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Leichtbaukörper, insbesondere Leichtbauplatte, und Verfahren zu deren Herstellung
An die Wärmedämmung von Leichtbaumaterialien werden im allgemeinen sehr hohe Anforderungen gestellt. Für eine mit mineralischen Bindemitteln gebundene Leichtbauplatte, z. B. für die handelsübliche, magnesiagebundene Holzwolle-Leichtbauplatte (Heraklithplatte) wird bei einer mittleren Temperatur von 100 C und einer Plattenstärke von 2,5 cm eine Wärmeleitzahl À von 0,066 Kcal/m. h. C bei einem Raumgewicht bis zu 460 kg/ms gemessen. Nach den Normen darf dieser Messwert unter Berück-
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schreiten, d. h. der Rechenwert darf höchstens 0,08 betragen.
In dem Bestreben, über diese an sich hohen Anforderungen hinausgehend, die Wärmedämmung von Leichtbaumaterialien noch weiter zu steigern, kann man versuchen, die Leichtbauplatten poröser zu machen, denn je poröser sie werden, desto besser wird die Wärmedämmung. Bei fortgesetzter Erhöhung der Porosität nimmt aber das Wärmeleitvermögen, statt weiter abzunehmen, wieder zu, wahrscheinlich deshalb, weil die vielen Porenräume bei weiterer Steigerung der Porosität miteinander in Verbindung treten und damit wieder eine Zunahme der Wärmeleitung bewirken. Die beste Wärmedämmung wird man also nur bei in sich abgeschlossenen, sehr kleinen Poren erhalten können.
Zugleich mit der Steigerung der Porosität geht aber eine Schwächung der mechanischen Festigkeit einher, die so weit führen kann, dass die Leichtbauplatte hinsichtlich der Festigkeit den Normen nicht mehr entspricht. Einer übergrossen Steigerung der Porosität sind also von seiten der mechanischen Festigkeit her ebenfalls Grenzen gesetzt.
Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, eine Holzwolle-Leichtbauplatte od. dgl. mineralisch gebundenes Leichtbaumaterial einerseits überaus stark porös zu machen, u. zw. so weitgehend, dass die mechanische Festigkeit an sich bis zur oder über die Grenze des Zulässigen vermindert wird und anderseits dieses hochporöse Material mit einem verschäumbaren Kunststoff zu kombinieren, derart, dass beim Verschäumen die Zwischenräume der plattenbildenden Masse mit dem geschäumten und zur Erhärtung kommenden Kunststoffmaterial zu einem wesentlichen Teil erfüllt werden, so dass dabei die Festigkeit letzten Endes nicht nur vollinhaltlich wiedergewonnen, sondern sogar erhöht wird.
Gemäss der Erfindung ist daher ein auf Basis von mit mineralischen Bindemitteln gebundener Holzwolle od. dgl. Fasermaterialien aufgebauter Leichtbaukörper dadurch gekennzeichnet, dass das mineralisierte Fasermaterial in seinen Zwischenräumen ein verschäumtes und gegebenenfalls gehärtetes Kunststoffmaterial enthält.
Durch die USA-Patentschrift Nr. 2, 001,916 ist ein schallabsorbierendes Material bekanntgeworden, das aus einem porösen organischen Grundmaterial, wie Schaumgummi, und darin eingebetteten Fasern von vorbestimmter Feinheit, z. B. auch Sägespäne, besteht. Bei diesem bekannten Material stellen die Fasern lediglich einen zur Erzielung bestimmter schallabsorbierender Eigenschaften dienenden Füllstoff in dem den Hauptbestandteil bildenden organischen Grundmaterial dar, wogegen bei dem erfindungsge-
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mässen Leichtbaukörper das mineralisierte, also anorganisch gebundene Fasermaterial den tragenden Kör- per bildet, der lediglich in seinen Zwischenräumen das geschäumte Kunststoffmaterial enthält.
Mit dieser Ausbildung eines aus Fasermaterial und Schaumstoffmaterial gebildeten Leichtbaukörpers bleibt die Grundstruktur eines Leichtbaumaterials erhalten und ebenso das Prinzip der mineralischen Bin- dung eines solchen Materials. Der Schaumstoff selbst besitzt im allgemeinen nur geringe Festigkeit. In den erfindungsgemäss ausgebildeten Bauplatten od. dgl. Formkörpern ist aber der Schaumstoff durch das mineralisierte Grundgefüge geschützt. Ohne dieses Grundgefüge würde der Schaumstoff schon bei schwa- cher mechanischer Beanspruchung versagen bzw. die geforderten Festigkeiten bei weitem nicht errei- chen.
Durch die erfindungsgemässe Ausbildung des Leichtbaukörpers werden eine Reihe von Vorteilen er- zielt, von welchen als wichtigste hervorzuheben sind :
1. Die Festigkeit des hochporösen Leichtbaumaterials wird wieder mindestens auf die normale Fe- stigkeit der üblichen mineralisch gebundenen Holzwolle-Leichtbauplatte gebracht. Es sind dies bei einer
Plattenstärke von 2,5 cm eine Biegefestigkeit von mindestens 10 kg/cm und eine Zusammendrückbarkeit bei 3 kg/cm2 Belastung von höchstens 150/0 der gemessenen Stärke. Ebenso wird das Plattengewicht der
2, 5 cm-Plattevon maximal 11, 5 kg/m2 und das Raumgewicht der fertigen Platte von maximal 460 kg/rn eingehalten.
Trotz der Verwendung des Schaumstoffmaterials können durch Einsparung von Holzwolle und mineralischem Bindemittel alle in den Normen verlangten Festigkeitswerte gewährleistet und die angegebenen Flächen- und Raumgewichte beträchtlich unterschritten werden.
2. Es wird eine erhöhte Wärmedämmung erzielt. Das erfindungsgemäss ausgebildete Material hat eine bessere Wärmedämmung als z. B. eine gleichartige normale Holzwolle-Leichtbauplatte. So beträgt z. B. die Wärmeleitzahl der neuen Platte mit Polyurethan als Schaumstoff nur 0,052 gegenüber dem Mess- wert von 0,066 bzw. dem Rechenwert von 0,08 bei einer üblichen Platte gleicher Art.
3. Der Leichtbaukörper gemäss der Erfindung zeigt eine verbesserte Wasserfestigkeit, die durch entsprechende Auswahl des zur Verschäumung gelangenden Kunststoffes noch erhöht werden kann.
4. Die Entflammbarkeit des neuen Leichtbaumaterials ist bei Wahl geeigneter Schaumstoffe gegen- über jener von Leichtbauplatten ohne Schaumstoffgehalt trotz des Einbaues organischer Substanzen praktisch unverändert niedrig. Darin liegt ein besonderer Vorteil der Kombination von mineralischen Bindemitteln mit organischen Schaumstoffen,
Das neue Produkt stellt also eine in der Praxis ohne Bruchgefahr handhabbare, besonders leichtgewichtige Bauplatte mit Grundgefüge von mineralisierter Holzwolle od. dgl. Fasermaterial dar.
Ein weiterer Vorteil des Fasermaterial-Schaumstoffproduktes mit mineralischer Faserbindung ist der, dass die Platte od. dgl. atmungsaktiv bleibt. Dies ist für den Bausektor sehr wichtig. Auch der Putz haftet sehr gut an der mineralisch gebundenen Holzwolle, was an der Oberfläche eines organisch gebundenen Materials nicht möglich wäre. Die neue atmungsaktive Platte unterscheidet sich in dieser Hinsicht von organisch gebundenen Holzwolle-Leichtbauplatten und von einer Sandwichplatte, bei welcher z. B. eine wasserundurchlässige Schicht vorhanden ist.
Das atmungsaktive Verhalten kann dadurch erklärt werden, dass das Kapillarsystem der Leichtbauplatte erhalten bleibt und daher seine Funktion beibehält. Dabei wirkt die mineralisierte Holzfaser wie ein Docht,
Die angeführten Vorteile lassen sich auch erzielen, wenn nicht alle verfügbaren Zwischenräume mit Schaumstoff ausgefüllt werden. Es wird jedoch bevorzugt, dass bei dem erfindungsgemässen Leichtbaukörper die Zwischenräume des mineralisierten Fasermaterials im wesentlichen vollständig mit dem Schaumstoffmaterial erfüllt und damit die beiden Bestandteile zu einem Körper von äusserlich kompaktem Aussehen verbunden sind, der etwa die gleichen Festigkeitseigenschaften wie ein üblicher Leichtbaukörper ohne Schaumstoffmaterial besitzt.
Einer besonderen Ausführungsform der Erfindung zufolge soll das Schaumstoffmaterial als feinporige Masse mit wenigstens der Hauptsache in sich abgeschlossenen Poren vorliegen.
Als verschäumbare Kunststoffe kommen im Rahmen der Erfindung alle Kunststoffe und Kunstharze in Betracht, die in der üblichen Weise, also unter Zusatz von Aktivatoren und Treibmitteln in geschäumte Produkte übergeführt und gehärtet werden können. Die Schaumstoffe müssen der Forderung entsprechen, dass sie eine ausreichende Alterungs-und Hitzebeständigkeit, eine gute Alkalibeständigkeit sowie im Fertigprodukt eine genügende mechanische Festigkeit besitzen.
Beispiele geeigneter Kunststoffe sind Polyurethane, Harnstoff- und Melaminharze, Phenol- und Kresolharze, Polymerisate von Chlorkohlenwasserstoffen, wie Polyvinylchlorid, Epoxyharze, ungesättigte Polyesterharze, Polyätheracetale, Polyamide, Polyäthylene, Silikone usw. Besonders geeignet sind z. B.
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Polymethane, Harnstoff- und Melaminharze, Phenol- und Kresolharze sowie infolge ihrer speziellen
Eigenschaften die Silikone. Auf Grund ihrer chemischen Struktur stehen nämlich die Silikone den anor- ganischen Bindemitteln, wie Magnesiazement, Portlandzement usw. besonders nahe.
Der Leichtbaukörper kann gewünschtenfalls auch noch inerte Füllstoffe und/oder hydrophobierende bzw. flammenschützende Zusätze enthalten, die zweckmässig der zur Schaumstoffbildung dienenden
Masse einverleibt werden können.
Weiters können die erfindungsgemäss aufgebauten Leichtbaukörper z. B. Holzwolle-Leichtbauplatten auf einer oder mehreren Aussenflächen mit einer Auflageschicht bzw. einer sogenannten Porenverschluss- masse versehen sein, um eine fertige Putzschicht zu schaffen bzw. die Faserstruktur des Baumaterials ab- zudecken. Die mit der Putzschicht versehenen Leichtbauplatten od. dgl. können unmittelbar als solche
Bauelemente eingesetzt werden, die ein nachträgliches Verputzen oder Verstreichen der Dämmplatten erübrigen.
Die Herstellung der neuen Platten kann sowohl kontinuierlich als auch diskontinuierlich erfolgen.
Bezüglich des Schaumstoffbestandteiles der Platte ist grundsätzlich zu beachten, dass die hiefür notwen- digen Komponenten, nämlich verschäumbarer Kunststoff, Treibmittel zur Bläschenbildung und Aktivator für Vernetzung und Erhärtung des verschäumten Materials, die getrennt angeliefert werden, erst unmit- telbar vor dem Gebrauch gemischt werden sollen. Die Schnelligkeit der Schaumstoffbildung lässt sich durch entsprechende Wahl der Komponenten so regeln, dass man den Schaumstoff praktisch sofort oder erst nach längerer Zeit, z. B. nach einigen Stunden oder erst durch Erhitzen erzeugen kann.
Der Erzeugungsvorgang selbst kann im Prinzip sowohl an einem bereits hergestellten Formkörper als auch an dem noch ungeformten Material ausgeführt werden. Im Rahmen der Erfindung besonders vorteilhafte Herstellungswege seien nachfolgend am Beispiel der Erzeugung von Schaumstoff-Holzwolle-Leichtbauplatten beschrieben.
Aus der mineralisierten Holzwollemasse wird zunächst eine lockere bzw. poröse Platte erzeugt, die in einem zweiten Arbeitsgang mit der Schaumstoffmasse, z. B. einem Material von honigartiger Konsistenz, imprägniert wird. Dieser Vorgang muss in einer geschlossenen Form geschehen, beispielsweise in der Weise, dass hinter der Bandformmaschine der vorgebildete und hierauf mit der Schaumstoffmasse imprägnierte Körper nochmals durch einen geheizten Formkanal hindurchgeführt wird.
Gemäss einer andern Ausführungsform der Erfindung wird aus den Schaumstoffkomponenten ein Gemisch erzeugt, welches beim Eintritt des aus der mineralisierten Holzwollemasse vorgebildeten Stranges in den Formkanal der Bandformmaschine auf dessen Oberseite oder Unterseite aufgebracht wird, so dass man eine gleichmässige Schicht und eine durchgehende Imprägnierung erhält. Als zur Schaumstofferzeugung dienendes Material kann dabei wieder eine fliessbare Masse eingesetzt werden. Die für den ganzen Vorgang notwendige Form wird im vorliegenden Fall durch den durch die Transport- und Seitenbänder der Maschine begrenzten Kanal gebildet. Durch die Hitze im Formkanal wird das Schäumen beschleunigt hervorgerufen und damit das vollständige Erfüllen aller Zwischenräume des mineralisierten Holzwollestranges erreicht.
Gegebenenfalls kann die honigartige Schaumstoffmasse auch bei der als Igel bezeichneten Stachelwalze für die Verteilung der mineralisierten Holzwolle eingearbeitet werden, was z. B. durch Einsprühen erfolgen kann. Bei dieser Arbeitsweise wird die mineralische Bindung zuerst vollständig bewirkt und erst danach werden die Zwischenräume der mechanisch ungenügend festen und zu wenig wärmedämmenden Platte mit dem Schaumstoff erfüllt.
Eine weitere Variante besteht darin, dass die schaumbildende Kunststoffmasse direkt dem mineralschen Bindemittel, z. B. einer Magnesia enthaltenden Magnesiumsulfatlösung, beigegeben und hierauf dieses kombinierte flüssige Produkt mitden Holzwollespänen zurplattenbildenden Masse verarbeitet wird.
Dabei wird die Kunststoffmasse hinsichtlich ihrer Zusammensetzung und Wirksamkeit so gewählt, dass sie erst bei der Formgebung in der Hitze schäumt und aus dem mineralischen Bindemittel heraus die Zwischenräume der Holzwollemasse erfüllt.
Eine interessante Möglichkeit zur Herstellung der erfindungsgemässen Platten und Materialien besteht darin, dass man fertige Schaumstoffe oder deren Halbfabrikate in zerkleinerter Form, insbesondere als Flocken, der mineralisierten Holzwollemasse zumischt. Dies erfolgt zweckmässig noch vor dem genannten Igel. Dabei werden die Schaumstoffe vorteilhaft so gewählt, dass sie unter Hitzeeinwirkung noch expandieren bzw. Bindungen mit dem mineralisierten Material eingehen können, dadurch die Porenräume erfüllen und darin verankert bleiben.
Die beschriebenen Verfahren sind mit geringen, im Rahmen handwerklichen Könnens liegenden Abweichungen sowohl für die kontinuierliche als auch für die diskontinuierliche Arbeitsweise bei der Plattenherstellung anwendbar.