DE3601041A1

DE3601041A1 - System for producing three-dimensional articles from artificial stone

Info

Publication number: DE3601041A1
Application number: DE19863601041
Authority: DE
Inventors: Alfred Widmer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-01-16
Filing date: 1986-01-16
Publication date: 1987-07-23

Abstract

Three-dimensional articles of artificial stone are cast from a special mixture in a watertight hollow mould (10) which is surrounded by dismantleable case elements (21, 22). The special mixture contains granular mineral, cement, plasticising agents, colorant if appropriate, and water in an amount just sufficient to set the cement. The mixture is filled into the hollow mould (10) layer by layer (2, 3, 4) and vibrated intensively to enable it to harden as far as possible free of pores without water escaping. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur Herstellung von plastischen Gegenständen aus Kunststein, insbesondere kunsthandwerkliche Bauelemente, Reliefs, Figuren, Pilaster und Supraporte.The invention relates to a system for Production of plastic objects from artificial stone, in particular handicraft components, reliefs, Figures, pilasters and supraports.

Die Herstellung von Figuren und Ornamenten aus Beton ist bekannt, jedoch können bisher nur grobe Formen erzeugt werden.The production of figures and ornaments is known from concrete, but so far only rough Shapes are created.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, anzu geben, wie man plastische Gegenstände aus Beton herstel len kann, deren Detailfeinheit der von Stuckarbeiten ent spricht.The invention has for its object to begin give how to make plastic objects out of concrete len, whose level of detail corresponds to that of stucco work speaks.

Die gestellte Aufgabe wird aufgrund des in An spruch 1 angegebenen Systems gelöst. Die hergestellten Gegenstände zeichnen sich nicht nur durch eine hohe Oberflächengüte und gegebenenfalls Detailreichtum aus, sie sind auch außerordentlich dicht und stabil sowie wetterfest. Bei ausschließlicher Verwendung von Weißzement können so helle Farbtöne erreicht werden, wie sie Stuck und weißem Kalkstein entsprechen. Durch Zugabe von Farb stoffen läßt sich aber auch das Aussehen von Sandstein erzielen. Die hergestellten Gegenstände können mit Bewehrungseisen, zweckmäßig aus nichtrostendem Stahl, versehen sein um Strukturbauteile zu bilden. Figuren können auch aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzt sein, wobei eingesetzte Dübel und eine spezielle Dübel masse zu sicherem Zusammenhalt der Figuren führen. The task is based on the in An System 1 specified solution. The manufactured Objects are not only characterized by a high Surface quality and possibly richness of detail, they are also extremely dense and stable as well weatherproof. When using white cement exclusively light colors can be achieved as stucco and white limestone. By adding color The appearance of sandstone can also be fabricated achieve. The manufactured items can with Reinforcing bars, suitably made of stainless steel, be provided to form structural components. characters can also be composed of several individual parts be used dowels and a special dowel mass lead to secure cohesion of the figures.

Nähere Einzelheiten der Erfindung werden an hand der Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung er läutert.Further details of the invention are given in hand of the drawing and the following description he purifies.

Die Zeichnung zeigt schematisch die Herstel lung eines plastischen Gegenstandes 1. Dieser ist bei seiner Herstellung von einer wasserdichten Hohlform 10 umgeben, die hier als aufgeschnittener Gummimantel 11 dar gestellt ist. Die Hohlform ist in einem Kastenaufbau 20 eingepackt, der aus einer Reihe von Kastenelementen 21, 22 besteht, die nebeneinander und übereinander gestapelt und miteinander verbunden werden können. Der Zwischen raum zwischen Gummimantel 11 und den Wänden des Kastenauf baus 20 ist mit Hartschaum 30 ausgefüllt, der nach Aus härten eine stabile Verbindung zwischen dem flexiblen Gummimantel 10 und den starren Kastenwänden 20 schafft. Das Ganze kann deshalb auf einen Rütteltisch 40 aufge legt und verrückungsfrei vibriert werden. Zu der geräte mäßigen Ausstattung gehören noch Rüttelflaschen 41 und gegebenenfalls Rührer.The drawing shows schematically the manufacture of a plastic object 1 . This is surrounded in its manufacture by a waterproof hollow mold 10 , which is shown here as a cut rubber jacket 11 is. The hollow form is packed in a box structure 20 , which consists of a series of box elements 21 , 22 which can be stacked next to and on top of one another and connected to one another. The space between the rubber jacket 11 and the walls of the box construction 20 is filled with rigid foam 30 , which after hardening creates a stable connection between the flexible rubber jacket 10 and the rigid box walls 20 . The whole thing can therefore be placed on a vibrating table 40 and vibrated without displacement. The device-like equipment also includes vibrating bottles 41 and, if necessary, stirrers.

Es ist bekannt, daß zur Herstellung von lunker freiem Beton die Mischung möglichst fließfähig sein muß. Deshalb wird gewöhnlich mit einem Überschuß an Wasser gearbeitet. Abweichend von dieser Regel wird bei dem erfindungsgemäßen System die Wassermenge in der Beton mischung gerade ausreichend gewählt. Solche Mischung neigt dazu, poriges Gut zu erzeugen. Aus diesem Grund wird der Mischung noch Fließmittel zugesetzt, welches bei dem Rütteln, Vibrieren und Rühren der Mischung in der Hohlform wirksam wird und zu einem weitgehend porenfreien Verbund der Partikel des Betons führt. Infolge der gerade ausreichenden Wassermenge wird vermieden, daß sich freies Wasser an der Oberfläche des herzustellenden Gegenstands bei dem Vibrationsvorgang sammelt. Der durch freiwerdendes Wasser verursachte Entmischungsvorgang muß unbedingt ver mieden werden, wenn es auf die Feinheit von Oberflächen details des herzustellenden Gegenstandes ankommt. It is known to produce blowholes free concrete the mixture must be as flowable as possible. Therefore, usually with an excess of water worked. Deviating from this rule, the system according to the invention the amount of water in the concrete mix just chosen enough. Such a mix tends to produce porous material. For this reason eluent is added to the mixture, which when shaking, vibrating and stirring the mixture in the Hollow form takes effect and becomes largely non-porous Bonding the particles of the concrete leads. As a result of the straight sufficient amount of water is avoided that free Water on the surface of the object to be manufactured collects in the vibration process. The through released Demixing process caused by water must absolutely ver be avoided when it comes to the fineness of surfaces details of the item to be manufactured arrives.

Bei zu trockener Mischung ist beim Rütteln eine starke Blasentätigkeit zu beobachten, d.h. die eingeschlos sene Luft dringt nach außen, und es besteht eine erhöhte Gefahr , daß sich Luftblasen an der Oberfläche des herzu stellenden Gegenstandes halten, wodurch ebenfalls die Detailgenauigkeit der Oberfläche vermindert wird.If the mixture is too dry, shake one observed strong bladder activity, i.e. the included The air escapes and there is an increased Danger of air bubbles on the surface of the hold object, which also the Detail accuracy of the surface is reduced.

Examples of the mix example 1

Mischung für säulenartige Gegenstände:
Mineral mit Körnung bis 16 mm 60 kg Mineral mit Körnung von 0 bis 2 mm 10 kg Wasser 7,7 kg Zement weiß 20 kg Fließmittel (BVF Addiment)450 g.Mixture for columnar objects:
Mineral with grain size up to 16 mm 60 kg mineral with grain size from 0 to 2 mm 10 kg water 7.7 kg cement white 20 kg plasticizer (BVF Addiment) 450 g.

Example 2

Mischung zur Herstellung von Reliefplatten als liegende Form mit geringen Höhenabmessungen:
Mineral mit Körnung bis 16 mm 60 kg Zement weiß 18 kg Wasser 6 kg Fließmittel (BVF Addiment)380 gMix for the production of relief panels as a lying shape with small height dimensions:
Mineral with grain size up to 16 mm 60 kg cement white 18 kg water 6 kg superplasticizer (BVF Addiment) 380 g

Example 3

Mischung zur Herstellung von taillierten Formen (mit Einschnürungen) oder kleinen Reliefplatten mit dünnen Wandstärken:
Mineral mit Körnung von 0 bis 2 mm 40 kg Mineral mit Körnung von 2 bis 8 mm 40 kg Zement weiß 25 kg Wasser 10,5 kg Fließmittel (BVF Addiment)600 g.Mixture for the production of tailored shapes (with constrictions) or small relief panels with thin walls:
Mineral with a grain size from 0 to 2 mm 40 kg Mineral with a grain size from 2 to 8 mm 40 kg cement white 25 kg water 10.5 kg plasticizer (BVF Addiment) 600 g.

Example 4

Mischung für kleine Figuren oder Ornamente:
Mineral mit Körnung von 0 bis 2 mm (Quarzsand) 10 kg Zement weiß 8 kg Wasser 4 kg Fließmittel (BVF Addiment)180 g. Mix for small figures or ornaments:
Mineral with a grain size of 0 to 2 mm (quartz sand) 10 kg cement white 8 kg water 4 kg superplasticizer (BVF Addiment) 180 g.

Example 5

Mischung für Dübelmasse:
Quarzsand mit Körnung 0 bis 0,2 mm1 Raumteil Zement weiß1 Raumteil gegebenenfalls Farbzugabe
Wasser, bis Mischung flüssig-teigförmig ist. Mixture for dowel mass:
Quartz sand with grain size 0 to 0.2 mm1 room part cement white1 room part if necessary adding color
Water until mixture is liquid-pasty.

Die Mischungen der Beispiele 1 bis 3 erbringen die Betongüte B 45, während bei der Mischung des Beispiels 4 die Betongüte B 25 erreicht wird. Die Dübelmasse gemäß Beispiel 5 wird nur in dünnen Schichten zum Verkitten angewendet und zeigt nach der Aushärtung ähnliche Eigen schaften wie der benachbarte Kunststein, insbesondere hinsichtlich der Fähigkeit der Wasseraufnahme und der Wasserabgabe. Deshalb ist dieses Kittmaterial sonstigem Kittmaterial aus synthetischem Kunststoff vorzuziehen, der eine wasserundurchlässige Schicht bildet, so daß es an der Oberfläche der Kunststoffschicht zu Wasseransammlungen kommen kann sowie zu Frostschäden.The mixtures of Examples 1 to 3 provide the concrete quality B 45, while mixing the example 4 the concrete quality B 25 is reached. The dowel mass according to Example 5 is only used in thin layers for cementing applied and shows similar properties after curing like the neighboring artificial stone, in particular with regard to the ability to absorb water and the Water release. Therefore this cement material is otherwise Prefer putty material from synthetic plastic, which forms a waterproof layer so that it adheres to the surface of the plastic layer to accumulate water as well as frost damage.

Example 6

Farbstoffzusatz für Rotsandstein-farbige Gegenstände:
roter Farbstoff:2 Raumteile schwarzer Farbstoff:1 Raumteil gelber Farbstoff:¼ Raumteil.Dye additive for red sandstone colored objects:
red dye: 2 room parts black dye: 1 room part yellow dye: ¼ room part.

Example 7

Farbstoffzusatz für Gelbsandstein-farbige Gegenstände:
gelber Farbstoff:2 Raumteile roter Farbstoff:¹/₁₀ Raumteil schwarzer Farbstoff:¹/₁₅ Raumteil.Dye additive for yellow sandstone colored objects:
yellow dye: 2 room parts red dye: ¹ / ₁₀ room part black dye: ¹ / ₁₅ room part.

Die Menge des Farbstoffzusatzes zu der Beton mischung richtet sich nach der gewünschten Intensität der Einfärbung und wird mit Versuchen ermittelt.The amount of dye added to the concrete mixture depends on the desired intensity of the Coloring and is determined with tests.

Beim Einfüllen der zubereiteten Mischung in die Hohlform ist darauf zu achten, daß zunächst der Rüttel tisch 40 oder ein anderer Außenrüttler in Betrieb genom men wird. Die Hohlform wird schichtweise gefüllt, wobei jede Schicht 2, 3 oder 4 nur 2 bis 3 cm Höhe aufweist. Nach dem Einfüllen jeweils einer Schicht wird genügend Zeit für das Einwirken der Vibrationen gelassen, damit in der Mischung eingeschlossene Luft an die Schichtober fläche wandern und entweichen kann. Auf diese Weise wird eine Luftblasenfreiheit von 99,5% erzielt.When filling the prepared mixture into the mold, make sure that the vibrating table 40 or another external vibrator is started. The hollow mold is filled in layers, each layer 2 , 3 or 4 being only 2 to 3 cm high. After each layer has been filled in, sufficient time is left for the vibrations to act so that air trapped in the mixture can migrate to the surface of the layer and escape. In this way, 99.5% freedom from air bubbles is achieved.

Wenn es die Form zuläßt, wird auch mit Innen rüttlern, beispielsweise der Rüttelflasche 41, gearbeitet. Wenn möglich, werden mit solchen Vibratoren auch verti kale und Rührbewegungen in der Füllmasse ausgeführt.If the shape permits, internal vibrators, for example the vibrating bottle 41 , are also used. If possible, such vibrators also perform vertical and stirring movements in the filling compound.

Figuren mit Unterschneidungen müssen besonders sorgfältig gefüllt werden. Gegebenenfalls muß die einge füllte Masse mit Hand in Richtung auf die Unterschneidung gedrückt werden. Da sich Luftblasen an solchen Unterschnei dungen besonders leicht fangen können, sind vertikale Rührbewegungen bei solchen Unterschneidungsstellen be sonders wichtig.Figures with undercuts must be special be filled carefully. If necessary, the must hand filled mass towards the undercut be pressed. Because there are air bubbles on such undercut vertical catches are particularly easy to catch Stirring movements at such undercuts particularly important.

Es soll noch erwähnt werden, daß der Gummi mantel 11 innen mit einem Trennmittel benetzt ist, welches ölige Konsistenz hat. Es muß darauf geachtet werden, daß die Verteilung gleichmäßig und ohne Pfützen- oder Tropfen bildung ist.It should also be mentioned that the rubber jacket 11 is wetted inside with a release agent, which has an oily consistency. Care must be taken that the distribution is uniform and without puddles or drops forming.

Wie bereits erwähnt, besteht der Kastenaufbau 20 aus einzelnen Kastenelementen, von denen Elemente 21 und 22 dargestellt sind. Der Kastenaufbau 20 kann selb ständig auf dem Rütteltisch 40 stehen und kann außerdem mit sonstigen Außenrüttlern vibriert werden. Der Kasten aufbau 20 kann zerlegt werden, was Voraussetzung für ein gewaltfreies Ausschalen des herzustellenden Gegenstandes 1 ist. Beim Zusammenbau des Kastens 20 wird darauf ge achtet, daß dieser wasserdicht ist. Die Stoßflächen werden deshalb mit Dichtmasse, beispielsweise aus Acrylkunst stoff, abgedichtet. Es wird in jeder Weise Vorsorge dafür getroffen, Wasserverlust beim Einrütteln der Betonmischung zu vermeiden, da solcher Wasserverlust gleichzeitig mit einer Entmischung der Bestandteile des Betons einhergeht. und insbesondere Kanten und feinere Details des herzu stellenden Gegenstandes dann nicht mit der notwendigen Festigkeit entstehen.As already mentioned, the box structure 20 consists of individual box elements, of which elements 21 and 22 are shown. The box structure 20 can itself stand constantly on the vibrating table 40 and can also be vibrated with other external vibrators. The box structure 20 can be disassembled, which is a prerequisite for non-violent stripping of the object 1 to be manufactured. When assembling the box 20 , care is taken that it is waterproof. The abutting surfaces are therefore sealed with sealing compound, for example made of acrylic plastic. In every way, precautions are taken to avoid water loss when the concrete mix is shaken, since such water loss is accompanied by a separation of the components of the concrete. and in particular edges and finer details of the object to be produced then do not arise with the necessary strength.

Der Gummimantel 11 für die wasserdichte Hohl form wird aus Flüssigkeiten gemischt, die im Handel erhältlich sind. Beispielsweise liefert die Rühl-Chemie, Friedrichsdorf (Bundesrepublik Deutschland) zu diesem Zweck Komponenten 920 A und 980 B Coating, die pur mit einander gemischt werden und entsprechend um abzuformende Gegenstände aufgebracht werden können, um nach Aushärtung abgelöst zu werden und um den Gummimantel 10 zu bilden.The rubber jacket 11 for the waterproof hollow shape is mixed from liquids that are commercially available. For example, Rühl-Chemie, Friedrichsdorf (Federal Republic of Germany) supplies components 920 A and 980 B Coating for this purpose, which are mixed with each other neat and can be applied around objects to be molded in order to be removed after curing and around the rubber jacket 10 form.

Anstelle der dargestellten Rechteckform des Kastenaufbaus 20 können auch Ringformen verwendet werden, insbesondere, wenn Figuren hergestellt werden sollen.Instead of the rectangular shape of the box structure 20 shown , ring shapes can also be used, in particular if figures are to be produced.

Der Gummimantel hat normalerweise eine Wand stärke von 2 bis 3 cm, ist also sehr labil. Deshalb wird er mit der Hartschaumfüllung 30 versteift. Als Hartschaum wird Polyurethan verwendet.The rubber jacket usually has a wall thickness of 2 to 3 cm, so it is very unstable. Therefore, it is stiffened with the rigid foam filling 30 . Polyurethane is used as the rigid foam.

Wegen der Schwierigkeit der Füllung und Entfor mung bei der Herstellung von Figuren werden deren Extremi täten gewöhnlich gesondert hergestellt und dann mit dem Figurenrumpf verdübelt. Als Dübelstifte wird rostfreier Stahl bevorzugt. Die Dübel- oder Kittmasse ist in Beispiel 5 beschrieben worden.Because of the difficulty of filling and removing tion in the production of figures are their extremes would usually be made separately and then with the Figure hull pegged. As dowel pins it becomes more rust-free Steel preferred. The dowel or putty is in example 5 has been described.

Die Verweildauer der Betonmischung in der Hohl form hängt von der Umgebungstemperatur ab. Bei niedrigerer Temperatur ist die Aushärtzeit länger. Bei den angegebenen Rezepturen ist nach etwa 15 Stunden eine Festigkeit des herzustellenden Gegenstandes erreicht, um ihn ausschalen zu können, wenn die Umgebungstemperatur 15°C oder darüber beträgt.The residence time of the concrete mixture in the hollow shape depends on the ambient temperature. At lower Temperature is longer curing time. At the specified After about 15 hours, the recipes are firm reached object to be stripped to be able to when the ambient temperature is 15 ° C or above is.

Bei kunsthandwerklichen Gegenständen ist es uner wünscht, wenn die Oberfläche wie von weißem Puder bestäubt erscheint. Solche "Ausblühungen" können weitgehend ver mieden werden, wenn der hergestellte Gegenstand vier Tage nach dem Ausschalen noch trocken gelagert wird. Wenn da nach Feuchtigkeit in den Gegenstand eindringt und wieder verdunstet, führt dies nicht mehr zu den Ausblühungen, weil der Gegenstand weitgehend porenfrei ist und einen hohen Zementanteil aufweist.It is not so with handicrafts wishes if the surface is dusted with white powder appears. Such "efflorescence" can largely ver be avoided if the manufactured item is four days is stored dry after stripping. If there after moisture penetrates the object and again evaporates, this no longer leads to efflorescence, because the object is largely non-porous and one has a high proportion of cement.

Bei der Herstellung von Gegenständen mit dem Aussehen von Sandstein wird die äußerste Schicht, die Gußhaut, weggeätzt. Dies geschieht mit verdünnter Salz säure, gegebenenfalls mit mehrfachem Auftrag. Der Gegen stand wird dann mit Dampfstrahl gereinigt, um alle Säure reste abzuspülen.When making items with the The appearance of sandstone becomes the outermost layer Cast skin, etched away. This is done with diluted salt acid, if necessary with multiple application. The opposite Stand is then cleaned with a steam jet to remove all acid rinse off residues.

Die hergestellten Gegenstände zeichnen sich durch außerordentliche Feinheit ihrer Oberflächengestaltung und Robustheit im mittel- bis nordeuropäischen Klima aus.The manufactured items are characterized by extraordinary delicacy of their surface design and Robustness in the Central to Northern European climate.

Claims

1. System for the production of plastic objects made of artificial stone, in particular handicraft elements, reliefs, figures, pilasters and supra porte, with the following features:

a) to the object ( 1 ) a waterproof hollow mold ( 10 ) is created, which contains a flexible, the object to be manufactured corresponding rubber jacket ( 11 ), further, outer, dismountable box elements ( 21 , 22 ) around the rubber jacket ( 11 ) to one Box structure to put together, and hard foam ( 30 ) between the inner rubber jacket ( 11 ) and the outer box elements ( 21 , 22 ) are allowed to harden;
b) depending on the shape, fineness and color of the object to be produced ( 1 ), a mixture of granular mineral (grain size 0 to 16 mm), cement (about 1/3 part by weight based on the mineral), water (just enough to Cement to bind, water-cement value about 0.4 to 0.5), eluent (minimum amount for the intended purpose), optionally added dye;
c) the mixture is poured into the hollow mold ( 10 ) in layers while shaking the box structure ( 20 ), with undercuts being added, furthermore the mixture in the hollow mold is subjected to stirring movements as far as possible and, if possible, vibrated with an internal vibrator ( 41 ) ;
d) after reaching a sufficient degree of hardness, the object ( 1 ) is removed from the hollow mold ( 10 ).

2. System according to claim 1, characterized in that in order to achieve a natural stone appearance, the manufactured article ( 1 ) is treated with hydrochloric acid until the cast skin is dissolved and a rough surface of the article is obtained.

3. System according to claim 1 or 2, characterized in that the article produced for several days immediately after stripping is stored dry.

4. System according to one of claims 1-3, characterized in that only white cement is used for the mixtures.

5. System according to one of claims 1-4, characterized in that the dye additive for Red sandstone colored objects from 2 room parts red, 1 room part black and 1/4 room part yellow Color exists.

6. System according to one of claims 1-4, characterized in that the dye additive for Yellow sandstone colored objects from 2 room parts yellow, 1/10 room part red and 1/15 room part black Color exists.

7. System according to any one of claims 1-6, characterized in that for the manufacture of columnar The following mixture is used: Mineral with grain size up to 16 mm 60 kg Mineral with a grain size of 0 to 2 mm 10 kg Water 7.7 kg Cement white 20 kg Superplasticizer (BVF Addiment) 450 g.

8. System according to any one of claims 1-6, characterized in that for the production of relief plates as a lying shape with a small height dimension the following mixture is used: Mineral with grain size up to 16 mm 60 kg Cement white 18 kg Water 6 kg Superplasticizer (BVF Addiment) 380 g.

9. System according to one of claims 1-6, characterized in that for the production of tailored Forms (with constrictions) or smaller relief plates the following mixture is used: Mineral with a grain size of 0 to 2 mm 40 kg Mineral with a grain size of 2 to 8 mm 40 kg Cement white 25 kg Water 10.5 kg Superplasticizer (BVF Addiment) 600 g.

10. System according to one of claims 1-6, characterized in that for the production of smaller Figures or ornaments used the following mixture becomes: Mineral with a grain size of 0 to 2 mm (quartz sand) 10 kg Cement (white) 8 kg Water 4 kg Superplasticizer (BVF Addiment) 180 g.

11. System according to any one of claims 1-10, characterized in that the following mixture is used to produce dowel material: quartz sand with grain size 0 to 0.2 mm 1 room part cement white 1 room part optionally adding color
Water until the mixture is liquid-pasty