DE2239055B1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer von einer natursteinplatte abgeformten elastischen matrize - Google Patents

Description

ein Negativ abgenommen. Von diesem Negativ wird als nächstes mit dem gleichen Material ein Positiv hergestellt. Von diesem Positiv wird auf galvanischem Weg schließlich ein Metallnegativ gewonnen, das dann die endgültige Werkzeugform oder Matrize für die herzustellenden Kunststoffgegenstände mit naturgetreuer Oberflächen-Struktur bildet. Für die Herstellung von Natursteinimitationen ist dieses bekannte Verfahren vor allem deshalb nicht geeignet, weil bereits die Herstellung der Metallmatrize auf galvanischem Weg daran scheitert, daß sich in den Vertiefungen, insbesondere in den hinterschnittenen Vertiefungen des metallisierten Gummipositivs, ein genügender Metallniederschlag nicht erreichen läßt. Selbst wenn dieses Problem gelöst werden könnte, ist zwar noch die Trennung des Metallnegativs von dem Gummipositiv wegen der Elastizität des letzteren möglich; offensichtlich verhindern aber die Hinterschneidungen die Trennung der dann herzustellenden Kunststeinplatten von diesem Metallnegativ. Die Verwendung des bei diesem bekannten Verfahren an sich nur eine Zwischenstufe bildenden ersten Gumminegativ zur Abformimg von Kimststeinplatten hat die gleichen Nachteile, wie sie bereits vorstehend in allgemeiner Form im Zusammenhang mit Verfahren auf der Basis kalt verarbeitbarer elastischer Werkstoffe erläutert wurden.

Es wurde auch versucht, die Reißfestigkeit kalt verarbeitbarer elastischer Werkstoffe durch Armierung mit Gewebeeinlagen oder mit anderen, nicht dehnbaren Werkstoffen zu verbessern. Die dadurch erreichte Verbesserung der Reißfestigkeit ergibt sich aber nur auf der Flachseite der Matrize, nicht jedoch in dem Bereich, in dem die Reißfestigkeit erhöht werden soll, nämlich im Bereich der Struktur. Ganz abgesehen davon, vermindert eine Armierung die Elastizität des Werkstoffes und beseitigt damit gerade die wichtigste Eigenschaft.

An sich könnten mit heiß vulkanisierbaren Werkstoffen die vorgenannten Nachteile nahezu vollständig beseitigt werden. Insbesondere ist das Ausgangsmaterial wesentlich billiger und könnte in erheblich kürzerer Zeit und mit weniger Arbeitsaufwand maschinell zu einer Matrize hoher Reißfestigkeit und Elastizität geformt werden.

Auf Grund dieser überlegenen Eigenschaften wurde versucht, Matrizen unter Verwendung eines heiß vulkanisierenden Ausgangsmaterials vom Naturstein abzunehmen. Hierzu wurde als Ausgangsmaterial eine unvulkanisierte Gummiplatte auf die Natursteinplatte gelegt und dann in einer Heizpresse unter Anwendung von Druck und Hitze ausvulkanisiert, ein Verfahren, wie es bei der Gummiverarbeitung, z. B. bei der Reifenherstellung üblich ist. Die Übertragung der in der Gummiverarbeitung üblichen Herstellungsverfahren scheitert aber daran, daß Heizvulkanisate nur unter Hitze und Druck ausgeformt werden können und deshalb nur Formen aus Metall, z. .B Stahl oder Aluminium, geeignet sind. Ein Naturstein besitzt aber nicht die für eine Heizvulkanisation erforderlichen Eigenschaften. Es hat sich gezeigt, daß schon beim Anwärmen einer Steinplatte Wärmespannungen auftreten, die zu Rißbildungen und damit zur Zerstörung der Platte führen. Der zusätzlich anzuwendende Druck während des Vulkanisationsprozesses führt meist schon bei der Abformung der ersten Matrize zum Bruch der Steinplatte.

Da somit offenbar die direkte Abnahme heiß vulkanisierter Matrizen vom Naturstein nicht möglich ist, wurde versucht, aus dem als Positivform dienenden nicht druck- und hitzebeständigen Naturstein über eine Negativform nochmals eine Positivform als Duplikat des Natursteines, jedoch aus druck- und hitzebeständigem Material, herzustellen. Dies scheitert jedoch daran, daß es nicht möglich ist, eine (Negativ-)Zwischenform zu bilden, mit der etwa im Metal !gießverfahren ein Duplikat des betreffenden Natursteines hätte gewonnen werden können. Alle denkbaren Werkstoffe für eine geeignete Zwischenform sind nach dem Verfestigen nicht dehnbar, so daß eine Trennung von (Naturstein-)Form und Formling schon in diesem Stadium ausgeschlossen ist. Alle Überlegungen führen dahin, daß im Ergebnis als Zwischenform für die Bildung eines Duplikats nur eine Matrize aus elastischem Werkstoff unmittelbar von der Natursteinplatte gewonnen werden kann bzw. zur Verfügung steht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der einleitend angegebenen Gattung sowie eine Vorrichtung zu seiner Durchführung zu schaffen, das es gestattet, praktisch naturgetreue Matrizen aus einem hochelastischen, reißfesten Werkstoff in rationeller Weise herzustellen.

Diese Aufgabe ist mit dem hier vorgeschlagenen Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Natursteinplatte durch Rahmen druck- und hitzebeständig fixiert wird, anschließend ein heiß formbarer, hochelastischer Werkstoff auf die Strukturseite der Natursteinplatte aufgebracht und unter Druck und Hitze zur fertigen Matrize ausgeformt und vulkanisiert oder polymerisiert wird.

Durch die Anwendung dieses Verfahrens wird die grundlegende Schwierigkeit beseitigt, die in der Druck- und Hitzeempfindlichkeit des Natursteines liegt und es bisher verhinderte, die an sich von den Werkstoffeigenschaften her wesentlich vorteilhafteren Heißvulkanisate zur Matrizenherstellung heranzuziehen. Zwar wird bei diesem Verfahren nicht vermieden, daß der Naturstein bei der Abformung bricht, wohl aber, daß sich die entstehenden Risse auf der Matrize abzeichnen. Es hat sich nämlich in durchaus überraschender Weise herausgestellt, daß die allseitig in Richtung der Plattenebene wirkenden Vorspannungskräfte nicht etwa zu einem Ausbrechen der Bruchkanten führen, sondern dies im Gegenteil gerade verhindern, da sie jede Relativbewegung und Verschiebung zwischen den einzelnen Bruchstücken der Steinplatte unmöglich machen. Dabei ist es sogar möglich, nach der Abformung einer Anzahl von Matrizen die Natursteinplatte zu überschleifen und so ein neues Strukturbild zum Vorschein zu bringen.

Die nach diesem Verfahren hergestellten Matrizen sind in allen Eigenschaften den aus kalt vulkanisierenden oder polymerisierenden Werkstoffen hergestellten Matrizen überlegen. Neben den einleitend bereits erwähnten Vorteilen ist insbesondere die nahezu um das hundertfache kürzere Fertigungszeit sowie die Gleichmäßigkeit der fertigen Matrizen hervorzuheben. Die nach dem Verfahren nach der Erfindung hergestellten Matrizen haben außerdem auf Grund ihrer überlegenen Werkstoffeigenschaften eine wesentlich höhere Lebensdauer und sind damit wirtschaftlicher in der Anwendung zur Herstellung von Natursteinimitationen. Als Beispiel kann genanat

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werden, daß von den durch Kaltvulkanisieren bei- untereinander und mit einer Bodenplatte verbunde-

spielsweise aus Silikonkautschuk hergestellten übli- nen U-Profilen besteht, deren Höhe etwa gleich der

chen Matrizen nur bis zu etwa zehn Stück Natur- Dicke der Steinplatte ist und die an wenigstens zwei

stein-Imitationen, d.h. Kunststeine, abgeformt wer- zueinander rechtwinkligen Seiten mit Spannschrau-

den konnten. Demgegenüber ist es möglich, von 5 ben versehen sind.

einer heiß vulkanisierten Matrize bis zu tausend Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform dieses

Kunststeine abzuformen. Fonnrahmens ist ein Ausgleich etwaiger geringfügi-

Eine bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens ger Unregelmäßigkeiten an der Unterseite der Steinnach der Erfindung besteht darin, daß die Natur- platte dadurch möglich, daß zwischen die Bodensteinplatte in einem mechanisch nachspannbaren io platte und die Unterseite der Steinplatte eine Lage Formrahmen an ihren Schmalseiten unter Spannung aus einem hitzebeständigen und in geringem Umfang gesetzt wird. verformbaren Werkstoff wie Asbest eingelegt ist.

Nach einer anderen Ausgestaltung des Verfahrens Eine gleichmäßigere Verteilung der Druckspanist es aber auch möglich, daß die Natursteinplatte in nung in der Steinplatte sowie die Vermeidung einer einen Formrahmen auf Preßsitz eingedrückt wird. 15 etwaigen Beschädigung deren Seitenflächen durch

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß auf die Spannschrauben wird nach einer weiteren vorteil-

die Schmalseiten der Natursternplatte ein Spannrah- haften Ausführungsform des Formrahmens dadurch

men aufgeschrumpft wird. erreicht, daß zwischen die Seitenflächen der Stein-

Das gleiche Ergebnis läßt sich auch noch dadurch platte und die Spannschrauben Metallbänder einge-

erreichen, daß die Schmalseiten der Natursteinplatte 20 fügt sind.

mit einem Werkstoff mit hohem Schwundmaß um- In der Zeichnung ist der die Durchführung des

gössen werden. Verfahrens nach der Erfindung ermöglichende

Ebenso läßt sich das Ziel der Erfindung mit einer Formrahmen an Hand beispielsweise dargestellter

Ausgestaltung des Verfahrens erreichen, bei der we- Ausführungsformen schematisch veranschaulicht. Es

nigstens auf die Unterseite der Natursteinplatte eine 25 zeigt

Schicht aus druck- und wärmebeständigem Werkstoff F i g. 1 eine Aufsicht auf den Formrahmen mit einunter Ausfüllung der natürlichen und/oder zusätzli- gespannter Natursteinplatte,

eher künstlicher Vertiefungen der Platte aufgebracht F i g. 2 einen Schnitt durch den Formrahmen nach

wird. F i g. 1 längs der Linie H-II,

Eine Fortbildung des Verfahrens nach der Erfin- 30 Fig. 3 einen Schnitt durch eine Natursteinplatte

dung geht von folgenden Überlegungen aus: mit einer deren druck- und hitzebeständige Fixierung

Für die Herstellung qualitativ hochwertiger Matri- übernehmenden Bodenschicht, sowie mit einer teil-

zen, bei denen die Noppen nicht abreißen, sind außer weise entformten Matrize.

der Verwendung eines heiß verarbeitbaren Elastome- Der in Fig. 1 dargestellte Formrahmen 1 besteht ren Natursteinplatten erforderlich, welche eine aus- 35 aus zu einem Rechteck zusammengefügten Winkeldrucksvolle Struktur aufweisen, da die dem Natur- oder U-Profilen 2, deren Höhe etwa gleich der Dicke stein zu eigenen, belebenden Farbnuancen auf eine der eingelegten Steinplatte 8 ist. Die vorzugsweise Kunststeinimitation nicht übertragen werden können. aus Metall bestehenden U-Profile 2 sind längs ihrer Da Platten mit geeigneten Strukturen aber nur äußeren Unterkante mit einer Bodenplatte 4 verschwer zu beschaffen sind, und diese nicht für unbe- 40 schweißt. Längs zweier, zueinander rechtwinkliger schränkte Zeit als Werkzeugform verwendet werden Seiten des rechteckigen Formrahmens sind in passenkönnen, ist es wünschenswert, diese Strukturen zu er- den Abständen Spannschrauben 6 angeordnet. Zur halten. Dies geschieht am besten durch Herstellung Vermeidung etwaiger Beschädigungen der Seitenfläeines Duplikats. Die Natursteinplatte (mit attraktiver chen der Steinplatte 8 liegen sie auf diesen nicht di-Struktur) kann z. B. durch ein Duplikat aus Kunst- 45 rekt, sondern über die Druckkräfte gleichmäßig verstein ersetzt werden, das allerdings wegen der weitge- teilende Metallbänder 7 an. Außen am Rahmen 1 henden Übereinstimmung von Kunststein (Beton) sind Griffe 14 befestigt.

und Naturstein (Travertin) hinsichtlich Gefüge, War- Der in Fig. 2 dargestellte Querschnitt durch den medehnung, Wärmeleitung und Biegezugfestigkeit Formrahmen nach F i g. 1 läßt erkennen, daß die eine Abformung von Matrizen ebenfalls nicht ohne 50 Spannschrauben 6 sich über in die U-Profile 2 eingeweiteres zuläßt, so daß die Bruchgefahr auch bei schweißten Muttern 5 abstützen. Der Zwischeneiner Kunststeinplatte durch den Vorschlag, die raum 3 zwischen dem Formrahmen und der Stein-Steinplatte auf Spannung zu setzen, vermieden wird. platte 8 ermöglicht es, Abmessungsunterschiede zwi-Demgemäß besteht eine besonders zweckmäßige sehen verschiedenen Steinplatten auszugleichen, so Weiterbildung des Verfahrens nach der Erfindung 55 daß für diese keine besonders engen Toleranzen vordarin, daß hierbei an Stelle der Natursteinplatte ein geschrieben zu werden brauchen.
Duplikat derselben aus Kunststein verwendet wird. F i g. 3 zeigt einen Schnitt durch eine Naturstein-So ist es möglich, eine Reserve in Form einer Kunst- platte 15 mit einer aufgetragenen Bodenschicht 17 Steinplatte zu halten und bei Unbrauchbarkeit einer aus einem druck- und wärmebeständigen Werkstoff, besonders ansprechend strukturierten Naturstein- 60 der in die natürlichen Vertiefungen der Natursteinplatte die gleiche Struktur von einem Duplikat abzu- platte 15 eingedrungen ist und damit die gleiche formen. Dabei kann der als Duplikat dienende Funktion wie der Formrahmen nach Fig. 1 und2 Kunststein gegebenenfalls selbst noch armiert wer- übernimmt. Weiterhin läßt F i g. 3 eine teilweise von den. der Steinplatte entformte Matrize 18 erkennen.

Der Formrahmen zur Durchführung des Verfah- 65 Es ist zweckmäßig, für den Formrahmen, für die

rens nach der Erfindung zeichnet sich nach einer be- Natursteinplatte oder für ein Duplikat davon das den

vorzugten Ausführungsform dadurch aus, daß der Abmessungen der Heizpresse entsprechende größt-

die Steinplatte allseitig umgebende Formrahmen aus mögliche Format zu wählen, weil damit ohne Ände-

rungen jedes kleinere Format an Matrizen hergestellt werden kann. Zur Abgrenzung des jeweils gewünschten, meist genormten Formats genügt es, verschieden große Abdeckbleche bereitzuhalten und auf einer Seite dieser Bleche einen Rahmen im gewünschten Format zu befestigen. Dabei bestimmt die Höhe dieses Rahmens zugleich den gewünschten Querschnitt der Matrize und gewährleistet außerdem einen einheitlichen Materialquerschnitt.

Die Herstellung einer Matrize geschieht im we- ίο sentlichen wie folgt: Auf eine vor dem Brechen geschützte und vorzugsweise bereits vorgewärmte Natursteinplatte der genannten Art oder ein Duplikat davon wird eine auf das gewünschte Maß zugeschnittene Platte aus einem heiß verformbaren Werkstoff in fester Form aufgelegt. Anschließend wird das Deckblech mit Rahmen auf die Platte gelegt und die Vorrichtung in eine Heizpresse eingeschoben und diese auf die gewünschte Arbeitstemperatur hochgefahren. Der Matrizenwerkstoff wird nun unter Druck ausgeformt und durch die gleichzeitig einwirkende Wärme vulkanisiert oder polymerisiert. Die Temperatur kann je nach Art des Werkstoffes bis etwa 160° C betragen. Die Form- bzw. Vulkanisierzeit beträgt etwa 10 bis 20 Minuten. Nach dem Vulkanisations- oder Polymerisationsprozeß wird die Heizpresse abgefahren, die Form mit der Matrize herausgezogen, das Deckblech und die fertige, noch heiße Matrize entfernt. Unmittelbar danach kann derselbe Vorgang wiederholt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen COPY

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Claims (10)

1 ' 2 Patentansprüche· henen Natursteinplatte, wie Travertin, abgeformten elastischen Matrize, die zur Formung von Imitatio-

1. Verfahren zur Herstellung einer von einer nen der Natursteinplatte in Beton dient,
bearbeiteten, geschnittenen, vorzugsweise ge- Für die Nachbildung von Natursteinen, wie Traschliffenen, mit gegebenenfalls hinterschnittenen 5 vertin, in Form von üblicherweise aus Beton beste-Vertiefungen versehenen Natursteinplatte, wie henden Kunststeinen, werden bekanntlich elastische Travertin, abgeformten elastischen Matrize, die Matrizen verwendet, die wegen der hinterschnittenen zur Formung von Imitationen der Naturstein- Tiefenprofile, welche derartige Natursteine aufweiplatte in Beton dient, dadurch gekenn- sen, und zur Erzielung eines getreuen Strukturbildes zeichnet, daß die Natursteinplatte durch io unmittelbar vom Naturstein abgenommen werden.
Rahmen druck- und hitzebeständig fixiert wird, Bekannte Verfahren zur Herstellung solcher unanschließend ein heiß formbarer, hochelastischer mittelbar vom Naturstein abgenommener Matrizen Werkstoff auf die Strukturseite der Naturstein- verwenden ausschließlich kalt verarbeitbare und bei platte aufgebracht und unter Druck und Hitze normaler Umgebungstemperatur verfestigbare elastizur fertigen Matrize ausgeformt und vulkanisiert 15 sehe Ausgangswerkstoffe, die auf die Oberfläche oder polymerisiert wird. einer entsprechenden Natursteinplatte aufgegossen

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- oder aufgestrichen werden (deutsche Patentschrift kennzeichnet, daß die Natursteinplatte in einem 1189 000). Nach dem Verfestigungsprozeß werden mechanisch nachspannbaren Formrahmen an ih- die auf diese Weise hergestellten Matrizen von der ren Schmalseiten unter Spannung gesetzt wird. 20 Natursteinplatte abgezogen und weisen die getreue

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- Struktur des betreffenden Natursteines auf und bilden kennzeichnet, daß die Natursteinplatte in einen eine Negativform für die Herstellung entsprechender Formrahmen auf Preßsitz eingedrückt wird. Imitationen in Form von Kunststeinplatten.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- Nachteilig an allen bei normaler Umgebungstemkennzeichnet, daß auf die Schmalseite der Natur- 25 peratur durchgeführten Abformungsverfahren ist der Steinplatte ein Spannrahmen aufgeschrumpft hohe Arbeitsaufwand, der mit der Herstellung derarwird. tiger Matrizen verbunden ist. Ein weiterer Nachteil

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- ist der meist außerordentlich langsam ablaufende kennzeichnet, daß die Schmalseiten der Natur- Verfestigungsprozeß — insbesondere bei Verwensteinplatte mit einem Werkstoff mit hohem 3° dung stark elastischer Kautschukdispersionen. Zu-Schwundmaß umgössen werden. dem sind kalt verarbeitbare elastische Werkstoffe er-

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- heblich teurer als vergleichbare heiß verarbeitbare kennzeichnet, daß wenigstens auf die Unterseite elastische Ausgangsmaterialien. Auch hat sich geder Natursteinplatte eine Schicht aus druck- und zeigt, daß die Rückseite der Matrize nicht völlig wärmebeständigem Werkstoff unter Ausfüllung 35 gleichmäßig ausgebildet werden kann und daher Under natürlichen und/oder zusätzlicher künstlicher ebenheiten aufweist, die sich auf die später abzufor-Vertiefungen der Platte aufgebracht wird. mende Kunststeinplatte übertragen. Ein wesentlicher

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 Nachteil der Verwendung von kalt verarbeitbaren bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der elastischen Werkstoffen besteht schließlich noch Natursteinplatte ein Duplikat derselben aus 40 darin, daß mit diesem Material nicht die erforder-Kunststein verwendet wird. liehe Reißfestigkeit erzielt wird. Hohe Reißfestigkeit

8. Formrahmen zur Durchführung des Verfah- der Matrize ist aber die entscheidende Voraussetzung rens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, für eine wiederholte wirtschaftliche Abformung entdaß der die Steinplatte (8) allseitig umgebende sprechender Natursteinimitationen. Wegen der teils Formrahmen (1) aus untereinander und mit einer 45 erhebliche Hinterschneidungswinkel aufweisenden Bodenplatte (4) verbundenen U-Profilen (2) be- Profilierung der in Frage kommenden Natursteine steht, deren Höhe etwa gleich der Dicke der kommt es nämlich dazu, daß Profilteile der Matrize Steinplatte (8) ist und die an wenigstens zwei schon bei der Abnahme vom Naturstein abreißen zueinander rechtwinkligen Seiten mit Spann- und in den Vertiefungen der Natursteinplatte hängen schrauben (6) versehen sind. 50 bleiben. Das gleiche wiederholt sich bei der Abfor-

9. Formrahmen nach Anspruch 8, dadurch ge- mung von Kunststeinplatten, so daß schon nach kurkennzeichnet, daß zwischen die Bodenplatte (4) zer Zeit das Strukturbild der Matrize zerstört ist. Die und die Unterseite der Steinplatte (8) eine Lage zu geringe Reißfestigkeit der kalt verarbeitbaren aus einem hitzebeständigen und in geringem Um- Werkstoffe führt außerdem dazu, daß die Matrize fang verformbaren Werkstoff wie Asbest einge- 55 beim Abziehen an den Kanten einreißen und sich aus legt ist. diesem Grund für eine rationelle und maschinelle

10. Formrahmen nach Anspruch 8 oder 9, da- Herstellung von Natursteinimitationen nicht eignen,
durch gekennzeichnet, daß zwischen die Seiten- Diese vorstehend aufgezeigten Nachteile haften flächen der Steinplatte (8) und die Spannschrau- auch dem aus der Zeitschrift Modem Plastics, ben (6) Metallbänder (7) eingefügt sind. 60 Vol. 39, Nr. 4, Dezember 1961, S. 109 und 110 bekannten Verfahren an. Dort handelt es sich um die

Gewinnung von Metallmatrizen zur Herstellung von

Kunststoffgegenständen mit der naturgetreuen Oberflächenstruktur, beispielsweise von Holz oder ande-

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine 63 ren natürlichen Flächen. Hierzu wird von der nachVorrichtung zur Herstellung einer von einer bearbei- zubildenden Oberfläche zunächst durch Aufgießen teten, geschnittenen vorzugsweise geschliffenen, mit einer bei normaler Temperatur innerhalb von 24 gegebenenfalls hinterschnittenen Vertiefungen verse- Stunden aushärtenden PolysuKid-Gummimischung