DE19520023C2 - Form und Verfahren zur Herstellung einer anorganischen Platte - Google Patents

Form und Verfahren zur Herstellung einer anorganischen Platte

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Form und ein Verfahren zur Herstellung einer anorganischen Platte unter Verwendung dieser Form. Die anorganische Platte wird als Bauma­ terial verwendet.
Die DE 34 02 034 C2 zeigt ein Verfahren zum Herstellen einer Matrize für die Herstellung eines Fassadenelementes mit strukturierter Sichtfläche aus Beton. Die Matrize besteht aus einem Gummigranulat, das in einen flüssigen Kunststoff eingemischt wird und ist am Boden einer Schaltung angeklebt.
Gegenwärtig wird für die Herstellung einer anorgani­ schen Platte das Halbtrockenverfahren verwendet. Das Verfahren umfaßt das Streuen eines Gemischs aus Zement und verstärkendem Holzmaterial auf eine Form, wodurch eine Matte hergestellt wird, das Pressen der Matte, wodurch die Matte vorgehärtet wird, und die Wärmebehandlung der vorgehärteten Matte. Die Form weist im allgemeinen eine reliefartige (geprägte) Oberfläche auf, wodurch die Oberfläche der entstehenden anorganischen Platte ein entsprechend geprägtes Aussehen erhält.
Bisher wurde für das Halbtrockenverfahren eine Form aus faserverstärktem Kunststoff bereitgestellt. Aufgrund eines deutlichen Unterschiedes des Wärmeausdehnungskoeffizienten der anorganischen Platte und der Form wird an der Grenzfläche zwischen der anorganischen Platte und der Form trotzdem ein Schlupf hervorgerufen, und dieser Schlupf bewirkt, daß das geprägte Aussehen der anorganischen Platte verzogen ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer anorganischen Platte mit deutlichem geprägtem Aussehen, die nicht verzogen ist.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Patentansprüche gelöst.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt.
Die Fig. 1 bis 4 betreffen eine Ausführungsform der Form, wobei Fig. 1 eine Draufsicht der Form; Fig. 2 eine Teilschnittansicht entlang der Linie A-A, Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie B-B und Fig. 4 eine Darstellung einer Ausführungsform der Formgebungsvorrichtung ist. Fig. 5 ist eine Teilschnittansicht der anorganischen Platte.
Die Fig. 1 bis 3 betreffen eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Form. Wie in den Figuren gezeigt, besteht die Form 1 aus einem Formteil 2 aus faserverstärktem Kunststoff (FRP) und einem Metallteil 3, das an der Rückseite des Formteils 2 angebracht ist.
Der faserverstärkte Kunststoff (FRP) besteht aus Kunststoff und in den Kunststoff eingemischten Fasern. Der Kunststoff ist zum Beispiel gehärteter ungesättigter Polyester, ein gehärtetes Gemisch aus ungesättigtem Polyester und Styrol, gehärtetes Diallylphthalat, gehärtetes Harnstoffharz, gehärtetes Melaminharz, gehärtetes Phenolharz, gehärtetes Epoxyharz und dergleichen. Außerdem ist die Faser zum Beispiel eine Glasfaser, eine Kohlenstoffaser, eine Keramikfaser, eine Polyesterfaser, eine Polyamidfaser, eine Acrylfaser, eine Polyethylenfaser, eine Polypropylenfaser′ eine Acetatfaser und dergleichen.
Das Metallteil 3 besteht aus Metall, z. B. Eisen, Aluminium, Kupfer und dergleichen, oder einer Legierung, wie Stahl, rostfreier Stahl, Messing und dergleichen, und der Koeffizient der linearen Ausdehnung des Metalls oder der Legierung liegt vorzugsweise im Bereich von 10 × 10-6 bis 30 × 10-6.
Vorzugsweise verwendet man für das Anbringen des Metallteils 3 an das Formteil 2 einen elastischen Klebstoff, da der elastische Klebstoff den Verformungen des Formteils 2 und des Metallteils 3 aufgrund der Wärme leicht folgt.
Der elastische Klebstoff besteht aus synthetischem Kautschuk, wie Acrylkautschuk, Isobutylen-Isopren-Kautschuk, Siliconkautschuk, Urethankautschuk, Polysulfidkautschuk, aufpo­ lymerisiertem Kautschuk, Polybutadienkautschuk, Polyisopren­ kautschuk, Polychloroprenkautschuk, Polyisobutylenkautschuk, Polybutenkautschuk, Isobuten-Isopren-Kautschuk, Acrylat-Buta­ dien-Kautschuk, Styrol-Butadien-Kautschuk, Acrylnitril-Buta­ dien-Kautschuk, Pyridin-Butadien-Kautschuk, Styrol-Isopren- Kautschuk, Acrylnitril-Chloropren-Kautschuk, Styrol-Chloropren- Kautschuk und dergleichen, Naturkautschuk und/oder einem Elastomer, wie einem Copolymer von Styrol-Butadien-Styrol (SBS), einem Copolymer von Styrol-Isopren-Styrol (SIS), einem Copolymer von Styrol-Ethylen-Butylen-Styrol (SEBS), einem Fluorelastomer und dergleichen.
Die Form 1 weist eine geprägte Oberfläche 4 auf, und außerdem sind auf der Oberfläche 4 längliche und waagerechte Führungsrippen 5 ausgebildet. Anstelle der Führungsrippen 5 können auf der Oberfläche 4 Führungsnuten ausgebildet sein.
Für die Herstellung der anorganischen Platte unter Anwendung des Halbtrockenverfahrens wird beim ersten Verfahren (Formgebungsverfahren) ein Gemisch aus Zement und verstärkendem Holzmaterial auf die Form 1 gestreut. Das Gemisch besteht im wesentlichen aus Zement, einem verstärkenden Holzmaterial und einem Zuschlagstoff. Der Zement ist zum Beispiel Portlandzement, Hochofenzement, Flugaschezement, Quarzzement, Aluminiumoxidzement und dergleichen. Außerdem ist das ver­ stärkende Holzmaterial zum Beispiel Holzmehl, Holzspäne, Holzzellstoff, Holzfaser, gebündelte Holzfaser, Bambusfaser, Hanffaser, Palmfaser, Zuckerrohrrückstand, Reisstroh, Weizenstrohspreu und dergleichen. Eine voluminöse gebündelte Holzfaser, die verzweigt und/oder gekrümmt und/oder gebogen ist, stellt das bevorzugte verstärkende Holzmaterial dar, da das verstärkende Holzmaterial der resultierenden anorganischen Platte eine poröse jedoch feste Struktur verleiht. Diese voluminöse gebündelte Holzfaser wird im US-Patent 5,188,889 beschrieben. Holzspäne stellen ein weiteres bevorzugtes verstärkendes Holzmaterial dar. Der Holspan wird durch Schneiden eines Holzstücks hergestellt, und der bevorzugte Holzspan weist eine Breite im Bereich von 0,5 bis 4 mm, eine Länge im Bereich von 1 bis 30 mm und ein Seitenverhältnis im Bereich von 5 bis 60 auf. Das verstärkende Holzmaterial wird im allgemeinen in einer Menge von 10 bis 35 Gew.-% als getrocknete Faser bezüglich des gesamten in dem Gemisch enthaltenen Feststoffs in das Gemisch aus Zement und verstärkendem Holzmaterial eingemischt.
Der Zuschlagstoff ist zum Beispiel Quarzsand, Quarzpulver, Quarzstaub, Silas-Kugeln (silas balloon), Perlit, Blähschiefer, Blähton, gebrannte Kieselerde, Flugasche, Hochofenschlacke, Gipspulver, Schlammasche, Kohlenasche und dergleichen. Dieser Zuschlagstoff wird im allgemeinen in einer Menge von 5 bis 15 Gew.-% bezüglich des gesamten im Gemisch enthaltenen Feststoffs in das Gemisch aus Zement und verstärkendem Holzmaterial eingemischt.
Bei Bedarf werden außerdem ein Promotor für das Härten, z. B. Magnesiumchlorid, Magnesiumsulfat, Calciumchlorid, Calciumsulfat, Natriumaluminat, Kaliumaluminat, Aluminiumsulfat, Wasserglas und dergleichen, ein wasserfestes Mittel oder ein wasserabweisendes Mittel, wie Wachs, Paraffin, Silicon, ein oberflächenaktives Mittel und dergleichen, ein plastisches Material, wie Kügelchen aus expandierbarem Polystyrol, Kügelchen aus expandierbarem Polyethylen, Kügelchen aus expandierbarem Polypropylen, Kügelchen aus expandiertem Polystyrol, Kügelchen aus expandiertem Polyethylen, Kügelchen aus expandiertem Polypropylen, Polystyrolschaum, Polyethylenschaum, Polypropylenschaum, und dergleichen zugesetzt.
Beim Formgebungsverfahren wird das Gemisch in einer Mischvorrichtung hergestellt und, wenn das Gemisch hergestellt ist, wird der Wassergehalt des Gemischs auf etwa 40 bis 50 Gew.-% eingestellt, und das Gemisch wird vorzugsweise durch Dampf auf eine Temperatur im Bereich von etwa 40 bis 70°C erwärmt, damit eine Abweichung beim Härten des Gemischs in Abhängigkeit von jahreszeitlichen Schwankungen vermieden wird.
Zum Streuen des Gemischs auf die Form wird zum Beispiel die in Fig. 4 gezeigte Formgebungsvorrichtung 6 verwendet. Wie in Fig. 4 gezeigt, werden die Formen 1 auf einem Förderband 7 in der durch den Pfeil C gezeigten Richtung befördert, und mit Spritzpistolen 8, 8 wird ein Trennmittel auf die Oberfläche der Formen 1 aufgebracht, und die Formen 1 werden dann in die Formgebungsvorrichtung 6 geleitet.
Die Formgebungsvorrichtung 6 umfaßt eine Formgebungskammer 9, eine Lüftungskammer 10, die auf der Auslaßseite der Formgebungskammer 9 angeordnet ist, einen Ventilator 11 und eine Heizvorrichtung 12, die in der Lüftungskammer 10 angebracht sind, einen rückwärtigen Ventila­ tor 13, der in der Einlaßseite der Formgebungskammer 9 gegenüber dem Ventilator 11 in der Lüftungskammer 10 angeordnet ist, einen Trichter 14, der in der Decke der Formgebungskammer 9 angeordnet ist, eine Fördereinrichtung 15, die mit dem Trichter 14 verbunden ist, wodurch das Gemisch M aus Zement und verstärkendem Holzmaterial zum Trichter 14 gebracht wird, ein Sieb 16, das oberhalb der Fördereinrichtung 15 angeordnet ist, damit das Gemisch M auf die Fördereinrichtung 15 gestreut wird, und eine Verteilerplatte 17, die vor der Lüftungskammer 10 angeordnet ist.
Das Gemisch M wird auf die Fördereinrichtung 15 gestreut, damit das Gemisch M in den Trichter 14 gelangt, und dann wird das Gemisch M aus dem Trichter 14 auf die Form 1 gestreut, wodurch in der Formgebungskammer 9 eine Matte 18 hergestellt wird.
Beim Streuen des Gemischs M wird die Luft durch die Heizvorrichtung 12 auf eine Temperatur im Bereich von etwa 30 bis 60°C erwärmt und auf das zu verstreuende Gemisch M geblasen.
Das Gemisch M wird somit durch die Verteilerplatte 17 verteilt, wie durch den Pfeil D gezeigt, und sammelt sich auf der Form 1 an, wodurch die Matte 18 hergestellt wird. Da das Gemisch M in Abhängigkeit von der Teilchengröße des verstärkenden Holzmaterials im Gemisch M aufgrund der wie oben beschrieben eingeblasenen Luft sortiert wird, wird das Gemisch M, das das feinere verstärkende Holzmaterial umfaßt, im unteren Teil der entstehenden Matte 18 angeordnet, und das Gemisch M, das das gröbere verstärkende Holzmaterial umfaßt, wird im oberen Teil der entstehenden Matte 18 angeordnet.
Da das Gemisch M beim Streuen durch die auf eine Temperatur im Bereich von etwa 30 bis 60°C erwärmte Luft erwärmt wird, wird eine Abweichung beim Härten des Gemischs in Abhängigkeit von jahreszeitlichen Schwankungen vermieden.
Außerdem wird vom rückwärtigen Ventilator 13 in der vom Pfeil E gezeigten Richtung Luft auf das Gemisch M geblasen, das verstreut wird, so daß das Gemisch M zum toten Raum der Form 1 vom Ventilator 11 geleitet wird und sich dort ansammelt.
Die entstehende Matte 18, die durch das oben beschriebene Formgebungsverfahren hergestellt wird, weist eine Struktur auf, bei der der untere Teil der Matte 18 eine hohe Dichte und der obere Teil der Matte 18 eine geringe Dichte hat.
Bei der vorliegenden Erfindung kann auch eine Matte hergestellt werden, deren Struktur zwei oder mehr Schichten aufweist. In diesem Fall wird bei der Herstellung einer Matte mit einer zweischichtigen Struktur beim ersten Formgebungsschritt ein Gemisch M₁, das feines verstärkendes Holzmaterial umfaßt, auf die Form gestreut, und beim zweiten Formgebungsschritt wird ein Gemisch M₂, das grobes verstär­ kendes Holzmaterial umfaßt, auf die entstandene Schicht aus dem ersten Formgebungsschritt gestreut.
Bei der vorliegenden Erfindung ist es außerdem nicht immer erforderlich, daß die auf das verstreute Gemisch M geblasene Luft erwärmt wird.
Die entstandene Matte 18 wird anschließend falls erforderlich unter Erwärmung gepreßt, wodurch die Matte 18 vorgehärtet wird. Bei Bedarf können vor dem Preßverfahren zwei oder mehr Matten 18 laminiert werden. Wenn zwei Matten 18 laminiert werden, ist es in diesem Fall bevorzugt, die Matten 18 so zu laminieren, daß sich die Oberseiten jeder Matte 18 berühren. Wie vorstehend beschrieben, hat der untere Teil der Matte 18 eine hohe Dichte, und der obere Teil der Matte 18 weist eine geringe Dichte auf, und wenn zwei Matten 18 durch den Kontakt der Oberseiten jeder Matte 18 laminiert werden, bestehen beide Oberflächenschichten der entstehenden anorganischen Platte aus den unteren Schichten der Matten 18, und die Kernschicht der entstehenden anorganischen Platte besteht aus den oberen Schichten der Matten 18. In diesem Fall wird somit eine anorganische Platte mit Oberflächenschichten mit hoher Dichte und einer Kernschicht mit geringer Dichte hergestellt. Da die anorganische Platte starre Oberflä­ chenschichten mit hoher Dichte und eine elastische Kernschicht mit geringer Dichte aufweist, kann durch Pressen mit der Form 1 auf der Oberfläche der anorganischen Platte ein deutliches geprägtes Aussehen hergestellt werden. Beim Preßverfahren wird im allgemeinen ein Druck von 2,6 bis 5,1 MPa angewendet.
Beim Preßverfahren wird das Gemisch M in der Matte 18 vorgehärtet, und die entstehende vorgehärtete Matte 18 wird anschließend einer Wärmebehandlung unterzogen. Beim Wärmebehandlungsverfahren kann die vorgehärtete Matte 18 aus der Form 1 entnommen werden, oder die vorgehärtete Matte 18 kann zusammen mit der Form 1 wärmebehandelt werden.
Beim Wärmebehandlungsverfahren werden im allgemeinen eine Feuchtigkeit im Bereich von etwa 85 bis 95% relative Feuchtigkeit, eine Temperatur im Bereich von etwa 50 bis 80°C, eine Wärmebehandlungszeit im Bereich von etwa 8 bis 10 Stunden angewendet, und beim Wärmebehandlungsverfahren wird das vorgehärtete Gemisch M in der Matte 18 nahezu vollständig gehärtet.
Nach dem Wärmebehandlungsverfahren, falls erforderlich, wird die entstandene anorganische Platte 19, die in Fig. 5 gezeigt ist, aus der Form 1 entnommen, und die anorganische Platte 19 weist ein geprägtes Aussehen 20 auf, das durch die geprägte Oberfläche 4 der Form 1 und Führungsnuten 21 hervorgerufen wird, die durch die Führungsrippen 5 auf der Oberfläche gebildet werden. Die anorganische Platte 19 wird dann entlang der Führungsnuten 21 auf die gewünschte Größe geschnitten, dies wird in Fig. 5 durch die unterbrochene Linie l gezeigt.
Beispiel 1
Die in Beispiel 1 verwendete Form A besteht aus einem Formteil 2 aus FRP und einem Metallteil 3 aus Stahl, wie es in den Fig. 1 bis 3 gezeigt ist.
Als Vergleich wurde eine Form B aus FRP hergestellt. Die Koeffizienten der linearen Ausdehnung von FRP, Stahl und der Form A in diesem Beispiel und der Form B als Vergleich sind in Tabelle 1 gezeigt.
Koeffizient der linearen Ausdehnung
FRP
55,1 × 10-6
Stahl 11,8 × 10-6
Form A 23,6 × 10-6
Form B 55,1 × 10-6
Die Formulierung des im Beispiel 1 verwendeten Gemischs ist wie folgt:
Portlandzement
60 Gewichtsteile
Holzspäne 25 Gewichtsteile
Magnesiumchlorid 1,2 Gewichtsteile
Paraffin 1,0 Gewichtsteil
Wasser 40 Gewichtsteile
Mit dem Gemisch M und der Form A und der Form B wurden die anorganischen Platten A und B nach dem Verfahren hergestellt, das in der oben beschriebenen Ausführungsform erläutert ist. Der Koeffizient der linearen Ausdehnung der entstandenen anorganischen Platten beträgt 25,0 × 10-6, und es wurde der Zustand des geprägten Aussehens jeder anorganischen Platte A oder B beobachtet. Als Ergebnis zeigte die anor­ ganische Platte A, die mit der Form A hergestellt worden war, ein klares geprägtes Aussehen, da der Unterschied des Koeffi­ zienten der linearen Ausdehnung der anorganischen Platte A und der Form A gering ist, wohingegen die anorganische Platte B, die unter Verwendung der Form B hergestellt worden war, ein etwas verzogenes geprägtes Aussehen hatte, da der Unterschied des Koeffizienten der linearen Ausdehnung der anorganischen Platte B und der Form B groß ist.
Beispiel 2
Die im Beispiel 2 verwendete Form C bestand aus einem Formteil 2 aus FRP und einem Metallteil 3 aus Aluminium; der Koeffizient der linearen Ausdehnung von FRP, Aluminium und der Form C ist in Tabelle 2 gezeigt.
Koeffizient der linearen Ausdehnung
FRP
55,1 × 10-6
Aluminium 23,1 × 10-6
Form C 27,3 × 10-6
Die anorganische Platte C wurde unter Verwendung der Form c und nach dem gleichen Verfahren wie im Beispiel 1 hergestellt. Die entstandene anorganische Platte C hatte ein deutliches geprägtes Aussehen.
Beispiel 3
Die im Beispiel 3 verwendete Form D bestand aus einem Formteil 2 aus FRP und einem Metallteil 3 aus rostfreiem Stahl. Der Koeffizient der linearen Ausdehnung von FRP, rostfreiem Stahl und der Form D ist in Tabelle 3 gezeigt.
Koeffizient der linearen Ausdehnung
FRP
55,1 × 10-6
rostfreier Stahl 14,7 × 10-6
Form D 24,0 × 10-6
Die anorganische Platte D wurde unter Verwendung der Form D und nach dem gleichen Verfahren wie im Beispiel 1 hergestellt. Die entstandene anorganische Platte D hatte ein deutliches geprägtes Aussehen.

Claims (10)

1. Form zur Herstellung einer anorganischen Platte, umfassend eine faserverstärkte Kunststoffschicht, die eine Oberfläche zum Formen der anorganischen Platte bildet, und ein Metallteil (3), das an der Rückseite der faserverstärkten Kunststoffschicht angebracht ist, wobei der Wärmeausdehnungskoeffizient der faserverstärkten Kunststoff­ schicht des Formteiles (2) an den der geformten anorganischen Platte angeglichen wird.
2. Form nach Anspruch 1, wobei der Koeffizient der linearen Ausdehnung des Metallteils im Bereich von 10×10-6 bis 30×10-6 liegt.
3. Form nach Anspruch 1 oder 2, wobei zum Anbringen des Metallteils ein elastischer Klebstoff verwendet wird.
4. Form nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Oberfläche der Form reliefartig ist.
5. Form nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die faser­ verstärkte Kunststoffschicht Fasern aufweist, ausgewählt aus Glasfasern, Kohlenstoffasern, Keramikfasern, Poly­ esterfasern, Polyamidfasern, Acrylfasern, Polyethylenfa­ sern, Polypropylenfasern, sowie Acetatfasern.
6. Form nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Kunst­ stoff der faserverstärkten Kunststoffschicht aus gehär­ teten ungesättigten Polyestern, einem gehärteten Gemisch aus ungesättigtem Polyester und Styrol, einem gehärteten Diallylphthalat, einem gehärteten Harnstoffharz, einem gehärteten Melaminharz, einem gehärteten Phenolharz, und einem gehärteten Epoxyharz ausgewählt ist.
7. Verfahren zur Herstellung einer anorganischen Platte unter Verwendung der Form nach einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend das Streuen eines Gemischs aus Zement und verstärkendem Holzmaterial auf die Form, wodurch eine Matte hergestellt wird, Pressen der Matte, wodurch die Matte vorgehärtet wird, und Wärmebehandlung der vorgehärteten Matte.
8. Verfahren zur Herstellung einer Platte nach Anspruch 7, wo­ bei das Gemisch aus Zement und verstärkendem Holzmaterial aus Zement, einem verstärkenden Holzmaterial und einem Zuschlagstoff besteht.
9. Verfahren zur Herstellung einer Platte nach Anspruch 7 oder 8, wo­ bei das verstärkende Holzmaterial Holzspäne ist.
10. Verfahren zur Herstellung einer Platte nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Holzspäne eine Breite im Bereich von 0,5 bis 4 mm, eine Länge im Bereich von 1 bis 30 mm und ein Seitenverhältnis im Bereich von 5 bis 60 aufweisen.
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