DE1771541B1

DE1771541B1 - Verfahren zur Herstellung von biegsamen Platten aus Granit,Marmor und Kunstharz

Info

Publication number: DE1771541B1
Application number: DE19681771541D
Authority: DE
Inventors: Georg Jauker
Original assignee: Repla SA
Current assignee: Repla SA
Priority date: 1967-12-06
Filing date: 1968-06-06
Publication date: 1971-09-16
Also published as: GB1244857A; SU439959A3; US3574801A; NL157000B; FR1564257A; CH507882A; NL6807975A; BR6804657D0

Description

1 2

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- ergriffen werden, um diese Nachteile zu kompenlung von biegsamen Platten aus Granit, Marmor und sieren. Diese sind durch die weiteren Verfahrens-Kunstharz, schritte gegeben, die somit nicht getrennt vom ersten

Dieses Verfahren wird erfindungsgemäß durch die für sich allein betrachtet werden können. Kombination der folgenden Verfahrensschritte durch- 5 Der nächste Schritt des erfindungsgemäßen Vergeführt: fahrens besteht nun darin, daß die in der Misch-

1. Ein Granulat von einer Körnung von 0,3 bis anlage homogenisierte Masse in eine auf Raumtem-4 mm Maschenweite aus Granit und/oder Mar- peratur gehaltene oder offene Form eingefüllt und mor und katalysierte Kunstharze werden im darin während etwa 2 Minuten gerüttelt wird. Auch Verhältnis von 4 Gewichtsteilen Granulat auf io die Vibration ist zwar, für sich betrachtet, bekannt. 1 Gewichtsteil Kunstharz in einer Mischanlage Es muß aber darauf hingewiesen werden, daß im gemischt und homogenisiert; vorliegenden Fall das Vibrieren nicht zur Verdich-

2. die homogenisierte Masse wird in eine auf tung der Masse dient, sondern in Rahmen des ersten Raumtemperatur gehaltene, oben offene Form Verfahrensschrittes betrachtet werden muß, indem eingefüllt und darin während 2 Minuten gerüt- 15 nämlich dadurch die durch den hohen Kunststofftelt; anteil sich bildenden Gas- und Dampfblasen sowie

3. auf die Oberfläche der in der Form befindlichen allfällig eingeschlossene Luft ausgetrieben werden. Masse wird Kieselsand von einer Körnung von Erschwerend kommt nun aber der Umstand dazu, 0,6 bis 1,0 mm im Überschuß aufgebracht, so daß der hohe Kunststoff anteil zu einer unerwünschdaß ein Teil davon durch die gesamte Oberfläche 20 ten Trennung der homogenisierten Masse führt, inder Masse in diese Masse eindringt; dem nämlich der leichte Kunststoff durch die Vibra-

4. hiernach wird die Form mit der Masse in einen tion nach oben getrieben wird, während das schwere mit Zwangsbelüftung versehenen Ofen einge- Granulat nach unten sinkt.

bracht und während 20 Minuten bei 120° C Die Vibrationszeit muß daher kurz gehalten werdarm belassen, um anschließend auf Raumtem- 25 den. Aus den vorhin erwähnten Gründen müssen peratur abgekühlt zu werden. noch offene Formen verwendet werden, denn nur bei

Durch diese Kombination erhält man Platten, die diesen können die erwähnten Gase und Dämpfe frei sich durch eine hohe Elastiztät und Biegsamkeit aus- entweichen.

zeichnen. Der Vibrationsschritt dient bei den meisten beim einzelnen betrachtet sind zwar die Verfahrens- 30 kanntgewordenen Verfahren zur Verdichtung oder schritte (ohne die angegebenen Zahlenwerte) an und zur Homogenisierung, bei einem Verfahren auch für sich bekannt. So ist insbesondere schon mehrfach zum Austreiben der eingeschlossenen Luft. Dabei vorgeschlagen worden, Granulat und Kunstharz zu handelt es sich aber um Massen, deren Bestandteile mischen; ebenso ist die Vibrierung einer solchen . sich durch das Vibrieren nicht trennen und die daher Masse bekannt. Auch das Aufbringen einer körnigen 35 eine längere Vibrationszeit ohne weiteres ertragen. Masse ist bereits verwendet worden und natürlich Dies wäre aber bei der vorliegenden Erfindung nachauch die Wärmebehandlung. Im folgenden sollen da- teilig.

her diese einzelnen Schritte kurz einer näheren Be- Nun läßt es sich auch bei der gemäß Anspruch 1

trachtung unterzogen werden, nicht zuletzt im Hin- vorgeschriebenen kurzen Vibrationszeit nicht völlig blick auf die angestrebte Kombination aller dieser 40 vermeiden, daß am Boden der Masse eine Anreiche-Schritte zum erfindungsgemäßen Verfahren. rung von Granulat und an der Oberseite eine solche

Der erste Verfahrensschritt besteht, wie bereits er- von Kunststoff auftritt. Namentlich die oberste wähnt, in der Mischung von 1 Gewichtsteil Kunst- Schicht kann einen Kunststoffanteil aufweisen, der stoff und 4 Gewichtsteilen Granulat. Ein derart hoher weit über dem geforderten Verhältnis liegt. Eine Kunststoffanteil wurde bis jetzt als nachteilig be- 45 solche Masse würde sich nach dem Aushärten oder trachtet. Die meisten, bisher bekanntgewordenen nach einer Wärmebehandlung unweigerlich verziehen. Mischungen von Granulat und Kunststoff weisen ein Es ist daher notwendig, daß ein weiterer Verfahrens-Verhältnis von 1: 8 bis 1:10 auf; der größte je vor- schritt angewendet wird.

geschlagene Kunststoffanteil betrug 1: 6. Der Anteil Dieser weitere Verfahrensschritt besteht nun im

des Kunststoffes wurde bis jetzt deswegen so niedrig 50 Aufbringen von Kieselsand auf die Oberseite der gehalten, weil dieser mit den in den Mineralien stets Masse. Der Kieselsand muß eine bestimmte Körenthaltenen Verunreinigungen, die vor allem Schwe- nung aufweisen, denn seine Hauptfunktion besteht fei, aber auch Feuchtigkeit enthalten, chemisch rea- darin, in die oberste Schicht der Masse einzudringen giert. Die Folge davon sind Gasblasen, welche zu und dort die gleichen Bedingungen für die Polymerieiner schwammigen Struktur führen. Um diese Re- 55 sation des Kunststoffes zu schaffen wie in den unteaktionen auf ein erträgliches Maß herabzusetzen, ren Schichten, in denen sich das Granulat befindet, mußte der Kunststoffanteil niedrig gehalten werden; Im weiteren muß der Kieselsand dafür sorgen, daß dies führte aber zu sprödem, brüchigem Material. durch die richtige Aushärtung der oberen Schicht Um die letztgenannten Nachteile zu vermeiden, oder eine innige Verbindung mit den darunterliegenden wenigstens zu vermindern, ist schon vorgeschlagen 60 Schichten erzielt wird und Spannungen zwischen den worden, faser- oder gewebeförmiges Material zuzu- einzelnen Schichten vermieden werden. Der Kieselsetzen, was jedoch einen zusätzlichen Verfahrens- sand ersetzt also das durch die Vibration verloren schritt bedeutet und das Endprodukt verteuert. gegangene Granulat in der obersten Schicht. Die Kör-Trotzdem war es nicht möglich, mit diesen Zusätzen nung des Kieselsandes ist deshalb wichtig (wie auch biegsame Platten zu erhalten. 65 übrigens diejenige des zu Beginn eingebrachten Gra-

Die erwähnten chemischen Reaktionen treten na- nulats), damit sich zwischen den einzelnen Körnern türlich auch beim erfindungsgemäßen ersten Verfah- reiner Kunststoff einlagern kann, welcher dann unter rensschritt auf. Daher müssen weitere Maßnahmen Wirkung des Katalysators auszupolymerisieren be-

ginnt und sich mit demjenigen Kunststoff, der vom Granulat absorbiert ist und eine dünne Schicht um jedes Granulatkorn bildet, verbindet. Es handelt sich hier also weder um die Zugabe bloßer Füllstoffe, wie verschiedentlich schon vorgeschlagen, oder um die ebenfalls schon bekannte Herstellung einer aufgerauhten Schicht zur besseren Haftung des fertigen Erzeugnisses auf seiner Unterlage. Damit die oberste Schicht ausreichend und vollständig mit Kieselsand versorgt wird und kein Teil der Oberfläche unbedeckt bleibt, wird der Kieselsand zweckmäßigerweise in Überschuß aufgebracht. Bei dieser Gelegenheit bildet sich gleichzeitig eine Rauhschicht, die das Verlegen solcher Platten erleichtert, aber, wie aus dem vorhin Gesagten hervorgeht, gewissermaßen nur ein Nebenprodukt dieses Verfahrensschrittes ist. Der überschüssige Kieselsand kann abgesaugt und wieder verwendet werden.

Nunmehr folgt als weiterer Schritt die Fertigpolymerisation im Ofen. Diese Maßnahme bildet, wie aus dem Obigen hervorgeht, eine logische Folge des vorhergehenden Schrittes. Es genügt daher, auf die Zwangsbelüftung hinzuweisen, die mit den oben offenen Formen in engem Zusammenhang steht und den Zweck hat, sich bildende Gase oder Dämpfe sofort abzuführen, um jede Wiederaufnahme derselben und damit jede Porosität der Platte zu vermeiden. Diese Maßnahme steht somit im Gegensatz zu einer Dampfbehandlung, wie sie auch schon vorgeschlagen worden ist. Die Aushärtezeit und die Temperatur müssen genau eingehalten werden; es genügt nicht, wie auch schon vorgeschlagen wurde, die Formen während einer beliebigen Zeit und bei irgendeiner erhöhten Temperatur im Ofen zu belassen.

Wie ersichtlich, ist das erfindungsgemäße Verfahren somit eine Kombination ganz bestimmter, genau aufeinander abgestimmter Einzelschritte, und jede Abweichung davon, sei sie nun in den Körnungen, den Mischverhältnissen oder den Behandlungszeiten, führt sofort zu einer wesentlichen Verschlechterung des Endproduktes.

Das erfindungsgemäße Verfahren soll im folgenden nochmals etwas eingehender an Hand derjenigen Operationen dargestellt werden, mit denen es in bevorzugter Weise durchgeführt wird. Diese Operationen, in ihrer Reihenfolge dargestellt, umfassen:

1. Katalyse der Polyesterharze in der Mischanlage.

2. Zuschlag der Granulate von genau vorbestimmter Körnung.

3. Homogenisierung der Masse in der Mischanlage. Die so erzielte Masse ist kompakt und inkohärent.

4. Beschickung der Matrize im Gießverfahren. Normale Arbeitstemperatur: 18 bis 30° C.

5. Verteilung der Masse im Formkasten und nachfolgende Vibration der gefüllten Form. Die Vibration bezweckt insbesondere die Ausscheidung der in der Masse eingeschlossenen Luft, die Ausscheidung der an der blanken Oberfläche der Matrize haftengebliebenen Luft, die Einleitung des Entgasungsvorganges und die Gewährleistung einer gleichförmigen Verteilung.

6. Verteilung von SiO₂ in Form von Kieselsand auf der Rückseite der Platte mittels Rüttelsieb. Die dabei verteilte Menge wird mit gehörigem Überschuß beigegeben, um auf jeden Fall die Nichtberücksichtigung auch des geringsten Flächenteiles zu vermeiden. Hierbei wird der Überschuß durch eine Absauganlage rückgewonnen und wiederum in den Verteilungsprozeß eingebracht.

7. Überführung der Matrize oder des Formkastens in einen bei einer Temperatur von 12O⁰C arbeitenden Polymerisationstunnel. Hier beginnt die Polymerisationsphase der Masse, wobei die Entgasung graduell und vollständig erfolgt. Die Zwangsumlauflüftung scheidet Luft und Gase

ίο jeglichen Ursprungs aus und verunmöglicht deren Stauung an der Massenoberfläche, was bekanntlich die Gefahr einer neuerlichen Absorption hervorruft. Die Kontrolle der ausgeschiedenen Abgase ermöglicht die Überwachung des im vorbestimmten Zeitablauf von 20 Minuten erfolgenden Vorganges.

8. Elimination der durch den geringen Überschuß der Masse erzeugten »Gräten« an den Formkastenrahmen und gleichzeitige Rückgewinnung der überschüssigen Kieselsäure.

9. Überführung der Form mit der nunmehr polymerisieren Platte in einen Abkühltunnel, wo die Matrizen wiederum auf die Anfangstemperatur, d. h. von 120 auf 18 bis 30° C zurückgebracht werden. Es braucht nicht besonders erwähnt zu werden, daß dieser Arbeitsvorgang unumgänglich ist, weil ja bei Polymerisationstemperaturen von 12O⁰C jede Weiterbehandlung der Platten eine Verformung derselben hervorrufen würde.

10. Herausnahme der Platte, wobei diese Operation mühelos entweder manuell oder mit mechanischen Vorrichtungen erfolgen kann.
Gegenüber den bisherigen Verfahren zeichnet sich das Verfahren durch eine Anzahl verhältnismäßig einfacher Verfahrensschritte aus. Damit gelingt es, Platten und Dimensionen herzustellen, die erheblich größer sind, als sie bisher hergestellt werden konnten. Es ist möglich, Dimensionen von 300 ■ 120 cm herzustellen entsprechend einem Standardformat der modernen vorfabrizierten Elemente. Es können jedoch auch noch größere Dimensionen hergestellt werden, falls neue normierte, vorfabrizierte Elemente dies erfordern sollten. Die durchschnittliche Dicke der Platten beträgt 6 mm und das mittlere Gewicht je Quadratmeter beträgt etwa 12 kg, was bei einem Format von 300 · 120 cm 43,2 kg entspricht. Dabei bleiben die für solche Platten typischen Eigenschaften in vollem Umfang erhalten oder werden sogar noch verbessert:

Hohe Abnutzungsfestigkeit,
hohe Reibfestigkeit,

hohe Witterungsbeständigkeit (Frost, ultraviolette und infrarote Strahlen),

Beständigkeit gegen die Einwirkung korrodierender Säuren sowie von öl und Fettstoffen,
Unbrennbarkeit,

kein Angriff von Schimmelpilzen,
unverwüstliche Farbtöne,

auch über längere Zeitspannen hinweg unverformbar,

Gewährleistung des Wärmeaustausches zwischen Innen- und Außenräumen.

Von besonderer Bedeutung sind jedoch die große Biegsamkeit und Elastizität sowie die hohe Schlag- und Druckfestigkeit der nach dem Verfahren hergestellten Platten, die sich jeder durch äußere Beanspruchung erzeugten Verformung in jeder Hinsicht

anzupassen vermögen. Damit eignen sie sich, sowohl zur Außen- als auch zur Innenverkleidung sämtlicher vorfabrizierter Bauelemente, auch wenn sie sowohl bei der Verarbeitung als auch während des Transportes und dem Versetzen ganz besonders hohen Beanspruchungen ausgesetzt sind.

Die Verarbeitung dieser Platten erfolgt mühelos, d. h., sie können zersägt, durchbohrt, gefräst, abgekantet werden usw. und dies mit den üblichen bei Verkleidungsarbeiten verwendeten Werkzeugen. Ebenso einfach kann auch das Versetzen mittels normaler Zemente oder den im Baugewerbe üblichen Klebstoffen vorgenommen werden.

Beispiel

Zum besseren Verständnis wird eine nach dem Verfahren hergestellte kunststeinartige Platte beschrieben, die mit (A) und (B) bezeichneten Polyesterharze, die in diesem Falle verwendet wurden, sind Produkte der Firma Bombrini-Parodi-Delfino, Rom, und werden unter der Handelsbezeichnung »Selectron 5003« (A) und »Selectron 5220« (B) vertrieben.

Die Zusammensetzung der mineralischen Zuschlagstoffe weist folgende Körnungen auf: Zunächst werden die Marmor- und Granitbruchstücke in einem Backenbrecher gemahlen. Der so gewonnene Bruch wird mittels vier verschiedenen Siebgrößen ausgesiebt, durch welche die vier Grundkörnungen gewonnen werden.

Körnung Nr. 1 besteht aus dem gesamten Feinbruch, der durch ein Vierkantmaschensieb zu 0,3 mm durchgeht. Dieser erstreckt sich somit vom Flugstaub bis zum maximalen vom Sieb durchgelassenen Material.

Körnung Nr. 2 besteht aus dem Rest des Bruchs Nr. 1 nach Siebung mit einem Vierkantmaschensieb von 1,2 mm. Der Bruch besteht somit aus sämtlichen Korngrößen zwischen 0,3 und 1,2 mm.

Körnung Nr. 3 ist der Rest des Bruches Nr. 2 nach Siebung mit einem Vierkantmaschensieb mit 2,5 mm Maschenweite.

Körnung Nr. 4 ist durch den Rest des Bruches Nr. 3 nach Siebung mit einem Vierkantmaschensieb mit 4 mm Maschenweite gegeben.

Es wird somit der aus dem Backenbrecher gewonnene gesamte Bruch bis zur Korngröße von 4 mm Maschenweite verwendet.

Die nachstehend angeführten Prozentsätze beziehen sich auf das Gesamtgewicht der fertigen Platte.

In eine Mischanlage werden 8,25 Vo Kunstharz A und 8,25% Kunstharz B eingegeben, worauf bei Beginn des Mischvorganges 0,017% eines Katalysators vom Typ Benzoylperoxyd vermischt zu 50% mit Trikresylphosphat beigegeben und hierauf gemischt wird. Dieser katalysierten Mischung werden 66,817% nicht behandelte mineralische Zuschlagstoffe beigegeben, worauf das ganze weiter gründlich gemischt wird.

Die gründlich homogenisierte Masse wird hierauf in die auf Raumtemperatur (etwa 18 bis 30° C) gehaltene, also nicht besonders aufgeheizte Form gebracht und während 2 Minuten vibriert.
. In diesem Zeitpunkt erfolgt die Zugabe von SiO₂ in Form von Kieselsand. Hierbei handelt es sich um natürlichen Kieselsand aus Meeresablagerungen, die auf Grund ihres geologischen Ursprungs ganz be

stimmte physikalische, insbesondere granulometrische Eigenschaften und eine bestimmte kristallographische Form besitzen. Der Kieselsand wird mit einer Körnung von 0,6 bis 1,0 mm verwendet und bildet an der Rückseite der Platte die sandige Flächenstruktur, die ein Versetzen der Platte auf jeden beliebigen Untergrund und mit jedem beliebigen Haftmittel ermöglicht.

Die agglomeriert verbliebene Kieselsandmenge beträgt 16,666% des Gesamtgewichtes.

Die darin anschließenden Arbeitsgänge entsprechen den in den Punkten 7 bis 10 der bei der Beschreibung des Herstellungsverfahrens angegebenen Operationen.

Die Zusammensetzung für 1 kg des verwendeten Materials für die Herstellung der kunststeinartigen. Platten von 6 mm ist folgende:

20 Harz %	Katalysator %	Granulat Granit, Marmor Vo	Kiesel sand %	Total °/o
16,500	0,017	66,817	16,666	100,000

Pro Quadratmeter einer solchen Platte werden folgende Materialmengen benötigt:

3o Harz kg	Katalysator kg	Granulat Granit, Marmor kg	Kiesel sand kg	Total kg
1,98	0,020	8,00	2,00	12,00

Die mit dieser Zusammensetzung hergestellten Platten weisen folgende Vorteile auf:
2. Geringes Gewicht in Quadratmeter Fertigprodukt und dementsprechend geringe Belastung der Tragkonstruktionen;

2. Erzeugung großdimensionierter Formate und dementsprechend Möglichkeit zur Anbringung der Platten auf vorfabrizierten Bauelementen, sowohl bei deren Herstellung als auch unmittelbar auf der Baustelle;

3. genaue Wiedergabe, sowohl im Aussehen als auch im Farbton des entsprechenden Natursteines;

4. geringe Kosten der Herstellungsanlagen und der dabei verwendeten Rohstoffe ermöglichen es, ein wesentlich billigeres Fertigprodukt auf den Markt zu bringen als die entsprechenden Natursteinarten;

5. in Anbetracht des geringen Gewichtes des Fertigproduktes ist ein leichtes Versetzen der Platte ohne Mithilfe von Metallankern unter Verwendung der üblichen Zemente oder Kleber möglich;

6. wegen der großen Elastizität ist auch eine Verlegung auf alten Fußböden möglich, womit ein einfaches Mittel zur Modernisierung alter Bauten vorliegt;

7. in Anbetracht ihres geringen Gewichtes können die Platten auch im Schiffbau verwendet werden.

Bei den angegebenen Zahlenwerten handelt es sich um erprobte Werte, von denen in gewissem Umfang abgewichen werden kann, ohne dabei vom erfindungsgemäßen Verfahren und dem danach hergestellten

Erzeugnis abzuweichen. So können auch andere polymerisierende Kunstharze, aber auch in anderer Zusammensetzung der Komponenten verwendet werden. Ebenso erlauben die Körnungen gewisse Abweichungen, solange die erwähnten Eigenschaften der Platten erhalten bleiben.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von biegsamen Platten aus Granit, Marmor und Kunstharz, ge- ίο kennzeichnet durch die Kombination der folgenden Verfahrensschritte:

1. Ein Granulat von einer Körnung von 0,3 bis 4 mm Maschenweite aus Granit und/oder Marmor und katalysierte Kunstharze werden im Verhältnis von 4 Gewichtsteilen Granulat auf 1 Gewichtsteil Kunstharz in einer Mischanlage gemischt und homogenisiert;

2. die homogenisierte Masse wird in eine auf Raumtemperatur gehaltene, oben offene ao Form eingefüllt und darin während 2 Minuten gerüttelt; -

3. auf die Oberfläche der in der Form befindlichen Masse wird Kieselsand von einer Körnung von 0,6 bis 1,0 mm, im Überschuß aufgebracht, so daß ein Teil davon durch die gesamte Oberfläche der Masse in diese Masse eindringt;

4. hiernach wird die Form mit der Masse in einen mit Zwangsbelüftung versehenen Ofen eingebracht und während 20 Minuten bei 120° C darin belassen, um anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt zu werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Polyesterharze verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine deckellose Form verwendet wird.

4. Kunststeinartige Platte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat aus vier im gleichen Verhältnis zusammengesetzten Körnungen mit 0,3, 1,2, 2,5 und 4 mm Maschenweite besteht.

109538/234