WO2001014277A2 - Oberflächenveredelte betonsteine, verfahren zur herstellung und verwendung derselben - Google Patents

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    • C04B2111/00612—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as one or more layers of a layered structure

Definitions

  • the present invention relates to the refinement of the sight and usage.
  • Tread surface of concrete blocks by applying a layer of polymer artificial stone, which consists of colored glass granulate coated with polyvinyl acetate as an appearance-defining filler, colorless old glass fine granulate as fine filler, colorless old glass powder and / or aluminum hydroxide and / or another transparent or opal-like material of mineral origin as a fine filler and unsaturated if necessary alkali-resistant vinyl ester resin, as a binder.
  • polymer artificial stone which consists of colored glass granulate coated with polyvinyl acetate as an appearance-defining filler, colorless old glass fine granulate as fine filler, colorless old glass powder and / or aluminum hydroxide and / or another transparent or opal-like material of mineral origin as a fine filler and unsaturated if necessary alkali-resistant vinyl ester resin, as a binder.
  • BESTATIGUNGSKOPIE The user surface is rough and porous: It favors the accumulation of dirt in the washed out or sandblasted depressions.
  • the invention has therefore set itself the task of making the surface finishing of the concrete blocks so that the disadvantages of dirt, moss and liquid sensitivity are avoided, but at the same time the natural stone-like appearance is enhanced.
  • - as a binder 10 to 25 percent by weight colorless or colored unsaturated polyester resin (UP resin), if necessary, alkali-resistant vinyl ester resin (VE resin) as well as the reactants and additives required for processing, - as a fine filler: 10 to 20 percent by weight transparent waste glass powder and / or aluminum hydroxide and / or another transparent or opal-like light material of mineral origin in the grain size range below 0.05 mm,
  • fine filler 10 to 30 percent by weight of uncoated, transparent waste glass granulate in the grain size range 0.05 - 0.5 mm
  • appearance-determining filler 40 to 70 percent by weight of waste glass granulate in the grain size range 0.3 to 4 mm, which was colored on the surface in targeted shades by means of an aqueous dispersion of polyvinyl acetate and (preferably inorganic) color pigments.
  • the present invention has set itself the task of creating not only highly resilient but also very natural stone-like concrete surfaces.
  • EP 0 417 164 B 1 describes natural stone-like polymer artificial stones which derive their design potential from the use of colorless and / or colored glass, preferably old glass, and any "ground material” consisting of old glass and reactive resin.
  • the present invention has set itself the task of dispensing with adhesion-promoting adhesive or adhesive mortar intermediate layers and - for reasons of production that is as rational as possible - to use only one of the two materials to be bonded in an already solidified or hardened state.
  • DE 44 02 432 describes a granite-like polymer artificial stone composed of polymer resin and partially colored with the aid of water glass and / or acrylic copolymers. The document does not deal with the question of whether, under what conditions and according to which method a glass polymer artificial stone material composed of these or other components can be permanently and rationally bonded to cement-bound concrete.
  • surface-refined concrete blocks can be produced according to the invention using two different processes: in a process downstream of the actual concrete block production or in a process upstream of the actual concrete block production.
  • This process requires that the concrete product, e.g. a sidewalk or terrace slab has already reached a relatively high degree of strength and surface dryness.
  • the still unhardened polymer stone mortar consisting of -
  • waste glass granulate in the grain size range from 0.3 to 4 mm as an appearance-determining filler, these granules having been coated with an aqueous dispersion of polyvinyl acetate and (preferably inorganic) color pigments -
  • the resin hardens so quickly that the product can be removed from the mold after only a few minutes.
  • molds made of polyethylene or polypropylene which can be heat-loaded up to a temperature of 90 ° C.
  • An essential part of the invention is thus a process for the surface finishing of concrete blocks, characterized in that a polymer mortar layer consisting of: - 10 - 25% by weight of reactive, colorless or colored unsaturated polyester resin, if necessary as a substitute vinyl ester resin, as a binder, 10 - 20% by weight waste glass powder and / or aluminum hydroxide and / or another transparent or opal-like light material of mineral origin as a fine filler in the grain size range from 0 to 0.05 mm, - 10 - 30% by weight transparent waste glass granulate as a fine filler in the grain size range from 0.05 to 0.5 mm,
  • waste glass granulate in the grain size range from 0.3 to 4 mm, which was colored as a main filler with an aqueous dispersion of polyvinyl acetate and (preferably inorganic) colored pigments on the surface in targeted shades - - placed in an open form and then the dry concrete block is pressed on from above, so that an inseparable connection is created between the concrete block and the polymer artificial stone layer in the course of the polymerization of the polymer mortar.
  • the present invention has therefore also set itself the task of integrating the surface coating in the manufacturing process of the concrete blocks or upstream of it and thus making the use of separate casting molds and automatic grippers unnecessary.
  • Casting machine entered the required amount of glass-filled polymer mortar and distributed under vibration.
  • stone chippings e.g. in the grain size range of 2 - 8 mm
  • a smaller proportion of sand e.g. in the grain size range of 0.2 - 0.8 mm
  • the polymer stone block which is "breaded” with stone chips in this way, then hardens by polymerizing the reactive resin - a process that can be accelerated in a heat tunnel (or heat tower). After sufficient hardening, loose grains on the surface may be removed by brushing and / or suction.
  • the further method is known and corresponds to that of the production of shaped concrete blocks, for example of conventional paving stones made of concrete.
  • cement paste a mixture of water and cement
  • Another possibility for optimizing the cohesion is that the stone chippings are thinly coated with cement before being sprinkled on the still unhardened polymer mortar layer.
  • the stone chip surface of the hardened polymer artificial stone facing must be wetted with atomized water before the concrete is applied and compacted.
  • An essential part of the invention is thus also a process for the production of concrete blocks coated with polymer artificial stone, characterized in that plates made of polypropylene or polyethylene are preferably used as casting trays, into which recesses are recessed, the dimensions of which in their dimensions and in their surface structure and the desired surface structure of the polymer artificial stone attachment correspond to the fact that a casting compound consisting of - if necessary alkali-resistant - colorless-transparent reaction resin, surface-coated with polyvinyl acetate as binder, used glass granulate, undyed glass powder and / or another colorless-transparent flour of mineral origin and introduced is distributed under vibration, that stone chippings, preferably in grain sizes of 2 to 8 mm, and finer sand are then sprinkled onto this polymer mortar and pressed onto the polymer mortar surface under slight pressure, that the polymer mortar facing is then hardened, • that after the hardening, stone chips lying loosely on the surface -
  • Grains are removed by sweeping and / or suction, that the pouring tray with the embedded polymer artificial stone attachments is then moved under the mold of a conventional concrete mixing and pouring machine and the concrete is applied in a known manner, compacted in the mold, then removed from the mold and hardened ,
  • the prefabrication of the polymer artificial stone attachments is spatially and temporally separated from the application of the concrete. This process is particularly suitable for the production of larger, smug header formats that are only to be cast in concrete in a precast concrete plant or on the construction site.
  • a distribution by doctor blade can, however, be dispensed with if the so-called “spraying and scattering method" is used:
  • a 3 - 6 mm thick layer is sprayed on, which consists of 40 - 60% by weight of reactive UP resin or VE resin and 40 - 60% by weight of very fine and fine filler, formed from transparent waste glass powder and / or aluminum hydroxide and / or another transparent or opal-like material of mineral origin in the grain size range from 0 to 0.2 mm.
  • waste glass granulate in the grain size range from 0.3 to 4 mm, which is colored on the surface in targeted shades by means of an aqueous dispersion of polyvinyl acetate and (preferably inorganic) color pigments, is sprinkled on or blasted with air pressure acceleration in a uniform area-wide manner.
  • a glass fiber mesh mat is applied over the entire area.
  • a roller moves at low pressure over the surface now covered with grit, so that the grit, together with the glass fiber mesh mat underneath, press into the glass-filled polymer mortar.
  • tubular attachment sleeves can also be created in a similar way, which can be poured into reinforced columns with reinforced concrete.
  • a further component of the invention is thus a method for finishing concrete, characterized in that a 3-6 mm thick layer is first applied to a surface shape designed with the desired surface structure, which layer comprises 40-60% by weight Reactive UP resin or VE resin and 40 - 60 wt .-% fine and fine filler, formed from transparent waste glass flour and / or aluminum hydroxide and / or another transparent or opal-like material of mineral origin in the grain size range from 0 to 0 .2 mm, then, in a uniform area-covering manner, waste glass granulate in the grain size range from 0.3 to 4 mm, which is colored by means of an aqueous dispersion of polyvinyl acetate and (preferably inorganic) color pigments on the surface in targeted shades, is scattered or blasted with air pressure acceleration, then a fiberglass mesh mat is applied all over • then stone grit in the grain size range 2 - 6 mm and finer sand is sprinkled all over, then the grit layer, including the glass fiber
  • connection between the concrete block and the glass-filled polyester artificial stone layer is of very high strength. If, for example, you try to cut off this layer with a hammer, this will at most lead to breaks in the overall material, but not to a detachment of the
  • Polyester artificial stone layer from concrete Polyester artificial stone layer from concrete.
  • the glass-filled polyester artificial stone layer improves the mechanical strength of the composite product, this applies equally to bending strength, tensile strength and impact resistance.
  • the composite product can thus be designed to be "leaner” and less weight.
  • the surface is very abrasion-resistant and does not dust.
  • the surface is loosely resistant to chemicals and largely resistant to chemical stress (salt solutions, diluted acids as well as fuels and oils, and when using alkali-resistant resins also against diluted alkalis. •
  • the surface is non-porous - regardless of whether it is designed to be smooth or non-slip (eg rough-hewn). It is therefore neither susceptible to pollution nor moss and easy to maintain.
  • the surface is frost-resistant due to the low water absorption of the glass-filled polyester artificial stone.
  • the composite products according to the invention can be produced efficiently and do not require any post-processing.
  • One focus of the invention was the task of compensating for expansion stresses.
  • UP resins (like practically all reactive resins) are not only subject to volume shrinkage during the polymerization process, they also react to expanding or contracting temperature changes in the hardened state.
  • the thermal expansion numbers of cement-bound concrete and polymer artificial stone differ significantly.
  • DE 44 02 432 describes a method for making a glass-filled polymer artificial stone insensitive to temperature changes:
  • the surfaces of the old glass splinters in the grain size range between 0.5 and 4 mm are provided with a coating, which is composed of: an aqueous solution of alkali silicates (water glass ) or an aqueous dispersion of acrylic copolymers or a mixture of these two substances as binders, Dye (preferably inorganic pigments) and an outwardly compacting filling made of transparent and / or opal-like light fillers of mineral origin such as glass powder, quartz powder, diatomaceous earth, talc, aluminum hydroxide or a mixture of two or more of these fillers.
  • a coating which is composed of: an aqueous solution of alkali silicates (water glass ) or an aqueous dispersion of acrylic copolymers or a mixture of these two substances as binders, Dye (preferably inorganic pigments) and an outwardly compacting fill
  • the present invention provides a coating of the waste glass splinters in the grain size range between 0.3 and 4 mm, which is composed of: an aqueous dispersion of polyvinyl acetate as a binder
  • PVAC polyvinyl acetate
  • polyvinyl acetate not only has excellent adhesion properties to glass surfaces but is also much more elastic than water glass or most acrylic copolymers.
  • the polyvinyl acetate thus serves not only as an adhesion promoter compared to the glass grains, but also as an expansion-compensating medium.
  • the PVAC layer also forms an intimate connection with the UP resin that forms the matrix: the one contained in the uncured UP resin
  • the PVAC layer is first dissolved on the resin-side surface in monostyrene.
  • the monostyrene does not have enough time to penetrate the PVAC layer completely, because the styrene is also incorporated into the polymeric polyester chain and its aggressive while it is still trying to eat into the PVAC Deprived of potency.
  • PVAC layer of the glass splinter There is no other explanation for the astonishingly strong coherence of the colored coated glass splinters, even in the case of sudden and repeated changes in temperature in the range between - 30 ° C and + 100 ° C.
  • Another advantage of glass splinter coating with PVAC lies in the fact that - in contrast to the method described in DE 44 02 432 - no additional, outwardly compacting filling of the coating with transparent and / or opal-like light fillers of mineral origin is required in order to to ensure good resistance to temperature changes of the glass-filled polyester artificial stone.
  • Concrete blocks are inseparably connected with a polymer artificial stone layer consisting of:
  • the surface-refined concrete blocks according to the invention can be used as terrace, courtyard and path slabs, paving and composite paving stones in public and private areas, so-called "eco-stones” (ie paving stones with joint spacers for infiltration of rainwater), grass pavers, finished parts for the swimming pool construction, steps and stair elements, balcony parapets, facade panels, clinker bricks or clinker panels, wall elements, columns, bollards and palisades.
  • eco-stones ie paving stones with joint spacers for infiltration of rainwater
  • grass pavers finished parts for the swimming pool construction
  • steps and stair elements balcony parapets
  • facade panels clinker bricks or clinker panels
  • wall elements e.g., clinker bricks or clinker panels
  • bollards and palisades ie paving stones with joint spacers for infiltration of rainwater
  • Form (A) advantageously consists of polyethylene or polypropylene which is heat-resistant up to 90 ° C, both materials which make the use of release agents unnecessary.
  • the surface-finishing layer (B) is between 3 and 10 mm thick. It consists of a colorless or transparent colored UP resin as a binder, transparent glass powder or aluminum hydroxide with grain sizes below 0.05 mm as fine filler, untreated waste glass granulate in the grain size range from 0.05 - 0.5 mm as transparent fine filler as well as specifically colored waste glass granulate in the grain size range of 0.3 to 4 mm as the main filler, which determines the appearance of the surface.
  • the glass particles of this main filler were colored on the surface using polyvinyl acetate as an elastic binder and lightfast color pigments (see Fig. 2).
  • the concrete block (C) was heated to 40 to 70 ° C before being applied to the surface-refining glass-filled polyester mortar. Upon contact with the warm concrete block, the polyester binder became thinner for a short time and could therefore penetrate into fine pores on the concrete block surface. Immediately afterwards - accelerated by the heat of the concrete block - a rapid polymerization process started, so that the product could be removed from the mold after only a few minutes.
  • the fine filler (D) consists of transparent and / or opal-like light material in the grain size range below 0.05 mm.
  • the fine filler (E) consists of transparent glass granulate in the grain size range from 0.05 to 0.5 mm.
  • the appearance-determining main filler (F) consists of glass granulate in the Grain size range from 0.3 to 4 mm, which was previously color-coated with an aqueous dispersion of polyvinyl acetate (G) and (preferably inorganic) pigments.
  • Fig. 3 shows the section through the edge area of a surface-refined concrete block:
  • the heated concrete block was applied under pressure to the adhesive polyester mortar, so that the UP resin could penetrate deep into the pores of the concrete block (H).
  • Concrete block and polyester artificial stone layer are thus inseparably interlocked.
  • the bevelled shape of the concrete block in the edge area (I) ensures that no finishing of the finished stone in the form of deburring is required.
  • Fig. 4 shows the section through the surface area of a concrete wall segment. It was manufactured by first producing a thin-walled polymer resin-bonded facing plate (L + N + K). According to her
  • a scattered stone chip layer (K) ensures good mechanical
  • An embedded glass fiber lattice mat (N) has given the thin-walled polymer resin-bonded facing plate (L + N + K) the stability required for handling and transport.

Abstract

Betonsteine mit herkömmlicher zementgebundener und wasser- oder sandgestrahlter Veredelungsschicht weisen eine poröse und somit schmutz-, moos- und ölfleckenanfällige Oberfläche auf. Die Erfindung ermöglicht Betonsteine mit sehr natursteinähnlich aussehender, sehr stabiler und weitgehend chemikalienresistenter Veredelungsschicht, deren Oberfläche nicht porös und somit gegen Verschmutzung, Ölflecken und Vermoosung unempfindlich ist. Diese mit dem Betonstein untrennbar verbundene Veredelungsschicht besteht im wesentlichen aus einem Reaktionsharz als polymerem Bindemittel sowie vermahlenem Altglas als Füllstoff. Der überwiegende Teil des Altglases ist mittels elastischem Polyvinylacetat farbig beschichtet, wodurch sich - neben einem grossen designerischen Potential - ein dauerhafter Materialverbund auch bei starken Temperaturschwankungen ergibt. Unterschiedliche Verfahren erlauben es, die Oberflächenveredelung der eigentlichen Betonsteinproduktion nachgeschaltet oder vorgeschaltet vorzunehmen. Die erfindungsgemäss oberflächenveredelten Betonsteine können u. a. als Terrassen-, Hof- und Wegplatten, Pflaster- und Verbundpflastersteine, Rasengitter- und "Öko"-Steine, Fertigteile für den Schwimmbadbau, Stufen und Treppenelemente, Balkonbrüstungen, Fassadenplatten, Klinkersteine und -paneele, Mauerelemente, Säulen, Poller und Palisaden Verwendung finden.

Description

Oberflächenveredelte Betonsteine, Verfahren zur Herstellung und Verwendung derselben
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft die Veredelung der Sicht- und Nutzungsbzw. Trittoberfläche von Betonsteinen durch Aufbringen einer Polymerkunststeinschicht, welche aus mit Polyvinalacetat farbig beschichtetem Altglasgranulat als aussehensbestimmendem Füllstoff, farblosem Altglasfeingranulat als Feinfüllstoff, farblosem Altglasmehl und/oder Aluminiumhydroxid und/oder einem anderen transparenten oder opalartig hellen Material mineralischen Ursprungs als Feinstfüllstoff sowie ungesättigtem Polyesterharz, erforderlichenfalls ersatzweise alkaliresistentem Vinylesterharz, als Bindemittel besteht.
Im Laufe der vergangenen 150 Jahre wurde in vielen Bereichen des Bauwesens der Naturstein immer mehr vom zementgebundenen Beton verdrängt. Heute werden zum Beispiel auch öffentliche Gehwege und Plätze, private Gartenwege, Terrassen und Hof- oder Parkflächen überwiegend nicht mehr mit Natursteinen sondern mit Betonsteinen gepflastert.
Gleichzeitig lässt sich beobachten, daß man dabei heute bemüht ist, dem grauen Beton seine triste Ausstrahlung zu nehmen, indem die Sicht- bzw. Nutzungsoberfläche des Betonsteins farbig gestaltet und dergestalt veredelt wird, daß sie hinsichtlich Farbe und Kornstruktur mehr an Naturstein als an Beton erinnern soll.
Üblicherweise geschieht diese Veredelung durch Aufbringen eines zementgebundenen sogenannten "Natursteinvorsatzes". Hierbei werden - häufig unter Verwendung von pigmentgefärbtem Zement - Natursteinsplitte unterschiedlicher Farben mit dem Betonstein homogen verbunden. In einem weiteren Arbeitsgang werden die Steinoberflächen wassergestrahlt, wobei weiche Betonfeinteile ausgewaschen werden, sodass die einzelnen Gesteinskörner erhaben stehen bleiben. In anderen Fällen wird ein ähnlicher Effekt durch Sandstrahlen der vorgesetzten Oberfläche erreicht. Dem ästhetischen Gewinn, den solcherart oberflächenveredelte Betonsteine erfahren, stehen jedoch Nachteile hinsichtlich ihrer Nutzungseigenschaften gegenüber:
BESTATIGUNGSKOPIE • Die Nutzungsoberfläche ist rauh und porös: Sie begünstigt die Ansammlung von Schmutz in den ausgewaschenen bzw. ausgesandstrahlten Vertiefungen.
• Die poröse Oberfläche begünstigt an schattigen Standorten bei feuchter Witterung das Ansiedeln von Moosen in eben diesen Vertiefungen.
Sie erlaubt es auch ausgespuckten Kaugummis, sich in den Vertiefungen zäh festzuklammern.
• Sie ist saugfreudig gegenüber Flüssigkeiten: vor allem ölige oder fettige, schwer verdunstbare Flüssigkeiten werden in den Poren der veredelten Oberfläche konserviert - z.B in Form von häßlichen, durch undichte
Automotoren verursachte Altölflecken. Reinigungsversuche, etwa durch Dampfstrahlen mit einem Hochduckreiniger, führen leicht zu einer Schädigung der Oberfläche, die Farbverlust und verminderte Lebensdauer nach sich zieht.
Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, die Oberflächenveredelung der Betonsteine so zu gestalten, daß die Nachteile der Schmutz-, Moos- und Flüssigkeitsempfindlichkeit vermieden werden, gleichzeitig aber das natursteinähnliche Aussehen noch verstärkt wird.
Es wurde gefunden, daß dies möglich ist, indem die Nutzungs- bzw. Sichtoberfläche des zementgebundenen Betons mit einer 3 - 10 mm dicken Polymerkunststeinschicht versehen wird, die sich aus folgenden Komponenten zusammensetzt :
- als Bindemittel: 10 bis 25 Gewichtsprozent farbloses oder eingefärbtes ungesättigtes Polyester-Harz (UP-Harz), erforderlichenfalls ersatzweise alkaliresistentes Vinylesterharz (VE-Harz) sowie die zur Verarbeitung erforderlichen Reaktionsmittel und Additive, - als Feinstfüllstoff: 10 bis 20 Gewichtsprozent transparentes Altglasmehl und/oder Aluminiumhydroxid und/oder ein anderes transparentes oder opalartig helles Material mineralischen Ursprungs im Korngrößenbereich unter 0,05 mm,
- als Feinfüllstoff: 10 bis 30 Gewichtsprozent unbeschichtetes, transparentes Altglasgranulat im Korngrössenbereich 0,05 - 0,5 mm, als aussehensbestimmender Füllstoff: 40 bis 70 Gewichtsprozent Altglasgranulat im Korngrössenbereich 0,3 bis 4 mm, welches mittels einer wässrigen Dispersion aus Polyvinylacetat und (vorzugsweise anorganischen) Farbpigmenten oberflächig in gezielten Farbtönen eingefärbt wurde.
Die Oberflächenbeschichtung von zementgebundenem Beton mit reaktions- harzgebundenem Mörtel ist an sich nicht neu. So berichtet z. B. bereits das technische Informationsblatt TI-UP-04 d / 82248 (756) der BASF AG (Ludwigshafen, DE) vom September 1980 unter dem Titel "Beschichtung von Beton und Stahl mit Palatal" über Verfahren und Rezepturen zur Beschichtung von Betonoberflächen u. a. mit einer reaktionsharzgebundenen Mörtelmasse, die zu 84-86 Gew.-% mit Sand im Korngrössenbereich von 0,1 - 3 mm gefüllt ist. Derartige Verfahren und Rezepturen führen zu mechanisch und chemisch hoch beanspruchbaren Betonoberflächen, nicht jedoch auch zu einer Oberflächenveredelung im Sinne grosser optischer und haptischer Ähnlichkeit mit Natursteinoberflächen.
Demgegenüber hat sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt, nicht nur hoch belastbare sondern auch sehr natursteinähnliche Beton- Oberflächen zu schaffen.
EP 0 417 164 B 1 beschreibt natursteinähnliche Polymerkunststeine, die ihr designerisches Potential aus der Verwendung von farblosem und/oder farbigem Glas, vorzugsweise Altglas, sowie beliebig eingefärbtem, aus Altglas und Reaktionsharz bestehendem "Mahlgut" beziehen.
Auf Seite 15, Zeile 40 wird erwähnt, dass ein derartiges Kunstststeinmaterial im ausgehärteten Zustand mit Hilfe geeigneter Klebstoffe oder Klebemörtel mit Beton oder anderen Feststoffen verbunden werden kann.
Demgegenüber hat sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt, auf haftvermittelnde Klebstoff- oder Klebemörtel-Zwischenschichten zu verzichten und - aus Gründen einer möglichst rationellen Fertigung - nur eines der beiden zu verbindenden Materialien in bereits verfestigtem bzw. gehärtetem Zustand einzusetzen. DE 44 02 432 beschreibt einen aus Polymerharz und teilweise mit Hilfe von Wasserglas und/oderAcrylcopolymeren farbig oberflächenbeschichteten Altglaskörnungen zusammengesetzten granitähnlichen Polymerkunststein. Das Dokument befasst sich nicht mit der Frage, ob, unter welchen Voraussetzungen und nach welchem Verfahren ein aus diesen oder anderen Komponenten aufgebautes Glaspolymerkunststein-Material mit zementgebundenem Beton auf rationellem Wege dauerhaft verbunden werden kann.
Die Auseinandersetzung mit eben dieser Frage hat zur vorliegenden Erfindung geführt:
Es wurde gefunden, daß das sehr unterschiedliche Wärmedehnverhalten von Beton und glasgefülltem Polyesterkunststein kompensiert werden kann, wenn der überwiegende Teil der im Polyestermörtel enthaltenen Glaskörnungen - insbesondere der gröbere Korngrössenbereich ab 0,3 mm - mit elastischem Polyvinylacetat oberflächlich beschichtet ist. Die geforderte Elastizität wird erreicht, indem ein mit externen Weichmachern versetztes Polyvinylacetat, besser noch ein innerlich weichgemachtes Polyvinylacetal für die farbige Glaskornbeschichtung eingesetzt wird.
Unter dieser Grundvoraussetzung lassen sich erfindungsgemäß oberflächenveredelte Betonsteine nach zwei unterschiedlichen Verfahren herstellen: in einem der eigentlichen Betonsteinproduktion nachgeschalteten Prozess oder einem der eigentlichen Betonsteinproduktion vorgeschalteten Prozess.
Der nachqeschaltete Prozess:
Dieser Prozess setzt voraus, daß das Betonprodukt, z.B. eine Gehweg- oder Terrassenplatte, bereits einen relativ hohen Festigkeits- und Oberflächen- trockenheitsgrad erreicht hat.
Der noch ungehärtete Polymerkunststeinmörtel, bestehend aus -
- 10 - 25 Gew.-% reaktionsbereitem, farblosem oder eingefärbtem UP-Harz, erforderlichenfalls ersatzweise einem VE-Harz als Bindemittel, - 10 - 20 Gew.-% transparentem Altglasmehl oder Aluminiumhydroxid oder einem anderen transparenten oder opalartig hellen Material mineralischen Ursprungs als Feinstfüllstoff im Korngrößenbereich unter 0,05 mm,
- 10 bis 30 Gew.-% unbeschichtetem, transparentem Altglasgranulat im Korngrössenbereich 0,05 - 0,5 mm als Feinfüllstoff
- sowie 40 bis 70 Gew.-% Altglasgranulat im Korngrössenbereich von 0,3 bis 4 mm als aussehensbestimmender Füllstoff, wobei dieses Granulat mit einer wässrigen Dispersion aus Polyvinylacetat und (vorzugsweise anorganischen) Farbpigmenten beschichtet wurde -
- wird in eine Form mit der gewünschten Oberflächenstruktur gegeben und unter Vibration verteilt.
Sodann wird der - zuvor auf eine Temperatur von 40 - 70° C erwärmte - Betonstein auf die noch weiche Polymerkunststeinmörtelschicht aufgedrückt.
Der unter Druck erfolgende Kontakt mit dem warmen Betonstein bewirkt, daß das im Polymerkunststeinmörtel enthaltene UP-Harz kurzfristig noch dünnflüssiger wird und somit leichter auch in feine Poren des Betonsteins eindringen kann. Dann aber bewirkt die Wärme des Steins eine Beschleunigung und
Intensivierung des Polymerisationsprozesses. Das Harz härtet so schnell aus, daß das Produkt schon nach wenigen Minuten wieder entformt werden kann.
Vorteilhaft ist die Verwendung von Formen aus Polyethylen oder Polypropylen, welche bis zu einer Temperatur von 90°C wärmebelastbar sind.
Da diese Materialien sich vom gehärteten Polyesterkunststein sehr leicht trennen, ist die Eingabe eines Trennmittels in die Form nicht erforderlich. Beide Materialien begünstigen zudem eine klebfreie Aushärtung der Polyesterkunststeinoberfläche, sodaß diese bereits zum Zeitpunkt der Entformung in hohem Maße chemikalienbeständig ist.
Ein wesentlicher Bestandteil der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Oberflächenveredelung von Betonsteinen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Polymermörtelschicht bestehend aus: - 10 - 25 Gew.-% reaktionsbereitem, farblosem oder eingefärbtem ungesättigtem Polyesterharz, erforderlichenfalls ersatzweise Vinyl- esterharz, als Bindemittel, 10 - 20 Gew.-% Altglasmehl und/oder Aluminiumhydroxid und/oder einem anderen transparenten oder opalartig hellen Material mineralischen Ursprungs als Feinstfüllstoff im Korngrössenbereich von 0 bis 0,05 mm, - 10 - 30 Gew.-% transparentem Altglasgranulat als Feinfüllstoff im Korngrößenbereich von 0,05 bis 0,5 mm,
40 - 70 Gew.-% Altglasgranulat im Korngrössenbereich von 0,3 bis 4 mm, welches als aussehensbestimmender Hauptfüllstoff mittels einer wässrigen Dispersion von Polyvinylacetat und (vorzugsweise anorgani- sehen) Farbpigmenten oberflächig in gezielten Farbtönen eingefärbt wurde - - in eine offene Form gegeben wird und sodann der trockene Betonstein von oben aufgedrückt wird, sodaß im Zuge der Polymerisation des Polymermörtels eine untrennbare Verbindung zwischen Betonstein und Polymerkunststeinschicht entsteht.
Der vorgeschaltete Prozess
Es wurde erkannt, daß der zuvor beschriebene "nachgeschaltete" Prozess nicht die rationellstmögliche Massenherstellung von oberflächenveredelten Betonsteinen, z.B. Pflastersteinen, erlaubt. Denn die "nachgeschaltete" Beschichtung bedingt die Lagerhaltung ausgehärteter Betonsteine in großen Mengen, die Verfügbarkeit spezieller Gießformen in großer Anzahl sowie den Einsatz technisch aufwendiger Greifautomaten ("Karussellroboter"), für das Handling der Betonsteine. Jeder Betonstein muß von der Palette genommen, in die auf einem Förderband befindliche Gießform gedrückt und später, nach erfolgter Polymerisation der Polymermörtelschicht, wieder aus der Gießform gehoben und auf eine Palette gesetzt werden.
Die vorliegende Erfindung hat sich daher auch die Aufgabe gestellt, die Oberflächenbeschichtung in den Herstellungsprozess der Betonsteine zu integrieren bzw. diesem vorzuschalten und somit den Einsatz separater Gießformen und Greifautomaten unnötig zu machen.
Dies bedeutet, daß nicht der fertig ausgehärtete, trockene Betonstein auf die noch ungehärtete Polymermörtelschicht aufgedrückt wird - sondern es wird umgekehrt verfahren: die noch ungehärtete, "erdfeuchte" Betonmasse wird auf den bereits vorgehärteten Polymerkunststeinvorsatz aufgegossen und verdichtet. Durch eine mechanischen Verzahnung der beiden Materialien soll dabei ein dauerhafter Zusammenhalt gewährleistet werden.
Es wurde gefunden, daß dies möglich ist, indem folgendermaßen verfahren wird:
Als Unterlageplatten ("Giesstabletts") werden nicht - wie bei der Betonpflastersteinherstellung allgemein üblich - plane Holzplatten verwendet sondern Platten aus einem Material, das für ein trennmittelfreies Aufgießen von Polymermörtelmassen geeignet ist, vorzugsweise Polypropylen oder Polyethylen.
In diese Platten aus PP oder PE sind in erforderlicher Anzahl Vertiefungen eingelassen, die in ihren Abmessungen und ihrer Oberflächenstruktur den Abmessungen und der gewünschten Oberflächenstruktur (z. B. "bruchrauh") des Polymerkunststein-Vorsatzes entsprechen. In jede dieser Vertiefungen wird mittels einer Polymerbeton-Misch- und
Gießmaschine die erforderliche Menge an glasgefülltem Polymermörtel eingegeben und unter Vibration verteilt.
Sodann wird Steinsplitt (z.B. im Korngrössenbereich von 2 - 8 mm) und ein kleinerer Anteil Sand (z.B. im Korngrössenbereich von 0,2 - 0,8 mm) auf die noch ungehärtete Polymermörtel-Oberfläche aufgestreut und mit einem Stempel unter leichtem Druck auf die Polymermörtelmasse angedrückt. Der auf diese Weise mit Steinsplitt "panierte" Polymerkunststein-Vorsatz härtet anschliessend durch Polymerisation des Reaktionsharzes aus - ein Prozess, der in einem Wärmetunnel (oder Wärmeturm) beschleunigt werden kann. Nach hinreichender Härtung werden evtl. lose auf der Oberfläche aufliegende Splitt-Körner durch Abbürsten und/oder Absaugen entfernt.
Sodann fährt das Tablett samt den darin eingelassenen Polymerkunststein- Vorsätzen unter das Formwerkzeug einer herkömmlichen Betonstein-Misch- und Gießmaschine. Das weitere Verfahren ist bekannt und entspricht dem der Herstellung von geformten Betonsteinen, beispielsweise von herkömmlichen Pflastersteinen aus Beton.
Bei der Herstellung von Betonsteinen werden bevorzugt so genannte "erdfeuchte", d.h. relativ trockene Betonmischungen eingesetzt. Um einen optimalen Zusammenhalt zwischen dem Beton und der Steinsplitt-Oberfläche des Polymerkunststein- Vorsatzes zu erreichen, kann es erforderlich sein, diese Steinsplitt-Oberfläche vor dem Aufbringen und Verdichten des Betons mit Zementleim (einem Gemisch aus Wasser und Zement) zu befeuchten.
Eine andere Möglichkeit zur Optimierung des Zusammenhalts besteht darin, daß die Steinsplitt- Körner vor dem Aufstreuen auf die noch ungehärtete Polymermörtelschicht mit Zement dünn beschichtet werden.
In diesem Falle muß die Steinsplitt-Oberfläche des gehärteten Polymerkunststein-Vorsatzes vor dem Aufbringen und Verdichten des Betons mit vernebeltem Wasser benetzt werden.
Um den reaktionsharzgebundenen Polymermörtel-Vorsatz vor alkalischen Einflüssen des erdfeucht aufgebrachten Betons, die die Steinsplitt-Schicht durchdringen könnten, zu schützen, kann es erforderlich sein, zum Binden des Polymermörtels ein alkaliresistentes ungesättigtes Polyesterharz oder Vinyl- esterharz zu verwenden.
Die durch die Steinsplittschicht bewirkte mechanische Verzahnung zwischen
Polymerkunststein und Beton führt zu einer überraschend hohen Festigkeit des
Materialverbunds.
Abzugsprüfungen haben erwiesen, daß die Festigkeit im Verbindungsbereich zwischen der Polymerkunststein-Schicht und dem Beton größer ist als die innere Festigkeit des endfesten Betons.
Ein wesentlicher Bestandteil der Erfindung ist somit auch ein Verfahren zur Herstellung von mit Polymerkunststein beschichteten Betonsteinen, dadurch gekennzeichnet, daß als Gießtabletts vorzugsweise aus Polypropylen oder Polyethylen bestehende Platten verwendet werden, in welche Vertiefungen eingelassen sind, die in ihren Abmessungen und in ihrer Oberflächenstruktur den Abmessungen und der gewünschten Oberflächenstruktur des Polymerkunststein-Vorsatzes entsprechen, daß in diese Vertiefungen eine Gießmasse bestehend aus - erforderlichenfalls alkaliresistentem - farblos-transparentem Reaktionsharz, oberflächlich mit Polyvinylacetat als Bindemittel eingefärbtem Altglasgranulat, ungefärbtem Glasmehl und/oder einem anderen farblos-transparenten Mehl mineralischen Ursprungs eingebracht und unter Vibration verteilt wird, daß sodann auf diesen Polymermörtel Steinsplitt, vorzugsweise in Korngrößen von 2 bis 8 mm, sowie feinerer Sand aufgestreut und unter leichtem Druck auf die Polymermörtel-Oberfläche angedrückt wird, daß der Polymermörtelvorsatz sodann gehärtet wird, • daß nach der Härtung lose auf der Oberfläche aufliegenden Steinsplitt-
Körner durch Abfegen und/oder Absaugen entfernt werden, daß das Gießtablett mit den eingelassenen Polymerkunststein-Vorsätzen sodann unter das Formwerkzeug einer herkömmlichen Beton-Misch- und Gießmaschine gefahren wird und der Beton auf bekannte Weise aufgebracht, im Formwerkzeug verdichtet, sodann entformt und gehärtet wird.
In einer Abwandlung des "vorgeschalteten" Beschichtungsprozesses wird die Vorfertigung der Polymerkunststein- Vorsätze vom Aufbringen des Betons räumlich und zeitlich separiert. Dieses Verfahren bietet sich vor allem für die Fertigung grösserf lächiger Vorsatz-Formate an, die erst in einem Beton-Fertigteil-Werk oder auf der Baustelle mit Beton hintergossen werden sollen.
Die gleichmäßige Verteilung von auf eine Flächenform aufgegossenem glasgefülltem Polymerkunststein-Mörtel erfordert - da Vibration bei grösseren Flächen alleine nicht ausreicht - eine zusätzliche Rakelmechanik.
Auf eine Verteilung durch Rakeln kann jedoch verzichtet werden, wenn das so genannte "Spritz- und Streu-Verfahren" angewandt wird:
Hierbei wird auf die - mit gewünschter Oberflächenstruktur gestaltete -
Flächenform zunächst eine 3 - 6 mm dicke Schicht aufgespritzt, welche zu 40 - 60 Gew.-% aus reaktionsbereitem UP-Harz oder VE-Harz und zu 40 - 60 Gew.-% aus Feinst-und Feinfüllstoff, gebildet aus transparentem Altglas-Mehl und /oder Aluminiumhydroxid und/oder einem anderen trans- parenten oder opalartigen Material mineralischen Ursprungs im Korngrössenbereich von 0 bis 0,2 mm besteht.
In einem zweiten Schritt wird in gleichmäßig flächendeckender Weise Altglasgranulat im Korngrößenbereich von 0,3 bis 4 mm, welches mittels einer wässrigen Dispersion aus Polyvinylacetat und (vorzugsweise anorganischen) Farb- pigmenten oberflächig in gezielten Farbtönen eingefärbt ist, aufgestreut bzw. luftdruck-beschleunigt aufgestrahlt. In einem dritten Schritt wird eine Glasfaser-Gittermatte fiächendeckend aufgebracht.
In einem vierten Schritt wird Steinsplitt im Korngrössenbereich 2 - 6 mm sowie feinerer Sand flächendeckend aufgestreut. In einem fünften Schritt fährt eine Walze mit geringem Druck über die nunmehr mit Splitt bedeckte Oberfläche, sodaß sich die Splittkörner samt der darunterliegenden Glasfaser-Gittermatte in den glasgefüllten Polymermörtel eindrücken.
Das Ergebnis ist - nach der Aushärtung des Polymermörtels - ein dünnwandiges Vorsatz-Paneel, welches - bedingt durch das eingebaute Glasfaser-Gitter - eine hohe Transportstabilität, insbesondere Biegefestigkeit aufweist und an beliebigem Ort mit frischem Beton hintergossen werden kann. Bei Anwendung des Schleudergußverfahrens können auf ähnliche Weise auch röhrenförmige Vorsatzhülsen geschaffen werden, die sich mit armiertem Beton zu stabilen Säulen ausgiessen lassen.
Ein weiterer Bestandteil der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Oberflächen- Veredelung von Beton, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine - mit gewünschter Oberflächenstruktur gestaltete - Flächenform zunächst eine 3 - 6 mm dicke Schicht aufgebracht wird, welche zu 40 - 60 Gew.-% aus reaktionsbereitem UP-Harz oder VE-Harz und zu 40 - 60 Gew.-% aus Feinst-und Feinfüllstoff, gebildet aus transparentem Altglas-Mehl und/oder Aluminiumhydroxid und/oder einem anderen transparenten oder opalartigen Material mineralischen Ursprungs im Korngrössenbereich von 0 bis 0,2 mm besteht, sodann in gleichmäßig flächendeckender Weise Altglasgranulat im Korngrößenbereich von 0,3 bis 4 mm, welches mittels einer wässrigen Dispersion aus Polyvinylacetat und (vorzugsweise anorganischen) Farbpigmenten oberflächig in gezielten Farbtönen eingefärbt ist, aufgestreut bzw. luftdruck-beschleunigt aufgestrahlt wird, sodann eine Glasfaser-Gittermatte flächendeckend aufgebracht wird, • sodann Steinsplitt im Korngrössenbereich 2 - 6 mm sowie feinerer Sand flächendeckend aufgestreut wird, sodann die Splitt-Schicht samt der darunter befindlichen Glasfaser-Gittermatte mit geringem Druck auf den Polymermörtel aufgedrückt wird und das so gebildete, nach Aushärtung des polymeren Bindemittels transportstabile Vorsatzelement später an beliebigem Ort mit frischem Beton hintergossen wird und untrennbar verbunden bleibt.
Produkteiqenschaften
Die nach den beschriebenen Verfahren oberflächenveredelten Betonsteine zeichnen sich durch folgende Eigenschaften aus:
• Sie können hinsichtlich ihrer Kornstruktur und -färben wie auch hinsichtlich ihrer Oberflächenstruktur (z.B. "bruchrauh") natursteinähnlicher gestaltet werden als dies bei zementgebundenen Veredelungsschichten möglich ist.
• Die Verbindung zwischen dem Betonstein und der glasgefüllten Polyesterkunststeinschicht ist von sehr hoher Festigkeit. Versucht man z.B., diese Schicht mit einem Hammer abzuschlagen, so führt dies allenfalls zu Brüchen im Gesamtmaterial, nicht aber zu einem Ablösen der
Polyesterkunststeinschicht vom Beton.
• Die glasgefüllte Polyesterkunststeinschicht verbessert die mechanische Festigkeit des Verbundproduktes, dies gilt gleichermaßen für die Biege- festigkeit, Zugfestigkeit und Schlagfestigkeit. Das Verbundprodukt kann somit "schlanker" und gewichtssparender ausgelegt werden.
• Die Oberfläche ist sehr abriebfest und staubt nicht ab.
• Es treten keine Ausblühungen oder Korrosionseffekte auf.
• Die Oberfläche ist losem ittelresistent und weitgehend beständig gegenüber chemischer Beanspruchung (Salzlösungen, verdünnte Säuren sowie Treibstoffe und Öle, bei Verwendung von alkaliresistenten Harzen auch gegenüber verdünnten Laugen. • Die Oberfläche ist porenfrei - unabhängig davon, ob sie glatt oder griffig (z.B. bruchrauh) gestaltet wird. Sie ist somit weder verschmutzungs- noch vermoosungsanfällig und leicht zu pflegen.
• Die Oberfläche ist alterungsbeständig. Bei Verwendung von lichtechten Harzen und lichtechten Pigmenten treten auch langfristig keine Farbveränderungen auf.
• Die Oberfläche ist aufgrund der geringen Wasseraufnahme des glasgefüllten Polyesterkunststeins frostbeständig.
Die erfindungsgemäßen Verbundprodukte lassen sich rationell herstellen und erfordern keinerlei Nachbearbeitung.
Ein Schwerpunkt der Erfindung lag in der Aufgabe, Dehnungsspannungen zu kompensieren.
UP-Harze unterliegen (wie praktisch alle Reaktionsharze) nicht nur während des Polymerisationsprozesses einer Volumensschrumpfung, sie reagieren auch im ausgehärteten Zustand auf Temperaturwechsel expandierend bzw. kontrahierend. Die Wärmedehnzahlen von zementgebundenem Beton und Polymerkunststein unterscheiden sich deutlich.
Es musste also sichergestellt werden, daß infolge von temperaturwechsel- bedingtem Dehnungsverhalten keine mikroskopisch feinen Risse im Komgefüge des glasgefüllten Polyesterkunststeins entstehen. Denn solche Risse bewirken nicht nur eine farbliche Veränderung des
Materials infolge von Lichtreflexionen der Glaspartikel. Sie führen vor allem auch zur unerwünschten Entstehung von Poren auf der Oberfläche, durch welche Wasser und Schmutz eindringen können.
DE 44 02 432 beschreibt eine Methode, um einen glasgefüllten Polymerkunststein unempfindlich gegen Temperaturwechselbelastungen zu machen: Hier werden die Oberflächen der Altglassplitter im Korngrössenbereich zwischen 0,5 und 4 mm mit einer Beschichtung versehen, die sich zusammensetzt aus: einer wässrigen Lösung von Alkalisilikaten (Wasserglas) oder einer wässrigen Dispersion von Acrylcopolymeren oder einem Gemisch aus diesen beiden Substanzen als Bindemittel, Farbstoff (vorzugsweise anorganische Pigmente) sowie einer sich nach aussen verdichtenden Füllung aus transparenten und/oder opalartig hellen Feinfüllstoffen mineralischen Ursprungs wie Glasmehl, Quarzmehl, Kieselgur, Talkum, Aluminiumhydroxid oder einem Gemisch aus zwei oder mehreren dieser Füllstoffe.
Demgegenüber sieht die vorliegende Erfindung eine Beschichtung der Altglassplitter im Korngrössenbereich zwischen 0,3 und 4 mm vor, die sich zusammensetzt aus: - einer wässrigen Dispersion von Polyvinylacetat als Bindemittel
- sowie Farbstoff (vorzugsweise lichtechte anorganische Pigmente).
Vergleichende Temperaturwechseltests haben gezeigt, daß Polyvinylacetat (PVAC) gerade für UP-Harz-gebundene, glasgranulatgefüllte Kunststeinschichten, die mit einem relativ starren Material wie Beton verbunden werden, besser geeignet ist als die in DE 44 02 432 beschriebene Materialkombination.
Dies ist darauf zurückzuführen, daß Polyvinylacetat nicht nur hervorragende Adhäsionseigenschaften gegenüber Glasoberflächen besitzt sondern auch wesentlich elastischer ist als Wasserglas oder die meisten Acrylcopolymere. Das Polyvinylacetat dient also nicht nur als Haftvermittler gegenüber den Glaskörnern sondern zugleich als dehnungskompensierendes Medium.
Auch mit dem die Matrix bildenden UP-Harz geht die PVAC-Schicht eine innige Verbindung ein: Von dem im ungehärteten UP-Harz enthaltenen
Monostyrol wird die PVAC-Schicht an der harzseitigen Oberfläche zunächst angelöst.
Durch die schnelle Polymerisation des UP-Harzes hat das Monostyrol jedoch nicht genügend Zeit, um die PVAC-Schicht ganz zu durchdringen, denn auch das Styrol wird , während es sich noch in das PVAC zu fressen versucht, in die polymere Polyesterkette eingebaut und seiner aggressiven Potenz beraubt.
Das Ergebnis ist ein "chemisch verzahnter" Materialübergang vom UP-Harz zur
PVAC-Schicht des Glassplitters. Anders lässt sich die im Versuch bewiesene verblüffend starke Kohärenz der farbig beschichteten Glassplitter selbst bei plötzlichen und beliebig oft wiederholbaren Temperaturwechseln im Bereich zwischen - 30°C und + 100 °C nicht erklären. Ein weiterer Vorteil der Glassplitterbeschichtung mit PVAC liegt in dem Umstand, daß - im Gegensatz zu der in DE 44 02 432 beschriebenen Methode - keine zusätzliche, sich nach aussen verdichtende Füllung der Beschichtung mit transparenten und/oder opalartig hellen Feinfüllstoffen mineralischen Ursprungs erforderlich ist, um eine gute Temperaturwechselbeständigkeit des glasgefüllten Polyesterkunststeins zu gewährleisten.
Zentraler Gegenstand der Erfindung sind somit - unabhängig von den zuvor beschriebenen Herstellungsverfahren: Oberflächenveredelte Betonsteine, dadurch gekennzeichnet, daß die
Betonsteine untrennbar verbunden sind mit einer Polymerkunststeinschicht bestehend aus:
- 10 - 25 Gew.-% farblosem oder eingefärbtem ungesättigtem Polyesterharz, ersatzweise Vinylesterharz als Bindemittel, - 10 - 20 Gew.-% Altglasmehl und/oder Aluminiumhydroxid und/oder einem anderen transparenten oder opalartig hellen Material mineralischen Ursprungs als Feinstfüllstoff im Korngrössenbereich von 0 bis 0,05 mm,
- 10 - 30 Gew.-% transparentem Altglasgranulat als Feinfüllstoff im Korngrößenbereich von 0,05 bis 0,5 mm, - 40 - 70 Gew.-% Altglasgranulat im Korngrössenbereich von 0,3 bis
4 mm, welches als aussehensbestimmender Hauptfüllstoff mittels einer wässrigen Dispersion von Polyvinylacetat und (vorzugsweise anorganischen) Farbpigmenten oberflächig in gezielten Farbtönen eingefärbt wurde.
Die erfindungsgemäßen oberflächenveredelten Betonsteine können Verwendung finden als Terrassen-, Hof- und Wegplatten, Pflaster- und Verbundpflastersteine im öffentlichen und privaten Bereich, sogenannte "Öko-Steine" (d.h. Pflastersteinen mit Fugen-Abstandhaltern zur Versickerung des Regenwassers), Rasengittersteine, Fertigteile für den Schwimmbadbau, Stufen und Treppenelemente, Balkonbrüstungen, Fassadenplatten, Klinkersteine bzw. Klinkerpaneele, Mauerelemente, Säulen, Poller und Palisaden. Beispiele
Fig 1. zeigt einen erfindungsgemäß oberflächenveredelten Betonstein unmittelbar nach der Entformung:
Die Form (A) besteht vorteilhaft aus bis 90°C wärmebelastbarem Polyethylen oder Polypropylen, beides Materialien, die eine Anwendung von Trennmitteln überflüssig machen.
Die oberflächenveredelnde Schicht (B) ist zwischen 3 und 10 mm dick. Sie besteht aus einem farblosen oder transparent eingefärbten UP-Harz als Bindemittel, transparentem Glasmehl oder Aluminiumhydroxid mit Korngrößen unter 0,05 mm als Feinstfüllstoff, unbehandeltem Altglasgranulat im Korngrössenbereich von 0.05 - 0,5 mm als transparentem Feinfüllstoff sowie gezielt farbig beschichtetem Altglasgranulat im Korngrößenbereich von 0,3 bis 4 mm als Hauptfüllstoff, der das Aussehen der Oberfläche bestimmt. Die Glaspartikel dieses Hauptfüllstoffes wurden mithilfe von Polyvinylacetat als elastischem Bindemittel und lichtechten Farbpigmenten oberflächig eingefärbt, (vgl. Fig. 2)
Der Betonstein (C) wurde vor dem Aufbringen auf den oberflächenveredelnden glasgefüllten Polyestermörtel auf 40 bis 70° C erwärmt. Beim Kontakt mit dem warmen Betonstein wurde das Polyester- Bindemittel kurzfristig dünnflüssiger und konnte somit auch in feine Poren der Betonsteinoberfläche eindringen. Gleich danach setzte jedoch - durch die Wärme des Betonsteins beschleunigt - ein zügiger Polymerisationsprozess ein, sodaß das Produkt schon nach wenigen Minuten wieder entformt werden konnte.
Die auch nach der Entformung im Betonstein noch gespeicherte Wärme wirkt sich vorteilhaft auf den restlichen Verlauf des Aushärtungsprozesses aus, sodass für die sogenannte "Nachhärtungsphase" keine Lagerung in einem Raum mit erhöhter Temperatur erforderlich ist.
Fig. 2 veranschaulicht stark vergrössert die Struktur der altglasgefüllten Polyersterkunststeinschicht: Der Feinstfüllstoff (D) besteht aus transparentem und/oder opalartig hellem Material im Korngrössenbereich unter 0,05 mm. Der Feinfüllstoff (E) besteht aus transparentem Glasgranulat im Korn- grössenbereich von 0,05 bis 0,5 mm.
Der aussehensbestimmende Hauptfüllstoff (F) besteht aus Glasgranulat im Korngrössenbereich von 0,3 bis 4 mm, welches zuvor mit einer wässrigen Dispersion von Polyvinylacetat (G) und (vorzugsweise anorganischen) Pigmenten farbbeschichtet wurde.
Fig. 3 zeigt den Schnitt durch den Kantenbereich eines oberflächenveredelten Betonsteins: Der erwärmte Betonstein wurde unter Druck auf auf den adhäsiven Polyestermörtel aufgebracht , sodaß das UP-Harz tief in die Poren des Betonsteins (H) eindringen konnte. Betonstein und Polyesterkunststeinschicht sind somit untrennbar verzahnt. Die abgeschrägte Formgebung des Betonsteins im Kantenbereich (I) sorgt dafür, dass keine Nachbearbeitung des veredelten Steins in Form von Entgraten erforderlich ist.
Fig. 4 zeigt den Schnitt durch den Oberflächenbereich eines Betonmauer- Segments. Sie wurde hergestellt, indem zunächst eine dünnwandige poly- merharzgebundene Vorsatzplatte (L+N+K) gefertigt wurde. Nach ihrer
Aushärtung wurde sie mit Beton (M) hintergossen.
Eine aufgestreute Steinsplitt-Schicht (K) sorgt für eine gute mechanische
Verzahnung der glasgefüllten Polymermörtelschicht (L) mit dem zementgebundenen Beton (M).
Eine eingebettete Glasfaster-Gittermatte (N) hat der dünnwandigen polymerharzgebundenen Vorsatzplatte (L+N+K) die für Handling und Transport erforderliche Stabilität verliehen.

Claims

Patentansprüche
1. Oberflächenveredelte Betonsteine, dadurch gekennzeichnet, daß die Betonsteine untrennbar verbunden sind mit einer Polymerkunststeinschicht bestehend aus:
- 10 - 25 Gew.-% farblosem oder eingefärbtem ungesättigtem Polyesterharz, ersatzweise Vinylesterharz, als Bindemittel,
- 10 - 20 Gew.-% Altglasmehl und/oder Aluminiumhydroxid und/oder einem anderen transparenten oder opalartig hellen Material mineralischen Ursprungs als Feinstfüllstoff im Korngrössenbereich von 0 bis 0,05 mm,
- 10 - 30 Gew.-% transparentem Altglasgranulat als Feinfüllstoff im Korngrößenbereich von 0,05 bis 0,5 mm,
- 40 - 70 Gew.-% Altglasgranulat im Korngrössenbereich von 0,3 bis 4 mm, welches als aussehensbestimmender Hauptfüllstoff mittels einer wässrigen Dispersion von Polyvinylacetat und (vorzugsweise anorganischen) Farbpigmenten oberflächig in gezielten Farbtönen eingefärbt wurde.
2. Verfahren zur Oberflächenveredelung von Betonsteinen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Polymermörtelschicht bestehend aus - 10 - 25 Gew.-% reaktionsbereitem, farblosem oder eingefärbtem ungesättigtem Polyesterharz, ersatzweise Vinylesterharz, als Bindemittel,
10 - 20 Gew.-% Altglasmehl und/oder Aluminiumhydroxid und/oder einem anderen transparenten oder opalartig hellen Material mineralischen Ursprungs als Feinstfüllstoff im Korngrössenbereich von 0 bis 0,05 mm,
10 - 30 Gew.-% transparentem Altglasgranulat als Feinfüllstoff im Korngrößenbereich von 0,05 bis 0,5 mm,
40 - 70 Gew.-% Altglasgranulat im Korngrössenbereich von 0,3 bis 4 mm, welches als aussehensbestimmender Hauptfüllstoff mittels einer wässrigen Dispersion aus Polyvinylacetat und mit (vorzugsweise anorganischen) Farbpigmenten oberflächig in gezielten Farbtönen eingefärbt wurde,
- in eine offene, vorzugsweise aus Polypropylen oder Polyethylen bestehende, Form gegeben wird und sodann der trockene, vorzugsweise auf 40 - 70°C erwärmte, Betonstein aufgedrückt wird, sodaß im Zuge der Polymerisation des Polymermörtels eine untrennbare Verbindung zwischen Betonstein und Polymerkunststeinschicht entsteht.
3. Verfahren zur Oberflächenveredelung von Betonsteinen, dadurch gekennzeichnet, - daß als Gießtabletts vorzugsweise aus Polypropylen oder Polyethylen bestehende Platten verwendet werden, in welche Vertiefungen eingelassen sind, die in ihren Abmessungen und in ihrer Oberflächenstruktur den Abmessungen und der gewünschten Oberflächenstruktur des Polymerkunststein- Vorsatzes entsprechen, daß in diese Vertiefungen eine Gießmasse bestehend aus - farblos-transparentem Reaktionsharz, oberflächlich mit Polyvinylacetat als Bindemittel eingefärbtem Altglasgranulat, ungefärbtem Glasmehl und/oder einem anderen farblos-transparenten Mehl mineralischen Ursprungs eingebracht und unter Vibration verteilt wird, daß sodann auf diesen Polymermörtel Steinsplitt, vorzugsweise in Korngrößen von 2 bis 8 mm, sowie feinerer Sand aufgestreut und unter leichtem Druck auf die Polymermörtel-Oberfläche angedrückt wird, daß der Polymermörtelvorsatz sodann gehärtet wird, daß nach der Härtung lose auf der Oberfläche aufliegende Steinsplitt- Körner durch Abfegen und/oder Absaugen entfernt werden, daß die nunmehr zerklüftet-rauhe Splittoberfläche flächendeckend mit Zementleim (einem Gemisch aus Zement und Wasser) benetzt wird, daß das Gießtablett mit den eingelassenen Polymerkunststein- Vorsätzen sodann unter das Formwerkzeug einer herkömmlichen Beton- Misch- und Gießmaschine gefahren wird und der Beton auf bekannte Weise aufgebracht, im Formwerkzeug verdichtet, sodann entformt und gehärtet wird.
4. Verfahren zur Oberflächenveredelung von Betonsteinen, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine - mit gewünschter Oberflächenstruktur gestaltete - Flächenform zunächst eine 3 - 6 mm dicke Schicht aufgebracht wird, welche zu 40 - 60 Gew.-% aus reaktionsbereitem ungesättigtem Polyesterharz oder Vinylesterharz und zu 40 - 60 Gew.-% aus Feinst-und Feinfüllstoff, gebildet aus transparentem Altglas-Mehl und /oder Aluminiumhydroxid und/oder einem anderen transparenten oder opalartig hellen Material mineralischen Ursprungs im Korngrössenbereich von 0 bis 0,2 mm besteht, - sodann in gleichmäßig flächendeckender Weise Altglasgranulat im Korngrößenbereich von 0,3 bis 4 mm, welches mittels einer wässrigen Dispersion aus Polyvinylacetat und (vorzugsweise anorganischen) Farbpigmenten in gezielten Farbtönen eingefärbt ist, aufgestreut oder luftdruck-beschleunigt aufgestrahlt wird, sodann eine Glasfaser-Gittermatte flächendeckend aufgebracht wird, - sodann Steinsplitt im Korngrössenbereich 2 - 6 mm sowie feinerer Sand flächendeckend aufgestreut wird, sodann die Splitt-Schicht samt der darunter befindlichen Glasfaser- Gittermatte mit geringem Druck auf den Polymermörtel aufgedrückt wird und das so gebildete, nach Aushärtung des polymeren Bindemittels transportstabile Vorsatzelement später an beliebigem Ort mit frischem Beton hintergossen wird und mit diesem untrennbar verbunden bleibt.
5. Verwendung von oberflächenveredelten Betonsteinen gemäß Anspruch 1 oder hergestellt gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4 als öffentlichen und privaten Bereich, sogenannte "Öko-Steine" (d.h. Pflastersteine mit Fugen-Abstandhaltern zur Versickerung des Regenwassers), Rasengittersteine, Fertigteile für den Schwimmbadbau, Stufen und Treppenelemente, Balkonbrüstungen, Fassadenplatten, Klinkersteine bzw. Klinkerpaneele, Mauerelemente, Säulen, Poller und Palisaden.
Anmerkung: Priorität der Ansprüche 1 und 2: 19/08/1999 DE Az. 19938 806.7 Priorität des Anspruchs 3: 29/05/2000 DE Az. 100 26 413.1
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