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Verfahren zur Herstellung von Bauelementen und Formkörpern mit dekorativen
und schützenden Oberflächenschichten Es gibt viele Verfahren, die es ermöglichen,
festhaftende dekorative und schützende Oberflächenschichten auf Formkörpern aus
Beton und ähnlichen Werkstoffen anzubringen.
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Neben. einer Vielzahl von Anstrich- und Beschichtungssystemen auf
Basis von betonverträglichen Kunstharzen, z. B. Epoxydharzen, kennt man das Auskleben
von Folien, das Aufbringen von Platten-und Mosaikbelägen, das Aufschmelzen thermoplastischer
Verbindungen u. ä. Ferner sind Verfahren bekannt, wo bei der Herstellung des Formkörpers
derartige Oberflächenbeschichtungsmaterialien bereits in die Form eingegeben werden,
die zusammen mit dem Formkörper erhärten. So wird z. B. in die zur Herstellung des
Formkörpers dienende Form zunächst ein Vorsatzmaterial eingebracht, das vornehmlich
aus kunstharz- bzw. kunststoffgebundenem Kies (Polyester- oder Epoxydharz und Kies)
besteht, in das dann die die Form ausfüllende Betonmasse gegeben wird. Der Beton
erhärtet dann zusammen mit dem kunstharzgebundenen Vorsatz.
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Weiterhin wird in der Patentschrift 310 588 ein Verfahren beschrieben,
nach welchem es möglich sein soll, durch Aufschleuderungsvorgänge Mineralkorn oder
Mineralgranulat in die Oberfläche des Formkörpers zu bringen, um diesem ein dekoratives
Aussehen zu verleihen. Gemäß der Auslegeschrift 1000 731. soll es möglich sein,
mit Hilfe von Papierbahnen bzw. Papierfolien dieselben nach Aufbringen einer dünnen
Gips- oder Mörtelschicht zum beiderseitigen oder einseitigen Kaschieren von Fertigelementen
zu benutzen. Die deutsche Auslegeschrift 1115175 beschreibt ein Verfahren, nach
dem es möglich sein soll, eine flexible Folie an der Oberfläche eines Formkörpers
aus Beton zu befestigen. Die Patentschrift 821024 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung
von Bauelementen mit einer dichten und glatten Oberfläche, wo eine in eine Form
eingelegte Kunststoffolie die Herstellung von Formkörpern mit besonders glatter
und dichter Oberfläche gestattet.
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All diese Verfahren haben folgende Nachteile: 1. Aufwendiges Herstellungsverfahren
durch Aufeinanderfolge mehrerer Arbeitsgänge, z. B. bei nachfolgenden Beschichtungen,
Aufkleben von Folien, Aufmörteln von keramischen Belägen USW.
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2. Großer Materialaufwand bei den Verfahren, bei denen das kunstharzgebundene
Vorsatzmaterial zusammen mit dem Beton in die Form eingebracht wird. Die Vorsatzschicht
muß eine erhebliche Schichtdicke aufweisen. Da die hierfür in Frage kommenden Kunstharze,
wie z. B. die Epoxydharze, sehr teuer sind, ist dieses Verfahren unwirtschaftlich.
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3. Verunreinigung der Oberfläche des Formkörpers durch meist auf Mineral-
oder Silikonölbasis beruhende Formtrennmittel.
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4. Zerstörung der in die Form eingegebenen Oberflächenvorsatzschicht
durch nachfolgendes Rütteln und Verdichten der Formkörpermasse (Beton).
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5. Leichte Beschädigung und Verschmutzung der Formkörperoberfläche
beim Transport und bei der Montage.
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6. Bei den oben geschilderten Verfahren, insbesondere wenn das Vorsatzmaterial
zusammen mit der Formkörpermasse in die Form eingegeben wird, ist es nicht möglich,
die Gas- und Wasserdiffusionswerte exakt zu beherrschen, da z. B. durch Rütteln
und Vibrieren auf Grund unkontrollierbarer Differenzierungs- und Steigerungserscheinungen
eine derartige Dichtigkeit in der Vorsatzschicht entstehen kann, daß die Diffusionswerte
stark absinken. Die vorliegende Erfindung schließt diese Nachteile aus bzw. vermindert
sie erheblich. Sie gestattet auf einfache und wirtschaftliche Weise die Herstellung
von Bauteilen und Formkörpern aus Beton und/oder ähnlichen Werkstoffen mit dünnen
sowohl dekorativen als auch schützenden Oberflächen-Vorsatzschichten.
Das
Verfahren wird wie folgt beschrieben: In die zur Herstellung des Formkörpers aus
Beton und/oder anderen Werkstoffen dienende Form wird an den Stellen, an denen eine
Oberflächengestaltung gewünscht wird, eine dünne Folie eingelegt. Es ist hierbei
gleichgültig, aus welchem Material die Folie besteht,- vornehmlich sollte Kunststoff,
z. B. weichgemachtes Polyvinylchlorid, verwandt werden. Diese Folie wird an ihrer
der Form abgekehrten Seite in dünner Schicht mit einer Klebstoffmasse versehen.
Die Klebstoffschicht kann im Streich- oder Aufwalzverfahren aufgebracht werden,
ebenso durch Aufspritzen.
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Auf die mit dem Kleber präparierte Folie wird das der Oberflächengestaltung
des Formkörpers dienende Material aufgebracht. Dies geschieht durch Aufstreuen.
Es ist zweckmäßig, das Granulat mit einer elastischen Walze in die Klebstpffschicht
einzudrücken.
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Zur Erzielung einer gleichmäßigen Oberflächenbedeckung verwendet man
das Granulat im überschuß. Das nicht durch den Kleber gebundene Material wird von
der Oberfläche abgekehrt, abgesaugt oder einfach abgeschüttet.
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In die Form, die die Folie und darauf aufgeklebt das als Vorsatzmaterial
dienende Granulat od. ä. enthält, wird sodann das gesamte formausfüllende Kernmaterial,
z. B. die Betonmischung, eingeschüttet.
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Die frisch eingegebene Kernmasse (Beton oder ähnliche Produkte) kann
ohne weiteres durch Rütteln, Vibrieren usw.. verdichtet werden. Die feste Verankerung
des Vorsatzgranulats in der Klebstoffschicht verhindert hierbei Verschiebungen innerhalb
der Vorsatzschicht. Man läßt nunmehr erhärten, wobei es unentbehrlich ist, ob dieser
Vorgang in der Kälte oder in der Wärme stattfindet. Nach Erhärten des Formkörpers
-kann dieser mühelos der Form entnommen werden, wobei die als Träger für die Klebstoffschicht
dmende Folie, die nicht an der Formoberfläche haftet, mit dem Formkörper der Form
entnommen wird. Der fertige Formkörper besitzt nun an einer- Oberfläche das in dem
Kleber verankerte Material-@(Granulat) als Oberflächenvorsatz, der mit der Folie
abgedeckt ist. Diese Folie dient nunmehr als Schutz der Oberfläche beim Transport
und bei der Montage und kann dann leicht abgezogen bzw. entfernt werden.
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Bei Verwendung von Haftklebern kann die Folie mühelos von der Oberfläche
abgezogen werden. Die Eigenart dieser Haftkleber bedingt, daß beim Abziehen die
Klebemasse an der Folie hängenbleibt und nicht arider Vorsatzschicht, mit der sie
ja nur punktförmig verbunden ist.
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Bei Verwendung-- trocknender lösungsmittel- oder wasserlöslicher Klebstoffe
wird die Folie mit dem Lösungsmittel eingestrichen und kann dann nach Erweichen
des Klebers entfernt werden. Selbstverständlich muß in diesem Fall eine Folie verwandt
werden, die gänügehd Saugfähigkeit oder Porosität aufweist, z. B. Papier.
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Das vorstehend beschriebene Verfahren ist bei der Werkstoffauswahl
-für die einzelnen Stufen sehr variabel. So sind als Folien, die die Form auskleiden
und das Vorsatzmaterial aufnehmen, neben den bereits erwähnten weichmacherhaltigen
Polyvinylchloridfolien auch solche aus anderen Kunststoffen, Polyäthylen, aus Papier,
-Metall, Textilgewebe u. ä. anwendbar. Als Klebstoffe können sowohl sogenannte dauerklebrige
Haftkleber als auch trocknende Kleber auf Wasser- oder Lösungsmittelbasis verwandt
werden. Voraussetzung ist, daß die Klebstoffe sich mit der als Unterlage dienenden
Folie vertragen. Basis für die dauerklebrigen Haftkleber bilden vornehmlich Isobutyläther,
Polycrylate u. ä., in der Regel in Verbindung mit klebrig machenden Weichharzen.
Bei den wasser- und lösungsmittellöslichen Klebern ist Voraussetzung, daß sie auf
der Folienunterlage fest haften und durch das Wasser bzw. Lösungsmittel wieder verflüssigt
werden können. Bei Verwendung eines dauerklebrigen Haftklebers läßt man die Lösungsmittel
verdunsten, bis sich die dauerklebrige Schicht gebildet hat. Bei den trockenden
Klebern arbeitet man sofort auf der frischen Klebstoffschicht weiter. Diese sollte
in beiden Fällen nicht stärker als etwa 200 1, sein.
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Neben dem als Vorsatzmaterial bereits erwähnten Mineralgranulat einheitlicher
oder verschiedener Körnung können auch andere Materialien, wie Glas-, Metall-, Porzellan-
oder ähnliche Granulate, verwendet werden. Es ist auch möglich, Mosaik, Glas-oder
keramische Plättchen einzusetzen, ebenso kugelige Produkte, wie Glasperlen.
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Die Präparierung der Folie mit Kleber und Granulat kann sowohl in
der Form selbst als auch außerhalb erfolgen. Aus fertigungstechnischen Gründen,
vor allem bei der Serienherstellung von Formkörpern, arbeitet man besonders rationell,
wenn die Folie mit dem Klebstoff und Granulat für sich hergestellt und zugeschnitten
in der Form eingelegt wird. Da sich die Folie mit der Formoberfläche nicht verbindet,
sind Entformungshilfsmittel, wie mineralische Öle u. dgl., überflüssig.
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Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Verfahrens dient die Klebstoffschicht
auf der Folie in erster Linie zur Fixierung des Kornes und bedeckt nur einen kleinen
Bruchteil der Kornoberfläche. Durch das Verfahren ist ferner gesorgt, daß nur eine;
einzige Kornlage, und zwar die, die in dem Kleber verankert ist, beim weiteren Fertigungsgang
des Formkörpers als Vorsatz an die Oberfläche gelangt. Damit dieser Vorsatz nicht
zu dünn wird, sollte nicht allzu feines Korn verwandt werden. Eine Körnung von 2
bis 4 mm ist am zweckmäßigsten. Bei Verwendung von platten- oder schuppenförmigem
Material kann die Dicke naturgemäß geringer sein.
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Außer Beton kann auch anderes in der Kälte oder der Wärme erhärtendes
Material in die Form gegeben werden, wie z. B. Gips, Anhydrit, Magnesitbinder u.
ä. Es ist ferner möglich, als Kernmaterial kunststoff- oder kunstharzgebundene Produkte
einzu-' setzen.
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Der Verband zwischen Vorsatz- und Kernmasse. kann sowohl mit als auch
ohne Verwendung von Haftvermittlern erfolgen. Als Haftvermittler dienen vornehmlich
lösungsmittelhaltige oder lösungsmittelfreie reaktionshärtende Epoxydharzprodukte,
Kunstharzdispersionen, physikalisch trocknende Kuristharzlösungen, wie z. B. Acrylate
od. ä.
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Bei der Auswahl des Klebers, des Haftvermittlers und der Kernmasse
ist darauf zu achten, daß diese wechselseitig keinerlei lösende Einwirkung aufeinander
ausüben. Bei, direktem Kontakt der Betonmischung mit der Klbstoffschicht
ist z. B. darauf zu achten, daß ein wasserunempfindlicher Kleberverwandt wird, z:
B. Haftkleber auf Basis von Isobntyläther
-Weichharz. Wird ein lösungsmittelhaltiger
Haftvermittler zwischen Vorsatz und Kernmasse verwandt, dann ist die Klebstoffmasse
so auszuwählen, daß sie durch das Lösungsmittel nicht angelöst wird (z. B. benzinlöslicher
Kleber - Haftvermittler auf Basis einer Kunstharzdispersion).
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Die Vorteile der Erfindung sind augenscheinlich und stellen eine wesentliche
Verbesserung gegenüber Systemen dar, wie man sie herkömmlich anwendet und wie sie
eingangs beschrieben wurden. Diese Vorteile lassen sich wie folgt präzisieren: 1.
Ohne Verwendung von Formtrennmitteln lassen sich Formkörper aus Beton und ähnlichen
Werkstoffen herstellen, die an ihrer Oberfläche die dekorativen oder schützenden
Zwecken dienende Vorsatzschicht bereits fest verankert enthalten. Diese Schicht
ist bereits herstellungsseitig durch eine abziehbare bzw. abwaschbare Folie gegen
Transport- und Montageschäden geschützt.
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2. Das Verfahren wirkt materialsparend, da in dünnster Vorsatzschicht
(Einkornschicht) gearbeitet werden kann. Selbst bei Verwendung von Haftvermittlern
ist das Verfahren wirtschaftlicher als die bekannten, da die dünne Vorsatzschicht
naturgemäß ein weit geringeres Hohlraumvolumen aufweist als dickere Vorsatzschichten
mit weit größerer Saugfähigkeit.
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3. Eine Oberflächennachbehandlung entfällt, ebenso die Nachreinigung
der Sichtfläche von eventuell noch vorhandenen Trennmittelresten, wie das bei anderen
Verfahren notwendig ist.
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4. Durch gezielte Auswahl der Vorsatz-Kornzusammensetzung können die
Diffusionsverhältnisse reproduzierbar gesteuert werden. Dadurch ist es möglich,
den physikalischen Erfordernissen der Praxis gerecht zu werden und je nach Verwendungszweck
und Einsatzort die richtige Auswahl zu treffen.
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5. Bei Verwendung mineralischer, keramischer oder ähnlicher Rohstoffe
als Vorsatzschicht ist längste Haltbarkeit der Oberfläche gewährleistet. Dies steht
im vorteilhaften Gegensatz zu Beschichtungsmaterialien auf Kunststoff- oder Kunstharzbasis,
die insbesondere bei Einwirkung von ultraviolettem Licht, Atmosphärilien usw. im
Laufe der Zeit zerstört werden.
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6. Durch geschickte Auswahl und Kombination verschiedenfarbigen und
materialmäßig verschiedenen Granulates sind dekorative und künstlerische Gestaltungen
im weiten Spielraum möglich. Dies trifft auch zu beim Einsatz plättchenförmiger
oder kugelig gestalteter Produkte (Glasperlen).
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7. Bei eventueller mechanischer Beschädigung der Vorsatzschicht sind
Ausbesserungen mühelos möglich. An der beschädigten Stelle wird eine kleine Menge
Haftvermittler, z. B. reaktionshärtendes Epoxydharz, aufgebracht und in die frische
Haftvermittlerschicht Vorsatzmaterial eingedrückt.
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B. Bei der Herstellung des Formkörpers können intensive mechanische
Maßnahmen (Vibrieren, Rütteln) angewandt werden, ohne daß befürchtet werden muß,
daß das Vorsatzmaterial durch die Kernmasse verdrängt wird. Steigerungs- und Differenzierungseffekte,
wie sie bei . dem herkömmlichen Verfahren des locker eingebrachten Vorsatzes auftreten,
sind hier nicht möglich.
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Beispiele Herstellung von Betonelementen (Betonfertigteilen) nach
folgenden Verfahren 1. Eine Folie aus weichmacherhaltigem Polyvinylchlorid (0,2
mm stark) wird auf die Größe der Sichtfläche des Fertigelementes zugeschnitten.
Sodann wird ihre dem Element zugekehrte Seite mit einem benzinlöslichen Kleber bestrichen,
der vornehmlich aus Isobutylätherpolymerisaten und einem Weichharz zusammengesetzt
ist. Nach Verdunsten des Benzins (etwa 1/2 Stunde) bleibt eine dauerklebrige Schicht
zurück. In diese Schicht wird Porzellankies der Körnung 2 bis 3 mm eingestreut und
das Material mit einer elastischen Walze leicht festgedrückt. Nicht verankertes
Kornmaterial wird abgeschüttelt bzw. mit einem weichen Besen abgekehrt. Die so vorbereitete
Folie wird in die Form eingelegt und die nunmehr aus Porzellankies bestehende, nach
oben stehende Einkornschicht dünn mit einem flüssigen, lösungsmittelfreien, hochfunktionellen
Epoxydharz, das in stöchiometrischer Menge einen Aminhärter enthält, eingestrichen.
Hierzu ist ein weicher Pinsel zu nehmen. Etwa 10 Minuten nach Aufbringen des Epoxydharzes
wird die fertige Betonmischung in die Form eingegossen und mittels Rütteln verdichtet.
Nach Erhärten der Betonmasse (bei 15° C Außentemperatur etwa 3 Tage, bei 85° C etwa
3 Stunden) wird das fertige Element der Form entnommen.
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An der Baustelle oder nach der Montage wird die nunmehr die Stirnseite
bedeckende Folie nach Art eines Abziehfilmes heruntergezogen.
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2. Eine Papierfolie von ungefähr 0,2 mm Dicke, die in ihren Abmessungen
genau der Sichtfläche des Formelementes entspricht, wird mit einer wasserlöslichen
Klebemasse (Kleber auf Basis Methyl-Cellulose, Carboxymethyl-Cellulose) etwa 0,2
mm stark bestrichen. In die noch frische Klebstoffschicht wird Granulat, wie Beispiel
1, eingegeben und festgedrückt. Nach Verdunsten des Wassers und Abkehren bzw. Absaugen
überschüssiger Vorsatzmasse wird die so präparierte Folie in die Form eingelegt
und, wie unter Beispiel 1 dargelegt, mit reaktionshärtender Epoxydharzmasse eingestrichen.
Etwa 10 Minuten nach Einstreichen der Epoxydharzmasse wird die Betonmischung eingegeben,
durch Rütteln verdichtet, und in der Form erhärten gelassen. Erhärtungszeitraum
wie unter 1.
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Nach Fertigstellung des Elementes und Montage wird die die Sichtfläche
bedeckende Papierfolie gründlich eingenäßt und sodann heruntergezogen.
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3. Verfahren wie Beispiel 1, nur daß an Stelle des Haftvermittlers
auf Epoxydharzbasis eine wäßrige Kunststoffdispersion auf Acrylatbasis (etwa 30o/oig)
eingesetzt wird. Bevor die Betonmischung eingegeben wird, muß der Haftvermittler
jedoch etwa 2 Stunden vortrocknen.
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4. Verfahren wie Beispiel 1, wobei die Verwendung eines Haftvermittlers
entfällt.
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5. Verfahren wie Beispiel 2, nur daß an Stelle des wasserlöslichen
Klebers ein lösungsmittellöslicher, trocknender Kleber, z. B. ein Kleber auf Basis
eines benzinlöslichen Harzesters, verwendet wird. Nach dem Einbau wird die Papierfolie
an Stelle mit Wasser mit Lösungsmittel (Benzin) befeuchtet und heruntergezogen.