DE1961926A1

DE1961926A1 - Verfahren zur Herstellung von Kunststeinen

Info

Publication number: DE1961926A1
Application number: DE19691961926
Authority: DE
Inventors: Achille Bruno; Francoesco Castronovo; Antonio Cuffaro; Gianluigi Rancati
Original assignee: Medil SpA
Current assignee: Medil SpA
Priority date: 1968-12-10
Filing date: 1969-12-10
Publication date: 1970-08-13
Also published as: IS813B6; AR195643A1; BE732735A; US3670060A; CH507881A; ES368344A1; DK127291B; NL6908104A; FR2025730A1; NO124638B; MC824A1; IL32158A; AT299783B; IL32158A0; LU59965A1; IS1891A7; GB1257536A; MTP636B; RO55900A

Description

Verfahren zur Herstellung von Kunststeinen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Kunststeinen und auf die nach diesem Verfahren hergestellten Kunststeine.

Es ist bekannt, aus Pulver, Körnern, Schuppen und Splittern natürlicher Steine als Füllstoff und Zement, WasserkaUkund Gips als Bindemittel Kunststeine herzustellen. Das Gemisch aus Füllstoff und Bindemittel wird in Formen gegossen und nach seiner Erhärtung verformt. Derartig hergestellte Kunststeine sind meist spröde, stark hygroskopisch, wenig konsistent und lassen sich nur schwer nacharbeiten und auf Hochglanz polieren. Außerdem lassen sie in Bezug auf ihre Witterungs- und Lichtbeständigkeit viel zu wünschen übrig. Weiterhin gestatten die bisher bekannten Verfahren keineswegs die Herstellung von Kunstmarmorplatten, welche die schönen Veräderungs- und Transluzenzeffekte echten Marmors aufweisen.

Die vorliegende Erfindung stellt sich zur Aufgabe die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung von Kunststeinen, die witterungs- und lichtbeständig sowie leicht masche

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nell zu bearbeiten sind. Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Herstellung von Kunststeinen aus Natursteinen in Pulver- oder Körnerform und einem Bindemittel für die Natursteine erfindungsgemäß durch die Verwendung wärmehärtender Kunstharze, vorzugsweise Melaminharz als Bindemittel gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren besteht im wesentlichen aus folgenden Verfahrensstufen:

a) Herstellung eines möglichst homogenen Gemisches durch innige Durchmischung von Natursteinen in Pulver- oder Körnerform, wärmehärtenden Kunstharzen und gegebenenfalls Pigmenten, womöglich unter Zugabe eines Katalysators für das Kunstharz und eines Dispersionsmittels für die -Pigmente ;

b) Einfüllung des so erhaltenen Gemisches in Preßformen;

c) Erwärmung des Gemisches bei ansteigendem Druck und Temperatur bis zur vorzugsweise vollständigen Aushärtung der Kunstharze und zur Bildung eines festen Agglomerats;

d) Entfernung des so erhaltenen Kunststeinagglomerats aus den Formen und evtl. dessen Nachbearbeitung.

In der Weiterbildung des Verfahrens zwecks Herstellung künstlichen Marmors werden so viele Einzelgemische der obigen Zusammensetzung eingesetzt, als der fertige Marmor- _f stein getrennt sichtbare Farbkomponenten aufweisen soll. Jedes Einzelgemisch bildet also eine Farbkomponente im fertigen Kunststein, deren Farbton- durch das ihr zugesetzte Pigment bestimmt wird.

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Diese Farbkomponenten werden nur bis zu dem Punkt miteinander vermischt, in dem sie als noch deutlich getrennte Verbandungen auftreten. Zur Erzielung der für echte Marmorsorten charakteristischen Veräderungs- und Marmorierungseffekte, erzeugt man im Gemenge Umschichtungen und Formveränderungen der Farbkomponenten, indem man es einmal oder wiederholt umschüttet. Die verfahrensgemäß hergestellten Erzeugnisse übertreffen an Festigkeit und Schönheit nicht nur die bekannten Kunststeine, sondern auch viele natürliche Steine. Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet die Herstellung von Kunstmarmor, welches die Farben, die Veräderungen und Bandungen sowie die Transluzenz wertvoller Naturmarmore so vollendet wiedergibt, daß sie von den echten praktisch nicht zu unterscheiden sind.

Die Zusammensetzung der die Farbkomponenten bildenden Einzelgemische besteht, in Gewichtsprozenten ausgedrückt, aus 70 - 90 Ji, vorteilhaft 82 - 85 % Natursteinpulver, vorzugsweise Kalksteinpulver; 28 - 9 % % vorteilhaft 15 - 11 $ Kunstharze, z. B. eine Mischung von Melaminharz mit anderem aminoplastischem Harz im Verhältnis 60/40 bis 90/10, vorteilhaft 80/20 vorzugsweise ein reines Melaminharzpulver mit Faratoluensulfonsäure, Oxalsäure, Phthalsäureanhydrid, vorzugsweise Zinksulfit als Katalysator· Zur Färbung werden im Durchschnitt 2 - 0,20 JIi, vorteilhaft 0,20 - 1,66 % Farbstoffe mit Dispersionsmitteln benutzt. Beim Aushärten des in Preßformen geschütteten Gemenges benützt man Drücke von 140 - 180 kp/cm , mit einer Anfangstemperatur von 10 - 30° C, einer Aushärtungstemperatur von 145 - 160° C, wonach die Verformung der fertigen Kunststeine nach Abkühlung auf 25 - 40° C erfolgt.

Zum besseren Verständnis des Verfahrens diene folgendes Beispiel der Herstellung eines Kunstmarmors mit weißer Grundkomponente:

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Zur Erzeugung dieser Komponente werden 85 Gewichtsprozent weißen pulverförmigen Kalksteins mit etwa 15 # pulverförmigen Melaminharz und 0,15 # Zinksulfit als Katalysator für das Harz zu einer homogenen Mischung vermengt. Vorteilhaft stammt der Kalkstein aus der Vermahlung von Kalksteinen mit körnigem Gefüge, bis zu einer Korngröße, bei der

ο auf einem Klassiersieb von 400 Maschen per cm kein Rückstand

ρ und auf einem Klassiersieb von 16400 Maschen per cm nicht über 10 _?# Rückstand auftrifft· Der Kalkstein hat einen Feuchtigkeitsgehalt von unter 4 #.

Zur Bereitung der einzelnen farbigen Komponenten werden jeweils 85,5 Gewichtsprozent weißen Kalksteins von der angegebenen Korngröße und Maximalfeuchtigkeit mit 15 Gewichtsprozent pulverförmigen Melaminharzes, 0,15 Gewichtsprozent pulverförmigen Zinksulfits als Katalysator, 0,5 Gewichtsprozent eines Mineraloxyds als Pigment und etwa 0,3 Gewichtsprozent des Natriumsalzes der Naphtalinsulfonsäure innig durchmischt. Die Korngröße des Pigments wird vorteilhaft so gewählt, daß auf einem Klassiersieb von 15400 Maschen per cm nicht über 0,1 # Rückstand auftrifft. Jede Farbkomponente wird durchmischt bis sie eine gleichmäßige Färbung angenommen hat.

" Die zur Herstellung der gewünschten Marmorsorte bene-

tigten Anteile der Farbkomponenten v/erden in einen stillstehenden Mischapparat mit einem sich nach unten trichterförmig verjüngenden Boden eingefüllt. Nach kurzem Umrühren entleert man das Gemenge, mit seinen noch deutlich erkennbare farbige Banden und Adern bildenden Farbkomponenten, durch die im Trichterboden befindliche Klappe in ein anderes, ebenfalls mit einem sich nach unten verjüngenden Boden versehenes Gefäß, und aus diesem in die Preßformen. Hier haben die deutlich hervortretenden Farbkomponenten schon den Verlauf der Veräderungen und Bandungen von echtem Marmor angenommen.

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Die Formen werden in eine noch kalte Heizplattenpresse gebracht. Der Druckanstieg in der Presse wird so geregelt, daß der Höchstdruck von 155 kp/cm erst dann erreicht wird, wenn die Heizplattentemperatur auf etwa 90° C angestiegen ist, Unter gleichbleibendem Druck werden nun die Heizplatten bis auf 155° C erwärmt. Diese Temperatur wird während der ganzen sogenannten "Backzeit" beibehalten. Diese Zeit hängtvon der Stärke der zu erzeugenden Kunststeinplatte ab, wobei zu beachten ist, daß bei den oben angegebenen Temperaturen und Drucken das Gemenge in den Formen einen etwa 35 - 4-0 #igen Verlust seiner Dicke erleidet. Nach Ablauf dieser "Backzeit", läßt man die Heizplatten der Presse bis zu etwa Zimmertemperatur abkühlen, wonach man die Presse öffnet und die Marmorplatten aus den Formen entfernt.

Zur leichteren Trennung der fertigen Erzeugnisse aus den Formen werden diese vorteilhaft von ihrer Füllung mit dem Gemisch mit einem Trennmittel bestrichen oder bespritzt. Besonders geeignet zu diesem Zweck haben sich erwiesen: Paraffinemulsion, Lösungen natürlicher und künstlicher Wachse, flüssige Silikone, Butylphthalat, Isobutylphthalat, Dioctylphthalat, mit Toluol oder Benzol verdünntes Paraffinöl, Mischung von Paraffinöl und Carnauberwachs verdünnt mit Benzol oder Toluol. Die so erhaltenen Platten lassen sich leicht maschinell schneiden und auf Spiegelglanz polieren. Ihre Festigkeit, im Vergleich zu natürlichen Steinen, ist folgende:

Biegefestigkeit: 253 kp/cm (Kalksteine mit dichtem

Gefüge 120 kp/cm , mit körnigem Gefüge 14-0 kp/cm²)

Schlagfestigkeit: 0,80 - 0,70 kp/m (natürliche Marmorsteine 0,20 - 0,30 kp/m)

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Verschleißfestigkeit: Stärkeabnahme 4 mm (Ka-lkstein mit

dichtem Gefüge 6 mm; mit körnigem Gefüge 10 mm, Granite 4 mm).

Das Verfahren beschränkt sich selbstverständlich nicht auf die Erzeugung von Kunststeinen, die den Effekt natürlicher Steine erregen sollen, sondern kann auch auf die Erzeugung von Agglomeraten verallgemeinert werden, welche durch ihre Farbkombinationen und die Umrisse ihrer Parbkomponenten vollständig neue ästhetische Wirkungen erzielen. Da ja die Durchmi- ^ schung des Füllmaterials mit seinem Bindemittel und seinen Pigmenten in jeder Farbkomponente so vollständig ist, daß diese schon für sich allein durch Backen und Pressen Agglomerate von der gewünschten Festigkeit ergibt, kann man auf die Nachahmung von Naturmarmor zugunsten anderer Wirkungen verzichten und deshalb die Vermengung und die sukzessiven Umschichtungen der Farbkomponenten auch durch auf die Verwirklichung anderer Zeichnungen abgezielte Verfahrensstufen ersetzen. Deshalb könnte unter Umständen die Farbkomponente direkt in die Preßform geschüttet werden. Zur Erweiterung der Färbungsmöglichkeiten können für gewisse Farben die anorganischen auch durch organische Farbstoffe ersetzt werden.

w Ebenso ist das Verfahren nicht nur auf die Herstellung

der üblichen plattenförmigen Kunststeine beschränkt. Es ist vielmehr auch zur Herstellung anderer Agglomeratformen anwendbar.

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Claims

Ansprüche

Verfahren zur Herstellung von Kunststeinen aus Natursteinen in Pulver- oder Körnerform und einem Bindemittel für die Natursteine, gekennzeichnet durch die Verwendung wärmehärtender Kunstharze, vorzugsweise MeIaminharz, als Bindemittel.
2. Verfahren zur Herstellung von Kunststeinen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensstufen:

a) Herstellung eines möglichst homogenen Gemisches durch innige Durchmischung von Natursteinen in Pulver- oder Körnerform, wärmehärtenden Kunstharzen und einem Katalysator für letztere;

b) Einfüllung des so erhaltenen Gemisches in Preßformen;

c) Erwärmung des Gemisches bei ansteigendem Druck und Temperatur bis zur Aushärtung der Kunstharze und Bildung eines festen Agglomerate;

d) Entformung des so erhaltenen Kunststeinagglomerats nach Abkühlung desselben.
3· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gemisch aus Körnern oder Pulver von Natursteinen, Kunstharzen und einem Katalysator zusätzlich noch Pigmente und gegebenenfalls ein Dispersionsmittel für diese zugegeben werden.

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4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Verfahrensstufen umfaßt:

a) Bereitung einer Anzahl von Farbkomponenten, wobei jede aus einem möglichst homogenen Einzelgemisch aus Natursteinen in Pulver- oder Körnerform, wärmehärtenden Kunstharzen samt Kunstharz-Katalysator in Pulverform besteht, welches Einzelgemisch durch Zusetzung eines Pigments gefärbt wird;

b) Übertragung der gewünschten Farbkomponenten in eine Form;

c) Erwärmung der in der Form beinhalteten Farbkomponenten bei allmählich ansteigendem Druck und Temperatur bis zur Erzielung eines festen Agglomerate durch Aushärtung der Kunstharze;

d) Entformung des Agglomerate nach Abkühlung desselben.
5. Verfahren nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Bereitung der Farbkomponenten und der Einbringung derselben in Formen folgende Arbeitsgänge zwischengeschaltet werden:

a) Einfüllen der verschiedenen Farbkomponenten, im gewünschten Verhältnis, in einen stillstehenden Mischapparat ;

b) Umrühren der Farbkomponenten nur in dem Ausmaße, daß sie noch deutlich getrennt erscheinen;

c) Übertragung des so erhaltenen Gemenges aus dem Mischapparat in die Formen mit dazwischenliegender einmaliger oder mehrmaliger Umlagerung der Farbkomponenten.

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6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Einzelgemisch hergestellt wird aus: 70 - 90 Gewichtsprozent, vorteilhaft 82 - 85 Gewichtsprozent von Pulver oder Körnern aus Natursteinen, vorzugsweise aus Kalkstein; 28-9 Gewichtsprozent, vorteilhaft 15 - 11 Gewichtsprozent wärmehärtender Kunstharze in Pulverform, vorzugsweise Melaminharzpulver; einem Katalysator für das Kunstharz, vorzugsweise Zinksulfit; 2 0,20 Gewichtsprozent, vorzugsweise 1,66 - 0,20 Gewichtsprozent Pigmente mit Dispersionsmitteln für dieselben.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2, 4 oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß das in die Form übergeführte Gemisch von einer Anfangstemperatur von 10-30 C bis zu einer Aushärtungstemperatur von 145 - 160 C unter ansteigendem Druck erwärmt und nach erfolgter Aushärtung des so erhaltenen Agglomera

abgekühlt wird.

tenen Agglomerate vor seiner Verformung auf 25 - 40° C
8. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß man

während der Wärmebehandlung den auf das Gemisch ausgeübten

ρ Druck von 0 bis zu einem Höchstdruck von 140 - 180 kp/cm erhöht und diesen Höchstdruck während der ganzen Behandlungszeit beibehält.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Höchstdruck auf den Forminhalt erst ausgeübt wird, wenn₀ dieser eine !Temperatur von 70 - 100° C, vorzugsweise 90 G erreicht hat.
10. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Trennmittel zur Bestreichung oder Bespritzung der Formen vor dem Einfüllen des Gemenges natürliche Wachslösungen, flüssige Silikone,

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Butylphthalat, Isobutylphthalat, Dioctyplphthalat, verdünntes Paraffinöl, vorzugsweise eine wässerige Paraffinemulsion angewendet wird.

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