DE4402432A1 - Oberflächenbeschichtete Granulate und Formteile für die Herstellung von Formteilen aus Polymerkunststein und Polymerbeton - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Granulate aus ge­ steinsartigem Material wie Altglas, Natur- oder Kunst­ stein oder Bauschutt, die mit Hilfe von wasserverdünn­ barem Bindemittel, Pigmenten und mineralischem Feinfüll­ stoff dergestalt oberflächenbeschichtet sind, daß sie sich hervorragend für die Herstellung von Formteilen aus granitähnlichem Polymerkunststein mit farblich ge­ zielt komponierter Kornstruktur eignen sowie ein Ver­ fahren für diese Oberflächenbeschichtung.

Die vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus Granulate und Formteile aus aufgeschäumtem Polystyrol, die ebenfalls mit Hilfe von wasserverdünnbarem Binde­ mittel, Pigmenten und mineralischem Feinfüllstoff der­ gestalt oberflächenbeschichtet sind, daß sie für die Herstellung von gewichtsreduzierten Formteilen aus Polymerkunststein oder Polymerbeton genutzt werden können sowie ein Verfahren für diese Oberflächenbe­ schichtung.

Das Zielprodukt des erstgenannten Teiles der Erfin­ dung sind Formteile aus kunstharzgebundenem Kunst­ stein (Polymerkunststein), die durch eine gezielte farbliche Komposition ihrer Kornstruktur eine große Ähnlichkeit mit natürlichen Granitsteinen aufweisen.

Granitsteine haben wegen ihrer farblich differenzier­ ten und in vielfältigen Varianten auftretenden Korn­ struktur das Auge des Menschen seit jeher fasziniert. Heute sind insbesondere bunte Granitsorten, deren Körnung drei oder mehr verschiedene Farbtöne aufweist, als Material für Innenausbau, Außenverkleidung und Möbelgestaltung in Privathäusern, kommerziellen und öffentlichen Gebäuden und Aufenthaltsräumen sehr gefragt.

Diese Buntgranite werden - oft in fernen Regionen wie Indien, Afrika oder Südamerika - in Steinbrüchen abge­ baut, arbeitsaufwendig in Scheiben gesägt, poliert und schließlich über weite Strecken exportiert. Sie sind dementsprechend teuer.

Aus diesem Grund liegt der Gedanke nahe, dem natür­ lichen Granit hinsichtlich Aussehen, Festigkeit und Dauerhaftigkeit vergleichbare Steine auf künstlichem Wege aus billigen und leicht verfügbaren gesteinsarti­ gen, zu Granulaten zerkleinerten Materialien zu erzeu­ gen.

Als Bindemittel werden bei der Herstellung solcher Kunststeine heute vorzugsweise reaktionshärtende synthetische Harze, z. B. Ungesättigte Polyesterharze, eingesetzt, die in kurzer Zeit härtbar sind und sowohl im Gieß- als auch im Preß- oder Schleudergußverfahren verarbeitet werden können. Solche mit synthetischen Harzen hergestellten Kunststeine werden im Gegensatz zu den mit herkömmlichen, hydraulisch abbindenden Bindemitteln erzeugten Kunststeinen als "Polymerkunst­ steine" bezeichnet.

EP 0 187 688 A3 beschreibt ein solches Polymerkunst­ steinprodukt, das im wesentlichen aus zu Granulat zer­ kleinertem Gesteinsmaterial besteht.

Der Umstand, daß die farbliche Komposition in der Kornstruktur des Endproduktes hier jedoch - ungeachtet der Möglichkeit einer Gesamteinfärbung des Produktes durch monochrome Einfärbung des Harzes - ausschließ­ lich durch die natürlichen Farben der eingesetzten Granulate festgelegt ist, macht es kaum möglich, ein großes Spektrum an unterschiedlich aussehenden, granit­ ähnlichen, in ihrer Kornstruktur farblich gezielt komponierten Polymerkunststeinen anzubieten.

Um die verschiedenen heute so beliebten Buntgranit­ sorten nach dem Rezept von EP 0 187 688 A3 nachbilden zu können, müßte sich der Polymerkunststein-Hersteller eine Vielzahl von Gesteinsmaterialien in unterschied­ lichen Farbtönen und Transluzenz- bzw. Opazitätsgraden beschaffen und auf Lager halten.

Demgegenüber beschreibt das Europäische Patent 0 417 164 unter anderem granitähnliche Polymerkunststeine, die im wesentlichen aus farblich gezielt komponiertem Mahlgut bestehen, d. h. aus zu Granulaten vermahlenen Zwischen­ produkten, die ihrerseits aus vermahlenem Altglas und gezielt eingefärbtem härtbarem Kunstharz erzeugt sind. Dem Vorteil, daß hier gesteinsartige Granulate in prak­ tisch jedem gewünschten Farbton und Transluzenz- bzw. Opazitätsgrad aus einen einheitlichen, billigen Grund­ stoff, nämlich Altglas, gewonnen werden, steht jedoch der produktionstechnische Nachteil gegenüber, daß da­ für ein zusätzlicher Misch-, Formungs-, Reaktionshär­ tungs-. Zerkleinerungs- und Siebprozeß erforderlich ist.

Die vorliegende Erfindung hat sich demgegenüber die Aufgabe gestellt, auf produktionstechnisch einfache, kostengünstige und umweltfreundliche Weise billige, überall leicht verfügbare, im Rohzustand jedoch farb­ lich ungeeignete, zu Granulat zerkleinerte gesteinsar­ tige Materialien wie Altglas, Natur- oder Kunststein­ abfälle oder auch Bauschutt (Beton und Mauersteine) in oberflächenbeschichtete Granulate umzuwandeln, die sich aufgrund ihrer farblichen und verarbeitungstech­ nischen Eigenschaften hervorragend für die Herstellung von granitähnlichen Polymerkunststeinen mit farblich gezielt komponierter Kornstruktur eignen.

Bei der Suche nach einem geeigneten Bindemittel für eine derartige Beschichtung der Granulatoberflächen wurden lösungsmittelhaltige, schadstoffemittierende ein- oder zweikomponentige Kunstharzlacke aus Gründen des Umweltschutzes nicht in Betracht gezogen. Überraschenderweise wurde gefunden, daß sich sowohl wäßrige Lösungen von Alkalisilikaten, gemeinhin "Wasserglas" genannt, als auch wasserverdünnbare Emul­ sionen aus Acrylcopolymeren, vorzugsweise Styrolacrylat, sowie Gemische aus diesen beiden Substanzen sehr gut als Bindemittel für eine farbige Oberflächenbeschich­ tung von gesteinsartigen Granulaten eignen, wenn die­ ses Bindemittel mit (vorzugsweise anorganischen) Farb­ pigmenten angereichert und mit einer sich nach außen verdichtenden Füllung aus transparenten und/oder opal­ artig hellen Feinfüllstoffen mineralischen Ursprungs wie Glasmehl, Quarzmehl, Kreide, Kaolin, Kieselgur, Talkum, Aluminiumhydroxid oder einem Gemisch aus zwei oder mehreren dieser Feinfüllstoffe versehen ist.

Eine aus diesen Komponenten aufgebaute Oberflächen­ beschichtung zeichnet sich einerseits durch eine sehr gute Haftung auf den Oberflächen von Altglas-, Natur­ stein-, Kunststein-, Mauerstein- und Betongranulaten aus.

Zum anderen ermöglicht sie eine hohe Farbsättigung und damit Deckkraft in praktisch jedem gewünschten Farbton.

Sie erweist sich als kontaktresistent gegenüber den bei der späteren Kunststeinherstellung zugeführten Reaktionsharzen bzw. gegenüber den darin enthaltenen Lösungsmitteln.

Sie wiedersteht der mechanischen Beanspruchung, die beim Mischen der beschichteten Granulate mit Reaktions­ harz und feineren Zuschlagstoffen zum härtbaren Poly­ mer-Kunststeinmörtel auftritt.

Durch die füllstoffbedingt relativ rauhe und poröse Oberfläche des beschichteten Granulatkorns gewährlei­ stet sie vor allem auch eine optimale Haftung bzw. Verzahnung mit dem gehärteten Bindemittel des Poly­ merkunststeins. So ist zum Beispiel die Haftung von gehärtetem Polyesterharz gegenüber den Oberflächen von erfindungsgemäß beschichtetem Glasbruch deutlich besser als gegenüber unbeschichteten Glasbruch-Ober­ flächen.

In der Frage, ob einer wäßrigen Lösung von Alkali­ silikaten oder einer wasserverdünnten Acrylatemulsion als Bindemittel der Vorzug zu geben ist, sprechen Kostengründe für den vorrangigen Einsatz von Wasser­ glas.

Untersuchungen haben jedoch gezeigt, daß das Haftver­ mögen von Wasserglas auf Altglasfragmenten vermindert sein kann, wenn es sich hierbei um Altglasfragmente von Flaschen oder Gläsern handelt, die im Zuge ihrer Herstellung mit einer feinen Kunststoffbeschichtung versehen wurden. Die damit verbundene Gefahr eines partiellen Abspringens der dehydrierten Beschichtung von bestimmten Oberflächenteilen von zerkleinertem Flaschenaltglas wurde dagegen nicht beobachtet, wenn als Bindemittel eine Acrylatemulsion oder ein Gemisch aus Wasserglas und einer Acrylatemulsion eingesetzt wurde.

Bestandteil der Erfindung ist daher die Option, sowohl Wasserglas als auch Acrylate, vorzugsweise Styrolacry­ late, als auch ein Gemisch aus diesen beiden Stoffen als Bindemittel für die Oberflächenbeschichtung der Granulate zu verwenden.

In der Frage, ob zu Granitkorngrößen zerkleinertem Altglas oder entsprechend zerkleinertem Naturstein, Kunststein oder Bauschutt (Mauerstein oder Beton) als zu beschichtendem Granulat der Vorzug zu geben ist, spricht das Kriterium des farblichen Gestaltungs­ potentials für den vorrangigen Einsatz von Altglas. Denn im Unterschied zu den in aller Regel opaken Ma­ terialien Naturstein, Kunststein und Bauschutt ist Altglas ein transparentes Material und eignet sich somit nicht nur für eine opake sondern auch für eine opalartig transluzente Oberflächenbeschichtung. Diese Eigenschaft ist insofern von großer Bedeutung für die künstliche Granitnachbildung, als die meisten natürlichen Granitsorten einen gewissen Anteil an nichtopaken und/oder nicht ganz opaken, opalartig transluzenten Körnern aufweisen.

Die opaken Kornanteile der natürlichen Granitsorten können dagegen wahlweise unter Verwendung von opak be­ schichtetem Granulat aus Altglas oder opak beschichte­ tem Granulat aus Naturstein, Kunststein oder Bauschutt (Mauerstein oder Beton) nachgebildet werden. Für wel­ ches Material sich ein Polymerkunststein-Hersteller hier entscheiden wird, ist nicht zuletzt auch eine wirtschaftliche und logistische Frage.

Bestandteil der Erfindung ist somit auch die Option, wahlweise zu Granitkorngrößen zerkleinertes Altglas oder entsprechend zerkleinerten Naturstein, Kunststein oder Bauschutt durch die erfindungsgemäße Oberflächen­ beschichtung für die Herstellung von granitähnlichen Polymerkunststeinen hervorragend geeignet zu machen.

In der Frage, ob zu feinem Mehl vermahlenem, farblosem Altglas oder ebenso feinem Quarzmehl oder ebenso fei­ nem Mehl aus Kreide, Kaolin, Kieselgur, Talkum, Alu­ miniumhydroxid oder einem Gemisch aus zwei oder mehre­ ren dieser Stoffe der Vorzug als mineralischem Fein­ füllstoff für die Oberflächenbeschichtung zu geben ist, spricht das Kriterium der Transparenz für den vorrangi­ gen Einsatz von fein vermahlenem, farblosem Altglas.

Die übrigen genannten Feinfüllstoffe weisen in Verbin­ dung mit dem Bindemittel eine opalartig ins weißliche gehende Eigenfarbe auf, die in Verbindung mit den zu­ gegebenen Farbpigmenten eine etwas hellere Farbtönung bewirkt als dies durch die Farbpigmente alleine der Fall wäre. Dieser Effekt kann jedoch in manchen Fällen durchaus erwünscht sein, zum Beispiel, wenn es um die farbdeckende Oberflächenbeschichtung von im Rohzustand weniger hellen oder farbneutralen Granulaten aus Natur­ stein, Kunststein, Mauerstein oder Beton geht. Feinfüllstoffe mit guten Gleiteigenschaften wie Kreide, Talkum oder Aluminiumhydroxid können bei den beschich­ teten Granulaten zudem eine verbesserte Rieselfähigkeit im trockenen Zustand sowie eine verbesserte Fließfähig­ keit im späteren Zustand des zu härtenden Polymerkunst­ stein-Mörtels bewirken.

Bestandteil der Erfindung ist somit auch die Option, wahlweise fein vermahlenes Glas, vorzugsweise farbloses Altglas, oder ebenso feines Quarzmehl, Kreide, Kaolin, Kieselgur, Aluminiumhydroxid oder ein Gemisch aus zwei oder mehreren dieser Stoffe als mineralischen Feinfüll­ stoff für die Oberflächenbeschichtung einzusetzen.

Bestandteil der Erfindung ist ferner ein technisch ein­ faches, kostengünstiges und umweltschonendes Verfahren zur Oberflächenbeschichtung von gesteinsartigen Granu­ laten mit dem Ziel, diese für die Herstellung von Formteilen aus granitähnlichem Polymerkunststein her­ vorragend geeignet zu machen.

Hierbei wird rohes Granulat aus Altglas und/oder Natur­ stein und/oder Kunststein und/oder steinigem Bauschutt in Korngrößen, die denen natürlicher Granitkörner ent­ sprechen, in einen Zwangsmischer gegeben. Unter ständi­ ger Umwälzung des Mischgutes wird zunächst pigmentier­ tes oder unpigmentiertes, wasserverdünntes Bindemittel auf Silikat- und/oder Acrylatbasis - vorzugsweise durch großflächiges Aufsprühen - eingemischt, bis die Ober­ flächen aller Granulatkörner damit gleichmäßig be­ netzt sind.

In einem zweiten Schritt werden Farbpigmente im ge­ wünschten Farbton sowie transparenter und/oder opalar­ tig heller Feinfüllstoff wie Glasmehl, Quarzmehl, Kreide, Kaolin, Kieselgur, Aluminiumhydroxid, Talkum oder ein Gemisch aus zwei oder mehreren dieser Stoffe - vor­ zugsweise durch großflächigen, pneumatisch bewerkstel­ ligten Auftrag - auf die feuchten Oberflächen der Granulatkörner aufgebracht, so daß der noch fließfähige Anteil der wäßrigen Bindemittelemulsion an die Granu­ latoberflächen gebunden wird.

Eine hohe Umwälzgeschwindigkeit des Zwangsmischers ist bei diesem Prozeß von Vorteil, da die dabei entstehen­ de Wärme in Verbindung mit einer Zwangslüftungsvorrich­ tung die Dehydrierung des Granulats beschleunigt. Die Restentfeuchtung des Mischgutes kann mittels einer geeigneten Warmlüftungsvorrichtung - ggf. energiesparend unter Nutzung von (in jedem Polymerkunststeinbetrieb an­ fallender) Reaktionsabwärme - innerhalb oder außerhalb des Zwangsmischers vorgenommen werden.

Das Zielprodukt eines zweiten Anwendungsbereiches der Erfindung sind gewichtsreduzierte Formteile aus kunst­ harzgebundenem Kunststein (Polymerkunststein) oder kunstharzgebundenem Beton (Polymerbeton).

• - Zur Erläuterung: "Polymerbeton" unterscheidet sich von "Polymerkunststein" dadurch, daß er keinen Anspruch auf optische Ähnlichkeit mit Natursteinen erhebt. Seine Farbe ist durch die des Kunstharz-Bindemittels und der eingesetzten Zuschlagstoffe festgelegt. Formteile aus Polymerbeton werden aus ästhetischen Gründen häufig mit einer farbigen Beschichtung versehen, sei es als "in-mould-gelcoat", sei es in Form einer nachträglichen Lackierung.

Deutlich gewichtsreduzierte Varianten des Polymer­ betons oder des Polymerkunststeins sind derzeit kaum bekannt. In der Fachliteratur finden sich allerdings Hinweise auf sogenannten "Polymer-Leichtbeton", welcher sich aus härtbarem synthetischem Harz, relativ leich­ ten Füllstoffen wie Kreide oder auch Mini-Hohlglasku­ geln sowie gröberen Zuschlägen aus Blähschiefer oder Blähton zusammensetzt.

Keinerlei Hinweise wurden vom Anmelder der vorliegenden Erfindung bezüglich einer Verwendbarkeit von aufgeschäum­ tem Polystyrol als gewichtsreduzierender Bestandteil von Formteilen aus Polymerkunststein oder Polymerbeton gefunden. Tatsächlich sind Granulate oder Formteile aus aufgeschäumtem Polystyrol im Rohzustand als Zu­ schlagstoff oder Kernteile für Formteile aus Polymer­ kunststein oder -beton ungeeignet, denn die in den härt­ baren synthetischen Harzen enthaltenen Lösungsmittel, z. B. das monomere Styrol in Ungesättigten Polyester­ harzen, lösen die Schaumstruktur des Polystyrolschaums in kurzer Zeit auf, so daß die darin eingeschlossene Luft noch vor dem Gelieren des Reaktionsharzes entweichen kann.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß dieser Effekt nicht eintritt, wenn die Granulate oder Formteile aus aufgeschäumtem Polystyrol mit einer erfindungsgemäßen Oberflächenbeschichtung versehen sind. Wie bei der zu­ vor beschriebenen Anwendung auf gesteinsartigen Granu­ laten setzt sich diese Oberflächenbeschichtung im wesent­ lichen aus einem wasserverdünnbaren Bindemittel auf Silikat- und/oder Acrylatbasis, Farbpigmenten (im Fal­ le des Zielproduktes Polymerbeton nicht erforderlich), sowie mineralischem Feinfüllstoff wie Glasmehl, Quarz­ mehl, Kreide, Kaolin, Kieselgur, Aluminiumhydroxid oder einem Gemisch aus zwei oder mehreren dieser Stoffe zusammen.

Eine derartige Beschichtung auf den Oberflächen von Granulaten oder Formteilen aus aufgeschäumtem Polystyrol bewirkt eine ausreichende Versiegelung derselben, so daß beim Kontakt mit einem lösungsmittelhaltigen Reak­ tionsharz keine Auflösung der Schaumstruktur des Poly­ styrolschaums vor dem Gelieren bzw. der reaktiven Här­ tung des Harzes eintreten kann.

Bestandteil der Erfindung sind somit auch Granulate aus aufgeschäumtem Polystyrol, die mit einer pigmen­ tierten und mineralisch gefüllten Oberflächenbeschich­ tung auf Silikat- und/oder Acrylatbasis versehen sind, so daß sie für die Herstellung von Formteilen aus ge­ wichtsreduziertem Polymerkunststein und Polymerbeton nutzbar sind. Eine Pigmentierung der Oberflächenbe­ schichtung ist dabei nur erforderlich, wenn das Ziel­ produkt Polymerkunststein, nicht aber, wenn es Polymer­ beton sein soll.

Sollen die - meist kugelförmigen - Polystyrol-Granulat­ körner im Zuge der späteren Herstellung von Formteilen aus Polymerkunststein oder Polymerbeton stärkerem mecha­ nischem Druck ausgesetzt sein - dies ist zum Beispiel bei einer Verarbeitung im Preßverfahren der Fall - so muß die Oberflächenbeschichtung hinreichend elastisch sein, um nicht unter der Druckbelastung aufzuplatzen. Da Wasserglas im dehydrierten Zustand relativ spröde ist, kommt in solch einem Fall die ausschließliche Ver­ wendung von Wasserglas als Bindemittel nicht in Frage. Ein hoher Acrylatanteil im Bindemittel sorgt dagegen für eine verbesserte Elastizität. Diese kann durch Zu­ gabe von natürlichem Latex in das Bindemittel noch ge­ steigert werden.

Bestandteil der Erfindung ist damit auch ein einfa­ ches, kostengünstiges und umweltschonendes Verfahren zur Oberflächenbeschichtung von Granulaten aus aufge­ schäumtem Polystyrol mit dem Ziel, diese für die Her­ stellung von Formteilen aus gewichtreduziertem Poly­ merkunststein oder Polymerbeton nutzbar zu machen. Hierbei wird das Granulat aus aufgeschäumtem Poly­ styrol in einen Zwangsmischer gegeben. Unter stän­ diger Umwälzung des Mischgutes wird zunächst pigmen­ tiertes oder unpigmentiertes, erforderlichenfalls mit natürlichem Latex angereichertes Bindemittel auf Silikat- und/oder Acrylatbasis - vorzugsweise durch großflächiges Aufsprühen - eingemischt, bis die Ober­ flächen aller Granulatkörner bzw. -kugeln damit gleich­ mäßig benetzt sind.

In einem zweiten Schritt werden Farbpigmente im ge­ wünschten Farbton (beim Zielprodukt Polymerbeton nicht erforderlich) sowie transparenter und/oder opalartig heller Feinfüllstoff wie Glasmehl, Quarzmehl, Kreide, Kaolin, Kieselgur, Aluminiumhydroxid, Talkum oder ein Gemisch aus zwei oder mehreren dieser Stoffe - vorzugs­ weise durch großflächigen, pneumatisch bewerkstellig­ ten Auftrag - auf die feuchten Oberflächen der Granu­ latkörner bzw. -kugeln aufgebracht, so daß der noch fließfähige Anteil der wäßrigen Bindemittelemulsion an die Granulatoberflächen gebunden wird. Die Entfeuchtung des Mischgutes erfolgt mittels einer geeigneten Warm­ lüftungsvorrichtung.

Es wurde erwarteterweise darüber hinaus gefunden, daß sich durch eine derartige Oberflächenbeschichtung nicht nur Granulate sondern auch großvolumigere Form­ teile aus aufgeschäumtem Polystyrol für die Herstellung von gewichtsreduzierten Formteilen aus Polymerkunststein oder Polymerbeton nutzbar machen lassen.

Durch die Integration von z. B. platten-, säulen-, kegel- oder pyramidenförmigen Kernteilen aus erfindungs­ gemäß beschichtetem Polystyrol-Hartschaum im Zuge der Herstellung entsprechend geformter Teile aus Polymer­ kunststein oder -beton lassen sich hohe Gewichtsein­ sparungen erzielen.

Eine im wesentlichen aus wasserverdünnbarem Bindemit­ tel auf Silikat- und/oder Acrylatbasis sowie Feinfüll­ stoff mineralischen Ursprungs gebildete Oberflächen­ beschichtung bewirkt auch bei großvolumigen Kernteilen aus aufgeschäumtem Polystyrol eine ausreichende Ver­ siegelung der Oberflächen, so daß beim Kontakt mit einem lösungsmittelhaltigen Reaktionsharz keine Auf­ lösung der Schaumstruktur des Polystyrolschaums vor dem Gelieren bzw. der reaktiven Härtung des Harzes ein­ treten kann.

Die mechanische Belastbarkeit von aus erfindungsgemäß beschichteten Kernteilen aus aufgeschäumtem Polystyrol sowie einer Ummantelung aus Polymerkunststein oder Polymerbeton gebildeten Verbundformteilen kann erfor­ derlichenfalls erhöht werden, indem die Oberflächen der erfindungsgemäß beschichteten Formteile aus aufge­ schäumtem Polystyrol durch Aufkleben von Fasergeflecht, vorzugsweise von Glasfasermatten oder -geweben, verstärkt werden. Als Haftvermittler hierfür kann ebenfalls ein wasserverdünnbares Bindemittel auf Silikat- und/oder Acrylatbasis eingesetzt werden.

Bestandteil der Erfindung sind somit auch Formteile aus aufgeschäumtem Polystyrol, deren Oberflächen mit einer im wesentlichen aus einer wäßrigen Lösung von Alkalisilikaten und/oder wasserverdünnbaren Acrylaten als Bindemittel sowie Feinfüllstoff mineralischen Ur­ sprungs wie Glasmehl, Quarzmehl, Kreide, Kaolin, Kiesel­ gur, Aluminiumhydroxid, Talkum oder einem Gemisch aus zwei oder mehreren dieser Stoffe gebildeten Beschich­ tung versehen und erforderlichenfalls mit Faserge­ flecht verstärkt sind, so daß sie als gewichtsreduzie­ rende Kernteile bei der Herstellung von Formteilen aus Polymerkunststein oder Polymerbeton genutzt werden können.

Bestandteil der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Oberflächenbeschichtung von Formteilen aus aufge­ schäumtem Polystyrol mit dem Ziel, diese als ge­ wichtsreduzierende Kernteile bei der Herstellung von Formteilen aus Polymerkunststein oder Polymer­ beton nutzbar zu machen.

Hierbei werden die Oberflächen der Formteile aus auf­ geschäumtem Polystyrol im Streich-, Walz-, Spritz- oder Tauchverfahren mit einer im wesentlichen aus einer wäßrigen Lösung von Alkalisilikaten und/oder wasserverdünnten Acrylaten, vorzugsweise Styrolacrylat, als Bindemittel sowie Feinfüllstoff mineralischen Ursprungs wie Glasmehl, Kreide, Kaolin, Kieselgur, Talkum, Aluminiumhydroxid oder einem Gemisch aus zwei oder mehreren dieser Stoffe gebildeten Beschich­ tung versehen und erforderlichenfalls mit Faserge­ flecht, vorzugsweise mit Glasfasermatten oder -geweben, verstärkt.

Ein wesentliches Charakteristikum der Erfindung ist die Tatsache, daß die erfindungsgemäße Oberflächen­ beschichtung von Granulaten bzw. Formteilen an deren Verwendung zur Herstellung von Formteilen aus Poly­ merkunststein oder Polymerbeton zweckgebunden ist.

Bestandteile der Erfindung sind daher auch:

• - die Verwendung von erfindungsgemäß oberflächenbe­ schichteten Granulaten aus gesteinsartigem Mate­ rial als die farbliche Komposition des Endproduktes bestimmender Zuschlagstoff bei der Herstellung von Formteilen aus granitähnlichem Polymerkunststein,
• - die Verwendung von erfindungsgemäß oberflächenbe­ schichteten Granulaten aus aufgeschäumtem Polystyrol als gewichtsreduzierender und die farbliche Kompo­ position des Endproduktes bestimmender oder mitbe­ stimmender Zuschlagstoff bei der Herstellung von Formteilen aus granitähnlichem Polymerkunststein sowie als gewichtsreduzierender Zuschlagstoff bei der Herstellung von Formteilen aus Polymerbeton,
• - sowie die Verwendung von erfindungsgemäß oberflä­ chenbeschichteten Formteilen aus aufgeschäumtem Poly­ styrol als gewichtsreduzierende Kernteile bei der Herstellung von Formteilen aus Polymerkunststein oder Polymerbeton.

Beispiele

Fig. 1 veranschaulicht in stark vergrößertem Ausschnitt den Schnitt durch ein erfindungsgemäß beschichtetes Korn aus gesteinsartigem Material wie Altglas, Natur­ stein, Kunststein oder steinigem Bauschutt. Die Größe des Kornes entspricht den bei natürlichen Graniten zu beobachtenden Korngrößen, liegt also in aller Regel im Bereich von 1 bis 6 mm.

Bedingt durch das zweistufige Beschichtungsverfahren setzt sich der innenliegende Bereich der Beschichtung im wesentlichen aus dem Bindemittel auf Wasserglas­ und/oder Acrylatbasis sowie Pigmenten im gewünschten Farbton zusammen, während der äußere Bereich mit transparentem oder nahezu transparentem pulverförmigem Feinfüllstoff mineralischen Ursprungs wie z. B. Glasmehl zusätzlich bepackt ist. Die Korngröße des Feinfüllstoffes liegt vorteilhaft im Bereich zwischen 1 und 20 Mikron. Die Dicke der insgesamt aufgetragenen Schicht ist vom Intensitätsgrad der gewünschten Einfärbung bzw. Umfär­ bung des rohen Granulatkorns abhängig und liegt meist unter 150 Mikron.

Fig. 2 veranschaulicht in stark vergrößertem Aus­ schnitt den Schnitt durch ein erfindungsgemäß beschich­ tetes kugelförmiges Granulatkorn aus aufgeschäumtem Polystyrol. Handelsübliche kugelförmige Polystyrol- Hartschaumgranulate mit Durchmessern von 2 bis 5 mm sind für eine gleichmäßige Beschichtung besonders ge­ eignet.

Ein Zusatz von Farbpigmenten ist nur erforderlich, wenn die Hartschaumkugeln eine andere Farbe als weiß haben sollen.

Die Bindemittelschicht in Verbindung mit dem sich nach außen verdichtenden Feinfüllstoff soll einen ausreichen­ den Schutz gegen die Aggressivität des im Zuge der spä­ teren Verarbeitung zu Polymerkunststein oder -beton zu­ geführten lösungsmittelhaltigen Reaktionsharzes bilden. Die Dicke der Beschichtung muß deshalb auf den Lösungs­ mittelgehalt und die Gelierzeit des später verwendeten Reaktionsharzes abgestimmt sein und kann auch über 150 Mikron liegen.

Fig. 3 veranschaulicht die Verwendung von erfindungs­ gemäß beschichteten Granulaten aus gesteinsartigem Material zur Herstellung von granitähnlichem Polymer­ kunststein, im gezeigten Beispiel mit (nur) dreifarbi­ gem Korngefüge.

Gesetzt den Fall, die Körner in den Farbtönen A und B sollen - gemäß einer Naturgranit-Vorlage oder nach dem Willen des Designers - opak sein, die Körner mit dem Farbton C dagegen von opalartiger Transluzenz, so kann als Rohmaterial für die opalartig transluzent beschich­ teten Körner C nur farbloses Glas, vorzugsweise Altglas, verwendet werden. Die Körner A und B dagegen können wahl­ weise aus jeweils opak beschichtetem Altglas-, Naturstein-, Kunststein- oder auch steinigem Bauschuttgranulat gebil­ det sein.

Um die farbliche Komposition des Korngefüges nicht zu beeinträchtigen, dürfen die in der farblosen Kunstharz­ matrix des Polymerkunststeins zusätzlich enthaltenen feineren und feinsten Füllstoffe (Korngrößen von 1 bis 300 Mikron) möglichst keine wahrnehmbare Eigen­ farbe aufweisen. Als Material hierfür bietet sich da­ her vorrangig fein vermahlenes farbloses Glas, vor­ zugsweise Altglas, an. Die Verwendung von Aluminium­ hydroxid als Feinstfüllstoff (Korngrößen von 1 bis 10 Mikron) bewirkt andererseits nur eine kaum wahrnehmba­ re opalartige Farbtrübung der Matrix und damit auch des Endproduktes, hat jedoch eine positive Auswirkung sowohl auf die Fließfähigkeit des noch nicht gehärte­ ten Polymerkunststein-Mörtels als auch auf das Brand­ verhalten des ausgehärteten Endproduktes.

Fig. 4 zeigt einen Vertikalschnitt durch ein platten­ förmiges Formteil aus Polymerkunststein und demonstriert die Möglichkeit, durch die Verwendung sowohl von er­ findungsgemäß beschichteten Granulaten aus gesteins­ artigem Material (A) als auch von erfindungsgemäß be­ schichteten Granulaten aus aufgeschäumtem Polystyrol (B) ein Polymerkunststeinprodukt zu schaffen, das die Eigen­ schaften der Granitähnlichkeit und des reduzierten Ge­ wichtes in sich vereinigt.

Verfahrenstechnisch wird hierbei zunächst die obere Schicht mit dem schweren Zuschlagstoff (A) in eine Form gegossen oder gepreßt und anschließend durch ei­ ne wesentlich dickere Schicht mit dem leichten Zu­ schlagstoff (B) ergänzt. Um ein Aufschwimmen der be­ schichteten Polystyrolkugeln zu verhindern, muß bis zum Einsetzen des Härtungsprozesses mittels einer Patrize ein gleichmäßiger Gegendruck ausgeübt werden. (Beim Herstellungsprozeß befindet sich die obere Schicht (A) unten und die untere Schicht (B) oben.)

Fig. 5 demonstriert eine andere Möglichkeit, mit den er­ findungsgemäßen Mitteln ein natursteinähnliches Formteil mit reduziertem Gewicht zu schaffen.

Hierbei werden ein oder mehrere Formteile aus erfindungs­ gemäß beschichtetem aufgeschäumtem Polystyrol (B) in eine Umhüllung aus Polymerkunststein (A) eingebettet, die ihrer­ seits ein granitähnliches Korngefüge aus erfindungsgemäß beschichteten Granulaten aus gesteinsartigem Material auf­ weist. Erforderlichenfalls können die Kernteile (B) mit Fasergeflecht (C), vorzugsweise Glasfasermatten oder -ge­ weben verstärkt werden, um die mechanische Belastbarkeit des Endproduktes zu erhöhen.

Fig. 6 zeigt eine zweikomponentige Niedertemperatur-Wärme­ tauscherplatte und demonstriert die Möglichkeit, auch die thermischen Eigenschaften von Formteilen zu nutzen, die unter Verwendung von erfindungsgemäß beschichteten Granu­ laten hergestellt wurden.

Die Halbplatte (A) ist natursteinähnlich und wurde mit erfindungsgemäß beschichteten Granulaten aus gesteinsar­ tigem Material, vorzugsweise Altglas, hergestellt. Durch ihre Zusammensetzung aus den Materialien Glas, Feinfüll­ stoff, Syntheseharz und Pigment besitzt (A) ein gutes Wärmeabsorbtions-, Wärmeabstrahlungs-, Wärmeleitungs- und Wärmespeicherungsvermögen.

Die Halbplatte (B) wurde unter Verwendung von erfindungs­ gemäß beschichteten Granulaten aus aufgeschäumtem Poly­ styrol hergestellt. Neben geringem Gewicht weist sie eine geringe Wärmeleitfähigkeit auf.

Die rillenförmigen Aussparungen (C) dienen der Aufnahme eines Leitungssystems für ein wärmetransportierendes Medium. Nach Einbringen desselben werden die Halbplatten miteinander verklebt.

Derartig aufgebaute Wärmetauscherplatten sind z. B. als leicht zu verlegende Fußbodenplatten für Heizungen mit niedrigen Vorlauftemperaturen aber auch als Absorberplat­ ten für das Einfangen von Umweltwärme einsetzbar.

Claims (17)

1. Granulate aus gesteinsartigem Material, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Oberflächen mit einer pigmentierten und mineralisch gefüllten Beschich­ tung auf Silikat- und/oder Acrylatbasis versehen sind, so daß sie sich hervorragend für die Herstellung von Formteilen aus granitähnlichem Polymerkunststein eignen.

2. Granulate gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gesteinsartige Material aus zerkleinertem Altglas, zerkleinerten Natursteinen, Kunststeinen, steinigem Bau­ schutt oder aus einem Gemisch zweier oder mehrere dieser Stoffe besteht.

3. Granulate gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Oberflächenschicht im wesentlichen aus ei­ ner wäßrigen Lösung von Alkalisilikaten und/oder was­ serverdünnbaren Acrylaten als Bindemittel sowie Pigmen­ ten und farblosem und/oder opalartig hellem Feinfüll­ stoff mineralischen Ursprungs gebildet ist.

4. Granulate gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Feinfüllstoff mineralischen Ursprungs aus Glasmehl, Quarzmehl, Kreide , Kaolin, Kieselgur, Talkum, Aluminium­ hydroxid oder aus einem Gemisch aus zwei oder mehreren dieser Stoffe besteht.

5. Granulate und Formteile aus aufgeschäumtem Polystyrol, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Oberflächen mit einer pigmentierten oder unpigmentier­ ten sowie mineralisch gefüllten Beschichtung auf Sili­ kat- und/oder Acrylatbasis versehen sind, so daß sie für die Herstellung von gewichtsreduzierten Formteilen aus Polymerkunststein oder Polymerbeton nutzbar sind.

6. Granulate und Formteile gemäß Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Oberflächenschicht im wesentli­ chen aus einer wäßrigen Lösung von Alkalisilikaten und/oder wasserverdünnbaren Acrylaten als Bindemittel sowie farblosem und/oder opalartig hellem Feinfüllstoff mineralischen Ursprungs sowie, falls erforderlich, Farb­ pigmenten gebildet ist.

7. Granulate und Formteile gemäß Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Feinfüllstoff mineralischen Ur­ sprungs aus Glasmehl, Quarzmehl, Kreide, Kaolin, Kiesel­ gur, Talkum, Aluminiumhydroxid oder aus aus einem Gemisch aus zwei oder mehreren dieser Stoffe besteht.

8. Verfahren zur Oberflächenbeschichtung von Granulaten aus gesteinsartigem Material wie Altglas, Naturstein, Kunststein oder steinigem Bauschutt, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen Mischvor­ gang eine wasserverdünnte, pigmentierte und mineralisch ge­ füllte Silikat- und/oder Acrylat-Farbschicht auf die Oberflächen der Granulatkörner aufgebracht wird, um diese für die Herstellung von Formteilen aus granitähnlichem Polymerkunststein hervorragend geeignet zu machen.

9. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenbeschichtung in zwei Schritten erfolgt, wobei die Granulatkörner zunächst mit einer wasserver­ dünnten, farblosen oder gezielt pigmentierten, im wesent­ lichen aus einer wäßrigen Lösung von Alkalisilikaten und/oder wasserverdünnbaren Acrylaten gebildeten Emulsion gleichmäßig benetzt werden und anschließend Pigmente in gezielter Farbe und Dosierung sowie farbloser und/oder opalartig heller Feinfüllstoff mineralischen Ursprungs wie Glasmehl, Quarzmehl, Kreide, Kaolin, Kieselgur, Tal­ kum, Aluminiumhydroxid oder ein Gemisch aus zwei oder mehreren dieser eingemischt werden, so daß der noch fließfähige Anteil der wäßrigen Emulsion an die Granu­ latoberflächen gebunden wird.

10. Verfahren zur Oberflächenbeschichtung von Granulaten aus aufgeschäumtem Polystyrol, dadurch ge­ kennzeichnet, daß durch einen Mischvorgang eine wasserverdünnte, mineralisch gefüllte und erfor­ derlichenfalls pigmentierte Silikat- und/oder Acrylat­ farbschicht auf die Oberflächen der Granulatkörner oder -kugeln aufgebracht wird, um diese für die Herstellung von gewichtsreduzierten Formteilen aus Polymerkunst­ stein oder Polymerbeton nutzbar zu machen.

11. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenbeschichtung in zwei Schritten er­ folgt, wobei die Granulatkörner oder -kugeln zunächst mit einer farblosen oder gezielt pigmentierten, im wesentlichen aus einer wäßrigen Lösung von Alkali­ silikaten und/oder wasserverdünnten Acrylaten gebilde­ ten Emulsion gleichmäßig benetzt werden und anschließend, falls erforderlich, Pigmente in gezielter Farbe und Dosierung sowie, in allen Fällen, farbloser und/oder opalartig heller Feinfüllstoff mineralischen Ursprungs wie Glasmehl, Quarzmehl, Kreide, Kaolin, Kieselgur, Talkum, Aluminiumhydroxid oder ein Gemisch aus zwei oder mehreren dieser Stoffe eingemischt werden, so daß der noch fließfähige Anteil der wäßrigen Emulsion an die Granulatoberflächen gebunden wird.

12. Verfahren zur Oberflächenbeschichtung von Formteilen aus aufgeschäumtem Polystyrol, dadurch ge­ kennzeichnet, daß im Streich-, Walz-, Spritz- oder Tauchverfahren eine im wesentlichen aus einer wäß­ rigen Lösung von Alkalisilikaten und/oder wasserver­ dünnten Acrylaten gebildete und mit mineralischem Fein­ füllstoff gefüllte Emulsion auf die Oberflächen der Formteile aus aufgeschäumtem Polystyrol aufgetragen wird, um diese als Kernteile für die Herstellung von gewichtsreduzierten Formteilen aus Polymerkunststein oder Polymerbeton nutzbar zu machen.

13. Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß auf die beschichteten Oberflächen der Formteile aus aufgeschäumtem Polystyrol zu deren Verstärkung zusätzlich Fasergeflecht aufgebracht wird.

14. Verwendung von oberflächenbeschichteten Granulaten aus gesteinsartigem Material gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 als die farbliche Komposition des Endproduktes bestimmender Zuschlagstoff bei der Herstellung von granitähnlichen Formteilen aus Polymerkunststein.

15. Verwendung von oberflächenbeschichteten Granulaten aus aufgeschäumtem Polystyrol gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7 als gewichtsreduzierender und die farbliche Komposition des Endproduktes bestimmender oder mitbe­ stimmender Zuschlagstoff bei der Herstellung von gra­ nitähnlichen Formteilen aus Polymerkunststein sowie als gewichtsreduzierender Zuschlagstoff bei der Herstellung von Formteilen aus Polymerbeton.

16. Verwendung von oberflächenbeschichteten Formteilen aus aufgeschäumtem Polystyrol gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7 als gewichtsreduzierende Kernteile bei der Herstellung von Formteilen aus Polymerkunststein und Polymerbeton.

17. Verwendung von oberflächenbeschichteten Granulaten aus gesteinsartigem Material gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 sowie von oberflächenbeschichteten Granulaten aus aufgeschäumtem Polystyrol gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7 als thermisch relevante Zuschlagstoffe bei der Herstellung von zweikomponentigen Niedertemperatur- Wärmetauscherplatten.