Beschichtete Leichtbauplatte und Verfahren zu ihrer Herstellung
Die Erfindung bezieht sich auf beschichtete Leichtbauplatten mit einer Fasern enthaltenden Auflageschicht und auf ein einfach auszuführendes Verfahren zur möglichst kontinuierlichen Erzeugung derartiger beschichteter Platten. Insbesondere bezweckt die Erfindung, Leichtbauplatten auf Basis von mit mineralischen Bindemitteln gebundener Holzwolle mit einer Beschichtung zu versehen, welche hohe mechanische Beständigkeit, Witterungsfestigkeit, gutes Aussehen und grosse Wirtschaftlichkeit einer unmittelbar gebrauchsfertigen Platte miteinander verbindet.
Bauplatten mit vorangefertigten Belagschichten sind schon verschiedentlich vorgeschlagen worden. So wurde für Dämmplatten aus mineralisierter Holzwolle eine Auflageschicht aus Füllstoff enthaltendem Zementmörtel empfohlen, doch liefert diese Verbindung des im wesentlichen leichten Grundmaterials der Platte mit der verhältnismässig schweren und starren Zementschicht keine als Fertigbauelemente geeignete Erzeugnisse. Holzwolle Leichtbauplatten mit einer Beschichtung aus einer Fasern enthaltenden mörtelartigen Masse, insbesondere einem Holzstoffmörtel, wie sie von der Patentinhaberin in den österreichischen Patentschriften Nr. 219 261 und Nr. 220 533 beschrieben sind, zeigen auch in ihrer Aussenschicht einen dem Grundmaterial der Holzwolleplatte besser entsprechenden, materialgerechten Aufbau und ergeben unmittelbar gebrauchsfertige Putzschichten bzw.
Porenverschlussschichten von mindestens ebenso guter Qualität wie nachträglich aufgebrachte Belagschichten.
Werden jedoch besondere Anforderungen an die Auflageschicht gestellt, insbesondere was die mechanischen Eigenschaften, das Verhalten gegen Witterungseinflüsse, Dichtheit, Farbbeständigkeit, Einwirkungen von Chemikalien usw. anbelangt, so erweisen sich die bisher bekannten Schichtplatten nicht immer als zureichend.
Der Einsatz von Kunststoffen beim Beschichten von Leichtbauplatten stösst vielfach auf technische Hindernisse beim Aufbringen einer Oberflächenschicht und ist auch oft aus wirtschaftlichen Gründen nicht tragbar.
Es wurde nun gefunden, dass beim Einsetzen von härtbaren Kunststoffen in einer bestimmten Anwendungsform Schichtplatten erhalten werden können, die den obgenannten Anforderungen voll entsprechen, gegen über den bekannten beschichteten Platten überlegene Eigenschaften besitzen und ausserdem in einer technisch sehr befriedigenden Weise hergestellt werden können.
Die gemäss der Erfindung ausgebildete beschichtete Leichtbauplatte ist dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Plattenmaterial verbundene Auflageschicht aus einem ausgehärteten Kunststoff besteht, der Glasfasern eingebettet enthält. Die Auflage schicht kann als dünne, glasfaserverstärkte Schicht von ausgehärtetem Polyesterharz ausgebildet sein.
Die erfindungsgemäss beschichteten Platten können gegenüber herkömmlichen Beschichtungen eine Reihe von Vorteilen auf Weisen, wie geringeres spezifisches Gewicht, hohe mechanische Festigkeit, gute Chemikalienbeständigkeit, praktisch keine Korrosion und vor allem hohe Schlagfestigkeit. Sie besitzen beispielsweise ausser einer sehr guten Isolierung gegen Wärme und Schall den Vorzug eines unmittelbar einsatzfähigen Bauelementes von hohem Gebrauchswert, der keiner Nachbehandlung zum Aufbringen eines Verputzes, Anstrichs od. dgl. bedarf.
Als Grundmaterial für die Platte kommt vor allem die mit mineralischen Bindemitteln gebundene Holzwolle in Betracht. Es kann dies z.B. eine mit Portlandzement bemörtelte Holzwollmasse sein, die bei Raumtemperatur aushärten gelassen wird. Besonders bevorzugt werden jedoch Bauplatten auf Basis von mit Magnesiazement gebundener Holzwolle, wobei die Aushärtung unter Erwärmen vorgenommen wird.
Auch für die Herstellung der beschriebenen neuartigen Schichtplatten ist ein ganz spezielles und besonders vorteilhaftes Verfahren vorgesehen. Bei diesem Verfahren wird davon ausgegangen, dass die Herstellung von beschichteten Leichtbauplatten durch gemeinsames Verpressen eines aus plattenbildendem Material und Beschichtungsmaterial aufgebauten Schichtkörpers erfolgt.
Gemäss der Erfindung ist dieses Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass auf das in Schichtform gebrachte plattenbildende Material wenigstens eine Schicht aus, mit härtbarem Kunststoff getränkten Fasern aufgetragen wird, worauf das Verpressen des Schichtkörpers, gegebe nenfalls in der Wärme, zusammen mit einer wenigstens teilweisen Aushärtung des Kunststoffes vorgenommen wird.
Im bevorzugten Falle wird eine Schicht aus glasfaserverstärkten Polyesterharzen aufgetragen und die Aushärtung des glasfaserverstärkten Polyesterharzes unter gleichzeitiger Druck- und Wärmeeinwirkung vorgenommen. Besonders zweckmässig ist es dabei, dass das Beschichten des plattenbildenden Materials mit dem Auflagematerial, sowie das Verpressen und Aushärten des Schichtkörpers unter Wärmeeinwirkung, kontinuierlich durchgeführt wird.
In diesem Zusammenhang wurde gefunden, dass beispielsweise die Bandformmaschine, in der zwischen dem oberen und unteren und den beiden seitlichen Stahlbändern mit Magnesiazement bemörtelte Holzwollefäden zu einem 50 cm breiten und der Norm entsprechend dicken Plattenstrang geformt und gepresst werden, wobei durch Wärmezufuhr eine Beschleunigung des Abbindeprozesses des Magnesiazementes erreicht wird, grundsätzlich auch die Möglichkeit bietet, in ihr Kunstharz auszuhärten.
Es herrschen z.B. nach Durchfahren des ersten Drittels des Ofens der Bandformmaschine an der dem plattenbildendem Material zugekehrten Seite des oberen oder unteren Stahlbandes Temperaturen um 120C. Diese Temperatur ist beispielsweise notwendig, damit das Polyesterharz aLeguval N 30 oder < (N 50 (Farbenfabriken Bayer) mit Zusatz von 3,5% Härter innerhalb von 2 Minuten aushärtet. Eine Verweildauer zum Aushärten des Harzes von 2 Minuten wäre bei der derzeit üblichen Erzeugungsgeschwindigkeit von magne siagebundenen Holzwolle-Leichtbauplatten in der Bandformmaschine durchaus gegeben. Damit lässt sich auch die zusätzliche Schaffung eines Härteofens für das Kunstharz erübrigen.
Gemäss einer bevorzugten Ausbildung des erfindungsgemässen Verfahrens kann also das kontinuierliche Beschichten, Verpressen und Aushärten in einer Bandformmaschine ausgeführt werden, wobei eine mit flüssigem Polyesterharz getränkte bzw. damit imprägnierte Glasfaserbahn auf das obere Trum des oberen Förderbandes der Bandformmaschine aufgebracht und nach Umlenkung dieses Förderbandes in die Maschinenlaufrichtung zusammen mit dem auf dem unteren Förderband der Bandformmaschine herangeführten losen plattenbildenden Material in den Formkanal eingeführt wird, worin die Verformung zur fertigen Schichtplatte unter gleichzeitigem Verpressen und Aushärten in der Wärme erfolgt.
Im Vergleich zu dem bekannten Vereinigen eines vorgebildeten Stranges von plattenbildendem Material mit einem Holzstoffmörtel bzw. einem Auflagematerial von ähnlicher Beschaffenheit war nicht zu erwarten, dass es bei dem Zusammenführen des losen sperrigen plattenbildenden Materials aus bemörtelter Holzwolle mit einer sehr dünnen Schicht eines Auflagematerials aus Glasfasern enthaltendem Kunststoff gelingen könnte, den Er zeugungsvorgang der Holzwolleplatte in der Bandformmaschine unmittelbar mit der Kunststoffbeschichtung zu verbinden. Tatsächlich erhält man jedoch nach dem erfindungsgemässen Verfahren eine unverletzte, durchgehende Auflageschicht aus dünnem, glasfaserverstärktem Kunststoff, die in der z.B. magnesiagebundenen Holzwolleplatte fest verankert ist und ein Fertigerzeugnis von hohem Gebrauchswert darstellt.
Um nach dem Aushärten des Harzes ein einwandfreies Loslösen der glasfaserverstärkten Polyesterharzschicht von dem Förderband zu gewährleisten, wird entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens das obere Förderband vor dem Aufbringen des faserverstärkten Kunststoffes gereinigt und mit einem Trennmittel behandelt, das ein glattes Ablösen der erhärteten Kunststoffoberfläche nach dem Austritt aus der Bandformmaschine ermöglicht.
Die Herstellung von beschichteten Leichtbauplatten ist nicht an ein Verfahren unter Verformung des plattenbildenden Materials in der Hitze gebunden. Es ist nämlich ohne weiteres möglich, auch bei niedrigeren Temperaturen und selbst in der Kälte eine befriedigende Aushärtung zu erreichen. Gemäss dieser Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird die Aushärtung des glasfaserverstärkten, gegebenenfalls noch Beschleunigerzusätze enthaltenden Polyesterharzes nach in der Kälte bzw. bei mässig erhöhter Temperatur durchgeführtem Verpressen durch anschliessendes Lagern bei etwa Raumtemperatur bzw. mässig erhöhter Temperatur vorgenommen.
Diese Arbeitsweise erlaubt es somit, auch beim Herstellen von Leichtbauplatten im Kaltverfahren glasfaserverstärkte Kunststoffbeläge in einem einzigen Arbeitsvorgang, z.B. beim Pressen in einer Plattenpresse, aufzubringen. Ein solcher Vorgang ist beispielsweise für die Erzeugung von zementgebundenen Holzwolle-Leichtbauplatten, die ohne Erhitzen erfolgt, von besonderer Bedeutung. Da in diesem Falle die zum raschen Aushärten gebräuchlichen Temperaturen nicht angewendet werden können, sind längere Aushärtezeiten und/oder ein Zusatz von Beschleunigern zum Polyesterharz notwendig.
Bei der praktischen Ausführung des Kaltverfahrens lassen sich mit zunehmender Menge des Beschleunigers die Aushärtezeiten sehr wesentlich verkürzen. Dies lässt sich beispielsweise bei einem Zusatz von nur 1-3% Beschleuniger zu einem aus 100Gew.-Teilen Polyesterharz und 2,5 Gew.-Teilen Härter zusammengesetzten härtbarem Kunststoffmaterial erzielen.
Die Herabsetzung der Härtungsdauer ist aus der nachfolgenden Übersicht für die vorgenannte Kunstharzzusammensetzung zu ersehen: Zusatz an Beschleuniger 0,5 % 1% 1,5 % 2% Aushärtezeit bei 150C 90min 50min 35 min 29 min Aushärtezeit bei 250C 40min 20min 14 min 9 min
Nach den angegebenen Härtezeiten ist das Polyesterharz schon so weit geliert, dass eine Ausformung möglich ist. Zweckmässig wird noch eine Nachhärtung durch Ablagern in der Kälte oder noch besser bei mässiger Wärme vorgenommen. Die Platten können schon unmittelbar nach dem Ausformen auf Rosten gestapelt und nach beendeter Nachhärtung dem Verbrauch zugeführt werden.
Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, die Verformung des plattenbildenden Materials, z.B. in einer Einzelpresse, in der Kälte vorzunehmen, wobei man nur eine Teilerhärtung vor sich gehen lässt, bis die Platte handhabbar wird.
Anschliessend wird dann die Restaushärtung durch La- gerung und/oder schneller durch Hitzeeinwirkung bewirkt.
Die Beschichtung mit glasfaserverstärkten Kunststoffen kann auf Holzwolle-Leichtbauplatten ein- oder beidseitig erfolgen. Sie kann auch bei Leichtbauplatten mit einem Porenverschluss vorgenommen werden. Bei einer solchen Schichtplatte, die noch zusätzlich eine z.B. aus Holzstoffmörtel gebildete Porenverschlusschicht aufweist, kann diese Schicht vorteilhaft zwischen Plattenmaterial und ausgehärteter faserhaltiger Kunststoffschicht angeordnet sein.
Auch die Herstellung der für eine solche Schichtplatte benötigten mineralisch gebundenen Holzwolleschicht, der Porenverschlusschicht und des glasfaserverstärkten Kunstharzbelages kann z.B. in nur einem Arbeitsgang erfolgen. Bei einem solchen Vorgehen wird gleichzeitig mit dem Aufbringen des härtbaren faserhaltigen Kunststoffes eine Porenverschlussschicht aus einem mörtelartigen Material unmittelbar auf dem losen plattenbildenden Material aufgebracht, worauf alle drei Schichten gemeinsam unter Druck- und Wärmeeinwirkung zu der Mehrschichtplatte verformt werden.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines nicht beschränkenden Beispiels und unter Bezugnahme auf die angeschlossene Zeichnung weiter erläutert.
Beispiel: Zur Erzeugung von magnesiagebundenen Holzwolleplatten mit glasfaserverstärktem Polyesterharzbelag werden, um 1 m5 fertiges Plattenmaterial (entsprechend 40 m2 Platten einer Stärke von 2,5 cm) zu erzielen, 0,3 Festmeter Holz als Holzwolle sowie 210 kg kaustisch gebrannte Magnesia und 33 kg Kieserit in Form einer Lösung von 170 Be verwendet. Die hieraus in üblicher Weise erhaltenen, mit Magnesiazement bemörtelten, sperrigen Holzwollefäden werden gemäss Fig. 1 der Zeichnung auf das untere Stahlband 1 einer Bandformmaschine aufgebracht und zu einem Strang 3 des plattenbildenden Materials vorgeordnet.
Auf das obere Stahlband 2 der Bandformmaschine wird eine von einer Rolle abgezogene Glasfaserbahn 4 nach Passieren einer Tauchvorrichtung 5, in der die Glasfaser mit Polyesterharz getränkt wird, sowie eines Quetschwalzenpaares 6 zum Abpressen von überschüssigem Harz aufgelegt und nach Umlenkung über die Umlenkscheibe 7 in die Maschinenlaufrichtung mit den auf dem unteren Stahlband 1 der Bandformmaschine befindlichen bemörtelten Holzwollefäden zusammengeführt. Die beiden Schichten gelangen nun in den aus zwei seitlichen und dem oberen und unteren Stahlband gebildeten Formkanal der Bandformmaschine, worin sie an beheizten Formstücken 8 der Bandformmaschine zu einem Leichtbauplattenstrang mit einem Belag aus glasfaserverstärktem Kunstharz geformt und gepresst werden.
Die vier Stahlbänder der Bandformmaschine werden dabei unter einem Pressdruck von etwa 3 kg/cm2 an die beheizten Formstücke 8 angepresst und mit gleicher Geschwindigkeit durch die beheizten Formen bewegt. Die Verweildauer kann zwischen 3 und 6 Minuten, je nach Plattenstärke und Fahrgeschwindigkeit, variieren.
Die Glasfaserbahn, bei 50 cm Breite der fertigen Schichtplatte, beispielsweise eine Glasseide von 55 cm Breite und einem Gewicht von 450g/m2, wird in der zur Glasvliestränkung bestimmten Vorrichtung in flüssiges Polyesterharz aLeguval N 30 , enthaltend 3,5% Härter BP -Paste, (Erzeugnisse der Farbenfabriken Bayer, Leverkusen) getaucht. Es hat sich gezeigt, dass im allgemeinen maximal 0,7 bis 1 kg Polyesterharz samt Härter je m2 zu beschichtender Fläche ausreichen.
Die Wärmezufuhr an den beheizten Formstücken 8 der Bandformmaschine, wobei eine Temperatur von ungefähr 1200C erreicht wird, führt bei den mit Magnesiazement bemörtelten Spänen zu Erwärmung bis an die Siedetemperatur des Wassers, zu Feuchtigkeitsentzug durch Verdampfung und zur Beschleunigung des Abbindeprozesses des Magnesiazementes, beim Polyesterharz zu Temperaturerhöhung und zum Aushärten des Harzes.
Das obere Formband 2 wird nach dem Verlassen des Formkanals und nach dem Umlenken über eine hintere Umlenkscheibe 9 von Staub und Mörtelresten gereinigt, ehe erneut das mit Polyesterharz getränkte Glasvlies aufgelegt wird. Zu diesem Zwecke sind nach der Umlenkscheibe 9 eine rotierende Bürste 10, eine Vorrichtung 11 zur Aufbringung eines Trennmittels, das kontinuierlich oder nur fallweise aufgebracht wird, und eine rotierende Polierwalze 12 vorgesehen. Als Trennmittel wird nicht das sonst übliche öl, das ein Ablösen der Polyesterharzschicht vom Stahlband nach dem Aushärten nicht zulässt, sondern ein spezielles Produkt (z.B. das Trennmittel aBllL der Chemischen Fabrik Dr.Herbert Wolff & Co., Hamburg) verwendet, das ein glattes Ablösen der ausgehärteten Polyesterharzschicht von dem Stahlband ermöglicht.
An Stelle des Tränkens der Glasfaserbahn mit dem härtbaren Harz kann man auch ein Imprägnieren durch Besprühen, Beträufeln oder Begiessen vornehmen, was auch eine bessere, leichter zu kontrollierende Dosierung erlaubt.
Zu diesem Zweck kann, wie Fig. 2 zeigt, mit einer Vorrichtung gearbeitet werden, bei welcher die von einer Vorratsrolle abgezogene Flasfaserbahn 4 nach Umlenkung in die Waagrechte durch Aufträufeln mit dem Polyesterharz beaufschlagt wird. Als Vorratsbehälter für das Polyesterharz dient dabei ein trogartiges Gefäss 14, das z.B. durch einen Schieber 15 od.dgl. eine Mengenregulierung gestattet. Die so behandelte Glasfaserbahn wird dann mittels einer positiv angetriebenen Umlenkrolle 16 dem oberen Formband 2 zugeleitet und zusammen mit diesem über die vordere Umlenkscheibe 7 herum dem Strang 3 des plattenbildenden Materials zugeführt und mit diesem in den Formkanal eingeführt.
Nach dem Verlassen der beheizten Formstücke wird der erhärtete, mit glasfaserverstärktem Polyesterharz beschichtete Leichtbauplattenstrang 13 zu einer automatischen Ablängsäge selbsttätig vorgeschoben. Dort erfolgt auf die übliche Art das Ablängen der Platten in der Standardlänge von 2 m. Natürlich sind auch Sonderlängen zwischen 176 cm und 300 cm möglich.
Die erfindungsgemäss ausgebildeten Platten können in jeder in den Normen für Leichtbauplatten festgelegten Dicke erzeugt werden. Dabei kann der Belag gewünschtenfalls auch auf beiden Seiten der Platten vorhanden sein. Das im vorstehenden Beispiel beschriebene einseitige Aufbringen ergibt den Vorteil, dass die Platte bei ihrer Erzeugung rasch und vollständig austrocknen kann.
Die auf die beschriebene Art aufgebaute, mit einer nur dünnen, z.B. 1 mm starken, glasfaserverstärkten Polyesterschicht versehene Holzwolleleichtbauplatte kann für verschiedene Verwendungszwecke in der Bauwirtschaft eingesetzt werden, weil durch die Konbination der Leichtbauplatte von hohem Isolierwert für Schall und Wärme mit dem spezifisch leichten, mechanisch festen, dichten und witterungsbeständigen, glasfaserverstärkten Kunstharzbelag von hoher Schlagfestigkeit die sonst üblichen Arbeitsvorgänge auf der Baustelle bereits vorweggenommen sind.
Diese Bauelemente brauchen z.B. im Gegensatz zu den herkömmlichen Leichtbauplatten nicht mehr verputzt oder mit einem Estrich versehen zu werden, weil die Funktion eines nachträglich aufgebrachten Putzes oder Estrichs bereits durch den witterungsbeständigen und mechanisch ausreichend festen, glasfaser verstärkten Polyesterharzbelag, der auch beliebig eingefärbt sein kann, übernommen wird. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die Wartezeiten für das Erhärten und Austrocknen des Putzes oder Estrichs entfallen. Solche Platten können z.B. als Wand- bzw. Zwischenwandelemente oder als Fussbodenplatten verwendet werden.
Der mit der Erfindung verbundene technische Fortschritt besteht einerseits darin, dass dadurch eine Platte geschaffen wird, in der die Vorzüge der Holzwolle Leichtbauplatte und die der glasfaserverstärkten Kunststoffe in einem technisch befriedigenden, wirtschaftlich herstellbaren Bauelement vereint werden. Dabei können Belagdicke und Belagfestigkeit durch Wahl verschieden dicker und verschieden fester Glasfaserbahnen oder durch Kombination mehrerer Faservliese den jeweiligen Erfordernissen bei der praktischen Anwendung der Platten angepasst werden.
Ein weiterer technischer Fortschritt liegt anderseits darin, dass die bereits bestehende Bandformmaschine noch zusätzlich als Härteofen für das Polyesterharz benützt werden kann, wobei die Tränkung des Glasfaservlieses und die Aufbringung ohne Handarbeit und das Aushärten der glasfaserverstärkten Polyesterharzschicht in einem Arbeitsgang gleichzeitig mit dem Formen, Pressen und Abbinden der Holzwolleplatte in der beheizten Bandformmaschine erfolgt. Gegenüber einer nachträglichen Beschichtung von Leichtbauplatten in einem zweiten Arbeitsgang liegt in diesem Verfahren ein wesentlicher technischer und auch wirtschaftlicher Vorteil.