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Dokumentenidentifikation DE10220206A1 12.02.2004
Titel Plattenförmig gegossener Formstein und Verfahren zu seiner Herstellung
Anmelder QUARTZ Technology GmbH, 39307 Kleinwusterwitz, DE
Vertreter White & Case, Feddersen, 20354 Hamburg
DE-Anmeldedatum 06.05.2002
DE-Aktenzeichen 10220206
Offenlegungstag 12.02.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.02.2004
IPC-Hauptklasse B28B 1/14
IPC-Nebenklasse E04C 2/04   B28B 7/44   
Zusammenfassung Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Herstellen von plattenförmigen Formsteinen mit den Schritten, eine flüssige Mischung mindestens aus Zement, Mineralien und Wasser selbstverdichtend in eine Form zu gießen und anorganisch gebunden hart werden zu lassen. Erfindungsgemäß ist auch ein plattenförmiger Formstein dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens aus Zement, Mineralien und Wasser gegossen anorganisch gebunden ist.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft einen plattenförmigen Formstein und ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Plattenförmige Formsteine werden im Wesentlichen nach drei unterschiedlichen Verfahren hergestellt: Erstens gibt es keramisch erstellte Erzeugnisse, bei denen die Platten aus einer Keramikmasse geformt und danach gebrannt werden. Die Formteile müssen wegen des Schwundes beim Brennen Übermaß haben. Diese Formsteine sind sehr beständig und lassen sehr viele verschiedene Ausgestaltungen auch bezüglich Farbe und Form zu. Ihre Herstellung ist jedoch wirtschaftlich ungünstig und teuer zum Beispiel wegen des variierenden Schwundes und des hohen Energieaufwandes beim Brennen. Zweitens sind Formsteine bekannt, die von Kunstharzen gebunden sind. Deren Herstellung ist jedoch wegen der hohen Kosten der Kunstharze teuer. Wegen hoher UV-Empfindlichkeit eignen sich diese Formsteine nicht als Fassadenmaterial. Hitzeempfindlichkeit und Brennbarkeit sind weitere Nachteile dieser Steine für den Haus- und Möbelbau.

Drittens werden plattenförmige Formsteine auch anorganisch gebunden hergestellt. So sind zum Beispiel sogenannte „Waschbetonplatten„ bekannt. Diese bekannten Formsteine sind aber in ihrer Erscheinung roh und insbesondere aufgrund von Luftporen vergleichsweise bruchempfindlich. Daher haben sich derartige Platten bislang beinahe ausschließlich als „Gehwegplatten„ geeignet gezeigt, dort wo an ästhetische Ansprüche ein vergleichsweise geringer Anspruch gestellt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen plattenförmigen Formstein, der preiswert, feuerfest und UV-beständig sowie ästhetisch hochwertig ist, und ein Verfahren zu seiner Herstellung zu schaffen.

Dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß von einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einem Formstein mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß wird ein plattenförmiger Formstein dadurch hergestellt, eine Mischung mindestens aus Zement, Mineralien und Wasser selbstverdichtend in eine Form zu gießen und, vorzugsweise ausschließlich, anorganisch gebunden hart werden zu lassen. Die Mischung ist dabei so dünnflüssig, daß sie in der Form ohne zusätzlichen Druck verfließen und sich selbst verdichten kann. Dennoch in der gegossenen Mischung enthaltene Gasblasen werden aus der vergossenen Flüssigkeit durch Rütteln der Form, durch Unterdruck, mit dem die Form beaufschlagt wird, und/oder durch das Durchdringen der vergossenen Flüssigkeit mit den Stacheln einer Stachelwalze entfernt. Das Entgasen kann durch ein Entgasungsmittel als zusätzlichem Bestandteil der Mischung unterstützt werden.

Besonders bevorzugt ist die Form in Gestalt eines flachen Behälters mit einem ebenen Boden. Er hat dann Ränder entsprechend der Außenkontur des hergestellten plattenförmigen Formsteins. Zum Beispiel ist er rechteckig und zum Beispiel aus einem Leichtmetallrahmen mit einem beschichteten Leichtmetallrahmen und einem Schalungsbrett als Boden hergestellt. In die nach oben offene Form hinein wird dann die flüssige Mischung gegossen, was von einem zusätzlichen Verflüssigungsmittel als Bestandteil der Mischung begünstigt werden kann.

Die Füllhöhe der Form beträgt vorzugsweise weniger als 40 mm oder sogar weniger als 20 mm, so daß besonders dünnwandige Platten entstehen. Diese sind aufgrund der Herstellung aus der flüssigen Mischung wegen eines geringen Porenanteils dennoch bruchfest. Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet eine Herstellung von Platten mit einer Kantenlänge von größer als 1 m x 1 m, sogar größer als 1,4 m x 2,8 m bei einer Wandstärke von bis zu ungefähr nur 12 mm. Der geringe Porenanteil erlaubt dabei, daß ein Schleifen und/oder Polieren der Plattenoberfläche zu einem sehr hochwertigen Erscheinungsbild des plattenförmigen Kunststeins führt. So lassen sich von Natursteinen kaum zu unterscheidende Platten in einer Größe herstellen, in welcher Natursteine kaum zur Verfügung stehen. Dies ist insbesondere zur Verwendung in der Architektur als Fassadenmaterial vorteilhaft.

Auch zum Erzeugen unterschiedlicher Erscheinungsbilder der Plattenoberfläche können der flüssigen Gußmischung unterschiedliche Zuschläge und/oder Zusätze beigefügt sein: Besonders bevorzugt sind Sand und/oder Splitt mit mehr als 90 % Quarzanteil – vorzugsweise mit einer Korngröße über 0,3mm. Auch Quarzit, Granit, Basalt und/oder andere Natursteine und/oder Glas und/oder Metall wie zum Beispiel Aluminium, Kupfer und/oder (Edel-)Stahl zum Beispiel als Korn und/oder Splitter können Zusätze sein. Insbesondere bei polierter Oberfläche des erfindungsgemäßen Formsteins entsteht ein von diesen Materialien und ihren Formen geprägtes Bild.

Die flüssige Mischung kann auch Farbpigmente aufweisen, so daß der Formstein vollständig durchgefärbt ist. Insbesondere bei der Verwendung von Weiß-Zement ergibt sich vorteilhaft schon bei geringer Menge von Pigmenten eine starke Leuchtkraft und Farbwirkung.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäß hergestellten Formsteine besteht darin, Fugen zwischen den Formsteinen auf der Baustelle mit derselben flüssigen Mischung auszufüllen. Nach geeigneter Oberflächenbehandlung der Fuge kann sich diese dann dem Erscheinungsbild der verfugten Formsteine anpassen. Zum Beispiel bei der Verwendung erfindungsgemäßer Formsteine als Küchenarbeitsplatte lassen sich L-förmig über Eck verlegte Formsteine zu einer fugenlosen Arbeitsplatte mit durchgehend polierter Oberfläche verbinden, indem zum Beispiel auf Gehrung zu einander passend geschnittene Formsteine eben L-förmig aneinander gesetzt werden, die Gehrungsfuge mit flüssiger Mischung ausgefüllt und nach dem Hartwerden ebenso wie die Oberfläche der Formsteine poliert wird.

Um die erfindungsgemäßen Vorteile zu erreichen, ist es besonders bevorzugt, daß der Zementanteil der Mischung von Hochleistungsmörtel mit Portlandzement und Feinstbindemittel gebildet wird. Dieser kann eine Korngröße kleiner als 0,5 mm und/oder einen Wasser-/Zementwert kleiner als 0,35 aufweisen.

So lassen sich erfindungsgemäß Formsteine herstellen, deren Gasporen Durchmesser kleiner als 1 mm oder sogar kleiner als 0,1 mm ist. Der Gasporen-Volumenanteil kann kleiner sein als 0,1 % oder sogar kleiner als 0,01 %.

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen plattenförmigen Formsteins und ein Verfahren zu seiner Herstellung wird im Folgenden mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

1 bis 8 zeigen schematische Schnittansichten der Schritte eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens eines plattenförmigen Formsteins.

1 zeigt eine flüssige Mischung 2 aus Zement, Mineralien und Wasser, die allein aufgrund ihres Eigengewichtes aus einem Trichter 4 fällt und durch Öffnen eines Schiebers 6 in eine Form 8 gegossen wird. Die Form 8 ist ein flacher Behälter mit einem ebenen Boden 10 und einer rahmenförmigen Randkontur 12, die in der Draufsicht (nicht dargestellt) rechteckig ist. Der Boden 10 ist aus einem Schalungsbrett – einem Brett aus Holzwerkstoff, das zur leichteren Entformung beschichtet ist – hergestellt, und der Rahmen 12 aus innenseitig zur leichteren Entformung mit Teflon beschichtetem Aluminiumblech ist oberseitig auf das Schalungsbrett 10 geschraubt. Der Rahmen 12 verjüngt sich zum besseren Entformen der gemäß 4 später ausgehärteten Platte 14 in Richtung des Bodens 10.

Die Mischung 2 fließt selbstverdichtend in die Form 8 und verteilt sich dort gleichmäßig. Zur schnelleren Befüllung insbesondere zur Herstellung besonders großflächiger Platten-Formsteine kann der Trichter 4 in einer horizontalen Ebene parallel über dem Boden 10 der Form 8 verfahren werden. In einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform gibt es anstelle des Trichters 4 ein großvolumiges Silo, das mit der Mischung 2 gefüllt ist und aus dem unterseitig ein schlauchförmiger Stutzen herausführt. Der Schlauchstutzen läßt sich dann vorteilhaft in der waagerechten Ebene parallel über dem Boden 10 der Form 8 zum Gießen der Mischung 2 in die Form 8 verfahren.

In den 1 bis 8 sind die Kantenlängen des dargestellten Querschnitts des Platten-Formsteins nicht proportional dargestellt. Erfindungsgemäß bevorzugt ist nämlich ein extremeres Verhältnis zwischen der Füllhöhe der Form 8 – also der Dicke der Platte (vorzugsweise kleiner als dargestellt) – und dem Kantenmaß der Platte (vorzugsweise größer als dargestellt). Besonders bevorzugt ist ein Kantenmaß von ungefähr 1,9 m x 3,8 m bei einer Füllhöhe zwischen 12 mm und 40 mm in dem Schritt gemäß 1.

Gemäß 2a wird das in 1 beim Gießen mit der Mischung 2 in die Form 8 gelangte Gas, das sich wegen der flüssigen Konsistenz der Mischung 2 in nur sehr kleinen Blasen 16 in der noch flüssigen Mischung 2 befindet, durch Unterdruck in einer Umhausung 18 an die freie Oberfläche der Mischung 2 in der Form 8 transportiert. Diese Entgasung wird zusätzlich durch Rütteln des Tisches 20, auf dem die Form 8 gelagert ist, unterstützt. Alternativ oder ergänzend kann gemäß 2b mit einer Stachelwalze 22 durch die flüssige Mischung 2 in der Form 8 gefahren werden, was ein besonders einfaches Verfahren zum Unterstützen der Entgasung darstellt.

Im Schritt gemäß 3 wird die freie Oberseite der Form 8 abgedeckt, um zu rasche Austrockung und/oder frühzeitige Erhärtung an der freien Oberseite des Rohlings 14 zu verhindern. Vor dem Abdecken kann noch eine zweite Mischung (nicht dargestellt) zu der ersten Mischung in die Form gegossen werden, und zwar mit einer anderen Färbung und, um zu steuern, wie stark die zwei Mischungen ineinander verfließen, nach einem gewissen Abbinden der ersten Mischung und/oder mit einer organischen Bindekomponente der zweiten Mischung. Durch Gießen in bestimmter Spur und Menge lassen sich auf diese Weise Schlieren, Marmorierungen, Muster, Schriften und dergleichen herstellen. Die Oberfläche der in die Form gegossenen Masse kann auch in direktem Kontakt mit einer strukturierten Abdeckung abgedeckt werden, so daß sich die Struktur zum Beispiel in Gestalt einer gehauenen Gesteinsoberfläche auf den später hart gewordenen Formsein abbildet. In diesem Fall wird die so abgedeckte Oberfläche nicht gemäß 6 und/oder 8 weiter abtragend bearbeitet.

In 4 ist die in der Form 8 ausgehärtete Platte 14 erkennbar. Während der Aushärtung hat sich unter der freien oberen Oberfläche eine Schicht 24 mit übermäßiger Konzentration von Bindemittel gebildet sowie als Grenzschicht zum Boden 10 der Form 8 eine Schicht 26, deren Konsistenz zum Beispiel von auf die Formoberfläche aufgebrachtem Trennmittel beeinflußt ist. Selbige Schichtkonsistenz 26 findet sich auch im Randbereich zum Rahmen 12 der Form 8.

5 zeigt den aus der Form 8 ausgeformten Rohling 14 des Platten-Formsteins. Er wurde nach dem Aushärten gemäß 4 zum Beispiel mittels Unterdrucksaugern (nicht dargestellt), die die Oberseite des Rohlings 14 ergriffen, aus der Form 8 gehoben.

Zur Beseitigung der minderwertigen Schichten 24, 26 gemäß 4 wird gemäß 6 nun durch Schleifen, Fräsen und/oder Sägen mittels geeigneter Werkzeuge 28 die jeweilige Schicht 24, 26 abgetragen. Auch die mit dem Rahmen 12 der Form 8 in Berührung gestandenen Ränder des Rohlings 14 werden anschließend mittels geeigneter Werkzeuge besäumt (nicht dargestellt).

Gemäß 7 wird nun der Formstein 14 weiter härten gelassen, was in klimatisierter Atmosphäre durchgeführt werden kann.

Gemäß 8 wird abschließend mindestens die als sichtbare Oberseite vorgesehene Oberfläche des Formsteins 14 vorzugsweise mit Körnung 800 mittels geeigneter Werkzeuge 30 poliert. Die Platte der genannten Kantenmaße kann nun eine Dicke von nur 10mm aufweisen.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zum Herstellen von plattenförmigen Formsteinen mit den Schritten, eine flüssige Mischung mindestens aus Zement, Mineralien und Wasser selbstverdichtend in eine Form zu gießen und anorganisch gebunden hart werden zu lassen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, mit dem zusätzlichen Schritt, die gegossene Mischung in der Form zu entgasen.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Entgasen mittels Unterdruck, Rütteln und/oder Stachelwalze durchgeführt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Form rechteckig ist mit einer Kantenlänge größer als 1 m mal 1 m, insbesondere größer als 1,4m mal 2,8m.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche der Form größer ist als 1 m2, insbesondere größer ist als 2m2.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Mischung in der Form kleiner ist als 40mm, insbesondere kleiner ist als 20mm.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zement-Anteil der Mischung von Hochleistungsmörtel mit Portlandzement und Feinstbindemittel mit einer Korngröße kleiner als 0,5mm und/oder einem w/z-Wert kleiner als 0,35 gebildet wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mineralien Quarzit, Granit, Basalt, Glas und/oder Metall als Körner und/oder Splitter und/oder Sand und/oder Splitt mit mehr als 90% Quarz aufweisen.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung zusätzlich Verflüssigungsmittel und/oder Entgasungsmittel und/oder Farbpigmente aufweist.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit dem zusätzlichen Schritt, den hart gewordenen Formstein zu polieren.
  11. Plattenförmig, gegossener Formstein, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens aus Zement, Mineralien und Wasser gegossen anorganisch gebunden ist.
  12. Formstein nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch Gasporendurchmesser kleiner als 1 mm, insbesondere kleiner als 0,1 mm.
  13. Formstein nach einem der Ansprüche 11 oder 12, gekennzeichnet durch einen Gasporen-Volumenanteil kleiner als 0,1 %, insbesondere kleiner als 0,01 %.
  14. Formstein nach einem der Ansprüche 11 bis 13, gekennzeichnet durch eine rechteckige Außenkontur mit einer Kantenlänge größer als 1 m mal 1 m, insbesondere größer als 1,4m mal 2,8m.
  15. Formstein nach einem der Ansprüche 11 bis 14, gekennzeichnet durch eine Fläche größer als 1 m2, insbesondere größer als 2m2.
  16. Formstein nach einem der Ansprüche 11 bis 15, gekennzeichnet durch eine Dicke kleiner als 40mm, insbesondere kleiner als 20mm.
  17. Formstein nach einem der Ansprüche 11 bis 16, gekennzeichnet durch eine polierte Oberfläche.
  18. Formstein nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Zement-Anteil von Hochleistungsmörtel mit Portlandzement und Feinstbindemittel mit einer Korngröße kleiner als 0,5mm und/oder einem w/z-Wert kleiner als 0,35 gebildet ist.
  19. Formstein nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Mineralien Quarzit, Granit, Basalt, Glas und/oder Metall als Körner und/oder Splitter und/oder Sand und/oder Splitt mit mehr als 90% Quarz aufweisen.
  20. Formstein nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass er mit Farbpigmenten durchgefärbt ist.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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