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Die
Erfindung betrifft ein Bauteil, vorzugsweise für die Verkleidung von Fußböden, Wänden und Decken,
mit einer Kernschicht, wobei wenigstens die Kernschicht aus einem
einen Kunststoff und ein lignozellulosehaltiges Material umfassenden
Gemisch gebildet ist und wobei die Kernschicht an wenigstens zwei
der einander gegenüberliegenden
Seitenkanten korrespondierende Verbindungselemente aufweist. Ferner
betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung derartiger
Bauteile.
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Die
Bauteile der vorgenannten Art sind insbesondere Belagsmaterialien
oder in der Möbelindustrie
verwendete Bauteile von Möbeln.
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Zahlreiche
Arten von Belagsmaterialien sind aus dem Stand der Technik bekannt.
Weit verbreitet für
die Verkleidung von Wänden
und Fußböden sind Beläge aus keramischen
Materialien. Diese in Form von Fliesen oder geschnittenen Steinplatten
erhältlichen
Materialien werden in Trocken- und
Nassbereichen gleichermaßen
verwendet. Sie sind gegen Feuchtigkeit unempfindlich und können je
nach Ausführung
auch für
Bereiche im Freien verwendet werden. Frost kann jedoch ein Problem
darstellen.
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Weit
verbreitet sind auch Fußbodenbeläge aus Kunststoff.
Diese zumeist aus PVC hergestellten Beläge zeichnen sich ebenfalls
durch eine hohe Feuchteresistenz und zumeist geringe Herstellungskosten
aus. Allerdings haben solche Belagsarten den Nachteil, dass diese
nur sehr aufwändig,
nämlich durch
vollflächiges
Verkleben unter Verwendung von anorganischen oder organischen Klebern,
verlegt werden können.
Neben den möglichen
Emissionen, die durch die großflächige Anwendung
von entsprechenden Klebern entstehen, ist bei solcherart verlegten
Belägen
auch von Nachteil, dass eine Demontage nur mit einem hohen Aufwand
und nur eine einmalige Verlegung möglich ist. Zudem sind solche
Beläge nur
beschränkt
dekorativ gestaltbar.
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Sehr
verbreitet sind auch die verschiedenen Arten von textilen Belägen sowie
die verschiedenen Parkett- und Laminatfußbodenbeläge.
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Parkett-
und Laminatfußbodenbeläge haben vor
allem in den letzten Jahren aufgrund der einfacher gewordenen Verlegeweise
sowohl in gewerblich als auch in privat genutzten Bereichen verstärkt an Bedeutung
gewonnen. Das Einsatzgebiet dieser Beläge ist allerdings auf Trockenbereiche
begrenzt. Für Nassbereiche
haben textile Beläge
wie auch Beläge aus
Holz oder auf Holzbasis keine ausreichende Feuchtebeständigkeit.
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In
jüngerer
Zeit sind auch Beläge
aus Holz/Kunststoff-Materialien
am Markt verfügbar.
Diese weit verbreitet als WPC (wood plastic composits) bezeichneten
Materialien wurden grundsätzlich
für Beläge und Verkleidungen
im Aussenbereich verwendet. Diese als "deckings" und "sidings" ursprünglich aus den USA stammenden
Produkte dienen in großen
Mengen als Ersatz für
Profilholz. Sie zeichnen sich durch sehr gute Witterungsbeständigkeit und
weitgehend natürliche
Optik und Haptik aus. Flächig geschlossene
Beläge
können
damit nicht realisiert werden, weswegen diese aus hygienischen Gründen üblicher
weise im Innenbereich nicht eingesetzt werden.
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Aus
der
DE 10 2004
003 457 A1 ist eine Fliese aus einer Formmasse bestehend
aus Fasermaterial, Farbpigmenten, einem duroplastischen Bindemittel
und sonstigen Inhaltsstoffen bekannt. Diese Fliese wird in einer
Formteilpresse hergestellt, wobei im Anschluss an das Verpressen
durch Fräsen
der Kanten Verriegelungselemente angebracht werden, mit denen die
erhaltenen Elemente miteinander verbunden werden können.
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Nachteilig
an derartigen Fliesen ist deren aufwändige Herstellung.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde,
ein Bauteil, das einfacher hergestellt werden kann, sowie ein verfahren
für eine
einfachere Herstellung des Bauteils anzugeben.
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Zur
Lösung
dieses technischen Problems ist bei dem Bauteil gemäß Oberbegriff
des Anspruchs 1 vorgesehen, dass die Verbindungselemente einteilig mit
der Kernschicht spritzgegossen sind. Verfahrensmäßig ist vorgesehen, dass wenigstens
eine Kernschicht des Bauteils aus einem Gemisch umfassend einen
Kunststoff und ein lignozellulosehaltiges Material spritzgegossen
wird und dass an wenigstens zwei einander gegenüberliegenden Seitenkanten korrespondierende
Verbindungselemente einteilig mit der Kernschicht spritzgegossen
werden. Die vorrichtungsmäßige und
die verfahrensmäßige Lösung werden
im Folgenden zusammen diskutiert.
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Die
Verbindungselemente werden nicht mehr wie im Stand der Technik üblich aus
dem Rohling herausgefräst,
wodurch die Herstellung der Bauteile deutlich vereinfacht werden
kann. Die Verbindungselemente werden vielmehr gleichzeitig mit der Kernschicht
und zwar im Spritzgussverfahren hergestellt. Ein weiterer Verfahrensschritt
zum Herausarbeiten oder Nachbearbeiten der Verbindungselemente ist
nicht mehr erforderlich. Im Ergebnis kann bei der Herstellung des
Bauteils ein Verfahrensschritt und die mit den dafür üblicherweise
verwendeten hochpräzisen
Fräswerkzeugen
zusammenhängenden
Kosten eingespart werden.
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Im
Zusammenhang mit der Erfindung wurde nämlich überraschend festgestellt, dass
der Compound bei entsprechender Wahl der Rohstoffe und der Zusammensetzung
solche Materialeigenschaften hinsichtlich der Verwendung im Spritzgussverfahren aufweist,
dass selbst filigrane Strukturen wie etwa die von konventionellen
Paneelen bekannten Nuten und Federn mit einer sehr hohen Genauigkeit
gefertigt werden können.
Dies ist notwendig, um ein einwandfreies Verlegen der Paneele zu
gewährleisten.
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Darüber hinaus
besteht eine viel größere Freiheit
bei der Ausgestaltung der Verbindungselemente. Bisher weisen die
Nuten und Federn von den Bauteilen, egal, ob diese aus einem Compound
oder aus einem reinen Holzwerkstoff gebildet sind, entlang der jeweiligen
Seitenkante überall
die gleiche Querschnittsform auf, da diese Verbindungselemente insbesondere
durch Vorbeiführen
der Rohlinge an fest installierten Fräswerkzeugen gefertigt werden.
Die Erfindung hat nun aber erkannt, dass einerseits diese Restriktion
bei der Ausgestaltung von Bauteilen nicht mehr gegeben ist und andererseits
hinsichtlich der Funktionalität
bevorzugte Verbindungselemente möglich
werden. Gleichzeitig kann so auch eine Einsparung von Herstellungskosten
bei der Fertigung der entsprechenden Bauteile erreicht werden.
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Bevorzugte
Bauteile lassen sich durch thermoplastische Kunststoffe erzielen.
Wenigstens weisen die Kunststoffe zum Zeitpunkt der Formbildung des
Bauteils thermoplastische Eigenschaften auf. Als geeignet haben
sich beispielsweise alle bekannten Thermoplaste wie Polypropylen
(PP), Polyethylen (PE), Ploystyrol (PS), Polyester (wie z.B. PET)
und Acrylnitril-Butadien-Styrol-Mischpolymerisate
(ABS) herausgestellt. Darüber
hinaus ist auch der Einsatz von Thermoplasten mit noch höheren Schmelzpunkten
wie Polyoxymethylen (POM), Polyamid (PA 6,6 und PA 6), oder Polyacrylnitril
(PAN) möglich,
wobei PAN und PA 6 wegen ihrer polaren Eigenschaften besonders geeignet
sind. Auch Kunststoffe mit einem zweistufigen Härtungsmechanismus sind geeignet. Darunter
sind im Endhärtungszustand
als Durplaste zu bezeichnende Kunststoffe zu verstehen, die in einem
Zwischenstadium über
thermoplaste Eigenschaften verfügen.
Diese Kunststoffe können
beispielsweise auf phenolischer oder aminoplaster Basis (Melamin,
Harnstoff) sein.
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Besonders
bevorzugt ist es, wenn als Kunststoff synthetischer Polyester bzw.
Polyethylenterephthalat (PET) verwendet wird. Das PET zeichnet sich durch
einen hohen Schmelzpunkt (ca. 250°C)
aus und verleiht dem Compound die notwendige Wärmestandfestigkeit. Zudem verfügt PET so
wie lignozellulosehaltiges Material über polare Eigenschaften, was sich
gut ergänzt
und eine Oberflächenbeschichtung z.B.
durch Lackieren begünstigt.
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PET
ist als Neuware verhältnismäßig teuer, weshalb
vorzugsweise auf Abfälle
aus der Kunststoffsammlung zurückgegriffen
wird. PET wird vielfach als Verpackungsmaterial, insbesondere für Einwegflaschen
verwendet, die nach dem Gebrauch gesammelt werden und einer Aufbereitung
zugeführt
werden. Die Reinigung des PET ist jedoch sehr aufwändig und
daher kaum konkurrenzfähig
zu Neumaterial. Probleme bereiten insbesondere eingefärbte Flaschen
oder auch Füllstoffe,
wie sie für
undurchsichtige Flaschen verwendet werden. Zudem müssen die Etiketten
und die Schraubverschlüsse
entfernt werden. Alle diese Unwegsamkeiten der Reinigung spielen
für das
erfindungsgemäße Bauteil
bzw. Verfahren keine Rolle.
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Hinsichtlich
des lignozellulosehaltigen Materials sind hier alle natürlich wachsenden
Rohstoffe, deren Hauptbestandteil Zellulose ist und die zur Strukturfestigung
Lignin enthalten, gemeint. Es handelt sich also im Wesentlichen
um Material aus ein- und mehrjährigen
Pflanzen, bevorzugt Reststoffen aus der agrarischen/landwirtschaftlichen
Produktion wie z.B. Stroh, Reisschalen, Kokosnuss, Flachs, Hanf,
Bambus, Palmen oder Holz. Es hat sich für die Bezeichnung der Geometrie
von diesen organischen Materialien der Begriff "Faser" bei der Produktgruppe von Holzkunstoffverbunden
(wood plastic composit = WPC) eingebürgert. Deshalb wird vorliegend
unter dem Begriff Faser einerseits faseriges Material, d. h. Fasern
im eigentlichen Sinne, und andererseits aber auch Material verstanden,
das mehlartig, kubisch, spanartig, flächig, schlank oder faserig
sein kann.
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Als
Massenmischungsverhältnis
von Kunststoff zu lignozellulose enthaltendem Material hat sich der
Bereich zwischen 20:80 bis 80:20 bewährt. Mit steigendem Kunststoffanteil
ergeben sich höhere mechanische
Festigkeiten und eine verringerte Wasseraufnahme. Ein höherer Anteil
an lignozellulose enthaltendem Material verringert das Schwindmaß und verbessert
damit die einhaltbaren Toleranzen. Gleichzeitig verringert sich
die erforderliche Nachdruckhöhe
und Nachdruckzeit. Ferner kann je nach Mischungsverhältnis das
Verhältnis
von Stabilität
zu Flexibilität
des Bauteils beeinflusst werden. In vorteilhafter Weise liegt das
Mischungsverhältnis
zwischen 70:30 und 30:70, da dann geringere Schwindmaße und Toleranzen
bei einer gleichzeitigen Einsparung des verhältnismäßig kostenintensiven Kunststoffs
erzielt werden. Vorzugsweise liegt das Mischungsverhältnis zwischen
60:40 und 40:60. Hier wenden besonders bevorzugte Schwindmaße und Toleranzen erhalten,
wobei die Kosten für
den Kunststoff begrenzt sind. Ferner erlaubt ein derartiges Mischungsverhältnis einen
sehr guten Kompromiss zwischen Flexibilität und Stabilität. Je geringer
das Schwindmaß ist,
desto filigranere Strukturen der Verbindungselemente können durch
Spritzgießen
hergestellt werden, wobei Toleranzen von wenigen hundertstel Millimeter
ohne weiteres auch bei sehr geringen Taktzeiten erzielt werden können. Die
sonst bei Kunststoffen mitunter recht hohen Verarbeitungs- und Nachschwindungen
betragen hier lediglich wenige Zehntel Prozent, weswegen keine besondere Nachdruckhöhe- oder
zeit erforderlich ist. Zusätzlich wird
durch die Verwendung einer derartigen Mischung erreicht, dass die
späteren
Verbindungselemente hinreichend stabil und gleichzeitig ausreichend
flexibel sind.
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Je
nach eingesetztem Kunststoff, lignozellulosem Material und Massenverhältnis derselben
lässt sich
eine hervorragende Feuchtebeständigkeit
der Bauteile erreichen. So wird beispielsweise eine Kantenquellung
der Bauteile erreicht, die nur etwa 10% von jener einer herkömmlichen
Faserplatte beträgt. Ein
entsprechendes Bauteil eignet sich also auch für den Einsatz in Nassbereichen
oder draußen.
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Neben
den Hauptbestandteilen des Kunststoffes und dem Anteil lignozellulosehaltiger
Teilchen können
noch weitere Stoffe wie Additive oder Füllstoffe enthalten sein. Additive
dienen der Funktionalisierung der Eigenschaften des Bauteils oder
der Verbesserung der Prozessführung.
Darunter sind in der Regel Gleitmittel, Netzmittel (coupling agent),
Additive zur Veränderung
der Brandeigenschaften, der Haftungseigenschaften zwischen Kunststoff
und Faser, der elektrischen Leitfähigkeit, der Rutscheigenschaften
oder der Verklebbarkeit oder zur Veränderung des optischen Erscheinungsbildes
zu verstehen.
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Füllstoffe
dienen in der Regel der Kostenoptimierung. Die Abgrenzung zwischen
Füllstoff
und Additiv ist oft nur schwer möglich.
Zumeist werden Füllstoffe
auf anorganischer, bzw. mineralischer Basis eingesetzt. So kommen
in Betracht: Talkum, Kreide, Titandioxid, Ziegelstaub und anorganische
Färbemittel
wie Eisenoxid. Die Vorteile dieser anorganischen Füllstoffe
liegen aber auch darin, dass die Verarbeitbarkeit, insbesondere
beim Spritzgießen,
beeinflusst werden kann. Zudem ist die Feuchtigkeitsbeständigkeit,
das spezifische Gewicht und die Farbe des fertigen Bauteils damit
einstellbar.
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Das
beschriebene Gemisch zeichnet sich durch eine besonders hohe Beständigkeit
und Dimensionsstabilität
bei Feuchtebelastung aus. Die Ursachen für die Verbesserung der Dimensionsstabilität durch
Feuchteeinwirkung im Vergleich zum reinen lignozellulosehaltigen
Material sind vielschichtig. Zum einen erfährt das lignozellulosehältige Material eine
thermische Vergütung.
Von Holz beispielsweise ist bekannt, dass bei Temperatureinwirkung
vor allem der Abbau von Hemizellulosen stattfindet, wodurch bevorzugte
Sorptionsstellen für
Wasser fehlen. Hemizellulosen tragen aber überproportional zum Quellen
und Schwinden bei, weshalb ein Abbau von diesen die Feuchtestabilität insgesamt
entscheidend verbessert. Diese als thermische Vergütung von
Holz bekannte Technologie ist altbewährt und kann eigentlich auf
jedes Lignozellulosematerial angewandt werden.
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Eine
weiterer Ursache für
die Verbesserung der Dimensionsstabilität kann durch eine Verzögerung des
Kapillarwassertransportes oder der Wasserdampfdiffusion innerhalb
des Bauteils zu den lignozellulosehaltigen Fasern hin oder von diesen
weg erreicht werden. Diese Funktion übernimmt der in der Formmasse
befindliche Kunststoffanteil. Erreicht wird das durch Füllen sowohl
der inter- als auch intrazellulären
Hohlräume
der lignozellulosehaltigen Fasern. Zudem kann eine Verbesserung
erreicht werden, wenn es gelingt, die Zellwand des lignozellulosehaltigen
Fasermaterials mit Kunststoff zu penetrieren. Das ist der Fall,
wenn ein geeigneter Kunststoff eingesetzt wird, der über ähnliche
polare Eigenschaften wie das Lignozellulosematerial verfügt oder
wenn geeignete Netzmittel eingesetzt werden.
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Zusätzlich kann
die Wasseraufnahme durch Additive vermindert werden, die eine Benetzung
des lignozellulosen Materials verzögern. Ähnlich wirkende Effekte sind
bei Holzwerkstoffen bekannt, wo die Verwendung von hydrophoben Additiven
(z.B. Wachse) zum Stand der Technik zählt.
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Für die Herstellung
der Bauteile stehen grundsätzlich
zwei Methoden zur Auswahl. Das lignozellulosehaltige Material, der
Kunststoffanteil und etwaige weitere Bestandteile können erst
durch einen Extrusionsprozess, in einem Heißmischer, in einem Pelletierer
oder einem Agglomerator in ein Granulat übergeführt werden, welches dann durch Spritzguss
weiterverarbeitet wird. Es ist aber auch möglich die erfindungsgemäßen Bauteile
aus den verschiedenen Bestandteilen ohne vorheriges Behandeln durch
Direktspritzguss herzustellen.
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Die
Grenzen der Bauteilform gibt die Technologie des Spritzgusses vor.
Mittels mehrteiliger Werkzeuge lassen sich aber nahezu beliebige
Bauteilformen realisieren. Im Vergleich zu linear gefrästen Bauteilen
ist die Herstellung von hinterschnittenen Bauteilen problemlos realisierbar.
Auch dreidimensionale, sphärische
Bauteilformen lassen sich fertigen.
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Ein
weiterer wesentlicher Unterschied zu den aus dem Stand der Technik
bekannten Belagselementen ist, dass hier Elemente mit mechanischen Verbindungsmitteln
hergestellt werden können,
die nicht auf geradlinige Kantenformen beschränkt sind. Es können vielmehr
erstmals Elemente mit beliebigen Umrissen dauerhaft zu einem Belag
verbunden werden, solange sich die Elemente mit Hilfe an deren Kanten
vorgesehener mechanischer Verriegelungsmittel zu einem flächigen Verbund
fügen lassen.
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Die
Erfindung umfasst in einer bevorzugten Ausbildungsform flächige Bauteile,
die an einer Seite, bevorzugt der Oberseite, vorwiegend geschlossen
sind und an der Verbindungsmittel angebracht sind, die hinsichtlich
der geometrischen Form aber vollkommen frei gestaltbar sind.
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Für die Grundstruktur
kann darüber
hinaus eine löcherige,
rippen- bzw. stegartige Form eingesetzt werden, die sich aus Überlegungen
der Gewichts- und Materialreduktion ergeben kann oder etwa schalltechnische
Zwecke als Ursache hat. Diesbezüglich
wird darauf verwiesen, dass das Absorptionsverhalten, das Eigenschwingungsverhalten,
das Schallreflexionsverhalten oder auch das Schallschluckvermögen durch
spezifische Wahl der Form eines Belagsteiles beeinflussbar ist.
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Wesentlicher
Vorteil der so erhaltenen Bauteile ist, dass diese auch erhöhten Anforderungen wie
etwa in Bezug auf Feuchtebeständigkeit,
dem dauerhaften Aufbringen von Beschichtungen oder hinsichtlich
der mechanischen Eigenschaften genügt. Unter Beschichtung ist
eine Verleihung eines speziellen optischen Erscheinungsbildes des
Bauteils zu verstehen, wobei eine zusätzliche Schicht auf die Kernschicht
aufgebracht wird. Grundsätzlich
können
zwei Beschichtungstechnologien unterschieden werden. Erstens das
Aufbringen einer Beschichtung im Eingangverfahren direkt in Verbindung
mit der Formgebung des Bauteils wie beispielsweise das Hinterspritzen
eines Beschichtungsträgers
mit dem WPC-Material. Zweitens das Beschichten des Bauteils nach
der Formgebung durch den Spritzguss wie z.B. durch ein klassisches
Beschichtungsverfahren wie Lackieren (Flüssiglacke und Pulverlack),
Folieren, Kaschieren, Aufkleben von Beschichtungsmaterialien oder
Bedrucken. Grundsätzlich
kann die Beschichtung einfarbig, oder vielfarbig sein. Die Beschichtung
kann eine Dekornachbildung (z.B. Holz oder Steinzeug) oder ein Fantasiedekor
abbilden.
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Unter
einem Eingangverfahren wird ein Herstellungsverfahren eines beschichteten
Bauteils verstanden, bei dem die Beschichtung des Bauteils im gleichen
Arbeitsgang wie die Herstellung des Bauteils bzw. des Beschichtungsträgers selbst
erfolgt.
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Werden
als Beschichtungsmaterial beispielsweise Linoleum oder bedruckte
Folien verwendet, ist es möglich
ein Bauteil zu schaffen, mit dem die Optik eines herkömmlichen
Belags erhalten werden kann, wobei gleichzeitig eine Eignung für feuchtebelastete
Bereiche erzielt wird. So kann in einem Gebäude in Bereichen mit normaler
Nutzung und in Nassbereichen ein gleich aussehender Belag verlegt werden.
Eventuell als störend
empfundene Dekorwechsel sind damit nicht mehr erforderlich. Aber
nicht nur zwischen Nass- und Trockenbereich kann ein spezifischer
Einsatz der Bauteile günstig
sein, vielmehr kann es sinnvoll sein, Bereiche mit starker und weniger
starker Belastung, wie etwa Lobby und Gangbereich eines Hotels oder
auch verschiedene Zonen von Geschäftslokalen, mit den optisch
gleichen – in
ihrer Widerstandsfähigkeit
aber unterschiedlichen – Belägen auszustatten.
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Neben
den Ausgestaltungsmöglichkeiten
der Oberflächen
mit Laminat, Lack, Linoleum, Imprägnat oder Folie wäre auch
die Anwendung von Leder, Kork, Metallfolie, Karton, Holz bzw. Holzfurnier,
textiler Gewebe, Stein, gefärbtem
Glas, Mineralwerkstoff, etc. möglich.
Grundsätzlich
kann jedes Material, das sich als entsprechender Belag für die zu
verkleidende Fläche
eignet, angewendet werden. Wird dieses durch Hinterspritzen mit
dem Bauteil verbunden, kann sich eine kostengünstige Art der Herstellung bieten.
Wie ausgeführt
können
die verschiedenen Beschichtungsmaterialien auch nachträglich durch Verklebung
aufgebracht werden.
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Die
Bauteile können
aber auch ohne eine Beschichtung eingesetzt werden. Dabei bietet
es sich an durch Füll- oder Farbmittel
wie etwa Talkum, Kreide, Ziegelstaub, Carbonate, Silicate, anorganische
Pigmente, zu denen Weißpigmente
(Titandioxid, Zinkoxid, Zinksulfid, Antimontrioxid), Bleichromate,
Bleimolybdate, Cadmiumpigmente, Eisenoxid-Pigmente, Chromoxid-Pigmente
und Ultramarin-Pigmente zählen,
sowie organische Pigmente wie Monoazo-Pigmente (z.B. C. I. Pigment
Brown 25, C. I. Pigment Orange, Diazo-Pigmente, Diazo-Kondensationspigmente,
Anthanthronpigmente eine bestimmte Optik zu erreichen. Neben herkömmlichen Farbstoffen
wie kationische Farbstoffe, anionische Farbstoffe und Dispersionsfarbstoffe
sowie den genannten Füllmitteln
bzw. Pigmenten kann die gewünschte
Farbgebung auch durch die Verwendung zuvor eingefärbten lignozellulosehaltigen
Materials erzielt werden. Die genannten Zusätze können auch ein beschleunigtes
Altern der Oberfläche
bewirken, wodurch diese eine sogenannte Patina erhalten können. Da
hier maßgeblich
die Wirkung von UV-Licht zur Farbänderung beiträgt, wird
der Kernbereich der Elemente nicht verändert und behält damit
auch seine positiven mechanischen Eigenschaften sowie die Beständigkeit
gegenüber
Feuchte.
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Neben
der dekorativen Gestaltung der Oberfläche ist es auch möglich, diese
mit einer Struktur zu versehen. Dies ist möglich durch Abbildung des Spritzgusswerkzeuges
oder durch nachträgliche
Veränderung
der Oberfläche
durch spanlose (z.B. Prägen)
oder spanabhebende Bearbeitung (Bürsten, Fräsen).
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Je
nach vorgesehenem Verwendungszweck kann es aber auch sinnvoll sein,
das Bauteil an der nicht zur Ansicht vorgesehenen Fläche mit
einer Beschichtung zu versehen. Diesbezüglich wird unter einer Beschichtung
eine Schicht verstanden, die eine bestimmte technische Funktion übernehmen
soll. Etwa kommen hier Schichten mit schalldämmenden Eigenschaften in Betracht,
welche eine Verbesserung der als Fußbodenbelagselemente vorgesehenen
Tritt- oder Raumschalleigenschaften ermöglichen sollen, oder können Schichten
mit Klebefunktion zum Verbinden der Elemente mit dem Untergrund angebracht
sein. Soweit notwendig kann auch die Funktion einer Gegenzugschicht
ermöglicht
werden, die das Bauteil in Bezug auf die sichtseitig aufgebrachte
Schicht in mechanischem Gleichgewicht hält, um ungewüschte Verformungen
aus der Ebene zu verhindern. Antistatische Eigenschaften, Beheizung
oder Feuchteschutz können
weitere Gründe
für die
Anbringung einer rückseitigen
Schicht sein. Auch diese Schichten lassen sich nachträglich, aber
auch im Zuge des Spritzvorganges aufbingen, wobei es bei beidseitiger
Beschichtung eines Bauteils durch hinterspritzen notwendig sein
kann, zumindest eine der Schichten im Bereich der Anspritzpunkte
auszusparen.
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Hinsichtlich
der Verbindungselemente ist bei einer weiter bevorzugten Ausgestaltung
des Bauteils vorgesehen, dass wenigstens an einer Seitenkante mehrere
voneinander beabstandete Verbindungselemente einteilig mit der Kernschicht
spritzgegossen sind. Da die Verbindungselemente allein durch Spritzgießen gebildet
werden, können
diese zur Kostenersparnis auf verhältnismäßig kurze Abschnitte der Seitenkante
beschränkt
sein. Dadurch kann ggf. auch das Verlegen der Bauteile vereinfacht
werden.
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Ferner
kann an wenigstens einer Seitenkante ein Verbindungselement mit
einer Hinterschneidung zum formschlüssigen ggf. auch reibschlüssigen Verbinden
bzw. Verrasten benachbarter Bauteile einteilig mit der Kernschicht
spritzgegossen werden. Bei geeigneter Zusammensetzung des Compounds
kann eine geringfügige
Elastizität
des Verbindungselements erreicht werden. Dann kann das Verbindungselement
beim Verbindungsvorgang an einer Engstelle komprimiert werden. Anschließend dehnt
sich das Verbindungselement im Bereich der Hinterscheidung wieder
zumindest teilweise aus. Dadurch wird je nach dem, ob es zu einer
vollständigen
oder lediglich teilweisen Ausdehnung kommt, eine formschlüssige oder
reibschlüssige
Verbindung geschaffen und ein unbeabsichtigtes Lösen der Bauteile verhindert.
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Auch
kann vorgesehen sein, dass auf wenigstens eines von zwei miteinander
verbundenen Bauteilen aufgrund einer Deformation eines Verbindungselements,
etwa weil keine vollständige
Ausdehnung komprimierter Abschnitte im Bereich hinter der Hinterscheidung
mangels Platz erfolgen kann, eine Zugkraft in Richtung des benachbarten
Bauteils wirkt. Dies ist dann besonders bevorzugt, wenn die Bauteile
mehrfach verwendet werden, weil die Materialeigenschaften erhalten
bleiben und kein Materialabrieb die Möglichkeit der Mehrfachnutzung
einschränkt.
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Auch
wenn im Zusammenhang mit den zuvor beschriebenen Verbindungselementen
eine horizontale Verbindung bevorzugt ist, kann grundsätzlich auch
vorgesehen sein, dass wenigstens an zwei Seitenkanten Verbindungselemente
einteilig mit der Kernschicht spritzgegossen sind, die ein Verbinden zweier
Bauteile durch eine Relativbewegung senkrecht zur Verlegeebene erlauben.
Dies ermöglicht besonders
kurze Verlegezeiten und aufgrund der hohen Genauigkeit beim Spritzgießen trotzdem
keine oder nur minimale Spaltmaße
im verlegten Belag.
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Alternativ
kann wenigstens an einer Seitenkante ein Verbindungselement mit
einem konischen Abschnitt einteilig mit der Kernschicht spritzgegossen
sein. Durch die Verwendung des entsprechenden Compounds ist es möglich, ohne
einen relevanten Mehraufwand eine Art Bajonettverschluss zu schaffen.
Allerdings werden zwei Bauteile dann durch eine Relativbewegung
parallel zu den korrespondierenden Seitenkanten miteinander verbunden. Eine
Drehbewegung – wie
bei Bajonettverschlüssen üblich – ist nicht
erforderlich. Mit anderen Worten stellt der konische Abschnitt also
eine Art Keil dar, so dass zwei Bauteile miteinander verkeilt werden
können.
Dabei kann nur an einem der korrespondierenden Verbindungselemente
oder an beiden Verbindungselementen ein konischer Abschnitt vorgesehen sein.
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Wenn
der konische Abschnitt senkrecht zur Oberseite des Bauteils ausgerichtet
ist, dann erfolgt eine Verbindung senkrecht zu den verbundenen Seitenkanten,
was üblicherweise
als horizontale Verbindung bezeichnet. wird. Wird dagegen der konische Abschnitt
parallel zur Oberseite des Bauteils ausgerichtet, können die
Bauteile in einer Richtung senkrecht zur Oberseite bzw. vertikal
verbunden werden. Besonders bevorzugt kann es sein, wenn beide Ausgestaltungen
kombiniert werden, mithin der konische Abschnitt schräg ausgebildet
wird. Auf diese Weise ist eine horizontale und zugleich vertikale
Verbindung möglich.
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Um
die Verlegung der Bauteile zu vereinfachen, können diese symmetrisch ausgebildet
bzw. hergestellt sein. Dann sind an zwei aneinander angrenzenden
Seitenkanten identische Verbindungselemente einteilig mit der Kernschicht
spritzgegossen. Vorzugsweise sind jeweils an zwei über Eck
miteinander verbundenen Seitenkanten die Verbindungselemente auch
identisch angeordnet. Die Bauteile können dann nämlich sowohl in einer ersten
als auch in einer um 90° gedrehten
Ausrichtung verlegt werden, was das Verlegen an sich erleichtert.
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Je
nach Verlegeart kann es weiter zweckmäßig sein, wenn die Bauteile
quadratisch ausgebildet sind. Alternativ oder zusätzlich kann
auch jede der vier Seitenkanten des Bauteils identisch ausgestaltet sein.
Dann müssen
zwei benachbarte Paneelelemente immer versetzt zueinander verlegt
werden. Ferner bilden jeweils zwei als Federelemente ausgebildete
Verbindungselemente zwischen einander ein Nutelement.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich bevorzugte Ausführungsbeispiele
darstellenden Zeichnung erläutert.
In der Zeichnung zeigen
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1 korrespondierende
Verbindungselemente eines ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels
des Bauteils in Seitenansicht,
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2 eine
Seitenkante eines zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels des Bauteils
in perspektivischer Ansicht,
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3 eine
Seitenkante eines dritten bevorzugten Ausführungsbeispiels des Bauteils
in Draufsicht,
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4 eine
Seitenkante eines vierten bevorzugten Ausführungsbeispiels des Bauteils
in perspektivischer Ansicht,
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5A bis
H unterschiedliche Varianten eines fünften bevorzugten Ausführungsbeispiels
des Bauteils in Draufsicht,
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6A und
B zwei Varianten eines sechsten bevorzugten Ausführungsbeispiels des Bauteils
in perspektivischer Ansicht und
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7A und
B zwei Varianten eines siebten bevorzugten Ausführungsbeispiels des Bauteils
in perspektivischer Ansicht.
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In 1 ist
ein Ausführungsbeispiel
eines Bauelements 1 mit einer Kernschicht 2 und
einer darauf angeordneten Laminatschicht veranschaulicht. Die dargestellten
korrespondierenden Verbindungselemente 3, 3' sind hinsichtlich
der Formgebung und der Abmessungen an sich bekannt.
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Der
wesentliche Unterschied des in 1 veranschaulichten
Bauteils 1 zu dem bekannten Belagsmaterialien liegt in
den einteilig mit der Kernschicht 2 spritzgegossenen Verbindungselementen 3, 3' in Form einer
Nut bzw. einer Feder. Aus der Darstellung der 1 ist
der Unterschied zu einem durch Fräsen hergestellten Verbindungselement
zwar nicht erkennbar. Dennoch erkennt der Fachmann den Unterschied
bei realen Bauteilen in der Regel auf den ersten Blick.
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Die
in 1 dargestellten Verbindungselemente 3, 3' ermöglichen
das Verlegen benachbarter Bauteile 1 über einen Zwischenschritt.
Dazu werden die Bauteile 1 in einem ersten Teilschritt
in eine Position gebracht, in der die Vertiefung der Feder mit dem Vorsprung
der Nut in Eingriff steht. Bei dieser Zwischenposition handelt es
sich um eine sogenannte Einhebelposition, in der die beiden Bauteile 1 eine definierte
Position zueinander einnehmen und bereits teilweise miteinander
in Eingriff stehen. Anschließend
wird durch Anwinkeln und Zusammenschieben der Bauteile 1 (Einhebeln)
die endgültige Position
erreicht. Dabei bleiben die Seitenkanten 4, 4' der Bauteile 1 in
Kontakt, wodurch die Handhabung beim Verlegen der Bauteile 1 erleichtert
wird.
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Nicht
im Einzelnen dargestellt sind die weiteren Seitenkanten des Bauteils 1,
welche ebenfalls in an sich bekannter Weise über wiederum korrespondierende
Verbindungselemente miteinander verbunden werden können. Die
Verbindung dieser weiteren Seitenkanten, bei denen es sich vorwiegend
um die kürzeren
Seitenkanten der Bauteile 1 handelt, erlaubt eine Verschiebung
der Bauteile 1 parallel zu den miteinander verbundenen
Seitenkanten. Dadurch wird letztlich das Einhebeln eines beim verlegen
eines Belags neu hinzukommenden Bauteils ermöglicht. Im Gegensatz dazu bilden
die in 1 dargestellten Verbindungselemente ein sogenanntes
Schnappprofil.
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In 2 ist
eine Seitenkante eines Bauteils 5 dargestellt, an der einzelne
Verbindungselemente 6 durch einteiliges Spritzgießen mit
der Kernschicht 7 des Bauteils 5 vorgesehen sind.
Je nach Anwendungsfall können
mehr oder weniger Verbindungselemente 6 an einer Seitenkante
vorgesehen sein. Ohne dass dies erforderlich wäre, sind in den einzelnen Verbindungselementen 6 Aussparungen 8 vorgesehen,
in die entsprechende Vorsprünge
an der Unterseite eines korrespondierenden Verbindungselements eingreifen.
Vorzugsweise kommt es dabei durch eine senkrechte Relativbewegung
zum Verrasten der beiden Bauteile 5. Ferner wird ersichtlich, dass
bei den Bauteilen 5, wie sie in 2 angedeutet sind,
die Begriffe Nut und Feder nicht immer ohne weiteres klar voneinander
zu unterscheiden sind, weil jedes der korrespondierenden Verbindungselemente
dieser Art in das jeweils andere Verbindungselement eingreift.
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Die 3 zeigt
eine Seitenkante 9 eines dritten bevorzugten Ausführungsbeispiels
des Bauteils 10 in Draufsicht. Die einzelnen Verbindungselemente 11 sind
rotationssymmetrisch ausgebildet und weisen Hinterschneidungen 12 auf.
Werden die Verbindungselemente 11 nun in korrespondierende
Verbindungselemente mit einer korrespondierenden Hinterschneidung
eingeführt,
sind beide Bauteile 10 dauerhaft miteinander verbunden.
Dabei kann der Abstand der Hinterscheidung 12 von der Seitenkante 9 bei den
als Feder ausgebildeten Verbindungselementen 11 kleiner
sein als bei den als Nut ausgebildeten Verbindungselementen. Dann
wirkt zwischen zwei miteinander verbundenen Bauteilen eine Kraft,
welche beide Bauteile zueinander zieht. Im Bedarfsfall können die
Verbindungselemente auch rotationssymmetrisch ausgebildet sein.
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In 4 ist
eine Seitenkante 13 mit einem Verbindungselement 14 dargestellt,
welches einen konischen Abschnitt 15 aufweist. An der dem
Bauteil 16 zugewandten Seite des konischen Abschnitts 15 schließt sich
diesem eine Aussparung an, in die ein Abschnitt eines korrespondierenden
Verbindungselements eingreifen kann, der vorzugsweise ebenfalls konisch
ausgebildet ist. Durch eine Relativbewegung der zu verbindenden
Bauteile 16 parallel zur entsprechenden Seitenkante 13 "verkeilen" die beiden Bauteile 16 gegeneinander
und es kommt zu einer reibschlüssigen
Verbindung.
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Bei
einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform
des Bauteils, von dem in der 5 neun verschiedene
Varianten dargestellt sind, wird von einer rein rechteckigen oder
quadratischen Formgebung abgewichen, ohne dass dabei die Verbindung der
Bauteile untereinander merklich beeinträchtigt wird. Da die Verbindungselemente
einteilig mit dem Kern spritzgegossen sind, müssen die Bauteile nicht mehr
durchgängig
gerade Seitenkanten aufweisen. Diese können beispielsweise Knicke
aufweisen (vgl. 5A und 5B), wobei
bedarfsweise die in der Zeichenebene nach oben und nach links weisenden Abschnitte 20, 20', 21, 21' der Seitenkanten
mit einer Nut und die nach unten und nach rechts weisenden Abschnitte 22, 22', 23' 23' der Seitenkanten
mit einer Feder versehen sind. Würden
die Verbindungselemente gefräst,
wären solche
Formen nicht oder nicht mit einem vertretbaren Aufwand möglich.
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Auch
können
die Bauteile an einigen Ecken 25 abgeschrägt sein,
ohne dass hierzu ein Drehen der Bauteile und ein anschließender zweiter
Fräsprozess
erforderlich ist (vgl. 5C). Ebenso können kleine
Zwischenstücke 26, 27 problemlos
hergestellt werden, da eine Vielzahl solcher Zwischenstücke gleichzeitig
spritzgegossen werden kann (vgl. 5D). Ein
umständliches
Aussägen
dieser Zwischenstücke 26, 27 aus
einem größeren Rohling
ist nicht erforderlich.
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Eine
Variante 28 der hier beschriebenen Ausführungsform eines Bauteils kann
typischen Formen von Pflastersteinen nachempfunden sein (vgl. 5E).
Wird eine entsprechende Steinoptik auf die Kernschicht aufgebracht,
kann das Bauteil als Ersatz zu Pflastersteinen eingesetzt werden.
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Ohne
großen
Verlegeaufwand ist es bisher nicht möglich ein Fischgrätenmuster
zu erzeugen, das höchsten
Ansprüchen
genügt. Übliche Paneelelemente
sind nämlich
stets rechteckig und umfassen eine Mehrzahl von Stäben. Das
Muster wird also aus Rechtecken zusammengesetzt, die nicht mit den
einzelnen Stäben
identisch sind. Das Bauteil 29 kann aber ohne weiteres
die Form annehmen, die mehrere zusammengefügte Stäbe des Fischgrätenmusters annehmen
würden
(vgl. 5F).
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Die
Bauteile können
ohne weiteres auch gebogene Seitenkanten 30 aufweisen,
wie in 5G veranschaulicht ist. Zudem
ist es möglich,
geschwungene und eckige Abschnitte 30, 30', 30'' der Seitenkanten bei ein und dem
selben Bauteil miteinander zu kombinieren (vgl. 5H).
Dabei ist es jedoch bevorzugt, wenn die Verbindungselemente nicht
vollständig
umlaufend angeordnet sind, sondern nur abschnittsweise vorhanden
sind. Diese Abschnitte können
sich an den Position der eckigen und der gebogenen Abschnitte der
Seitenkanten orientieren. Dies muss aber nicht der Fall sein.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
des Bauteils sind an den einander gegenüberliegenden Seitenkanten jeweils
mehrere voneinander beabstandete Verbindungselemente vorgesehen,
wobei jeweils ein schräg
zur Längsrichtung
der Seitenkante verlaufender Abschnitt 31, 31' vorgesehen
ist. Im Falle der 6A ist ein Teil des Verbindungselementabschnitts
vorgesehen, der sich von der Vorderseite des Verbindungselements
parallel zu einer unteren Lippe 32 in Richtung der Kernschicht des
Bauteils hin erstreckt. Das der Kernschicht zugewandte freie Ende
weist die Abschrägung
auf.
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Im
Falle der 6B ist eine Hinterschneidung
vorgesehen, wobei der schräg
zur Längsrichtung
der Seitenkante verlaufende Abschnitt 31' zwischen der unteren Lippe 32' und dem sich
von der vorderen Seite des Verbindungselements parallel zur Lippe
in Richtung der Kernschicht erstreckenden Teil des Verbindungselements
angeordnet ist. Bei den in den 6A und 6B dargestellten
Bauteilen erfolgt ein Verbinden benachbarter Bauteile durch eine Verschiebung
parallel zu den entsprechenden Seitenkanten.
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In
den 7A und 7B weisen
die dargestellten Bauteile die Verbindungselemente aus den 6A und 6B mit
dem Unterschied auf, dass die Abschrägungen 33, 33' sich nicht über die
gesamte Länge
eines Verbindungselementabschnitts erstrecken, sondern nur bis zu
einer jeweils endseitig angeordneten Rastnase 34, 34'. Die Rastnase
kann nach belieben, wie in 7A gezeigt,
gegenüber
der benachbarten Abschrägung
etwas in Richtung der Kernschicht hervorstehen oder in die entgegengesetzte
Richtung zurückversetzt
sein, wie dies in der 7B dargestellt ist.