DE1938727A1 - Keramischer Stein und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

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Vestische Glashütte GmbH 56 Wuppertal-Iangerfeld

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Paul-Gerhardt-Str. 7

Keramischer Stein und Verfahren zu seiner Herstellung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen keramisahen Stein mit einer Oberflächenbeschichtung aus einem duroplastischen Kunststoff und ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Keramische Steine, insbesondere Lehmziegelsteine bzw· KLinkersteine werden in großem Umfang in Baugewerbe verwendet. Die normalen Ziegelsteine haben keine geschützte Oberfläche. Die doppelt gebrannten Klinkersteine sind wesentlich teurer aufgrund der zusätzlichen Verfahrensmaßnahmen des Brennens und werden deshalb nur in beschränktem Umfang im Baugewerbe eingesetzt. Weiterhin sind Plättchen bzw. Kacheln bekannt, die eine Glasur als Oberflächenbeschichtung aufweisen. Auch diese Baumaterialien sind relativ aufwendig hinsichtlich ihrer Herstellung und werden aus diesem Grunde ebenfalls nur selten im Baugewerbe verarbeitet.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabenstellung zugrunde, einen neuen keramischen Stein zu finden, der in technisch einfacher Weise aus leicht zugänglichen Ausgangsstoffen hergestellt bzw. mit diesen veredelt werden kann und eine Oberfläche erhält, die große Härte, Zähigkeit und Wetterbeständigkeit besitzt und in dieser Beziehung mit den

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Klinkersteinen bzw. Kacheln vergleichbar ist bzw. diesen bekannten Steinen gegenüber verbesserte Eigenschaften aufweist.

Überraschenderweise wurde nunmehr gefunden, daß diese Aufgabenstellung in überaus einfacher Weise dadurch gelöst werden kann, daß der keramische Stein eine Oberflächenbeschichtung aus einem duroplastischen kunststoff enthaltend Glasmehl und/oder Quarzmehl als Füllstoff erhält.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demgemäß ein keramischer Stein, der dadurch gekennzeichnet"ist, daß er eine Oberflächenbeschichtung aus einem duroplastischen Kunststoff enthaltend Glasmehl und/oder Quarzmehl als iüllstoff besitzt. Der keramische Stein gemäß der Erfindung weist eine außerordentlich wetterbeständige Oberfläche auf. Die Oberflächenbeschichtung weist eine extreme Kratz-, Schlag- und Wetterfestigkeit auf, so daß beim Beschlagen mit einem Hammer in der Regel der beschichtete keramische Stein zerstört wird, nicht aber die Oberflächenschicht.

Die Stärke der Oberflächenbe schichtung richtet sich nach dem gewünschten technischen Effekt sowie danach, ob eine gleichmäßige oder ornamentierte, gegebenenfalls verschieden gefärbte Oberfläche gewünscht wird. Die Oberflächenbeschichtung ist in der Regel etwa 0.2 bis 5 mm, vorzugsweise etwa 0.5 bis 1.5 mm stark. Wie bereits ausgeführt, ist es nicht erforderlich, daß die Oberfläohenbeechichtung dine gleichmäßige Stärke aufweist. Ee ist vielmehr zur Erzeugung von ornamentalen Mustern bevorzugt, daß die Oberflächenstärke variiert. Ils keramischer Stein, der eine Oberflächenbeschiohtung gemäß der Erfindung aufweist, wird vorzugsweise ein Lehmeiegelstein verwendet, da dieser besonders leicht . und billig zugänglich ist und auch heute noch einer der am häufigsten verwendeten Bausteine let. Ss können jedoch gemäß

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der Erfindung auch "beliebige sonstige keramische Steine mit der Oberflächenbeschichtung versehen sein. Hierbei ist es lediglich erforderlich, daß vor dem Aufbringen der Oberflächenbeschichtung gemäß der Erfindung der Stein eine gewisse Porösität besitzt, so daß die Oberflächenbeschichtung eine gute Verankerungsmöglichkeit im Stein hat. Wenn jedoch der als Rohprodukt verwendete keramische Stein eine zu große Porösität besitzt, ist es möglich, die Oberfläche zunächst durch eine Versiegelung, Lackierung oder dgl. derart zu behandeln, daß zumindest ein !eil der Poren geschlossen wird und der als Oberflächenbeschichtung gemäß der Erfindung verwendete duroplastische Kunststoff bei der Herstellung des Steines nicht zu tief in dessen Poren eindringt.

Der Kunststoff, aus dem die Oberflächenbeschichtung gemäß der Erfindung besteht, ist ein bei erhöhter Temperatur gegebenenfalls unter Einfluß von Härtungskatalysatoren und/ oder Beschleunigern gehärteter Kunststoff, der im wesentlichen lösungsmittelfrei ist. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Herstellung des Steines derart erfolgt, daß unter Anwendung von erhöhter Temperatur ausgehärtet wird, um großtechnisch eine Massenfabrikation in kurzer Zeit zu ermöglichen, Bei einer derartigen Verfahrensweise würden Lösungsmittel im Kunstharz dahingehend stören, daß diese bei den angewandten erhöhten Temperaturen zu schnell entweichen und Blasen in der Kunststoffbeschiehtung bilden.

Es wurde gefunden, daß als Kunststoff für die Oberflächenbeschichtung gemäß der Erfindung insbesondere Epoxidharze zweckmäßig sind. Diese zeigen eine große Zähigkeit, sind lösungsmittelfrei, härten in kurzer Zeit aus und sind in der Lage, größere Mengen an Füllstoffen aufnehmen zu können. Lösungsmittelfreie, hitzehärtfreie Epoxidharze sind allgemein bekannt. Es wird dazu auf die einschlägigen Druckschriften,

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insbesondere der Herstellerfirmen wie CIBA Aktiengesellschaft, Basel, Schweiz, sowie Deutsche Shell Aktiengesellschaft verwiesen.

Das im Kunststoff enthaltene Glasmehl und/oder Quarzmehl liegt zweckmäßig in einer Menge von mindestens etwa 10 Gew.$ bis maximal etwa 80 Gew.$, bezogen auf das Gesamtgewicht der Oberflächenbeschichtung, vor. Besonders bevorzugt sind Mengen von etwa 40 - 60 Gew.$, insbesondere etwa 50 Gew.$ Glasmehl und/oder Quarzmehl, bezogen auf das Gesamtgewicht der Oberflächenbeschichtung. Der Grund hierfür liegt darin, daß diese Füllstoffe außerordentlich leicht zugänglich und billig sind und es deshalb erwünscht ist, den Füllstoffgehalt verhältnismäßig hoch einzustellen, damit die Steine wirtschaftlich sind. Die obere Grenze wird dadurch gesetzt, daß eine genügende Menge Bindemittel vorhanden sein muß, um die Elastizität der Oberfläche bei großer Härte zu erhalten. Hohe Anteile an Füllstoff führen dazu, daß die Oberfläche zunehmend matter wird. Wenn eine glänzende Oberflächenbeschichtung gewünscht wird, liegt der Füllstoffgehalt in der Größenordnung von etwa 50 Gew.^.

Das als Füllstoff verwendete Glasmehl und/oder Quarzmehl hat vorzugsweise eine Korngröße von 0.1 - 50 my, ganz besonders bevorzugt von 20 - 50 my. Bei zu großen Korngrößen wird eine gleichmäßige glatte Oberfläche nicht mehr erhalten. Zu kleine Korngrößen führen unter Umständen zu Schwierigkeiten bei der Verarbeitung aufgrund übermäßiger Staubentwicklung. Außerdem kann bei Verwendung von zu geringen Korngrößen ein unerwünschter Thixotropie-Effekt hervorgerufen werden.

Die Oberflächenbeschichtung gemäß der Erfindung kann Farb-Pigmente und/oder Farbstoffe, vorzugsweise in einer Menge

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von etwa 2 bis 20 Gew.$, bezogen auf das Gesamtgewicht der Oberflächenbeschichtung, enthalten. Die Art und Menge der , Pigmente und/oder Farbstoffe richtet sich nach der gewünschten Färbung. Wie bei der Stärke der Oberflächenbeschichtung ist es hinsichtlich der Pigmente und Farbstoffe ebenfalls nicht erforderlich, daß diese gleichmäßig vorhanden sind. Zur Erzielung dekorativer Effekte ist es vielmehr möglich, verschieden gefärbte Oberflächenschichten auf den Stein gemäß der Erfindung aufzutragen. Die Oberflächenbeschichtung kann weiterhin an sich allgemein bekannte kunstharztechnische Zusatzstoffe enthalten, wie Weichmacher, Verdickungsmittel, Silikonöle, Silikonharze usw.

Der Stein gemäß der Erfindung kann allseitig mit einer Oberflächenbeschichtung versehen sein, insbesondere dann, wenn er lediglich zu dekorativen Zwecken dient. Wenn der Stein jedoch für Bauzwecke eingesetzt wird, iet es zweckmäßig, daß die Oberflächenbeschichtung nur auf den Flächen vorliegt, die nach der Vermauerung sichtbar sind.

Die Herstellung des keramischen Steins gemäß der Erfindung erfolgt vorzugsweise derart, daß der auf über etwa 100° G erwärmte Stein mit einem im wesentlichen lösungsmittelfreien hitzehärtbaren Kunststoff enthaltend Glasmehl und/oder. Quarzmehl als Füllstoff beschichtet und der Kunststoff anschließend durch weiteres Erhitzen gehärtet wird. Die Temperatur, auf die der Stein vor dem Auftragen des hitzehärtbaren Kunststoffes erwärmt wird, richtet sich nach der !Temperatur, bei der der Kunststoff aushärtet. Es soll sofort beim Auftragen des Kunstharzes auf den erwärmten Stein eine starke Härtung eintreten. Gleichzeitig soll aber ein gewisses Eindringen des flüssigen Kunstharzes in die Oberfläche des Steines gewährleistet sein, um eine genügende Verankerung der Oberflächenbeschichtung an den Stein sicher-

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zustellen. Die jeweils optimalen !Temperaturen können je nach Art des beschichteten Steines und des verwendeten Kunstharzes durch den Fachmann leicht anhand einfacher Versuche festgestellt werden. Bei Anwendung von hitzehärtbaren Epoxidharzen liegt die !Temperatur, auf die der Stein vor dem Beschichten erwärmt wird, zweckmäßig bei etwa 150° C.

Nach dem Auftragen der Kunstharzbeschichtung wird der Stein weiter erwärmt, um eine vollständige Aushärtung zu gewährleisten. Die Temperatur darf jedoch nicht so hoch sein, daß die Komponenten der Kunstharz-BeSchichtung vor dem Aushärten verdampfen und dadurch Blasen in der Beschichtung bilden. Die jeweils optimale !Temperatur kann auch hier durch den Fachmann je nach Art des eingesetzten Kunstharzes durch einfache Versuche leicht bestimmt werden.

Wie bereits oben ausgeführt, sind gemäß der Erfindung als lösungsmittelfreie hitzehärtbare Kunststoffe Epoxidharze besonders bevorzugt. Andere lösungsmittelfreie Kunstharze sind beispielsweise Polyesterharze, die gegebenenfalls einpolymerisierbar e monomere Vinyl-Verbindungen enthalten können, sowie Polyisocyanate und reaktionsfähige Wasserstoffatome enthaltende Verbindungen, die durch Polyaddition PoIyurerane liefern, unter lösungsmitteln werden im Sinne der vorstehenden Ausführungen solche verstanden, die an der Reaktion nicht teilnehmen und deshalb beim Aushärten aus dem System entweichen müssen. Dagegen können die Kunstharze solche Stoffe enthalten, die zwar gleichzeitig als Lösungsmittel wirken, jedoch an der Polymerisation teilnehmen und vollständig in den Kunststoff einpolymerisiert werden. Beispiele hierfür sind die oben erwähnten monomeren Vinyl-Verbindungen.

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Der Auftrag der Kunstharze auf den erwärmten Stein kann nach üblichen Verfahren erfolgen, z. B. durch Spritzen, Gießen, Rollen usw. Bei der großtechnischen Ausführung des Verfahrens ist das Spritzen "besonders bevorzugt. Durch Aufspritzen verschieden zusammengesetzter Kunstharze mit unterschiedlichem Gehalt an Füllstoffen, Pigmenten und/oder Farbstoffen können auf einem Stein Beschichtungen mit beliebig gewünschten Farbkombinationen, Ornamenten und dergleichen erhalten werden. Das Verfahren zur Herstellung der Steine gemäß der Erfindung ist technisch außerordentlich einfach und wirtschaftlich durchzuführen und liefert neue Produkte von breitem Anwendungsgebiet.

Beispiel 1

Ein Lehmziegelstein wird auf etwa 150° C erwärmt und mit einem Kunstharz der folgenden Zusammensetzung bespritzt:

Epoxidharz (Epikote 162) 26 Gew.T.

fein verteilte Kieselsäure (Aerosil) 4 Gew.T. Titandioxid (Verdickungsmittel) 7 Gew.T. Härter (Laromin C 260) 13 Gew.T.

Glasmehl (Korngröße 1 - 50 my) 50 Gew.g.

100 Gew.T.

Nach Aufspritzen dieses Kunstharz-Gemisches wird der Stein noch etwa 20 Minuten lang auf etwa 150° C erhitzt.

Beispiel 2

Es wird wie im Beispiel 1 verfahren, wobei ein Kunstharz-Gemisch der folgenden Zusammensetzung verwendet wird:

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Epoxidharz (Epikote 828) fein verteilte Kieselsäure (Aerosil) Titandioxid Type RN 59 Härter (Laromin C 216) Glasmehl (Korngröße 20 - 60 my)

26 Gew.T.

4 Gevr.T.

7 Gew.T. 13 Gew.T. 50 Gew.T. Gew. T.

Der Stein wird vor dem Beschichten auf etwa 120 C erhitzt, und die Aushärtung wird durch langsames Abkühlenlassen auf Zimmertemperatur bewirkt.

Beispiel 3

Ein Lehmziegelstein wird auf 160° C vorgewärmt und mit einer Kunstharz-Masse der folgenden Zusammensetzung durch Aufspritzen aus einer Spritzpistole beschichtet:

Epoxidharz (Epikote 162) fein verteilte Kieselsäure (Aerosil) Eisenoxid rot

Härter (Laromin O 260) Quarzmehl (Korngröße 0,1 - 1 my) Glasmehl (Korngröße 20 -" 40 my)

30 Gew.T.

4 Gew.T.

3 Gew.T.

13 Gew.T.

30 Gew.T.

20 Gew.T.

Gew.T.

Nach dem Auftrag des Kunstharzes wird noch etwa 10 Minuten auf etwa 150° C gehalten und dann an der Luft abkühlen gelassen.

In den obigen Beispielen kann der Gehalt an Glasmehl und/ oder Quarzmehl bis auf etwa 80 % gesteigert oder bis auf etwa 10 # herabgesetzt werden.

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Claims (12)

1. Patentansprüche;

   Keramischer Stein, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Oberflächenbeschichtung aus einem duroplastischen Kunststoff enthaltend Glasmehl und/oder Quarzmehl als !Füllstoff besitzt.
2. 2. Keramischer Stein gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenbeschichtung 0.2 bis 5 mm, vorzugsweise 0.5 bis 1.5 mm stark ist.
3. 3. Keramischer Stein gemäß Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stein ein Lehmziegelstein ist.
4. 4. Keramischer Stein gemäß Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff ein bei erhöhter Temperatur, gegebenenfalls unter Einfluß von Härtungskatalysatoren und/oder Beschleunigern gehärtetes lösungsmittelfreies Kunstharz ist.
5. 5. Keramischer Stein gemäß Ansprüchen 1 bis 4_f dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff ein Epoxid-Harz ist.
6. 6. Keramischer Stein gemäß Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Glasmehl und/oder Quarzmehl in einer Menge von 10 bis 80 Gew.#, vorzugsweise etwa 50 Gew.^, bezogen auf das Gesamtgewicht der Oberflächenbeschichtung, vorliegt.
7. 7. Keramischer Stein gemäß Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Glasmehl und/oder Quarzmehl eine Korngröße von 0.1 bis 50 my, vorzugsweise von 20 bis 50 my aufweist.

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8. 8. Keramischer Stein gemäß Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenbeschichtung Farbpigmente und/oder Farbstoffe, vorzugsweise in einer Menge von 2 bis 20 Gew.^, bezogen auf das Gesamtgewicht der Oberflächenbeschichtung, enthält.
9. 9. Keramischer Stein gemäß Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenbeschichtung an sich bekannte kunstharztechnische Zusatzstoffe wie Weichmacher, Verdickungsmittel, Silikonöle und Silikonharze enthält.
10. 10. Keramischer Stein gemäß Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß er die Oberflächenbeschichtung nur auf den Flächen besitzt, die nach der Vermauerung sichtbar sind.
11. 11. Verfahren zur Herstellung eines keramischen Steines gemäß Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der auf über etwa 100° C erwärmte Stein mit einem im wesentlichen lösungsmittelfreien hitzehärtbaren Kunststoff enthaltend Glasmehl und/oder Quarzmehl als Füllstoff beschichtet und der Kunststoff anschließend durch weiteres Erhitzen gehärtet wird.
12. 12. Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Stein vor dem Beschichten auf etwa 150° C erhitzt wird.

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