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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung dekorativer Laminate mit schichtartiger, das optische Erscheinungsbild natürlicher Sediment- oder Steinformationen nachahmender Strukturierung aus verfestigten anorganischen Partikeln, wobei die Strukturierung durch künstliche Schüttung der Partikel erreicht wird.
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Die Herstellung von Laminaten, bestehend aus einem Trägermaterial mit einem darauf fixierten Partikelbelag aus Sedimentpartikeln, ist als Technik des Lackabzugs bzw. als Lackfilmmethode bekannt. Diese Methode umfasst die Konservierung von schichtartig strukturierten, geologischen Formationen in lockeren Sedimenten mit Hilfe von Kunstharzen oder Lacken, wobei die schichtartige Strukturierung der Sedimentformation herauspräpariert und auf dem Trägermaterial fixiert wird. Das Kunstharz oder der Lack, im Weiteren allgemein als Haftvermittler bezeichnet, infiltriert die Sedimentformation in einem vorgegebenen Oberflächenabstand, härtet anschließend aus und die Partikel des Sediments haften am Trägermaterial. Das Laminat wird durch Abziehen des auf dem Trägermaterial haftenden, schichtartig strukturierten Partikelbelages hergestellt.
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In
EP 1 268 954 B1 ist die Anwendung der Lackfilmmethode zur Erzeugung dekorativer Laminate aus natürlichen Sedimentformationen beschrieben. Es ist ein Verfahrens offenbart, welches direkt in der Sand- oder Kiesgrube zur Anwendung kommt bzw. als Alternative, nach Verbringung von unveränderten, aus Sand- oder Kiesgruben entnommen Sedimentblöcken, in einen Werkhallenbereich. Beide Verfahren verwenden ausschließlich eine natürliche Sedimentformation als Ausgangsmaterial und sind daher auf diese in der jeweiligen Sand- oder Kiesgrube vorhandene Sedimentformation beschränkt.
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EP 1 268 954 B1 beschreibt auch die Möglichkeit der künstlichen Mischung loser Sande zur Herstellung der Laminate. Dabei wird eine Sandschüttung aus losen Sanden erzeugt und die Laminate werden mittels der Lackfilmmethode direkt an der so erstellten Sandschüttung hergestellt. Im Unterschied zu den natürlichen Sedimentformationen weist die Sandschüttung jedoch keine Eigenfestigkeit auf. Dies ist nachteilig, da die Partikel der Sande ungleichmäßig am Trägermaterial anhaften und folglich keine Laminate mit gleichmäßiger Partikelbelagdicke und -haftung entstehen. Darüber hinaus sind bei künstlicher Mischung der losen Sande mit den in
EP 1 268 954 B1 offenbarten Methoden und Vorrichtungen Laminate, die das optische Erscheinungsbild einer natürlichen, schichtartig strukturierten Sedimentformation aufweisen, nicht herstellbar.
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Die Herstellung künstlicher Natursteinimitate als Laminat wird in
GB 1 162 991 A beschrieben, wobei die beschriebene Methode es nicht ermöglicht, Laminate mit einer schichtartigen Strukturierung, wie sie bei natürlichen Sedimentformationen auftritt, zu erzeugen.
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WO 2008 022 812 A offenbart die Herstellung eines flexiblen Laminats aus einem mehrlagigen Steinmaterial, dass auf einem Trägermaterial verklebt wird. Das optische Erscheinungsbild des Laminats ist dabei durch die natürliche Strukturierung des Steinmaterials vorgegeben und auf diese beschränkt.
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In der gattungsgemäßen
EP 2 437 925 B1 ist ein Verfahren zur künstlichen Herstellung von dekorativen Laminaten mittels Lackfilmmethode beschrieben, bei dem eine Sandschüttung erzeugt wird, und diese anschließend zu einem Grünkörper verfestigt wird. Die Strukturierung der Sandschüttung ist bei diesem Verfahren jedoch nicht vorgesehen. Vielmehr ist das Verfahren dadurch charakterisiert, dass die Strukturierung durch nachträgliche Erzeugung von Ausnehmungen im Grünkörper und Ausfüllen derselben mit Kontrastmitteln erreicht wird. Das Laminat wird mittels Lackfilmmethode an dem so präparierten Grünkörper hergestellt. Nachteilig bei dieser Methode ist, dass Laminate, die das optische Erscheinungsbild einer natürlichen, schichtartig strukturierten Sedimentformation aufweisen, nicht herstellbar sind.
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DE 10 2010 013 468 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Herstellung von verfestigten Erd- und Gesteinsprofilen (Sandschichten) einschließlich gewünschter Strukturierungen. Diese Vorrichtung besteht aus einem zerlegbaren Behälter, der einen geschlossenen Behälterrahmen, eine Rückseite sowie ein transparente Vorderseite aufweist, wobei die Vorder- und Rückseite zumindest auf der Behälterinnenseite glattflächig sind. Die einzelnen Elemente des Behälters sind mittels Spannelementen in ihrer Lage zueinander definiert; eine der Rahmenseiten ist im montierten und verspannten Zustand der Vorrichtung aus dem Rahmen herausnehmbar.
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Die Herstellung eines Laminats als Natursteinimitat wird des Weiteren in
EP 2 360 025 A2 beschrieben, wobei das Laminat durch künstliches Mischen von fein granuliertem Naturstein mit Schmelzkleber und nachfolgendes Aufbringen auf ein Trägermaterial entsteht. Verfahrensbedingt ist für die erzeugten Produkte die Imitation natürlicher, schichtartiger Strukturierung nicht herstellbar.
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Die im Stand der Technik beschriebenen Lösungen zur Herstellung von qualitativ hochwertigen Laminaten mit gleichmäßiger Partikelbelagdicke und -haftung und dem optischen Erscheinungsbild von natürlichen, schichtartig strukturierten Sediment- oder Steinformationen mittels Lackfilmmethode beschränken sich auf Verfahren, die als Ausgangsmaterial natürlich entstandene Sedimentformationen oder Gesteine nutzen.
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Aufgabe der Erfindung ist die Herstellung von Laminaten mit schichtartiger, das optische Erscheinungsbild natürlicher Sediment- oder Steinformationen nachahmender Strukturierung, die durch eine künstliche Schüttung von anorganischen Partikeln erzeugt wird, umfassend ein Trägermaterial und einen darauf fixierten Partikelbelag, der innerhalb jeder Schichtstruktur eine gleichmäßige Partikelbelagdicke und - haftung am Trägermaterial aufweist.
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Die Aufgabe wird gemäß dem Verfahren zur Herstellung dekorativer Laminate mit den Merkmalen nach dem Patentanspruch 1 gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2-14 beschrieben.
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Erfindungsgemäß werden in einem ersten Schritt des Herstellverfahrens eine Mehrzahl von Mischungen, umfassend eine Vielzahl anorganischer Partikel und ein anorganisches, pulverförmiges, wasserabbindendes Bindemittel hergestellt. Das anorganische, pulverförmige, wasserabbindende Bindemittel wird im Folgenden als Bindemittel bezeichnet. Die für jede der verschiedenen Mischungen verwendeten Partikel unterscheiden sich jeweils in Farbe, Form und/oder Größe.
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Im folgenden Schritt des Verfahrens werden die Mischungen in eine senkrecht aufgestellte, nach oben geöffnete, kastenförmige Aufnahmeform eingefüllt, wobei eine Schüttung erzeugt wird. Die Aufnahmeform ist derart gestaltet, dass deren eine Ausdehnung in horizontaler Richtung deutlich kürzer ist als die beiden anderen Ausdehnungen. Die erste Schichtstruktur der Schüttung entsteht dabei durch das Einfüllen der ersten Mischung. Anschließend wird die zweite Schichtstruktur der Schüttung durch das Einfüllen der zweiten Mischung erzeugt, die z. B. einen anderen Farbton aufweisen kann. Das Einfüllen weiterer Mischungen erfolgt in gleicher Weise bis die Aufnahmeform vollständig gefüllt ist. Durch diese Abfolge des Einfüllens verschiedener Mischungen wird in der Schüttung eine Vielzahl von Schichtstrukturen erzeugt, die in ihrer Gesamtheit die schichtartige Strukturierung bildet. Erfindungsgemäß ist die Schüttung durch Beimengung von Wasser befeuchtet.
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Die Aufnahmeform, enthaltend die Schüttung, wird nach Abschluss des Einfüllvorganges an geeigneter Stelle, z. B. im Bereich einer Werkhalle oder in einem Regalsystem, gelagert. Während der Lagerzeit erfolgen eine Trocknung und eine Aushärtung der Schüttung zu einem plattenförmigen Grünkörper durch Abbindung des Bindemittels mit dem beigemengten Wasser. Beim Aushärten wird im Grünkörper ein offenporiger Verbund der anorganischen Partikel gebildet, wobei dieser Verbund durch eine Zugfestigkeit von 0,5 bis 10 MPa, d. h. in der Größenordnung von natürlich gewachsenen Sedimentformationen, und eine weitgehend gleichmäßige Bindung der anorganischen Partikel untereinander charakterisiert ist. Die beiden Deckflächen des plattenförmigen Grünkörpers weisen die schichtartige Strukturierung auf.
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Die Aufnahmeform mit dem Grünkörper wird anschließend waagerecht so positioniert, dass eine der Deckflächen des Grünkörpers nach oben gerichtet ist. Die Deckplatte der Aufnahmeform, die die nach oben gerichtete Deckfläche des Grünkörpers abdeckt, wird entfernt, und die obere Deckfläche des Grünkörpers wird dadurch frei zugänglich.
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Auf diese Deckfläche des Grünkörpers wird nach dessen Glättung ein bahnartiges Trägermaterial, z. B. ein Gewebe oder ein Vließ, aufgelegt und darauf ein flüssiger Haftvermittler durch Gießen, Tränken, Streichen, Rollen, Sprühen oder vergleichbare Verfahren aufgetragen. Dabei wird der Grünkörper in einem vorgegebenen Oberflächenabstand durch den Haftvermittler penetriert. Anschließend erfolgt die Aushärtung des Haftvermittlers, wobei sich ein am Trägermaterial anhaftender Partikelbelag bildet.
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Im letzten Schritt des Verfahrens wird das Trägermaterial mit dem daran anhaftenden Partikelbelag vom Grünkörper abgehoben und dabei das Laminat gebildet.
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Der Vorgang des Glättens, Aufbringens des Trägermaterials und des Haftvermittlers, die Aushärtung und das Abheben kann am Grünkörper mehrfach wiederholt werden, sodass eine Vielzahl von Laminatbahnen an ein und demselben Grünkörper erzeugt werden können.
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Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass das Einbringen der Mehrzahl von Mischungen mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften durch das Einfüllen in die Aufnahmeform derart durchgeführt werden kann, dass die schichtartige Strukturierung der entstandenen Schüttung und folglich des Laminats dem optischen Erscheinungsbild von natürlichen Sedimentformationen in Sand- oder Kiesgruben entspricht. Die künstliche Auswahl und die künstliche Einbringung der verwendeten Mischungen bieten darüber hinaus den Vorteil einer deutlichen Erweiterung der Farbgebung und der Akzentuierung in Bezug auf die optische Gestaltung des Laminats.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die Erzeugung des Grünkörpers mit der Zugfestigkeit 0,5 bis 10 MPa als Zwischenschritt im Verfahren. Aufgrund der gezielten Herstellung des offenporigen Verbundes der anorganischen Partikel im Grünkörper wird im nachfolgenden Verfahrensschritt, dem Aufbringen des Haftvermittlers, erreicht, dass dieser den Grünkörper im gesamten Flächenbereich jeder einzelnen Schichtstruktur in gleichem Oberflächenabstand penetriert. Ebenso bewirkt die weitgehend gleichmäßige Bindung der anorganischen Partikel untereinander, dass beim Abheben des am Trägermaterial anhaftenden Partikelbelages vom Grünkörper dieser sich im gesamten Flächenbereich jeder Schichtstruktur mit gleicher Partikelbelagdicke ablösen lässt.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Schüttung entweder durch Einbringen von Mischungen in die Aufnahmeform, denen zuvor Wasser beigemengt wurde, oder nachträglich befeuchtet wird. Hierdurch kann die Rieselfähigkeit der Mischungen ebenso wie das Setzen der Schüttung beeinflusst werden, wobei damit wiederum Laminate mit unterschiedlichen optischen Effekten hergestellt werden können.
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Vorteilhaft können als anorganische Partikel gemahlene, natürliche Mineralstoffe verwendet werden, z. B. Sand, Ton, Lehm und/oder Steinkohlenstaub, da diese gut verfügbar und gleichzeitig kostengünstig sind. Dies gilt insbesondere für die Mischungen auf Basis von Sanden, weshalb diese mit Vorteil als mengenmäßig größter Anteil zur Herstellung der Laminate eingesetzt werden.
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Ferner kann als Bindemittel ein Zement, Gips oder Kalkmörtel verwendet werden. Diese Bindemittel sind ebenso gut verfügbar und kostengünstig.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die jeweilige Mischung durch Mischen der anorganischen Partikel mit einem Mengenanteil von 1 bis 2 Gew.-% Bindemittel, z. B. Zement, hergestellt werden. In Verbindung mit dieser Ausführungsform werden vorteilhaft 5 bis 10 Gew.-% Wasser zur Mischung oder Schüttung zugegeben. Dadurch wird für die aus der jeweiligen Mischung erzeugte Schichtstruktur erreicht, dass nach der Trocknung und der Aushärtung diese die Zugfestigkeit von 0,5 bis 10 MPa aufweist. Dies wiederum bewirkt, dass der Haftvermittler den Grünkörper in der jeweiligen Schichtstruktur in gleichmäßigem Oberflächenabstand penetriert und sich folglich für jede Schichtstruktur am Laminat eine gleichmäßige Partikelbelagdicke und - haftung ausbildet. Durch Variation der Zugabe des Bindemittels kann die Partikelbelagdicke so eingestellt werden, dass diese in allen Schichtstrukturen identisch ist, wobei das gesamte Laminat in diesem Fall mit einheitlicher Dicke erzeugt wird. Alternativ kann die Bindemittelzugabe in den verschiedenen Mischungen so gesteuert werden, dass die Penetration des Haftvermittlers in den Grünkörper für verschiedene Schichtstrukturen in unterschiedlichem Oberflächenabstand erfolgt und damit das Laminat beim Abheben unterschiedliche Partikelbelagdicken für die verschiedenen Schichtstrukturen aufweist. Dies ermöglicht neben der farblichen Strukturierung des Laminats zusätzlich die Herstellung eines Reliefeffektes.
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In einer Ausbildung der Erfindung kann das Verfahren so durchgeführt werden, dass die Aufnahmeform nach dem Aushärten der Schüttung und der Entstehung des Grünkörpers entfernt und somit eine Arbeitsbehinderung durch die vorhandene Aufnahmeform beim Aufbringen des Trägermaterials vermieden wird. Darüber hinaus bietet dies den Vorteil, dass die Aufnahmeform oder Teile derselben der Wiederverwendung zugeführt werden können.
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Gemäß der Erfindung kann vorgesehen sein, die Aufnahmeform mit einer Deckplatte aus transparentem Material zu verwenden. Dies ermöglicht während des Einfüllvorganges die Qualitätskontrolle in Bezug auf das optische Erscheinungsbild der schichtartigen Strukturierung der Schüttung.
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In einer Ausbildung der Erfindung kann der Haftvermittler aus Material sein, welches unter ultraviolettem Licht aushärtet. Dies verringert die Abhängigkeit der Aushärtung von Umgebungsbedingungen wie Temperatur und Luftfeuchte und führt zu einer Verkürzung der Prozesszeiten.
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Weiterhin können anorganische Partikel mit funktionalen Eigenschaften in die dekorativen Laminate eingebracht werden. Eine solche Funktion kann die Schirmung elektrischer Felder zur Verbesserung der elektromagnetischen Verträglichkeit sein, wobei hierfür vorteilhaft weichferritische Partikel, wie Mangan-Zink-Ferrite oder Nickel-Zink-Ferrite, verwendet werden. Durch Einbringen hartferritischer Partikel, wie z. B. Strontium-Ferrite, Barium-Ferrite oder Cobalt-Ferrite, können Hafteigenschaften für Dauermagnete erzeugt werden. Eine antibakterielle Wirkung und das Verringern von Algen- und Moosbefall kann mit Vorteil durch Verwendung von Kupfer- und Silberpartikeln erreicht werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und mit Bezug auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert. Dazu zeigen
- 1: die kastenförmige Aufnahmeform beim Vorgang des Einfüllens,
- 2: den Grünkörper in der Aufnahmeform, und
- 3: den Grünkörper nach dem waagerechten Positionieren und Entfernen der oberen Deckplatte.
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In der 1 ist die kastenförmige Aufnahmeform 1 mit den Seitenwänden 1.2 dargestellt. In die nach oben angeordnete Einfüllöffnung 1.3 der Aufnahmeform 1 wird die Mischung 3 aus den anorganischen Partikeln und dem Bindemittel eingefüllt. Die Prozesskontrolle erfolgt durch die Verwendung der transparenten Deckplatte 1.1 der Aufnahmeform 1.
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Die 2 zeigt die Aufnahmeform 1, enthaltend den Grünkörper 4, nach Abschluss des Einfüllvorganges und der Aushärtung.
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In der 3 ist die Aufnahmeform 1 dargestellt, wobei diese waagerecht positioniert und die Deckplatte 1.1 entfernt wurde, sodass die nach oben angeordnete Deckfläche 4.1 des Grünkörpers 4 und frei zugänglich ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Aufnahmeform
- 1.1
- Deckplatte der Aufnahmeform
- 1.2
- Seitenwand der Aufnahmeform
- 1.3
- Einfüllöffnung der Aufnahmeform
- 2
- Schüttung
- 3
- Mischung
- 4
- Grünkörper
- 4.1
- Deckfläche des Grünkörpers
