DE19726502C1 - Verfahren zur Herstellung von Platten oder Formteilen sowie plattenförmiges Halbzeug und Raumausstattungsgegenstände, die nach dem Verfahren hergestellt sind - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Platten oder Formteilen sowie plattenförmiges Halbzeug und Raumausstattungsgegenstände, die nach dem Verfahren hergestellt sindInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
Platten oder Formteilen aus den Komponenten Polyisocyanat
und Polyol, die zu einem Polyurethan-Schaumkunststoff
reagieren, unter Zumischung von Füllmitteln, Farbstoffen und
dgl. bekannten Zusatzstoffen, die sich zu einem Steinimitat
verbinden. Die Erfindung betrifft ferner plattenförmiges
Halbzeug und Raumausstattungsgegenstände, beispielsweise
Duschtassen, Fensterbänke, Fassaden-, Boden- und Wand
platten, die unter Anwendung des Verfahrens herstellbar
sind.
Kunststofformteile aus Kunstharzen, wie Polyester-, Epoxid-
oder Polyisocyanatharzen, letztere bekannt auch als Poly
urethane, werden häufig zwecks Erhöhung von Gewicht, Tempera
turbeständigkeit, Oberflächengüte oder Versteifung mit fein
gemahlenen mineralischen Füllstoffen angemischt. Der die
Eigenschaften verbessernde beziehungsweise verändernde mine
ralische Füllstoff besteht beispielsweise aus Kreide, Kalk
stein, Marmor; die Hauptbestandteile dieser Stoffe sind
demnach Calciumcarbonat (CaCO3). Der Anteil an Füllstoffen,
bezogen auf das Gesamtgewicht einer Platte, zum Beispiel
Calciumcarbonat in einer PVC-Matrix, beträgt höchstens etwa
40 Gew.-% (vergleiche Fachbuch "Werkstoffkunde Kunststoff",
Verfasser G. Menges, Carl Hanser Verlag München, 1990,
Diagramm S. 148).
Oberhalb dieser Grenze verschlechtern sich die Elastizitäts
modul-Werte. Ferner ist festzustellen, daß Calciumcarbonat
beim Erwärmen auf Temperaturen oberhalb 30°C als brüchiges
Aragonit modifiziert.
Es ist auch bekannt, zur Herstellung von Stützkernen für
Verbundplatten, ausgenommen PUR-Hartschaumplatten, einen
anderen Füllstoff, nämlich Quarzsand oder -mehl zu verwen
den. Hierzu ist der Füllstoff-Anteil aus ähnlichen Gründen
begrenzt. Quarzmehl ist höchst korrosionsbeständig, aber
abrasiv, außerdem weist es stets Anteile mit Korndurchmes
sern unter 5 µm auf. Die kleinen Teilchen bilden gesund
heitsschädlichen, silicogenen Feinstaub. Es sind daher
strikte Unfallverhütungsvorschriften bei der Bearbeitung zu
beachten. Es fällt jedoch der vorgenannte Feinstaub in
großer Menge bei der Massenherstellung von Steinerzeugnissen
an. Eine Weiterverwertung dieses "Abfalls" ist daher von
großer Wichtigkeit.
Es stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung
von Platten oder Formteilen aus einem Gemisch aus geschäum
tem Zweikomponenten-Polyurethan und Zuschlagstoffen anzu
geben, bei dem ein großer Anteil an gemahlenen Füllstoffen,
insbesondere an aus der Steinbearbeitung stammendem Quarz
mehl oder Steinschlammniederschlag, beigemischt und zuge
schlagen werden kann, so daß diese Materialien recycelt
werden können.
Eine weitere Aufgabe ist, eine Naturstein-Verbundplatte, wie
Küchenarbeits- und Bauverkleidungsplatte, oder Einrichtungs
gegenstände, wie Duschtassen oder Fensterbänke, anzugeben,
deren Natursteinschicht relativ dünn ist und deren Träger
schicht so eingefärbt und angepaßt werden kann, daß ein
weitgehend einheitliches Bild, insbesondere an den Seiten
kanten, erzielbar ist.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genann
ten Art dadurch gelöst, daß bei der Herstellung von Platten
oder Formteilen folgende Verfahrensschritte eingehalten
werden:
- - einer der Komponenten oder anteilig beiden Komponenten (Polyisocyanat oder Polyol) wird vor Beginn des Auf schäumens ein Anteil von 40 Gew.-% bis zu 80 Gew.-% (bezogen auf die Endmasse des fertigen Schaumkunststoffes) von Natur- oder/und Kunststeinmehl mit einer Teilchen siebgröße zwischen 1,0 und 250 µm beigemischt,
- - anschließend werden die Komponenten zur Reaktion und in einer beheizten Form zum Aufschäumen gebracht,
- - wobei eine Temperatur zwischen 55°C und 80°C eingehalten wird,
- - und das Gemisch durch das Aufschäumen in der beheizten Form einem Druck zwischen 7 MPa und 14 MPa ausgesetzt wird bis zum Erreichen einer Dichte zwischen 0,4 g/cm3 und 2,0 g/cm3.
Nach dem Verfahren läßt sich unter Anwendung einfacher
Formen, Matrizen/Patrizen oder In-Mold-Formungsverfahren
eine Mannigfaltigkeit von Platten und Formteilen herstellen,
bei denen vom Gewicht sowie von den mechanischen Eigen
schaften her eine vorteilhafte und arbeitsplatzgesicherte
Verarbeitung möglich ist. Es lassen sich Rohstoffe einset
zen, die relativ preiswert herstellbar sind (Polyurethan)
und auch solche, die praktisch als "Abfallstoffe" zur
Verfügung stehen, nämlich als Recyclingmaterial anfallendes
Quarzmehl und/oder pulverisierter getrockneter Steinschleif
schlamm, der bei der Verarbeitung von Natursteinen anfällt
und derzeit mit Kosten entsorgt werden muß.
Die Färbungen der Quarzteile sowie des Steinschleifschlamms
richten sich nach den zur Verarbeitung gelangenden Natur
steinen. Es sind schwarz-, rot- oder graugefärbte Quarzmehle
und Steinschleifschlämme bekannt, so daß jeweils angepaßt an
eine gewünschte Farbstellung das Steinimitat eingefärbt
werden kann. Als Füllmittel eignet sich weiterhin auch fein
gemahlenes Silikatglas, das ebenfalls gefärbt und ungefärbt
als Recyclingmaterial anfällt und verarbeitet werden kann.
Die Steinmehl-Partikel können mit Haftvermittlern, insbe
sondere Titalanen oder Silanen vor dem Zumischen oberflä
chenbehandelt werden, so daß sie sich besser einmischen
lassen und eine homogene und integrierte Steinimitatan
schnittfläche ergeben.
Es können dem Gemisch auch Flammschutzmittel, beispielsweise
Phosphorsäureester oder Aluminiumhydroxidderivate, beige
mischt werden, wobei die Menge sich in einem Bereich von 0,5
bis 5,0 Gew.-% bewegen sollte.
Eine wesentliche weitere Beimischungsmöglichkeit besteht
darin, Farbpigmente wie Kadmiumsulfide oder ähnliche Farb
pigmente beizumischen, um von Steinfarben abweichende
Farbtöne zu erzeugen, falls dies erforderlich oder gewünscht
ist.
Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, daß das fertige
Produkt, wie Küchenarbeits- oder Verkleidungsplatte, das
aus einer relativ dünnen Natursteinplatte und einer nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Trägerschicht
besteht, eine erwünschte größere Elastizität und Biegefestig
keit, aber auch ein deutlich verkleinertes Gesamtgewicht
aufweist. Das Gesamtgewicht läßt sich um etwa 40 bis 66%
gegenüber einer aus Marmor oder Granit bestehenden Platte
verkleinern.
Von großem Vorteil ist auch, daß sich das Gemisch aus Po
lyurethan-Ausgangsstoffen und Zusatzstoffen bei der Ver
arbeitung mit Substraten, Trägerschichten und ähnlichem
verbinden läßt, ohne daß grundsätzlich zusätzliche Kleb
stoffschichten eingesetzt werden müssen. Insbesondere ist
vorteilhaft, wenn in einem in-mold-Verfahren das in der
beheizten Form aufgeschäumte Gemisch gießtechnisch mit einer
Natursteinplatte, beispielsweise aus Granit oder Marmor,
oder mit einem aus Metall oder Holzwerkstoff bestehenden
Substrat verbunden wird. Damit wird erreicht, daß ein weit
gehend chemisch resistentes Steinimitat mit einer Art Fur
nier verbunden werden kann, wobei vom Gewicht und vom Farb
ton her die Platte oder das Werkstück insgesamt kaum von
einer massiven Platte unterschieden werden kann. Dabei kann
das Substrat auch auf der dem Schaumkunststoff zugewandten
Seite reliefiert sein, so daß eine noch innigere Verbindung
zwischen den beiden Stoffen gegeben ist.
Die verwendete Natursteinplatte sollte eine Dicke zwischen 8
und 20 mm, vorzugsweise zwischen 10 und 14 mm, aufweisen.
Die nach dem Verfahren hergestellten Produkte, beispiels
weise ein plattenförmiges Halbzeug zur Herstellung von
Bauverkleidungs-, Tisch-, Ablage-, Küchenarbeitsplatten,
können gemäß Verfahrensanspruch 1 und gegebenenfalls wei
terer Unteransprüche hergestellt werden und ergeben sich aus
den Merkmalen der Ansprüche 10 und 11.
Soll eine besonders innige Verbindung hergestellt werden, so
wird vorgeschlagen, daß zwischen der Natursteinschicht und
der Steinimitatschicht eine mit einem Klebstoff getränkte
Verstärkungsmatte eingebaut ist, die vorzugsweise ein
Textil-, Metall- oder Glasfasergewebe oder Glasfaservlies
ist.
Weitere mechanische Möglichkeiten sind, in der Trägerschicht
Ausnehmungen oder Halterungen für mechanische Verankerungen
einzuarbeiten oder in wenigstens einem Kantenbereich des
Halbzeugs bzw. des Gegenstandes Leisten aus Naturstein,
Holz, Glas oder Metall anzusetzen, die sowohl das Aussehen
verbessern als auch Stoßbelastungen aufnehmen können.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand
von Beispielen und Figuren beschrieben.
Die Figuren zeigen im einzelnen:
Fig. 1 einen Teil eines plattenförmigen Halbzeugs, her
gestellt nach dem Verfahren gemäß Erfindung;
Fig. 2 eine Kante einer Küchenarbeitsplatte;
Fig. 3 eine muldenförmige Duschtasse, ebenfalls hergestellt
nach dem Verfahren.
20 kg eines Polyisocyanates werden mit 20 kg eines fein
körnigen Quarzmehles einer Teilchensiebgröße zwischen 1,0
und 25 µm homogen vermischt. Diesem Gemisch wird ein Härter
(Polyol) in ausreichender und nach Herstellerangaben angemes
sener Menge zugefügt. Die Masse wird in eine beheizte Form
und dort zum Aufschäumen gebracht. Das Gemisch erfährt
durch die Aufschäumung in der beheizten Form einen Druck von
10 MPa, dabei wird die Bläschengröße des Schaumstoffes rela
tiv klein gehalten, so daß nach dem Ausschäumen und Aushär
ten das Gemisch eine Dichte von etwa 1,8 g/cm3 bekommt.
So hergestellte Steinimitatschicht 2 wird mit Hilfe einer
Polyurethan-Klebstoffschicht mit einer 10 mm dicken Granit
schicht (Natursteinschicht 1) aus dunkel gefärbtem Granit
fest verbunden.
In eine beheizte Schäumform wird eine Platte (Naturstein
schicht 1) aus hellem rot gefärbten Porphyrgranit eingelegt.
Dem Polyisocyanat gemäß Beispiel 1 wird eine Menge von 8 kg
Steinschleifschlamm in rötlicher Färbung beigemischt und der
Härter (Polyol) hinzugefügt. Das Aufschäumen geschieht in
der Form, in die bereits die Steinplatte eingelegt ist. Das
aufschäumende Material verbindet sich innig mit der Rück
seite der Steinplatte und bildet einen ähnlich gefärbten
Verbund aus geschäumtem Material und furnierartiger Stein
platte. Es wird dabei das Gemisch über eine Zeit von 25
Minuten mit einem Druck von 12 MPa behandelt, der durch die
Aufschäumung ausgeübt wird.
Einer Menge von 20 kg Polyisocyanat werden 3 kg helles
Quarzmehl und 3 kg fein gemahlenes weißes Silikatglas
beigemischt. Ferner wird dem Gemisch als flammhemmender
Füllstoff ein Aluminiumhydroxyderivat in einer Menge von 0,5
kg beigefügt.
Vor dem Zufügen des Härters wird eine homogene Mischung
hergestellt. Dieser Mischung wird der Härter (Polyol)
hinzugefügt. Das Ausschäumen vollzieht sich in einer Form,
in der eine auf der Rückseite durch Sandstrahl aufgerauhte
Alabaster-Platte eingelegt ist. Das Steinimitatmaterial
verbindet sich innig mit der aufgerauhten Fläche des
Alabasters und bildet einen Schichtstoff, wie er in Fig. 1
dargestellt ist.
Zur Herstellung einer Waschtischablage wird ein Gemisch aus
10 kg Polyisocyanat und 10 kg trockener, gemahlener Stein
schleifschlamm aus dunklem Granit beigefügt. In einer
Schäumform wird unter Druck dieses Material in-mold mit
einer schwarzen, auf ihrer Rückseite teilweise unpolierten
Granitplatte (Natursteinschicht 1) verbunden. Es ergibt sich
durch die identische Färbung des Schleifmehls und der
aufgelegten Platte 1 ein sehr gleichmäßiges und einheitliches
Aussehen des Halbzeuges. Dieses Aussehen wird dadurch
noch verbessert, daß in die Form zusätzlich noch eine
Kantenleiste 5 aus demselben Material wie die Deckschicht
aufgelegt wird. Es ergibt sich damit eine Konfiguration gem.
Fig. 2.
Zur Herstellung einer Duschtasse 20 wird eine treppenartige
Konfiguration eines geschlossenen Granitbeckens aus einzel
nen Teilen erzeugt, die in gestülpt liegender Form mit einem
ausschäumenden Polyurethan-Schaumkunststoff der Zusammen
setzung 10 kg Polyisocyanat mit 10 kg Kunststeinmehl, gewon
nen aus Granitsägemehl, beigemischt werden, dem vor dem
Aufschäumen noch ein Polyol zugemischt wird.
In der Form bildet sich eine Rückenschicht 6, die sich mit
allen Teilen des Granites sehr stark verbindet und auch
stärkste Wärmeschwankungen übersteht.
Der besondere Vorteil bei der Herstellung derartiger Gegen
stände gemäß Fig. 3 ist es, daß das Material der Steinimitat
schicht 2 auch eine hohe Wärmedämmung hat, die wesentlich
größer ist als die des Steinmaterials in reiner Form, so daß
sich die Duschtasse nicht "fußkalt" anfühlt.
Claims (16)
1. Verfahren zur Herstellung von Platten (100) oder
Formteilen (200) aus den Komponenten Polyisocyanat und Po
lyol, die zu einem Polyurethan-Schaumkunststoff reagieren,
unter Zumischung von Füllmitteln, Farbstoffen und dgl. be
kannten Zusatzstoffen, die sich zu einen Steinimitat verbin
den, mit folgenden Verfahrensschritten:
- - einer der Komponenten oder anteilig beiden Komponenten (Po lyisocyanat oder Polyol) wird vor Beginn des Aufschäumens ein Anteil von 40 Gew.-% bis zu 80 Gew.-% (bezogen auf die Endmasse des fertigen Schaumkunststoffes) von Natur- oder/und Kunststeinmehl mit einer Teilchensiebgröße zwi schen 1,0 und 250 µm beigemischt,
- - anschließend werden die Komponenten zur Reaktion und in einer beheizten Form zum Aufschäumen gebracht,
- - wobei eine Temperatur zwischen 55°C und 80°C eingehalten wird,
- - und das Gemisch durch das Aufschäumen in der beheizten Form einem Druck zwischen 7 MPa und 14 MPa ausgesetzt wird bis zum Erreichen einer Dichte zwischen 0,4 g/cm3 und 2,0 g/cm3.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Füllmittel wenigstens teilweise aus als Recyclingma
terial anfallendem Quarzmehl oder/und aus pulverisiertem, ge
trocknetem Steinschleifschlamm besteht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Füllmittel wenigstens teilweise aus
feingemahlenem Silikatglas besteht.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steinmehl-Partikel mit Haft
vermittler(n), wie Titalanen, Silanen oder Glycerin und Zinn
enthaltenden Mitteln, vor dem Zumischen oberflächenbehandelt
werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß dem Gemisch organische oder anor
ganische Flammschutzmittel, beispielsweise Phos
phorsäureester oder Aluminiumhydroxidderivate, in einer
Menge von 0,5 bis 5,0 Gew.-% beigemischt werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß dem Gemisch Farbpigmente in
einer Menge bis zu 1,0 Gew.-% beigemischt werden.
7. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einem in-mold-Ver
fahren das in der beheizten Form aufgeschäumte Gemisch mit
einer Natursteinplatte, beispielsweise aus Granit oder Mar
mor, oder mit einem aus Metall oder Holzwerkstoff bestehen
den Substrat verbunden wird.
8. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einem
gießtechnischen Verfahren das aufgeschäumte Gemisch mit
einer Natursteinplatte, beispielsweise aus Granit oder Mar
mor, oder mit einem aus Metall oder Holzwerkstoff bestehen
den Substrat vergossen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Substrat auf der dem Schaumkunststoff zuge
wandten Seite reliefiert ist.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7
bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete Naturstein
platte eine Dicke zwischen 8 und 20 mm, vorzugsweise zwi
schen 10 und 14 mm, aufweist.
11. Plattenförmiges Halbzeug (10) zur Herstellung von
Bauverkleidungs-, Tisch-, Ablage-, Küchenarbeitsplatten, her
gestellt gemäß Verfahrensanspruch 1 und gegebenenfalls gemäß
weiteren Ansprüche 2 bis 10, mit folgendem Aufbau:
- - einer Natursteinschicht (1) als Furnier,
- - einer Steinimitatschicht (2), die mit der Natursteinschicht (1) fest verbunden ist und die sich aus einer Mischung aus Polyurethan, Quarzmehl-Partikeln in einer Menge von 40 bis 80 Gew.-%, Zusatzstoffen wie Flamm schutzmittel und Farbpigmenten, zusammensetzt, wobei dem Halbzeug ein einheitliches Aussehen verliehen ist.
12. Raumausstattungsgegenstand, beispielsweise Duschtas
se (20) oder Fensterbank, hergestellt gemäß Verfahrensan
spruch 1 und gegebenenfalls gemäß weiteren Ansprüche 2 bis
10, bestehend aus folgenden Einzelteilen:
- - einer Natursteinschicht (1) als Sichtschicht,
- - einer Steinimitatschicht (2), mit der die Naturstein schicht (1) fest verbunden ist und die sich aus einer Mischung aus Polyurethan, Quarzmehl-Partikeln in einer Menge von 40 bis 80 Gew.-%, Zusatzstoffen wie Flammschutz mittel und Farbpigmenten, zusammensetzt, wobei dem Halb zeug ein einheitliches Aussehen verliehen ist.
13. Platte oder Raumausstattungsgegenstand nach Anspruch
12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Naturstein
schicht (1) und der Steinimitatschicht (2) eine mit einem
Klebstoff getränkte Verstärkungsmatte (3) eingebaut ist.
14. Platte oder Raumausstattungsgegenstand nach Anspruch
13, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsmatte (3)
ein Textil-, Metall- oder Glasfasergewebe oder Glasfaserv
lies ist.
15. Platte oder Raumausstattungsgegenstand nach einem
der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in
der Trägerschicht (2) Ausnehmungen (4) für mechanische Veran
kerungen, oder Metallanker (7) eingearbeitet sind.
16. Platte oder Raumausstattungsgegenstand nach einem
der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in
wenigstens einem Kantenbereich des Halbzeugs bzw. des Gegen
standes Leisten (5) aus Naturstein, Holz, Glas oder Metall
angesetzt sind.
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