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Dokumentenidentifikation DE19817352A1 21.10.1999
Titel Verfahren zur Hartbeschichtung und Konservierung von Werkstücken aus Polystyrol (Styropor) und sonstigen Hartschäumen als Oberflächenschutz
Anmelder Quaas, Jens R., 82178 Puchheim, DE
Erfinder Quaas, Jens R., 82178 Puchheim, DE
DE-Anmeldedatum 18.04.1998
DE-Aktenzeichen 19817352
Offenlegungstag 21.10.1999
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.10.1999
IPC-Hauptklasse C08J 9/224
IPC-Nebenklasse C08J 9/34  
IPC additional class // A63J 1/02  

Beschreibung[de]

Aus einer spezifischen Notwendigkeit heraus werden weltweit im Bereich Studio-, Kulissen-, Film-, Bühnen-, Messe-, Deko-, Schauwerbe-, Event- und Ausstellungsbau eine Vielzahl von Dekorations- und Kulissenteilen aus Styropor und ähnlichen Hartschäumen aus Polystyrol benötigt, um die visuelle Darstellung der jeweiligen Film- und Kulissenbauten zu optimieren. Dabei ist im wesentlichen die Mobilität und die leichte Bearbeitbarkeit der Hartschäume im Vordergrund, die den Vorzug eines problemlosen und ungefährlichen Umganges beim Bau von Kulissen erzeugen. Bis lang konnte allerdings keine optimale Oberfläche auf die Hartschaumteile aufgebracht werden, die diese dann vor einer mechanischen Beanspruchung und Beschädigung schützen konnte und dabei gleichzeitig die Vorzüge Mobilität und geringes Gewicht weiterhin zu gewährleisten. Grundproblematik bei der Beschichtung ist die äußerst geringe Tragfähigkeit der Oberfläche von Polystyrol-Schäumen, die es erforderlich macht, eine selbsttragende Deckschicht herzustellen. Die Deckschicht muß sehr hart sein, gleichzeitig aber noch eine gewisse Elastizität besitzen, um den bei mechanischen Einwirkungen sehr stark nachgebenden Polystyrol-Schäumen eine widerstandsfähige Oberfläche zu geben.

Verursacht durch die leichte Verletzbarkeit der Oberfläche der Kulissenteile durch mechanische Einwirkungen, die sich in Löchern, Kantenabbrüchen u. ä. Beschädigungen darstellen, waren die Hartschaumteile bislang lediglich mit einer äußerst kurzen Lebensdauer gesegnet. Die Beschädigungen konnten gar im Falle des Vorsatzes problemlos mit den bloßen Fingern zugefügt werden, wie man es bei Kulissenteilen im Messe- und Eventeinsatz vielfältig beklagen muß.

Darüber hinaus trägt die extreme Kurzlebigkeit der Kulissenteile zu einem enormen Entsorgungsaufkommen bei, wobei die ohnehin in dieser Hinsicht problematischen Hartschaumteile, die so rasch an Ansehnlichkeit verloren haben, zusätzlich mit Acryl- oder Dispersionsfarben und allerlei Klebstoffen behaftet sind.

Sicherlich werden die in der Anschaffung ohnehin nicht besonders preisgünstigen Dekorations- und Kulissenteile dann wesentlich länger ihre Bestimmung finden und so (weltweit) zu einer drastischen Müll-Reduktion führen. Denkbar wäre auch eine Tauschbörse oder ein Vermiet- oder Leasingsystem der auch in größeren Dimensionen leicht transportierbaren Kulissen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, hier ein Verfahren anzuwenden, das eine Konservierung bildet und somit eine bedingte Resistenz vor physischen und chemischen Einflüssen herstellt, um die erfindungsgemäß präparierten Kulissen und Objekte einer signifikant höheren Lebenserwartung zuzuführen.

Beim Versuch der Oberflächenhärtung von Kulissen- und Modellteile kann ausschließlich ein Kaltauftragsverfahren zur Anwendung kommen, da sich Polystyrol-Hartschäume ab ca. 80°C verflüssigen und somit durch den Temperatureinfluß vollständig vernichtet würden. Thermokunststoffe würden die größtmögliche Widerstandsfähigkeit der Kunststoff-Beschichtung erreichen lassen, jedoch bewegt sich dabei die Verarbeitungstemperatur in einem deutlich höheren Temperaturbereich (ca. zwischen 110°C und 190°C) und können folglich hier keine Anwendung finden. Auch muß man auf viele Reaktionskunststoffe verzichten, da diese bei der Aushärtung eine hohe Reaktionswärme erzeugen, die ebenfalls den sensiblen Untergrund zerstören würde.

Bei der Auswahl an kalt verarbeitbaren Kunststoffen mußte man sich bislang auf wenige einigermaßen brauchbare Methoden beschränken, die im folgenden kurz beschrieben sind:

Alternative 1 Oberflächenbeschichtung mit Epoxidharzen

Zweikomponentiges Verfahren, wonach dem Epoxidharz ein Härter zugegeben werden muß. Bedingt durch die geringe Tragfähigkeit des Hartschaum-Untergrundes muß das Epoxidharz mit Gewebe stabilisiert werden, um die gewünschte Bruchfestigkeit zu erreichen.

positiv: hohe Festigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Belastungen;

negativ: nur sehr kurze Zeit zu verarbeiten, muß in kleinen Mengen permanent neu angerichtet werden;

zeitintensive Arbeitsgänge und aufwendige Arbeitsvorbereitungen;

teure Materialkomponenten;

in der Anwendung gesundheitsschädigend, insbesondere die verwendeten Aminhärter aber auch eine Anzahl von Harzkomponenten können eine besonders hohe Schädigung der Haut und Schleimhäute verursachen (lokaltoxische Wirkung);

beschichtete Objekte werden zum Sondermüll.

Alternative 2 Oberflächenbeschichtung mit Polyesterharzen

Zweikomponentiges Verfahren, wonach den ungesättigten Polyesterharzen ein Härter zugegeben werden muß.

positiv: Festigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Belastungen;

negativ: verträgt sich nicht mit dem Untergrund Polystyrol und löst diesen auf, in der Anwendung aufwendige Präparation des Untergrundes mit einem geeigneten Laminat (siehe epoxidharz- oder polyurethanhaltige Verbindungen);

nur sehr kurze Zeit zu verarbeiten, muß in kleinen Mengen permanent neu angerichtet werden;

zeitintensive Arbeitsgänge und aufwendige Arbeitsvorbereitungen;

sehr bedenklich in der Anwendung, das im Harz enthaltene Monostyrol (verdampft beim Härtungsprozeß) sowie organische Peroxide (Polyesterhärter) verursachen bereits nach kurzer Einwirkung starke Reizungen der Haut, Schleimhäute, Augen und an den oberen Luftwegen (lokaltoxische Wirkung);

beschichtete Objekte mit Sondermüll-Status.

Alternative 3 Oberflächenbeschichtung mit Polyurethanharzen

Ein- oder zweikomponentiges Verfahren als Reaktionssystem, das unter Feuchtigkeit aushärtet und durch Wasserzugabe beschleunigt und im Reaktionsverhalten beeinflußt werden kann;

positiv: hohe Festigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Belastungen, günstige Eigenschaften in der Elastizität;

ausgehärtete Polyurethane können über das Hausmüll-System entsorgt werden;

negativ: äußerst schwierig zu verarbeiten, lange Abbindezeiten; zeitintensive Arbeitsgänge und aufwendige Arbeitsvorbereitungen;

umfangreiche Nacharbeiten durch unkontrollierte und nicht vollständig kontrollierbare Materialausblühungen während des Aushärtungsprozesses;

hohe Materialkosten.

Das erfindungsgemäße Verfahren kehrt von diesen herkömmlichen und mit deutlich mehr Nach- als Vorteilen behafteten Herstellungsvarianten ab und bietet eine kostengünstige, für Mensch und Umwelt nur eine unwesentliche Belastung darstellende, sehr leicht zu verarbeitende und dabei nach vollständiger Aushärtung trotzdem hochfeste Beschichtungsalternative für die Konservierung und Haltbarmachung von Kulissen und Objekten aus Polystyrol- und sonstigen Hartschäumen.

Im erfindungsgemäßen Verfahren findet ein Dispersionskunststoff auf der Basis von Polyvinacetat (PVAc) Verwendung.

Nach Aushärtung ist das PVAc bedingt wasserresistent und bietet einen hochfesten Schutz gegen mechanische Einwirkungen. Nacharbeiten an den beschichteten Objekten sind in nur sehr geringem Umfang erforderlich. Das PVAc wird zusätzlich mit einer Faserarmierung versehen, die innerhalb des PVAc vernetzt und verfilzt. Die Zusammenführung dieser beiden Komponenten stellen so die hohe Bruch- und Schlagfestigkeit der Deckschicht her.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Herstellung einer harten und gegen mechanische und chemische Einflüsse widerstandsfähige Kunststoff-Oberfläche auf Werkstücken aus Polystyrol (Styropor) und sonstigen Hartschäumen. Dabei wird ein bedingt wasserfester Dispersionskunststoff auf der Basis von Polyvinacetat (PVAc), das mit Textilglas-Kurzfasern mit einer Schnittlänge von 6 mm angereichert wird. Die Faser-Armierung wird dem PVAc eingestreut und einem Rührmechanismus ausgesetzt, der mit langsamen Drehbewegungen PVAc und Faserarmierung solange vermengt, bis ein feinfaseriger, filzartiger Kunststoff-Brei entsteht. Dieser Effekt stellt sich ca. nach einem zweiminütigen Rührvorgang ein. Ist diese Konsistenz erreicht, bringt man den Kunststoff-Brei mit einer Spachtel auf die zu beschichtenden Objekte auf. Die durch den Rührvorgang erzeugte, filzartige Verflechtung der Faserarmierung erzielt zusätzlich den Effekt, die erfindungsgemäß hergestellte Kunststoff-Masse auch an schrägen Flächen und profilierten Untergründen einzusetzen und das noch flüssige PVAc vor einem Ablaufen bewahrt. Nach dem Aushärtungsprozeß des PVAc-Laminats ist die Oberfläche vollständig glatt und die Armierungsfaserung von der Polyvinacetat-Dispersion eingeschlossen. Die erfindungsgemäße Beschichtung kann hervorragend weiterbearbeitet werden und bildet eine optimale Basis ohne zusätzliche Untergrundpräparation für alle handelsüblichen Dispersions- und Acrylfarben.

    Der vorbeschriebene Rührmechanismus erfolgt mit langsamen Drehbewegungen, um aus den in das PVAc eingestreuten und zu Beginn des Rührvorganges obenauf liegenden Fasern keine Partikel freizusetzen. Die nach dem kurzen Rührvorgang im PVAc vollständig gebundenen Faserschnitzel stellen dann keinerlei Gefährdung mehr für Mensch und Umwelt dar und lösen sich durch die Rührbewegungen in eine noch feinere Faserung auf. Dadurch wird nochmals ein für die (Bruch)-Festigkeit der Kunststoffschicht günstiger Effekt in Form einer regelrechten Verfilzung und Verhakung der Fasern erzielt.

    Während des Arbeitsvorganges nicht verbrauchte PVAc-Faser-Masse kann problemlos im Deckelgebinde wieder verschlossen und zu einem sehr viel späteren Zeitpunkt von ggf. mehreren Wochen (im Falle von Betriebsferien o. ä.) erst weiterverwendet werden.
  2. 2. Verfahren nach Schutzanspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß andere Dispersionskunststoffe - auch zweikomponentig - verwendet werden.
  3. 3. Verfahren nach Schutzanspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine abweichende Reihenfolge der Arbeitsschritte verwendet wird oder einzelne Arbeitsschritte entfallen oder hinzugefügt werden.
  4. 4. Verfahren nach Schutzanspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß andere Materialien und Materialzubereitungen in Art und Größe als Stabilisierung der Beschichtung verwendet werden, insbesondere Kunststoffe, Glas-, Kohle-, Aramid- und Polyamid-Fasern in veränderlicher Ausführung, Glasfaser- und sonstige Natur- und Kunstgewebe und Verbundmaterialien aus Kunststoffen und Mischungen daraus in veränderlichen Bestandteilen und Zusammensetzungen und aus Granulaten daraus in veränderlichen Bestandteilen und Zusammensetzungen.
  5. 5. Verfahren nach Schutzanspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß andere Verarbeitungsverfahren angewendet werden, insbesondere der Auftrag der Kunststoff-Masse durch andere Verfahren wie Spritzen mit Pumpen oder Druckluft oder sonstigen Treibmitteln, Rollen, Walzen, Streichen und durch maschinelle und automatisierte Auftragsarten.






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