ausdehnungsdruck auszuhalten, welcher in einem gewissen Maße die schliesslichen Eigenschaften des erhaltenen Produkts bestimmt· Während der Ausdehnung und nach Maßgabe des Aufsteigens des Schaume in dem Gefäss wird die ursprünglich in dem Gefäss befindliche Luft all mahl ich durch den sich ausdehnenden Kunststoff ausgetrieben und tritt schliesslich durch die in dem Deckel 7 vorgesehenen/Luftlöcher 9. Das Vorhandensein der Einschnitte 3 in dem oberen Teil der Bewehrung 2 erleichtert diese luftabfuhr beträchtlich durch die Herstellung einer gegenseitigen Verbindung aller Zellen oder Hohlräume der Bewehrung. Durch diese Einschnitte, welche in die Oberseite der Bewehrung münden, welche in unmittelbarer enger Berührung mit dem Deckel steht, kann die eingeschlossene Luft durch diese Einschnitte von einem Hohlraum zum anderen strömen, um zu den Luftlochern des Deokels zu gelangen.
Wenn da« Mittel 10 unmittelbar in dem Gefäas
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zubereitet werden soll, müssen die Bestandteile des Reaktionsgemische in dieses schnell eingeführt werden, z.B. mittels eines Pumpvorgangs mit grosser Förderleistung.
Wenn ein Verkleidungselement entsprechend der
in Fig. 5 dargestellten Ausführungsabwandlung hergestellt werden soll, wird die Bewehrung 2 vorher z.B. durch Kleben mit einer grossen Seite an der starren Platte 5 befestigt, welche vorzugsweise grosser ist als die Bewehrung, so dass sie an dieser auf allen Seiten übersteht, um als Deckel für den Verschluss des G-efässes 6 während des Polymerisiervorgangs anstelle des Deckels 7 zu dienen· Diese Platte 5 bildet offenbar einen integrierenden Bestandteil der so hergestellten Platte, oder des Blocks, und dient dazu, wie bereits oben ausgeführt, die von dem Verkleidungselement während seiner Benutzung aufgenommenen Druckkräfte besser zu verteilen.
Die geometrische Form des Zellennetzes der
Bewehrung kann offenbar beliebig und gleichmässig oder ungleichmassig sein. Sie kann z.B. ein sechseckiges, viereckiges (quadratisches oder rechteckiges) oder dreieckiges Netz bilden· .
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Claims (10)

Patentansprüche
1.) Volles zusammengesetztes Bau- oder
Verkleidungselement mit z.B. wärmedämmenden Eigenschaften, welches vorzugsweise die Form einer Tafel, eines Blocks, einer Platte o.dgl. hat und durch einen bewehrten oder verstärkten Kunststoff gebildet wird, gekennzeichnet durch einen eine Versteifungsbewehrung bildenden Träger (2), welcher durch ein zellenförmiges, vernetztes, vernaschtes, insbesondere in Form einer Honigwabenschicht, vergittertes o.dgl., mit durchgehenden öffnungen versehenes, an sich bekanntes Gebilde gebildet wird, welches wenigstens eine gewisse mechanische Druckfestigkeit in einer zu der Oberfläche dieser Schicht senkrechten Richtung besitzt, und einen zusammenhängenden anhaftenden Füll- und tJmhüllungs stoff (4), welcher alle von den vorzugsweise aufgeweiteten Maschen dieser Schicht begrenzten Hohlräume und Öffnungen vollständig ausfüllt.
2.) Element nach Anspruch 1 ,■ dadurch gekennzeichnet, dass der Full- und Ümhüllungsstoff (4) durch ein an sich bekanntes Kunstharz mit vorzugsweise porösem echwammigem Aufbau nach Art eines Schaums gebildet wird, z.B. Polyurethanschaum o.dgl..
3·) Element nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass wenigstens gewisse Zellen oder Maschen der Schicht (2) Verbindungsöffnungen (3) aufweisen, welche durch ihre benachbarten Wände treten und vorzugsweise durch wenigstens einen in jedem zwei beliebigen benachbarten Zellen gemeinsamen Wandabschnitt vorgesehenen Einschnitt gebildet werden, wobei alle Ein-
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schnitte in die gleiche Seite der Schicht münden.
4·) Element nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (2) wenigstens durch eine Seite fest mit einer starren z.B. aus Sperrholz bestehenden Platte (5) verbunden ist, welche vorzugsweise wenigstens die gleiche Ausdehnung wie diese Seite hat.
5.) Verfahren zur Herstellung des Elements
nach einem der Ansprüche 1 bis 4, vorzugsweise unter Benutzung von Polyurethanschaum oder eines polymerisierbaren und wärmehärtenden ähnlichen Kunststoffs, dadurch gekennzeichnet, dass nacheinander wenigstens zwei chemische Stoffe oder miteinander reagierende Körper in der gewünschten Masse oder Dichte des herzustellenden Endprodukts angepassten Anteilen und Kengen gemischt werden, welche erforderlich sind, um so in an sich, bekannter W9ise das den Kunststoffschaum (4) durch. Polymerisieren erzeugende fliessfähige Reaktionemittel (10) zuzubereiten, dass die Bewehrung (2) in dieses Mittel wenigstens teilweise so eingetaucht wird, dass die Achsen ihrer öffnungen lotrecht liegen, und zwar vor dem Beginn der Polymerisierung und des gleichzeitigen Ausdehnungsvorgangs, und dass die Bewehrung auf allen Seiten und Aussenflächen so eingeschlossen wird, dass sie dem vorbestimmten Ausdehnungsdruck Widerstand leistet und so diese Ausdehnung auf das Umrissvolumen dieser Bewehrung begrenzt.
6.) Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (10) in eine offene Pormungskammer (6) gegossen oder auch unmittelbar in dieser hergestellt wird, z.B. in einem Behälter, in einem Gefäss o.dgl., dessen Porm, Innenabmeeeungen und Tiefe der Porm, der Gkrb'sse und der Dicke der Bewehrung (2) enteprechen, worauf die Kammer nach. Einführung
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der Bewehrung durch einen entfernbaren Deckel (7) verschlossen wird, welcher mit Luftlöchern (9) versehen ist und an der Kammeι so befestigt wird, dass er vorzugsweise auf die Bewehrung einen leichten gleichmässig verteilten Anpressdruck ausübt·
7») Verfahren nach Anspruch 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (10) unmittelbar in der Kammer (6) dadurch zubereitet wird, dass in diese seine Bestandteile schnell eingeführt werden, z.B. mittels eines Pumpvorgangs mit grosser Förderleistung.
8.) Terfahren nach Anspruch 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet, dass die Bewehrung (2) vorher z.B. durch. Kleben mit einer grossen Seite an der starren Platte (5) befestigt wird, welche als Deckel dient und einen integrierenden Bestandteil der bo erhaltenen Tafel (1) oder dee Blocks bildet·
9.) Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis Θ, gekennzeichnet durch einen oben offenen Behälter (6), dessen Porm und Grosse denen des herzustellenden Endprodukts (1) entsprechen, und welcher, vorzugsweise1 dicht, durch einen mit Luftlöchern (9) versehenen entfernbaren Deckel (7) verschlossen v/erden kann·
10.) Mit einem Wärmeschutz versehener
Einlagerungs- und/oder Transportbehälter mit einer Verkleidung, welche durch v/enigstens eine Schicht von Elementen nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4 gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht von Elementen (1) so angeordnet ist, dass der von dem Inhalt des Behälters ausgeübte Druok unmittelbar auf die Verkleidung wirkt oder übertragen wird·
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Leerseite
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