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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
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einer Matrize für Fassadenelemente mit strukturierter Sichtfläche
aus Beton in einer Schalung auf der Matrize, welche mit der Schalungsunterkonstruktion
vollflächig unterstützt, beispielsweise auf diese aufgeklebt ist gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
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Die mit den erfindungsgemäßen Matrizen hergestellten Fassadenelemente
werden vorzugsweise im Hochbau und dort vor allem im Wohnungsbau in größerer Anzahl
benötigt. Diese Fassadenelemente unterscheiden sich von herkömmlichen Fassadenelementen,
welche in großer Menge in Betonfertigteilewerken hergestellt werden, durch die feine
Strukturierung ihrer Oberflächen, die beispielsweise Z# egelmauerwerk , IIolzfachwerk
u.ä.
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Strukturen nachahmen. Solche Strukturen haben im allgemeinen wesentlich
geringere Höhenllnterschiede in ihrer äußeren Oberfläche als die großen Reliefs,
die man bei den üblichen Fassadenelemente u.a. deswegen anstrebt, um die Struktur
aus größerer Entfernung erkennbar zu machen. Fassadenelemente mit den beschriebenen
und anderen Feinstrukturen sollen dagegen natürliche Fassaden vortäuschen, zu denen
auch Holz-und Schieferschindeln gehören.
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Die letztgenannten Fassadenelemente, welche das vorzugsweise Anwendungsgebiet
der erfindungsgemäßen Matrizen darstellen, verlangen eine gegenüber den gröberen
Strukturen veränderte Herstellungstechnik in der Schalung und insbesondero in der
Form, in der die Matrize hergestellt wird. In der Schalung müssen die feinen Erhebungen
und Vertiefungen der Matrize trotz der Schwere des Betons in die Sichtbetonfläche
übergehen,
Rauhigkeiten der formenden Matrizenoberfläche müssen dagegen unterdrückt werden.
In der Form zur Herstellung der Matrize muß deswegen der Matrizenwerkstoff die feinen
Erhebungen und Vertiefungen der Struktur auf der Patrize umhüllen und derart auf
die Matrize übertragen, wobei jedoch die Matrize selbst eine Festigkeit annehmen
muß, welche in der Schalung dafür sorgt, daß das entschalte Fassadenelement nicht
nur den gestellten Anforderungen an die Oberflächenqualität genügt, sondern die
Matrize auch vielfach in der Schalung weiterverwendet werden kann, ohne daß ihre
Verschleißschicht vorzeitig abgetragen wird oder sich im ganzen verzieht. Denn nur
auf diese Weise kann auf der späteren Fassade der sogenannte Rapport mit den Fassadenelementen
genau genug eingehalten werden.
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Mit gröberen Strukturen läßt sich mit Polyurethan die Forderung erfüllen,
die die strukturbildenden Erhebungen und Vertiefungen der Patrize mit der erforderlichen
Genauigkeit auf die Matrize zu übertragen und die formende Oberfläche der Matrize
glatt sowie verschleißfest auszubilden. Dazu muß man mit dem in einem bestimmten
Verhältnis von Härter und Stammansatz zusammengesetzten flüssen Kunststoff in der
Matrizenform zunächst die die Struktur bildenden Erhebungen und Vertiefungen der
Patrize ausgießen, nachdem man vorher die meist saugende Oberfläche der Matrize
versiegelt und die Versiegelung mit einem Formwachs zur Erleichterung der Entformung
der Matrize von der Patrize behandelt hat. Es zeigt sich indessen, daß solche Matrizen
unzureichende Standzeiten erreichen und daher vorzeitig verschleißen, was die gesamte
Produktion
der Fassadenelemente unwirtschaftlich machen kann. Man versucht zwar, die Rückseite
der nach dem Entformen einer gummiähnlichen Matte bildenden Matrize in der Matrizenform
mit einem Gewebe zu bewehren. Die Stabilisierungswirkung des Gewebes ist jedoch
gering und erfaßt nicht die auf das Fassadenelement zu übertragenden Strukturen.
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Die Erfindung geht von einem nicht vorveröffentlichten Stand der Technik
aus (Patentanmeldung P 33 10 227.9).
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Sein Gegenstand ist ein Verfahren, das sich von dem vorstehend beschriebenen
und als bekannt vorausgesetzten Verfahren darin unterscheidet, das es die produktion
von Matrizen ermöglicht, welche eine wesentlich feinere Struktur aufweisen, wie
sie bei der Vortäuschung der eingangs beschriebenen natürlichen Fassadenflächen
erforderlich ist. Bei diesem Verfahren werden die Feinstrukturen der Patrize mit
einem entsprechend fließfähigen Polymer ausgefüllt. Auf diese möglichst dünn gehaltene
Verschleißschicht wird die Tragschicht aufgetragen, welche im wesentlichen aus dem
elastischen oder elastomeren Kunst- oder Naturkautschukgranulat besteht, in dem
die einzelnen, verhältnismäßig groben Partikel mit einem bei Verdichtung klebenden
Kunststoff umhüllt sind. Auf diese Weise wird einerseits die für die Stabilität
der Matrize erforderliche Festigkeit aus einem Werkstoff gewonnen, der vergleichsweise
billig, z.B. in Form von granuliertem Altreifengumnii zur Verfügung steht und andererseits
die feine Struktur mit einem Polymer abgebildet, das insbesondere aus Zweikomponenten-
Polyurethan besteht, welches eine aus Polyol und eine aus Isocyanat
bestehende
Komponente aufweist, deswegen verhältnismäßig kostspielig ist, aber in seiner Menge
durch die Dicke der Tragschicht gering gehalten wird.
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Der Nachteil des vorbekannten Verfahrens liegt einerseits darin, daß
die Menge an hochwertigem Polyurethan aus wirtschaftlicher Sicht immer noch verhältnismäßig
groß ist und daß andererseits der maschinentechnische Aufwand für die Herstellung
der Tragschicht und deren Verbindung mit der Verschleißschicht zu hoch ist. Die
Tragschicht muß in der Praxis wegen der erheblichen Abmessungen der Matrizenform
nämlich aus dem Granulat durch Verteilung und Verdichtung mit einer angetriebenen
Bohle nach Art einer Asphaltiermaschine bearbeitet werden. Die Bearbeitung ist auch
wegen der geringen Dicke der Verschleißschicht schwierig.
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Der Erfindung liegt ausgehend von dem nicht zum vorveröffentlichten
Stand der Technik gehörigen und vorstehend beschriebenen weiteren Verfahren die
Aufgabe zugrunde, mehr Füllstoff in der Matrize unterzubringen und dabei die Herstellung
so zu vereinfachen, daß auf einen nennenswerten Maschinenaufwand verzichtet werden
kann; Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1
gelöst. Zweckmäßige Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand
der Unteransprüche.
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In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Menge an Zweikomponenten-Polyurethan
in der Verschleißschicht zunächst dadurch vermindert, daß auch in diese Schicht
der Füllstoff eingebracht wird. Das kann in dem Maße geschehen, in dem die Fließfähigkeit
der Mischung für die Verschleißschicht noch ausreicht, um die Feinstrukturen auszufüllen.
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Die Tragschicht erhält dagegen ihrerseits einen vergleichsweise größeren
Anteil an #.ö'. ~mer, so daß sie fließfähig wird und sich dadurch z.B. von selbst
auf der zunächst eingebrachten Verschleißschicht ausbreitet, wodurch der bisherige
Maschinenaufwand entfällt. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß durch die Affinität
der Mischungen in der Verschleiß- und in der Tragschicht die fugenlose Verbindung
beider Schichten sich nach verhältnismäßig kurzen Zeiträumen von selbst einstellt,
wobei das zeitliche Intervall zwischen den Anbringung der Verschleißschicht und
der Tragschicht in die Form relativ groß sein kann.
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Die nach diesem Verfahren hergestellten Matrizen sind außerordentlich
formstabil, was einerseits auf dem relativ großen Anteil des chemisch praktisch
totgestellten Füllstoffes in der Matrize und andererseits auf die Verbindung der
Granulatkörner mit dem Polymer zurückzuführen ist. Die Herstellung solcher Matrizen
ist vergleichsweise einfach, weil sie lediglich die Einhaltung eines auf die Fließfähigkeit
t verschiedenen Schichtmaterialien abgestellten Mis£lirezeptes verlangt und voraussetzt,
daß die Schichten nacheinander in die Form eingebracht werden.
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Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen
des Anspruches 2 durchgeführt, weil die Verdichtung der Tragschicht durch das in
diese eingebrachte Polymer die Aushärtung des Polyurethans mit der Luftfeuchtigkeit
normalerweise ausschließt.
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Mit den Merkmalen des Anspruches 3 läßt sich vergleichsweise viel
Füllstoff in die Verschleißschicht einbringen, ohne daß deren Fähigkeit beeinträchtigt
wird, feine Strukturen der Patrize auszufüllen. Die Menge an Füllstoff hängt lediglich
von der Ausgangsviskosität des Polymeransatzes und der Anteigung mit dem Füllstoff
ab,welcher wegen der feinkörnigen Zusammensetzung der darauf beruhenden großen Oberfläche
des Füllstoffes der Füllstoffmenge eine natürliche Grenze setzt. Andererseits hat
der grobkörnige Aufbau des Füllstoffes in der Tragschicht die ##:rkung, daß relativ
viel Füllstoff und deswegen relativ wenig Polymer für diese Schicht benötigt werden.
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Im allgemeinen lassen sich die Zusammensetzungen nach Anspruch 4.
in der Praxis einhalten.
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Die Einzelheiten, weiteren Merkmale und andere Vorteile der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform anhand der
Figuren in der Zeichnung; es zeigen Fig. 1 schematisch unci im Längsschnitt cinc
Schalung für die 1!erstellung eines Fassadenelementes gemäß der Erfindung,
Fig.
2 eine Form für die Herstellung der in der Schalung nach Fig. 1 verwendeten Matrize
in der Fig. 1 entsprechender Darstellung, wobei in vergrößerter Ansicht die Ausbildung
der Matrizenoberfläche wiedergegeben ist und Fig. 3 in vergrößerter Darstellung
perspektivisch einen Teil der in der Form nach Fig. 2 hergestellten Matrize in aufgebrochener
Wiedergabe.
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Gemäß der Darstellung der Fig. 1 wird ein im Grundriß viereckiges
Fassadenelement 1 in einer oben offenen flachen Schalung 2 hergestellt. Die Schalung
hat senkrechte Seitenwände 3, 4, die innen eine Schalhaut 5 und außen eine Unterstützungskonstruktion
6 aufweisen.
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Die Unterstützungskonstruktion 6 hat auch einen Bodenabschnitt 7.
Auf der Unterstützungskonstruktion ist mit Hilfe einer Klebstoffschicht 8 eine Matrize
9 dauerhaft befestigt. Die Klebstoffschicht erfaßt die Rückseite 10 der Matrize,
so daß die Oberseite ll in der Form freiliegt. Die Oberseite 11 ist mit Feinstrukturen
12 versehen, die der Struktur einer Fassade entspricht, die aus Ziegelsteinen 14
gemauert ist, so daß sich außer den Ziegelsteinoberflächen auch horizontale Fugen
und gegeneinander versetzte Fugen als Vertiefungen ausbilden.
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Zur Herstellung des Fassadenelementes wird gegebenenfalls nach Einbringen
einer Bewehrung (nicht dargestellt) flüssiger Beton in die Schalung 2 eingefüllt,
bis der vorgeschriebene Füllstand erreicht ist. Die
Oberseite 15
des Fassadenelementes wird mit den üblichen Mitteln abgezogen, worauf man den Beton
erhärten läßt. Das gehärtete Fassadenelement läßt sich in üblicher Weise entformen,
wobei die Matrize 9 wegen ihrer dauerhaften Befestigung auf der Unterkonstruktion
10 der Schalung 2 in der Schalung verbleibt. Die Schalung läßt sich daher mehrfach
für die Herstellung von #atsadenelementen 1 benutzen.
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Die Hetstellung der Matrize 1 erfolgt in einer Form 16, welche den
gleichen Grundriß wie die Schalung 2 aufweist, was sich aus der zur Ausfüllung der
Schalung 2 erforderlichen Größe der Matrize 9 ergibt. Diese Form ist oben offen
und hat entsprechend der Schalung 2 senkrechte Wände 17, 18, sowie einen durchgehenden
Boden 19. Auf dem Boden liegt eine Matrize 20, die aus einem Mauerwerk besteht,
dessen Außenstruktur auf das Fassadenelement 1 übertragen werden soll. Das Mauerwerk.wird
wie üblich ausgeführt und so weit verstärkt, daß sich die daraus bestehende Patrize
20 in die Form 16 einlegen läßt. Das geschieht in der Weise, daß die Fassadenseite
21 des Mauerwerks in der Form 16 oben und frei liegt. Man versiegelt zweckmäßig
die Oberfläche 21, weil sie saugende Eigenschaften hat und sich deswegen in ihrer
natürlichen Ausbildung nicht zum Abformcn eignet. Soweit man das Versiegelungsmateriai
aufträgt, empfiehlt es sich auch, nach völliger Ab trocknung der versiegelten Oberflache
der Matrize 20 diese mit einem Formwachs zu versehen, um das Entformen der Matrize
zu erleichtern.
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Nachdem die Form in dieser Weise zweckmäßig vorbereitet worden ist,
wird eines einem Polyurethanansatz, d.h.
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aus einem Polyol und einem Isocyanat bestehendes flüssiges Polymer
mit einem Gummigranulat gemischt. Das Granulat enthält zweckmäßig Teilchen in einer
Größe von 0 bis 0,5 mm, wobei das anteilige Verhältnis 3 bis 10 % Granulat zu Polymer
betragen kann. Der verhältnismäßig feinkörnige Füllstoff führt zum And teigen des
flüssigen Kunststoff e zu dessen Verdichtung infolge der relativ engen Kugelpackung.
Man kann die Mischung je nach ihrer Viskosität durch Gießen oder Spritzen in die
Form einbringen, wobei man das ei.ngebrachte Material verstreicht und dabei in gewissem
Maße auch verdichtet. Im Hinblick auf die Einsparung an Polymer wird man in der
Regel das Material eingießen, bis der erforderliche Füllstand erreicht ist, der
sich aus der Ausfüllung der Feinstrukturen der Matrize ergibt.
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Inzwischen setzt man das Material der Tragschicht an.
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Auch hierfür verwendet man in der Regel einen aus einer a-Komponente
Polyol und einer b-Komponente Isocyanat bestehenden Zweikomponenten-Polyurethankunststoff.
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Dieses Polymer wird seinerseits mit Granulat vermischt, das zweckmäßig
in einer Teilchengröße von 1 bis 3 mm vorliegt, wobei man bis zu 60 % Füllstoff
in dem Polymer unterbringt. Die Obergrenze an Füllstoff wird praktisch durch die
Viskosität des Materials bestimmt, das durch den Füllstoff angeteigt wird. Die Fließfähigkeit
des Materials der Tragschicht wird dabei so eingestellt, daß er sich von selbst
oder durch Verstreichen in der Form auf der vorher eingebrachten Verschleißschicht
verteilt. Das Einbringen des Materials der Tragschicht kann zeitlich hinausgeschoben
werden, wobei selbst Zeitdifferenzen von
24 Stunden und mehr erfahrungsgemäß
keine Ro]l.e zu spielen brauchen, was auf die Affinität de Kunststoffmischun(yen
zurückzuführen ist.
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In der Regel läßt sich die auf diese Weise erzeugte Matrize bereits
nach 24 Stunden belasten und erreicht nach 7 bis 10 Tagen ihre volle chemische und
mechanische Belastbarkeit. Die Matrize weist an ihrer Oberseite eine verhältnismäßig
rauhe Oberfläche auf, welche einerseits aus dem ausgehärteten Polymer und der aus
dessen Oberfläche, wie bei 22 schematisch dargestellt vorstehenden einzelnen, mit
der Kunststoffmasse umhüllten Partikel des Granulats besteht. Die zwischen den Granulatteilchen
liegenden Bereiche 23 bestehen aus reinem Kunststoff, der verhältnismässig glatt
und spiegeln auf seiner Oberfläche ausfällt.
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Im Gegensatz dazu ist die spätere Form der Oberfläche 12 der Matrize
9 nach Erhärtung des Kunststoffes von der Rauhigkeit, die dem Mauerwerk bzw. der
Fugenausfüllung entspricht, stumpf. Auf der formenden Seite 12 der Matrize sind
die Erhebungen und Vertiefungen der natürlichen Fassade naturgetreu in allen Einzelheiten
trotz ihrer feinen Struktur abgebildet, in der man in der Regel die Granulatkörner
nicht erkennen kann.
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Die Trennung von Tragschicht und Verschleißschicht läßt sich an der
fertigen Matrize nicht mehr in einer ausgeprägten Trennebene feststellen, da sich
beide Schichten fugenlos miteinander verbinden. Man kann lediglich die deswegen
rein schematisch in den
Fig. 2 und 3 mit 27 und 28 bezeichnete
Trag- bzw.
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Füllschicht nur an der Größe der Partikel des Füllstoffes unterscheiden.
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Die erhärtete Matrize läßt sich aus der Form 16 entnehmen und hat
eine beträchtliche Festigkeit und Formsteifigkeit. Die Granulatkörner wirken dabei
als zugfeste Armierung. Diese erfaßt auch die Feinstrukturen, welche auf die Siciltbetonflächc
des Fassadenelementes 1 übertragen werden sollen. Das ist schematisch in der Fig.
3 wiedergegeben, wo bei 24 eine Vertiefung gezeichnet ist, die einer Ziegelsteinoberfläche
entspricht, während der erhabene Bereich 25 eine Fuge abformt.
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