CH642592A5 - Verbundplatte mit zwei deckschichten und einem kern. - Google Patents

Verbundplatte mit zwei deckschichten und einem kern. Download PDF

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CH642592A5 CH919578A CH919578A CH642592A5 CH 642592 A5 CH642592 A5 CH 642592A5 CH 919578 A CH919578 A CH 919578A CH 919578 A CH919578 A CH 919578A CH 642592 A5 CH642592 A5 CH 642592A5
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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbundplatte mit zwei Deckschichten und einem Kern aus einer Mischung eines Füllstoffes und eines Bindemittels.
Verbundplatten der vorbezeichneten Art, bei denen metallische oder nicht-metal'lische Deckschichten durch vollflächige Verklebung mit Kernschichten anorganischer Natur und mit Hilfe eines Bindemittels verbunden sind, sind bereits bekannt. Die bei den bekannten Verbundplatten zur Anwendung gelangenden Kernmaterialien können zwar anorganisch und unbrennbar sein, doch haften allen solchen bisher bekannten Verbunden dieser Art wesentliche Nachteile an.
Anorganische Kernmaterialien und Kleber sind wohl unbrennbar, doch sind sie oft zufolge der fehlenden Elastizität nicht in der Lage, die aus mechanischen Beanspruchungen oder aus thermischen Dilatationen der Deckschichten resultierenden Deformationen aufzunehmen. Solche Verbundplatten reagieren daher mit Sprödbruch oder Deckschichtabstossung bzw. Delamination. Ausserdem sind sie meist feuchtigkeitsempfindlich oder wasseraufsaugend, wodurch die metallischen Deckschichten korrodieren können, insbesondere wenn alkalisch reagierende Substanzen verwendet wurden.
Enthalten diese anorganischen Kernmaterialien mineralische Bestandteile hoher Härte oder Asbestfasern, ist die Verarbeitung, wie Sägen und Bohren nur mit speziellen Werkzeugen möglich und es können toxikologisch bedenkliche Stäube die Bearbeitung weiter erschweren.
Organische oder vorwiegend organische Stoffe bzw. Kunststoffe enthaltende Kernmaterialien können die Anforderungen der Unbrennbarkeit nicht erfüllen, da bei der Einwirkung von Feuer oder hohen Temperaturen durch die Zersetzung der organischen Bestandteile grosse Mengen brennbarer Gase abgespalten werden.
Es ist bekannt, dass die Brennbarkeit organischer Substanzen, wie Kunstharze, durch die Einarbeitung möglichst grosser Mengen von Aluminiumhydroxid, Al(OH)s, bzw. Aluminiumoxid-Hydrat stark reduziert wird.
Die Wirkungsweise beruht einmal auf einer Verminderung des Heizwertes pro kg Mischung entsprechend dem Füllungsgrad un'd andererseits darauf, dass zur Dehydrata-tion und Erwärmung von Al(OH)3, welches bis 35 Gew.-% chemisch gebundenes Wasser enthält, gemäss Formel
2 Al(OH)3 + 290 kJ > 200°C A1203 + 3 H20
ca. 1880 kJ Energie pro kg Al(OH)3 verbraucht wird. Ausserdem wirkt der Wasserdampft als sauerstoffverdrängendes Schutzgas, wobei durch die Bildung einer oberflächlichen Schutzschicht aus Füllstoff und Verkohlungsprodukten die tiefer liegenden Schichten gegen die Einwirkung der Zündquelle zusätzlich isoliert und damit die Abspaltung brennbarer Zersetzungsprodukte weiter reduziert wird.
In mehreren Ländern wurden Kriterien ausgearbeitet und genormt, die es erlauben, Materialien mit geringen Anteilen organischer Substanzen in die Klasse der unbrennbaren Baustoffe bzw. Bauteile einzustufen. Als eine Möglichkeit zur Erfüllung dieser Unbrennbarkeitsbedingungen, muss z.B. in Deutschland nach DIN 4102 nachgewiesen werden, dass der untere Heizwert des Baustoffes pro kg nicht mehr als 4200 kJ/kg bzw. bei Bauteilen die freiwerdende Wärmemenge — unter Brandversuchsbedingungen — weniger als 16 800 kJ/m2 beträgt. In der Schweiz und Frankreich gelten für den Nachweis der Unbrennbarkeit und für die Zulassung unbrennbarer Bauteile ähnliche Bedingungen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbundplatte aufzuzeigen, welche gemäss den in den vorerwähnten Ländern ausgearbeiteten Kriterien und Normen in die Klasse von unbrennbaren Bauteilen einzustufen ist, und mit welcher gleichzeitig die den mit anorganischen Kernmaterialien und Klebern versehenen bekannten Verbundplatten anhaftenden, vorbeschriebenen Nachteile vermieden werden.
Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst,
dass der Kern aus 85-95 Gew.-% mindestens 50 Gew.-% körniges Al'(OH)s mit einer durchschnittlichen Korngrösse von über 100 (im enthaltendem Füllstoff und entsprechend 5-15 Gew.-% Bindemittel besteht.
Vorteilhafterweise ist es nunmehr möglich geworden, ausreichend hohe Anteile Al(OH)3 in einen lösungsmittelfreien Kunststoff einzuarbeiten, um die Kriterien der Nicht-brennbarkeit gleichzeitig mit den Festigkeits- bzw. Elastizitätsanforderungen an ein Verbund-Kernmaterial mit der gewünschten Schichtdicke von vorzugsweise 2-10 mm zu erreichen, und damit die Nachteile der bekannten unbrennbaren Verbundplatten zu vermeiden. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen 2-4 und der nachfolgenden Beschreibung.
Nach der Erfindung wird der gewünschte hohe Füllungsgrad mit Al(OH)3 dank einer speziellen Verteilung der ausserordentlich geringen Bindemittelmenge durch eine gezielte strukturelle Ausbildung und Granulometrie der Al(OH)3-Partikel und insbesondere einem von den Grenzflächen der Deckschicht, vorzugsweise einem Deckblech, nach der Kernmitte zu abnehmenden Bindemittelgehalt erreicht. Dadurch können Füllgrade bzw. Verhältniszahten zwischen AI(OH)3-Füllstoff und Bindemittel erreicht werden, die mit handelsüblichen Al(OH)3-Qualitäten im Kornbereich von weniger als 100 {Am infolge zu hoher benetzbarer Oberfläche nicht möglich sind, bzw. ungenügende Bindekräfte und Elastizitätseigenschaften zur Folge haben.
Mit dem von der Grenzfläche und aussenliegenden Kernschichten nach der mechanisch wenig beanspruchten, neutralten Kernmitte abnehmenden Bindemittelgehalt wird in optimaler Weise gleichzeitig eine gute Verklebung zwischen Deckschicht, insbesondere Deckblech und Kern sowie im Kern eine Verfestigung der aussenliegenden, bei Biegung hauptsächlich beanspruchten Kernschichten erreicht.
Für die erfindungsgemässe Verbundplatte können aus natürlichen Abbaustätten durch Brechen, Sieben, Waschen und Trocknen gewonnene Granulate mit mindestens 50 Gew.-% Al(OH)3, d.h. einem Glühverlust der getrockne5
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ten Substanz von mindestens 17,5 Gew.-% in mittleren Korngrössen von über 100 [im oder aus reinem nach dem grosstechnischen Bayer-Prozess grobkörnig ausgefülltem bzw. agglomeriertem AI(OH)3 oder feinpulvrig ausgefälltes und evtl. nachträglich durch eine spezielles Kompaktie-rungs-Verfahren gewonnenes Al(OH)3-Granulat mit einer scheinbaren Dichte von mindestens 2,2 g/cm3 und einem Trockenglühverlust bis 34,6% verwendet werden. Ausserdem kann die Kornverteilung des Aluminium-hydroxids dem Hohlraum-Minimum-Prinzip für eine optimale Pak-kungsdichte nach dem Gesetz von Füller
100. Korndurchmesser X
Anteil Korn X =
Grösstkorndurchmesser angenähert werden.
Um eine optimale Festigkeit, insbesondere Biegefestigkeit des Baustoffes zu erreichen, wird ein körniges Aluminiumhydroxid mit möglichst hohen Kornbruchfestigkeiten verwendet.
Als Bindemittel können flüssige, organische Reaktionsharzgemische auf der Basis von reaktiven Kunstharzmonomeren, Vorpolymerisaten oder Mischungen derselben, die durch Polymerisationsreaktionen zu Polyester-, Polyurethan-, Epoxid- oder Polymethylmethacrylat-Polymeren aushärten, verwendet werden.
Die Herstellung von erfindungsgemässen Verbundplatten kann zum Beispiel auf folgende Weise durchgeführt werden.
Die oberen und unteren Deckschichten werden mit einem Bindemittelanteil von je 5-40% der gesamten Bindemittelmenge beschichtet, dann werden auf die untere beschichtete Deckschicht das in einem geeigneten Mischgerät mit dem restlichen Bindemittel innig vermischte schütt-oder rieselfähige Aluminiumhydroxid-Granulat in gleich-mässiger Schicht aufgetragen und anschliessend die obere beschichtete Deckschicht aufgelegt und alle Schichten zwischen heizbaren Platten gepresst und das Bindemittel ausgehärtet. Dabei dringt die auf den Deckschichten aufgetragene Bindemittelmenge teilweise in die aussenliegenden Kernschichten zwischen die Aluminiumhydroxid-Körner ein und bewirkt so einen in den Aussenschichten erhöhten,
nach der Kernmitte abnehmenden Bindemittelgehalt.
Beispiel I
Für die Kernmischung werden 10 kg eines aus gebrochenem Bauxit durch Sieben-, Waschen und Trocknen gewonnenen Granulates mit folgenden Eigenschaften1 erhalten:
Kornverteilung y3
0,1-1
mm
Vz
1 -2
mm y3
2 -3
mm
Scheinbare Dichte d'er Körner
2,4
g/cm3
Glühverlust des Korngemisches
25
Gew.- %
Al(OH)3 - Gehalt (theoretisch)
72,2
Gew.-%
in einem Zwangsmischer wird das so gewonnene
Granulat tionsgemisch, bestehend aus 442 g Polyestertriol mit einer Hydroxylzahl von 450-500 und 552 g Polyisocyanatge-misch mit ca. 90% Diphenylmethan, 4,4'-Diisocyanat (MDI) und einem NCO-Gehalt von 30-32% sowie 6 g Di-5 butylzinndilaurat als Katalysator intensiv vermischt. Diese Kernmischung wird zwischen zwei Deckblechen von 1,5 m2, die zuvor mit je 100 g/m2 des gleichen flüssigen Polyurethan-Reaktionsgemisches beschichtet wurden, gleichmässig verteilt. Anschliessend werden die Deckschichten mit dem io dazwischenliegenden Kern-Füllstoff 15 min bei 80°C und 10 N/cmz Druck auf einer Heizpresse gepresst und ausgehärtet.
Die derart hergestellte Verbundplatte hat im Vergleich zu einer auf gleiche Weise mit gewöhnlichem Sand und 15 gleicher Kornverteilung hergestellten Platte folgende für die Brennbarkeit relevanten Eigenschaften aufzuweisen:
1. Unterer Heizwert des Plattenkerns a) mit Bauxit als Füllstoff 20 = 1'850 kJ/kg oder
12'980 kJ/m2 bei 5 mm Kerndicke (7 kg/m2)
b) mit Sand als Füllstoff = 2'960 kJ/kg oder
25'160 kJ/m2 bei 5 mm Kerndicke (8,5 kg/m2). 25 2. Brennbarkeit im Labor-Brandschacht; Prüfung an Kernplatten ohne Deckschichten 7 X 190 X 450 mm senkrecht, (hochkant); 5 min Beflammung der Probenunterkante mit 2 Bunsenbrennern.
30
35
während 1 Minute mit 1 kg flüssigem Polyurethan-Reak-
Ergebnisse:
a) mit Bauxit als Füllstoff max. Rauchgastemperatur 280°C Gewichtsverlust 6,4%
kein Nachbrennen b) mit Sand als Füllstoff max. Rauchgastemperatur 500°C Nachbrennen bis zum totalen Zerfall der Probe
40 Beispiel II
Für die Kernmischung werden 1,5 kg alkaliarmes, grob ausgefälltes Aluminiumhydroxid mit einem Kornhäufigkeits-Maximum von 100 ± 20 [im, 3,5 kg nach einem speziellen bekannten Pressverfahren auf eine Rohdichte von minde-45 stens 2,2 g/cm3 kompaktiertes und auf einen Kornbereich von 0,2-1 mm granuliertes Aluminiumhydroxid sowie 5 kg auf die gleiche Weise hergestelltes Aluminiumhydroxid-Granulat im Kornbereich von 1-3 mm im Zwangsmischer während 1 min gemischt mit 1 kg Polyurethan-Reaktionsge-50 misch wie im Beispiel 1 beschrieben.
Die Kernmischung wird zwischen zwei Deckschichten, deren kernseitige Flächen zuvor mit je 150 g/m2 eines elastischen 50% Füllstoff enthaltenden Polyurethan-Zwei-komponenten-Klebstoffes beschichtet wurden, gleichmässig 55 verteilt und der ganze Verbund 15 min bei 80°C und 10 N/cm2 Druck unter der Heizpresse ausgehärtet.
Die Kernschicht dieser Platte hat nach dem Ablösen der Deckschichten eine Dicke von 5 mm und ein Gewicht von 6,7 kg/cm2. Der untere Heizwert beträgt 1005 kJ/kg 60 oder 6 700 kJ/m2.
v

Claims (4)

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1. Verbundplatte mit zwei Deckschichten und einem Kern aus einer Mischung eines Füllstoffes und eines Bindemittels, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern aus 85-95 Gew.-% mindestens 50 Gew.-% körniges Al'(OH)3 mit einer durchschnittlichen Korngrösse von über 100 [Am enthaltendem Füllstoff und entsprechend 5-15 Gew.-% Bindemittel besteht.
2. Verbundplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf jeder Innenseite der Deckschichten ein Bindemittelanteil aufgetragen ist und dadurch das Bindemittel von der Deckschicht zur Kernmitte abnehmend verteilt ist.
2
PATENTANSPRÜCHE
3. Verbundplatte nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die den Kern bildende Mischung als Füllstoff zudem Fasern enthält.
4. Verbundplatte nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel ein gehärtetes organisches Reaktionsgemisch aus flüssigen Komponenten ist.
CH919578A 1978-08-31 1978-08-31 Verbundplatte mit zwei deckschichten und einem kern. CH642592A5 (de)

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