DE102008037496A1

DE102008037496A1 - Verfahren zur Herstellung einer strukturierten Platte

Info

Publication number: DE102008037496A1
Application number: DE102008037496A
Authority: DE
Inventors: Hans J. Theemann; Igor Braun
Original assignee: MWH Metallwerk Helmstadt GmbH
Current assignee: Yotrio Group Co Ltd
Priority date: 2008-10-30
Filing date: 2008-10-30
Publication date: 2010-05-06

Abstract

Zur Herstellung einer strukturierten Platte, etwa mit der Anmutung einer Natursteinplatte oder einer anderen durch ihre Struktur charakterisierte Anmutung, wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem eine Muldenform zunächst mit einer Deckschicht versehen wird, welche die erforderlichen Oberflächeneigenschaften wie etwa Lebensmittelechtheit und Farbgebung aufweist. Sodann wird eine mit einer Glasfasermatte ummantelte Multiplexplatte in die Muldenform eingelegt und im Vakuum-Injektionsverfahren Kunststoffharz in die Form eingepresst.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer strukturierten Platte.
Bei derartigen Platten kann es sich beispielsweise um Tischplatten handeln, wie sie etwa zur Herstellung von Gartentischen eingesetzt werden. Für die Herstellung von Gartentischen ist es üblich, als Material entweder einen Kunststoff zu verwenden oder Holz als Naturstoff, entweder kombiniert mit einer Kunststoffbeschichtung oder als besonders hochwertiges Material direkt als Tischplatte einzusetzen. In diesem Zusammenhang ist es besonders interessant, eine Steinplatte als Tischplatte einzusetzen, da so ein besonders hochwertiger Tisch geschaffen werden kann. Hierzu ist es jedoch zum Einen erforderlich, eine Steinplatte in Tischgröße zu verarbeiten, also zunächst in die richtige Form zu sägen, nachzubearbeiten und zudem anschließend den durch das Gewicht der Steinplatte sehr schweren Tisch zu handhaben.
Es ist in diesem Zusammenhang bekannt, das Problem der schweren Handhabbarkeit der Steinplatte dadurch zu lösen, dass eine Holzplatte mit einem Steindekor beklebt wird und somit ebenfalls die Anmutung einer Steinplatte erweckt wird. Zum Einen ist diese Lösung selbstverständlich wesentlich kostengünstiger als eine Steinplatte, zum anderen ist hierbei lediglich das Gewicht einer herkömmlichen Holzplatte anzusetzen, gegebenenfalls sogar nur einer dünnen Holzplatte, welche von einem Kunststoffrand eingefasst wird. In diesen genannten Fällen ist jedoch die Oberfläche der so geschaffenen Platte glatt und unstrukturiert, so dass der Eindruck einer Steinplatte allenfalls auf den ersten Blick geschaffen wird.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer strukturierten Platte bereitzustellen, um die Nachbildung einer Steinplatte nicht nur unter optischen, sondern auch unter haptischen Gesichtspunkten möglichst lebensecht zu ermöglichen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung einer strukturierten Platte gemäß den Merkmalen des Hauptanspruchs. Weitere sinnvolle Ausgestaltungen dieses Verfahrens können den Unteransprüchen entnommen werden, ebenso wie die Verwendung einer entsprechend strukturierten Platte.
Erfindungsgemäß sieht ein solches Verfahren vor, dass eine Trägerplatte, beispielsweise aus Holz, mit einer Kunststoffschicht ummantelt wird, welche die Anmutung einer Steinplatte für den Betrachter erzeugt. Hierzu wird zunächst eine strukturierte Muldenform benötigt, welche die Struktur, die für die gewünschte Platte benötigt wird, abbildet. Auf diese Muldenform wird innenseitig eine erste Deckschicht eingebracht, welche zum Einen die Farbgebung der herzustellenden Platte vorgibt und zum anderen eine widerstandsfähige und vor allem lebensmittelechte oberste Schicht der Platte darstellt. In die so beschichtete Muldenform wird sodann eine Trägerplatte eingelegt, wobei zwischen Trägerplatte und Deckschicht wenigstens eine Glasfasermatte zwischengelegt wird. Die solchermaßen gefüllte Muldenform wird sodann mit der eigentlichen Kunststoffmasse aufgefüllt, so dass sich der Kunststoff und die Glasfasermatte zu einem glasfaserverstärkten Kunststoff verbinden. Hierzu ist es erforderlich, dass der Kunststoff zwischen die Fasern der Glasfasermatte einfließt, so dass eine gleichmäßige Mischung von Glasfasern und Kunststoff erfolgt und somit der Zwischenraum zwischen Trägerplatte und Deckschicht möglichst vollständig mit Kunststoff aufgefüllt wird.
Aufgrund der Strukturgebung der Muldenform kann somit eine strukturierte Platte hergestellt werden, indem die Struktur der Muldenform zunächst auf die Deckschicht übertragen und sodann über die Kunststoffschicht auch mit der Trägerplatte verbunden wird. Im Ergebnis entsteht dadurch eine strukturierte Platte mit der durch die Muldenform vorgegebenen Anmutung. Dies erlaubt es, als Muster sowohl eine einfache Steinplatte vorzusehen, deren Relief auf die Muldenform übertragen wird, gleichzeitig könnte diese Steinplatte auch bereits mit einer Gravur oder sonstigen Oberflächenbearbeitungen versehen sein.
In sinnvoller Weiterbildung dieses Verfahrens sollte die Muldenform abgeschlossen sein, so dass mit Hilfe eines Formdeckels eine Formkammer gebildet wird, welche mit dem fraglichen Kunststoff gefüllt werden kann. Dies erfolgt vorzugsweise gleichzeitig mit dem Absaugen der in der Formkammer befindlichen Luft, so dass gleichzeitig der Kunststoff in die Form eingespritzt wird und durch Anlegen eines Vakuums in die Formkammer hineingesaugt wird. Hierzu wird vorzugsweise das Resin-Transfer-Molding-Verfahren (RTM), also ein Spritzpressverfahren angewendet. Der Kunststoff wird hierbei unter Druck über Verteilerkanäle in die Form eingespritzt, wo sie sodann unter Wärme und Druck aushärten kann.
Dieses Verfahren kann dadurch weitergebildet werden, dass zwischen Trägerplatte und Formdeckel nochmals zumindest eine Glasfasermatte angeordnet wird, welche dafür sorgt, dass auch auf der Rückseite der Trägerplatte ein glasfaserverstärkter Kunststoff entsteht. Sinnvollerweise kann eine größere Glasfasermatte auch dazu eingesetzt werden, die Trägerplatte vollständig zu umgeben, also praktisch die Trägerplatte in die Glasfasermatte einzuschlagen. Hierbei sollten zumindest die Seitenflächen der Trägerplatte mit Glasfasergewebe abgedeckt sein, idealerweise gilt dies allerdings auch für die Kantenflächen.
Die Deckschicht, welche eingangs in die Muldenform eingespritzt wird, besteht mit Vorteil im Wesentlichen aus Polyester, welches die geforderten Eigenschaften der Lichtbeständigkeit, Lebensmittelechtheit und Wetterbeständigkeit mitbringt. Die Deckschicht wird vorzugsweise in einer Schichtdicke von ca. 500 μm mit einer Hochdruckspritzanlage eingebracht, welche auch als Mehrfarben-Hochdruckspritzanlage ausgebildet sein kann. In diesem Fall kann mithilfe einer entsprechenden Farbvorlage auch die Farbgebung einer Mustervorlage nachgebildet werden, so dass auch farblich der Eindruck einer Steinplatte entsteht.
Ergänzend ist es selbstverständlich auch möglich, dass eine Deckschicht auch auf den Formdeckel aufgebracht wird, wobei es ebenso möglich sein soll, auch die Rückseite der fraglichen Platte mit einer entsprechenden Struktur zu versehen, also auch den Formdeckel seinerseits als Muldenform auszugestalten.
Nach dem Einspritzen wird die erfindungsgemäß hergestellte Platte zunächst aushärten, was unter Druck- und Wärmeeinfluss geschieht. Anschließend wird die Platte entkantet, gegebenenfalls vorgebohrt und sodann getempert, wodurch zumindest weitgehend die Endfestigkeit des Kunststoffs erreicht wird. Als ein solcher Kunststoff kann beispielsweise Polyester-Harz verwendet werden.
Als Trägerplatte kann beispielsweise eine Multiplexplatte eingesetzt werden, welche also aus mehreren Schichten aneinander geleimten Holzes besteht. Mit Vorteil ist zudem die Glasfasermatte mehrschichtig ausgebildet, um eine größere Festigkeit der Glasfaserverstärkung des Kunststoffes zu erreichen.
In dem zuvor beschriebenen Verfahren ist eine Form zu verwenden, in welche die Deckschicht eingebracht wird, sodann die Trägerplatte unter Zwischenlage eines Glasfasergewebes eingelegt wird und welche dann mit Kunststoff zu verfüllen ist. Die fragliche Form ihrerseits wird jedoch in einem vorgelagerten Schritt unter Abbildung eines als Vorlage dienenden Musters, beispielsweise also einer Steinplatte hergestellt. Hierzu wird die Struktur von dem fraglichen Muster im Handlaminierverfahren abgenommen und durch lagenweises Aufbringen von Formenbauharz mit Glasfasermat ten eine glasfaserverstärkte Muldenform hergestellt. Durch das Handlaminierverfahren bildet sich dabei die Struktur der Originalplatte auf die herzustellende Muldenform ab, so dass ein realistischer Abdruck der Vorlage entsteht. Durch die Verwendung des Formenbauharzes ist eine Verbindung mit der zum späteren Zeitpunkt eingebrachten Deckschicht verunmöglicht, vielmehr wird gewährleistet, dass eine möglichst naturgetreue Wiedergabe der abgebildeten Oberfläche des Musters auf die Deckschicht erfolgt.
Als Vorlage für die Muldenform bzw. als Muster zur Abbildung einer Struktur auf die Muldenform kann beispielsweise Granitstein verwendet werden, welcher zur Verstärkung der Oberflächeneffekte vorzugsweise auch geflämmt sein kann. Zudem können beispielsweise Gravuren, Verzierungen oder andere formgebende Arbeitsschritte an der Granitsteinplatte vorgenommen sein, so dass eine direkte Abbildung der fertigen, verwendbaren Platte ermöglicht und somit weitere, anschließende Arbeitsschritte möglichst weitgehend vermieden sind.
Das vorstehend beschriebene Verfahren wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:
1: eine Muldenform, in welche mit Hilfe einer Mehrfarben-Hochdruckspritzanlage eine Deckschicht eingebracht wird in einer seitlichen Querschnittsansicht,
2: die Muldenform gemäß 1, in welche eine mit Hilfe einer Glasfasermatte um wickelte Trägerplatte eingelegt wurde, und
3: die Muldenform gemäß 2, welche mithilfe eines Formdeckels luftdicht verschlossen wurde.
1 zeigt eine Muldenform 10, welche auf ihrer Forminnenseite, also im sogenannten Formnest, eine Struktur 11 aufweist. Die fragliche Muldenform 10 ist dadurch hergestellt, dass im Handlaminierverfahren von einem Granitstein dessen geflämmte Oberfläche abgebildet wurde. Hierfür wurde Formenbauharz verwendet, um eine für den nachfolgenden Spritzpressvorgang geeignete Muldenform 10 zu erhalten. Die Muldenform 10 wurde dadurch hergestellt, dass lagenweise Formenbauharz mit Glasfasermatten auf die abzunehmende Struktur des geflämmten Granitsteins aufgebracht wurde und dessen Struktur dadurch in die so geschaffene Muldenform 10 abgebildet wurde. Die Struktur 11, welche in der Muldenform 10 dargestellt ist, ist lediglich vereinfacht dargestellt und lediglich auf einer Seitenfläche angeordnet. Ebenfalls kann eine solche Struktur selbstverständlich auch auf den Kantenwandungen 12 aufgebracht werden. In diesem Fall wäre es selbstverständlich sinnvoll, die Muldenform 10 auch aus mehreren Teilen herzustellen, um die Entnehmbarkeit des Formlings zu gewährleisten. In einem ersten Arbeitsschritt wird in die Muldenform 10 nunmehr zur Herstellung einer strukturierten Platte eine Deckschicht 24 eingebracht, wozu eine Mehrfarben-Hochdruckspritzanlage 13 verwendet wird. Diese Mehrfarben-Hochdruckspritzanlage 13 bildet eine Farbvorlage auf die Oberfläche der Muldenform 10 ab, welche der Farbgebung des als Vorlage dienenden Granitsteins entspricht. Die Deckschicht 24 dient somit als optische und haptische Nachbildung des als Vorlage für die Muldenform 10 dienenden Granitsteins, welche jedoch im nächsten Schritt zur Verstärkung der entstehenden Platte weiterbearbeitet werden muss.
2 zeigt hierzu, dass in die mit der Deckschicht 24 versehene Muldenform 10 nunmehr eine Trägerplatte 20 eingelegt ist, welche ihrerseits von einer Glasfasermatte 23 ummantelt ist. Diese Ummantelung kann sowohl auf den Seitenflächen 21, als auch auf den Kantenflächen 22 erfolgen, was zu einer zusätzlichen Stabilisierung des anschließend entstehenden glasfaserverstärkten Kunststoffes dient. Als Trägerplatte kann mit Vorteil etwa eine MDF-Platte eingesetzt werden, welche aus mehreren Schichten aneinander geleimten Holzes besteht und somit massiv und widerstandsfähig ist, gleichzeitig jedoch bei weitem nicht das Gewicht einer tatsächlichen Steinplatte aufweist. Zudem ist die Bruchsicherheit einer solchen Platte wesentlich höher als die einer Steinplatte, so dass im Fall des Umkippens eines derartigen Tisches tatsächlich die nach dem vorliegenden Verfahren strukturierte Platte kaum zerbrochen werden kann.
3 zeigt schließlich die Muldenform 10, welche mit Hilfe eines Formdeckels 14 zu einer geschlossenen Form ergänzt wird. Stellvertretend für ein Netz aus Zuführ- und Abführkanälen weist der Formdeckel jeweils eine Einspritzöffnung 15 und eine Absaugöffnung 16 auf. Über die Einspritzöffnung 15 wird ein Polyester-Harz in das Formnest eingespritzt, welches sich mit der Glasfasermatte 23 zu einem glasfaserverstärkten Polyester-Harz 25 verbindet und somit eine Kunststoffschicht zwischen der MDF-Platte und der Deckschicht herstellt. Gleichzeitig mit dem Einspritzen des Kunststoffs über die Einspritzöffnung 15 wird über die Absaugöffnung 16 die Luft aus dem Formnest herausgezogen, so dass das Einspritzen und Verteilen des eingespritzten Polyester-Harzes in dem Formnest zudem durch Anlegen eines Vakuums befördert wird. Hierzu kann eine sogenannte RTM-Anlage verwendet werden, also eine Resin-Transfer-Molding-Anlage, mit welcher das Spritzpressen der gewünschten Polyester-Harz-Schicht ermöglichst ist. Nach dem Aushärten der Platte kann sie der Muldenform 10 entnommen werden, wonach die Nachbearbeitungsschritte an der Platte vorgenommen werden können. Als solche Schritte kommen beispielsweise das Entkanten der Platte bzw. das etwaige Einbringen von Bohrungen, etwa zur Montage von Gestellen, auf denen die Platte ruhen kann, in Frage. Abschließend wird die Platte getempert, um weitestgehend die Endfestigkeit der Platte zu erreichen.
Vorstehend beschrieben ist somit ein Verfahren zur Herstellung einer strukturierten Platte, durch welches die Abbildung eines strukturierten Musters möglichst lebensecht ermöglicht ist. Die Optik sowie die haptische Struktur wird dabei auf eine Deckschicht übertragen, welche rückseitig von einer zwischen einer MDF-Platte und der genannten Deckschicht eingebrachten glasfaserverstärkten Polyester-Harz-Schicht gestützt wird. Eine solche strukturierte Platte verbindet die Vorteile einer Kunststoffplatte mit der hochwertigen Anmutung etwa einer Natursteinplatte oder einer sonstigen strukturgebenden Vorlage.

10: Muldenform
11: Struktur
12: Kantenwandung
13: Mehrfarben-Hochdruckspritzanlage
14: Formdeckel
15: Einspritzöffnung
16: Absaugöffnung
20: Trägerplatte
21: Seitenfläche
22: Kantenfläche
23: Glasfasermatte
24: Deckschicht
25: glasfaserverstärktes Polyesterharz

Claims

Verfahren zur Herstellung einer strukturierten Platte, bei welchem in eine strukturierte Muldenform (10) zur Abbildung einer Struktur (11) auf die Platte eine Deckschicht (24) eingebracht wird, sodann auf die Deckschicht (24) unter Zwischenlage wenigstens einer Glasfasermatte (23) eine Trägerplatte (20) positioniert und schließlich die Muldenform (10) derart mit Kunststoff aufgefüllt wird, dass sich der Kunststoff und die wenigstens eine Glasfasermatte (23) verbinden.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Muldenform (10) unter Bildung einer Formkammer mit einem Formdeckel (14) verschlossen und der Kunststoff unter Druck bei gleichzeitigem Absaugen der Luft aus der Formkammer in diese eingespritzt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Trägerplatte (20) und Formdeckel (14) wenigstens eine weitere Glasfasermatte angeordnet, oder die Trägerplatte unter Abdeckung zumindest beider Seitenflächen (21), vorzugsweise auch sämtlicher Kanten flächen (22), in eine Glasfasermatte (23) eingeschlagen ist.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (24) zumindest im Wesentlichen aus Polyester besteht, welches, vorzugsweise in einer Schichtdicke von ca. 400 μm, in die Muldenform (10) eingebracht wird.
Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (24) mittels einer Mehrfarben-Hochdruckspritzanlage (13) in die Muldenform einlackiert wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Deckschicht (24) auch auf den Formdeckel (14) aufgebracht wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte nach dem Aushärten zur zumindest weitgehenden Herstellung der Endfestigkeit getempert wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Kunststoff Polyesterharz verwendet wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Trägerplatte (20) eine Multiplexplatte ist.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die wenigstens eine Glasfasermatte (23) mehrschichtig gebildet ist.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in einem vorgelagerten Schritt die Struktur von einem strukturgebenden Muster im Handlaminierverfahren abgenommen wird und durch lagenweises Aufbringen von Formenbau-Harz mit Glasfasermatten eine glasfaserverstärkte Muldenform (10) unter Abbildung des strukturgebenden Musters hergestellt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 11, bei dem als strukturgebendes Muster Granitstein verwendet wird, welcher vorzugsweise geflämmt und/oder formgebend bearbeitet ist.
Verwendung einer gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellten Platte als Tischplatte.