DE3410751C2 - Verfahren zum Herstellen einer Matrize für die Herstellung von Fassadenelementen mit strukturierter Sichtfläche aus Beton - Google Patents

Description

Bei einem Verfahren zum Herstellen einer Matrize für die Herstellung von Fassadenelementen mit strukturierter Sichtfläche aus Beton, wobei die Matrize in einer Scha­ lung befestigt ist, beispielsweise auf diese aufgeklebt ist, und wobei die Matrize aus einem Kunststoff und einem granulierten Füllstoff, vorzugsweise einem elastischen Kunst- oder Naturkautschuk mit einer Patrize dadurch her­ gestellt wird, daß zunächst eine Verschleißschicht in einer die Patrize aufweisenden Form unter Ausfüllung der Strukturen hergestellt wird, auf die dann eine Trag­ schicht aufgebracht wird, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Verschleißschicht aus einer Mischung aus dem Kunststoff und dem Füllstoff gegossen oder gespritzt wird und die Tragschicht in einer angeteigten Mischung aus Kunststoff und dem granulierten Füllstoff in größerem anteiligen Verhältnis an Kunststoff, als in der Ver­ schleißschicht auf die Verschleißschicht aufgebracht und bis zu ihrer fugenlosen Verbindung mit der Verschleiß­ schicht in der Form belassen wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Matrize für die Herstellung von Fassadenelementen mit strukturierter Sichtfläche gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Die mit den erfindungsgemäßen Matrizen hergestellten Fassadenelemente werden vorzugsweise im Hochbau und dort vor allem im Wohnungsbau in größerer Anzahl be­ nötigt. Diese Fassadenelemente unterscheiden sich von herkömmlichen Fassadenelementen, welche in großer Menge in Betonfertigteilewerken hergestellt werden, durch die feine Strukturierung ihrer Oberflächen, die beispielsweise Ziegelmauerwerk, Holzfachwerk u. a. Strukturen nachahmen. Solche Strukturen haben im all­ gemeinen wesentlich geringere Höhenunterschiede in ihrer äußeren Oberfläche als die großen Reliefs, die man bei den üblichen Fassadenelemente u. a. deswegen anstrebt, um die Struktur aus größerer Entfernung erkennbar zu machen. Fassadenelemente mit den be­ schriebenen und anderen Feinstrukturen sollen dagegen natürliche Fassaden vortäuschen, zu denen auch Holz und schieferschindeln gehören.

Die letztgenannten Fassadenelemente, welche das vor­ zugsweise Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Matrizen darstellen, verlangen eine gegenüber den gröberen Strukturen veränderte Herstellungstechnik in der Schalung und insbesondere in der Form, ihn der die Matrize hergestellt wird. In der Schalung müssen die feinen Erhebungen und Vertiefungen der Matrize trotz der Schwere des Betons in die Sichtbetonfläche übergehen, Rauhigkeiten der formenden Matrizenober­ fläche müssen dagegen unterdrückt werden. In der Form zur Herstellung der Matrize muß deswegen der Matrizenwerkstoff die feinen Erhebungen und Vertiefun­ gen der Struktur auf der Patrize umhüllen und derart auf die Matrize übertragen, wobei jedoch die Matrize selbst eine Festigkeit annehmen muß, welche in der Schalung dafür sorgt, daß das entschalte Fassaden­ element nicht nur den gestellten Anforderungen an die Oberflächenqualität genügt, sondern die Matrize auch vielfach in der Schalung weiterverwendet werden kann, ohne daß ihre Verschleißschicht vorzeitig abgetragen wird oder sich im ganzen verzieht. Denn nur auf diese Weise kann auf der späteren Fassade der sogenannte Rapport mit den Fassadenelementen genau genug einge­ halten werden.

Mit gröberen Strukturen läßt sich mit Polyurethan die Forderung erfüllen, die die strukturbildenden Erhebun­ gen und Vertiefungen der Patrize mit der erforderli­ chen Genauigkeit auf die Matrize zu übertragen und die formende Oberfläche der Matrize glatt sowie verschleißfest auszubilden. Dazu muß man mit dem in einem bestimmten Verhältnis von Härter und Stamm­ ansatz zusammengesetzten flüssigen Kunststoff in der Matrizenform zunächst die die Struktur bildenden Erhebungen und Vertiefungen der Patrize ausgießen, nachdem man vorher die meist saugende Oberfläche der Matrize versiegelt und die Versiegelung mit einem Formwachs zur Erleichterung der Entformung der Matrize von der Patrize behandelt hat. Es zeigt sich indessen, daß solche Matrizen unzureichende Standzeiten errei­ chen und daher vorzeitig verschleißen, was die gesamte Produktion der Fassadenelemente unwirtschaftlich machen kann. Man versucht zwar, die Rückseite der nach dem Entformen einer gummiähnlichen Matte bildenden Matrize in der Matrizenform mit einem Gewebe zu bewehren. Die Stabilisierungswirkung des Gewebes ist jedoch gering und erfaßt nicht die auf das Fassadenelement zu übertragenden Strukturen.

Die Erfindung geht von der nicht vorveröffentlich­ ten DE 33 10 227 A1 aus. Deren Gegenstand ist ein Verfahren, das sich von dem vorstehend beschriebenen und als bekannt vorausgesetz­ ten Verfahren darin unterscheidet, daß es die Produktion von Matrizen ermöglicht, welche eine wesentlich feinere Struktur aufweisen, wie sie bei der Vortäuschung der eingangs beschriebenen natürlichen Fassadenflächen erforderlich ist. Bei diesem Verfahren werden die Feinstrukturen der Patrize mit einem entsprechend fließfähigen Polymer ausgefüllt. Auf diese möglichst dünn gehaltene Verschleißschicht wird die Tragschicht aufgetragen, welche im wesentlichen aus dem elasti­ schen oder elastomeren Kunst- oder Naturkautschuk­ granulat besteht, in dem die einzelnen, verhältnis­ mäßig groben Partikel mit einem bei Verdichtung klebenden Kunststoff umhüllt sind. Auf diese Weise wird einerseits die für die Stabilität der Matrize erforderliche Festigkeit aus einem Werkstoff gewonnen, der vergleichsweise billig, z. B. in Form von granu­ liertem Altreifengummi zur Verfügung steht und anderer­ seits die feine Struktur mit einem Polymer abgebildet, das insbesondere aus Zweikomponenten- Polyurethan besteht, welches eine aus Polyol und eine aus Isocyanat bestehende Komponente aufweist, deswegen verhältnis­ mäßig kostspielig ist, aber in seiner Menge durch die Dicke der Tragschicht gering gehalten wird.

Der Nachteil des vorbekannten Verfahrens liegt einerseits darin, daß die Menge an hochwertigem Polyurethan aus wirtschaftlicher Sicht immer noch verhältnismäßig groß ist und daß andererseits der maschinentechnische Aufwand für die Herstellung der Tragschicht und deren Verbindung mit der Ver­ schleißschicht zu hoch ist. Die Tragschicht muß in der Praxis wegen der erheblichen Abmessungen der Matrizenform nämlich aus dem Granulat durch Ver­ teilung und Verdichtung mit einer angetriebenen Bohle nach Art einer Asphaltiermaschine bearbeitet werden. Die Bearbeitung ist auch wegen der geringen Dicke der Verschleißschicht schwierig.

Der Erfindung liegt ausgehend von dem nicht zum vorveröffentlichten Stand der Technik gehörigen und vorstehend beschriebenen weiteren Verfahren die Aufgabe zugrunde, mehr Füllstoff in der Matrize unterzubringen und dabei die Herstellung so zu ver­ einfachen, daß auf einen nennenswerten Maschinen­ aufwand verzichtet werden kann.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe mit den Merk­ malen des Anspruches 1 gelöst. Zweckmäßige Ausführungs­ formen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegen­ stand der Unteransprüche.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Menge an Zweikomponenten-Polyurethan in der Verschleiß­ schicht zunächst dadurch vermindert, daß auch in diese Schicht der Füllstoff eingebracht wird. Das kann in dem Maße geschehen, in dem die Fließfähig­ keit der Mischung für die Verschleißschicht noch ausreicht, um die Feinstrukturen auszufüllen. Die Tragschicht erhält dagegen ihrerseits einen vergleichsweise größeren Anteil an Polymer, so daß sie fließfähig wird und sich dadurch z. B. von selbst auf der zunächst eingebrachten Verschleißschicht ausbreitet, wodurch der bisherige Maschinenaufwand entfällt. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß durch die Affinität der Mischungen in der Verschleiß- und in der Tragschicht die fugenlose Verbindung beider Schichten sich nach verhältnismäßig kurzen Zeiträumen von selbst einstellt, wobei das zeitliche Intervall zwischen den Anbringung der Verschleißschicht und der Tragschicht in die Form relativ groß sein kann. Die nach diesem Verfahren hergestellten Matrizen sind außerordentlich formstabil, was einerseits auf dem relativ großen Anteil des chemisch praktisch totgestellten Füllstoffes in der Matrize und anderer­ seits auf die Verbindung der Granulatkörner mit dem Polymer zurückzuführen ist. Die Herstellung solcher Matrizen ist vergleichsweise einfach, weil sie lediglich die Einhaltung eines auf die Fließ­ fähigkeit der verschiedenen Schichtmaterialien abge­ stellten Mischrezeptes verlangt und voraussetzt, daß die Schichten nacheinander in die Form eingebracht werden.

Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 2 durchgeführt, weil die Verdichtung der Tragschicht durch das in diese eingebrachte Polymer die Aushärtung,des Polyurethans mit der Luftfeuchtigkeit normalerweise ausschließt.

Mit den Merkmalen des Anspruches 3 läßt sich ver­ gleichsweise viel Füllstoff in die Verschleißschicht einbringen, ohne daß deren Fähigkeit beeinträchtigt wird, feine Strukturen der Patrize auszufüllen. Die Menge an Füllstoff hängt lediglich von der Ausgangs­ viskosität des Polymeransatzes und der Anteigung mit dem Füllstoff ab,welcher wegen der feinkörnigen Zusammensetzung der darauf beruhenden großen Ober­ fläche des Füllstoffes der Füllstoffmenge eine natürliche Grenze setzt. Andererseits hat der grob­ körnige Aufbau des Füllstoffes in der Tragschicht die Wirkung, daß relativ viel Füllstoff und deswegen relativ wenig Polymer für diese Schicht benötigt werden.

Im allgemeinen lassen sich die Zusammensetzungen nach Anspruch 4 in der Praxis einhalten.

Die Einzelheiten, weiteren Merkmale und andere Vor­ teile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform anhand der Figuren in der Zeichnung; es zeigen

Fig. 1 schematisch und im Längsschnitt eine Schalung für die Herstellung eines Fassadenelementes gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Form für die Herstellung der in der Schalung nach Fig. 1 verwendeten Matrize in der Fig. 1 entsprechender Darstellung, wobei in vergrößerter Ansicht die Ausbildung der Matrizenoberfläche wiedergegeben ist und

Fig. 3 in vergrößerter Darstellung perspektivisch einen Teil der in der Form nach Fig. 2 her­ gestellten Matrize in aufgebrochener Wieder­ gabe.

Gemäß der Darstellung der Fig. 1 wird ein im Grundriß viereckiges Fassadenelement 1 in einer oben offenen flachen Schalung 2 hergestellt. Die Schalung hat senk­ rechte Seitenwände 3, 4, die innen eine Schalhaut 5 und außen eine Unterstützungskonstruktion 6 aufweisen. Die Unterstützungskonstruktion 6 hat auch einen Boden­ abschnitt 7. Auf der Unterstützungskonstruktion ist mit Hilfe einer Klebstoffschicht 8 eine Matrize 9 dauer­ haft befestigt. Die Klebstoffschicht erfaßt die Rück­ seite 10 der Matrize, 50 daß die Oberseite 11 in der Form freiliegt. Die Oberseite 11 ist mit Feinstrukturen 12 versehen, die der Struktur einer Fassade entspricht, die aus Ziegelsteinen 14 gemauert ist, so daß sich außer den Ziegelsteinoberflächen auch horizontale Fugen und gegeneinander versetzte Fugen als Vertiefun­ gen ausbilden.

Zur Herstellung des Fassadenelementes wird gegebenen­ falls nach Einbringen einer Bewehrung (nicht darge­ stellt) flüssiger Beton in die Schalung 2 eingefüllt, bis der vorgeschriebene Füllstand erreicht ist. Die Oberseite 15 des Fassadenelementes wird mit den übli­ chen Mitteln abgezogen, worauf man den Beton erhärten läßt. Das erhärtete Fassadenelement läßt sich in übli­ cher Weise entformen, wobei die Matrize 9 wegen ihrer dauerhaften Befestigung auf der Unterkonstruktion 10 der Schalung 2 in der Schalung verbleibt. Die Schalung läßt sich daher mehrfach für die Herstellung von Fassadenelementen 1 benutzen.

Die Herstellung der Matrize 1 erfolgt in einer Form 16, welche den gleichen Grundriß wie die Schalung 2 aufweist, was sich aus der zur Ausfüllung der Schalung 2 erforderlichen Größe der Matrize 9 ergibt. Diese Form ist oben offen und hat entsprechend der Schalung 2 senkrechte Wände 17, 18, sowie einen durchgehenden Boden 19. Auf dem Boden liegt eine Matrize 20, die aus einem Mauerwerk besteht, dessen Außenstruktur auf das Fassadenelement 1 übertragen werden soll. Das Mauerwerk wird wie üblich ausgeführt und so weit ver­ stärkt, daß sich die daraus bestehende Patrize 20 in die Form 16 einlegen läßt. Das geschieht in der Weise, daß die Fassadenseite 21 des Mauerwerks in der Form 16 oben und frei liegt. Man versiegelt zweckmäßig die Oberfläche 21, weil sie saugende Eigenschaften hat und sich deswegen in ihrer natürlichen Ausbildung nicht zum Abformen eignet. Soweit man das Ver­ siegelungsmaterial aufträgt, empfiehlt es sich auch, nach völliger Abtrocknung der versiegelten Oberfläche der Matrize 20 diese mit einem Formwachs zu versehen, um das Entformen der Matrize zu erleichtern.

Nachdem die Form in dieser Weise zweckmäßig vorbereitet worden ist, wird eines einem Polyurethanansatz, d. h. aus einem Polyol und einem Isocyanat bestehendes flüs­ siges Polymer mit einem Gummigranulat gemischt. Das Granulat enthält zweckmäßig Teilchen in einer Größe von 0 bis 0,5 mm, wobei das anteilige Verhältnis 3 bis 10% Granulat zu Polymer betragen kann. Der verhältnismäßig feinkörnige Füllstoff führt zum Anzeigen des flüssigen Kunststoffes und zu dessen Verdichtung infolge der relativ engen Kugelpackung. Man kann die Mischung je nach ihrer Viskosität durch Gießen oder Spritzen in die Form einbringen, wobei man das einge­ brachte Material verstreicht und dabei in gewissem Maße auch verdichtet. Im Hinblick auf die Einsparung an Polymer wird man in der Regel das Material ein­ gießen, bis der erforderliche Füllstand erreicht ist, der sich aus der Ausfüllung der Feinstrukturen der Matrize ergibt.

Inzwischen setzt man das Material der Tragschicht an. Auch hierfür verwendet man in der Regel einen aus einer a-Komponente Polyol und einer b-Komponente Isocyanat bestehenden Zweikomponenten-Polyurethankunststoff. Dieses Polymer wird seinerseits mit Granulat vermischt, das zweckmäßig in einer Teilchengröße von 1 bis 3 mm vorliegt, wobei man bis zu 60% Füllstoff in dem Polymer unterbringt. Die Obergrenze an Füllstoff wird praktisch durch die Viskosität des Materials bestimmt, das durch den Füllstoff angeteigt wird. Die Fließfähigkeit des Materials der Tragschicht wird dabei so eingestellt, daß er sich von selbst oder durch Verstreichen in der Form auf der vorher eingebrachten Verschleißschicht verteilt. Das Einbringen des Materials der Tragschicht kann zeitlich hinausge­ schoben werden, wobei selbst Zeitdifferenzen von 24 Stunden und mehr erfahrungsgemäß keine Rolle zu spielen brauchen, was auf die Affinität der Kunststoffmischungen zurückzuführen ist.

In der Regel läßt sich die auf diese Weise erzeugte Matrize bereits nach 24 Stunden belasten und erreicht nach 7 bis 10 Tagen ihre volle chemische und mechani­ sche Belastbarkeit. Die Matrize weist an ihrer Ober­ seite eine verhältnismäßig rauhe Oberfläche auf, wel­ che einerseits aus dem ausgehärteten Polymer und der aus dessen Oberfläche, wie bei 22 schematisch dar­ gestellt vorstehenden einzelnen, mit der Kunststoff­ masse umhüllten Partikel des Granulats besteht. Die zwischen den Granulatteilchen liegenden Bereiche 23 bestehen aus reinem Kunststoff, der verhältnismäßig glatt und spiegelnd auf seiner Oberfläche aus­ fällt.

Im Gegensatz dazu ist die spätere Form der Oberfläche 12 der Matrize 9 nach Erhärtung des Kunststoffes von der Rauhigkeit, die dem Mauerwerk bzw. der Fugen­ ausfüllung entspricht, stumpf. Auf der formenden Seite 12 der Matrize sind die Erhebungen und Vertiefungen der natürlichen Fassade naturgetreu in allen Einzel­ heiten trotz ihrer feinen Struktur abgebildet, in der man in der Regel die Granulatkörner nicht erken­ nen kann.

Die Trennung von Tragschicht und Verschleißschicht läßt sich an der fertigen Matrize nicht mehr in einer ausgeprägten Trennebene feststellen, da sich beide Schichten fugenlos miteinander verbinden. Man kann lediglich die deswegen rein schematisch in den Fig. 2 und 3 mit 27 und 28 bezeichnete Trag- bzw. Füllschicht nur an der Größe der Partikel des Füll­ stoffes unterscheiden.

Die erhärtete Matrize läßt sich aus der Form 16 ent­ nehmen und hat eine beträchtliche Festigkeit und Formsteifigkeit. Die Granulatkörner wirken dabei als zugfeste Armierung. Diese erfaßt auch die Fein­ strukturen, welche auf die Sichtbetonfläche des Fassadenelementes 1 übertragen werden sollen. Das ist schematisch in der Fig. 3 wiedergegeben, wo bei 24 eine Vertiefung gezeichnet ist, die einer Ziegelsteinoberfläche entspricht, während der erhabene Bereich 25 eine Fuge abformt.

Claims (5)

1. Verfahren zum Herstellen einer Matrize für die Her­ stellung von Fassadenelementen mit strukturierter Sichtfläche aus Beton, wobei die Matrize in einer Schalung befestigt ist, beispielsweise auf diese auf­ geklebt ist, und wobei die Matrize aus einem Kunst­ stoff und einem granulierten Füllstoff, vorzugsweise einem elastischen Kunst- oder Naturkautschuk mit einer Patrize dadurch hergestellt wird, daß zunächst eine Verschleißschicht in einer die Patrize aufweisenden Form unter Ausfüllung der Strukturen hergestellt wird, auf die dann eine Tragschicht aufgebracht wird, da­ durch gekennzeichnet, daß die Verschleißschicht (27) aus einer Mischung aus dem Kunststoff und dem Füll­ stoff gegossen oder gespritzt wird und die Tragschicht (28) in einer angeteigten Mischung aus Kunststoff und dem granulierten Füllstoff in größerem anteiligen Ver­ hältnis an Kunststoff, als in der Verschleißschicht auf die Verschleißschicht aufgebracht und bis zu ihrer fugenlosen Verbindung mit der Verschleißschicht (27) in der Form belassen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff zur Herstellung der Tragschicht (28) Zwei-Komponenten-Polyurethan ist.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff in der Verschleiß­ schicht (27) feinkörniger und in der Tragschicht (28) grobkörniger ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißschicht (27) eine Mischung aus einem Zweikomponenten-Polyurethan und 3 bis 10% Füllstoff in Korngrößen von hauptsächlich 0 bis 0,5 mm und die Tragschicht (28) den Füllstoff in Korngrößen von hauptsächlich 1 bis 3 mm enthält.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekenn­ zeichnet durch Recycling-Altgummigranulat als Füll­ stoff.