CH691319A5 - Formteil auf der Basis eines Hartschaumes sowie Herstellungsverfahren und Verwendung desselben. - Google Patents

Formteil auf der Basis eines Hartschaumes sowie Herstellungsverfahren und Verwendung desselben. Download PDF

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CH691319A5
CH691319A5 CH172196A CH172196A CH691319A5 CH 691319 A5 CH691319 A5 CH 691319A5 CH 172196 A CH172196 A CH 172196A CH 172196 A CH172196 A CH 172196A CH 691319 A5 CH691319 A5 CH 691319A5
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lt
gt
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CH172196A
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Juerg Vogt
Bernhard Kerns
Hanspeter Hunziker
Hansrudolf Unold
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Sarna Patent & Lizenz Ag
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L59/00Thermal insulation in general
    • F16L59/02Shape or form of insulating materials, with or without coverings integral with the insulating materials
    • F16L59/021Shape or form of insulating materials, with or without coverings integral with the insulating materials comprising a single piece or sleeve, e.g. split sleeve, two half sleeves
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/34Auxiliary operations
    • B29C44/56After-treatment of articles, e.g. for altering the shape
    • B29C44/5627After-treatment of articles, e.g. for altering the shape by mechanical deformation, e.g. crushing, embossing, stretching
    • B29C44/5636After-treatment of articles, e.g. for altering the shape by mechanical deformation, e.g. crushing, embossing, stretching with the addition of heat
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04BGENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/62Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
    • E04B1/74Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection . Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls
    • E04B1/76Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection . Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls specifically with respect to heat only
    • E04B1/78Heat insulating elements
    • E04B1/80Heat insulating elements slab-shaped
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04BGENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B7/00Roofs; Roof construction with regard to insulation
    • E04B7/20Roofs consisting of self-supporting slabs, e.g. able to be loaded
    • E04B7/22Roofs consisting of self-supporting slabs, e.g. able to be loaded the slabs having insulating properties, e.g. laminated with layers of insulating material
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04DROOF COVERINGS; SKY-LIGHTS; GUTTERS; ROOF-WORKING TOOLS
    • E04D13/00Special arrangements or devices in connection with roof coverings; Protection against birds; Roof drainage; Sky-lights
    • E04D13/16Insulating devices or arrangements in so far as the roof covering is concerned, e.g. characterised by the material or composition of the roof insulating material or its integration in the roof structure
    • E04D13/1606Insulation of the roof covering characterised by its integration in the roof structure
    • E04D13/1612Insulation of the roof covering characterised by its integration in the roof structure the roof structure comprising a supporting framework of roof purlins or rafters
    • E04D13/1618Insulation of the roof covering characterised by its integration in the roof structure the roof structure comprising a supporting framework of roof purlins or rafters with means for fixing the insulating material between the roof covering and the upper surface of the roof purlins or rafters

Description


  
 



  Die vorliegende Erfindung betrifft einen Formteil auf der Basis eines Hartschaumes - gemäss DIN 7726 - aus wenigstens einem thermoplastischen Material gemäss Oberbegriff des Patentanspruches 1. 



  Es wird auch ein Verfahren zur Herstellung dieses Formteiles gemäss Oberbegriff des Patentanspruches 16 und dessen Verwendung gemäss Oberbegriff des Patentanspruches 24 beschrieben. 



  Platten auf der Basis von expandiertem Polystyrol, EPS, beispielsweise Styroporplatten, werden als Wärmedämmmaterial auf Dächern verwendet. 



  Solche Wärmedämmplatten sind bei den gebräuchlichen Dicken von bis zu etwa 140 mm nur dann begehbar, wenn sie auf eine genügend tragfähige Verlegeunterlage, beispielsweise eine Holzschalung, verlegt werden. 



  Wenn diese Wärmedämmplatten direkt auf Sparren, also ohne genügend tragfähige Verlegeunterlage und ohne bezüglich Tragfähigkeit genügende Kaschierung, verlegt werden, dann besteht während des Einbaues in Abhängigkeit des Sparrenabstandes die akute Gefahr des Durchbruchs im Sparrenfeld. 



  Analoges gilt für herkömmliche Platten auf der Basis von Polyurethan-, Aminoplast- und Polyvinylchlorid-Schäumen. 



  Dasselbe gilt auch für herkömmliche Platten auf der Basis von anorganischen und/oder organischen Fa sern, beispielsweise Glasfasern, Steinwolle, Basaltwolle, Blähglimmer, Holz, Baumwolle, Kokos, Cellulose und Ähnliches. 



  Zur Reduktion der akuten Unfallgefahr ist es absolut notwendig, geeignete Massnahmen zu treffen; beispielsweise Aufstellen von Gerüsten, Auffangnetzen, Seilsicherungen von Personen etc. 



  Bei einigen herkömmlichen Wärmedämmmaterialien ist die Oberfläche nicht genügend mechanisch beanspruchbar, beispielsweise Einwirkungen durch Druck und Schlag. 



  Bei einigen herkömmlichen Wärmedämmmaterialien in Form von Platten ist die Festigkeit der Stirnflächen für eine Profilierung ungenügend. 



  Bei weiteren herkömmlichen Wärmedämmplatten muss zur Garantierung einer genügenden Tragfähigkeit der Stoss auf einer Verlegeunterlage, zum Beispiel auf einem Sparren, angeordnet werden. 



  Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die oben genannten Nachteile zu überwinden. 



  Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein neues Formteil zur Verfügung zu stellen, welches in einer Konstruktionsebene mit minimaler Dicke eine einstellbare Kombination an Tragfähigkeit und Wärmedämmleistung hat. 



  Dieses Formteil soll auch genügend Widerstand gegen Druck und Schlag haben. 



  Die Tragfähigkeit und die Wärmedämmleistung und der Widerstand gegen Druck und Schlag sollen je nach Anwendung einstellbar sein. 



  Die Profilierung soll wahlweise ausgestaltet werden können. 



  Bezüglich der Tragfähigkeit soll durch entsprechende Profilierung und/oder durch Anbringung eines Verbindungselementes, beispielsweise eine Kombination von Nut und Feder, eine Durchlaufwirkung erzielt werden. 



  Ebenso sollen durch entsprechende Profilierung Wärmebrücken minimiert werden. 



  Das neue Formteil soll am Ort seiner Anwendung, beispielsweise auf der Baustelle, einen einfachen Systemaufbau und eine rationelle Verarbeitung ermöglichen. 



  Das neue Formteil soll wasserabweisend sein. 



  Die Erfindung ist durch die Merkmale in den unabhängigen Ansprüchen gekennzeichnet. 



  Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert. 



  Das erfindungsgemässe Formteil 4 erfüllt die obigen Ziele. 



  Im folgenden Teil wird eine mögliche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 



  Dabei werden Ausführungsformen, wie sie in den abhängigen Ansprüchen definiert sind, nicht wiederholt. 



  Dieses Formteil wird gemäss dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel hergestellt und hat die hierin angegebenen Eigenschaften. 



  Dieses Formteil ist speziell geeignet, um mit einer Kunststoffbahn gemäss CH PS 686 370, eine sogenannte Unterdachbahn, und/oder mit einer Kunststoffbahn, gemäss CH PS 686 371, welche die Wasserdampfdiffusion verhindert oder zumindest wesentlich reduziert, eine sogenannte Wasserdampfsperre, kaschiert zu werden. 



  Dieses Formteil kann als tragfähiges und wärmedämmendes Unterdachelement verwendet werden, beispielsweise im Steildach. 



  Folgender Verlegevorgang ist möglich: 



  Die Formteile werden quer zum Sparrenverlauf von oben auf die Sparren verlegt. 



  Die Länge des Formteiles wird in der Regel so gewählt, dass bezüglich Tragverhalten ein 2- oder 3-Feldträger entsteht. 



  Zwecks Erhöhung der Tragfähigkeit werden die Formteile versetzt angeordnet. 



  Als Verbindungselement, welches in die Nut eingeschoben wird, kann eine HDF Feder mit einem Querschnitt von 4 mm x 20 mm verwendet werden. 



  Das Formteil wird in der Regel durch die Konterlattung und entsprechende Befestiger, wie Nägel, Schrauben, in die Unterkonstruktion, wie Sparren, verankert. 
 
   In den Fig. 1 und 2 werden mögliche Verlegearten von erfindungsgemässen Formteilen gezeigt. 
   In den Fig. 3 bis 8 werden Schnitte durch typische Dachaufbauten gezeigt, bei welchen erfindungsgemässe Formteile verwendet werden. 
 



  Das nachfolgende Beispiel soll die vorliegende Erfindung illustrieren. 


 Beispiel 
 



  Zur Herstellung eines erfindungsgemässen Formteiles nach dem diskontinuierlichen Verfahren wurde wie folgt vorgegangen:
 - Herstellen einer Platte aus expandiertem Polystyrol mit Flammschutz (EPS-Platte) in einem Formteilautomaten mit den Abmessungen von 1895 mm x 645 mm x 120 mm mit einem Raumgewicht von 30 kg/m<3>.
 - Die Heizplatten der Heizpressen wurden beidseitig auf eine Temperatur von 180 DEG C aufgeheizt. Die Platten waren mit einer Antihaftschicht aus Teflon versehen.
 - Auf die EPS-Platte wurde beidseitig eine Glasgewebearmierung gelegt. Die so vorbereitete Platte wurde in die oben genannte Heizpresse eingelegt.
 - Die Presse wurde mit 1 bar Druck zusammengefahren. 
 - Nach 75 Sekunden wurde eine EPS Formteildicke von 70 mm erreicht. Die Heizpresse wurde geöffnet und das EPS-Formteil wurde in die Kühlpresse verschoben.

   In der Kühlpresse wurde das Formteil bei 1 bar Druck und 30 DEG C nachverdichtet, bis das Endmass von 60 mm Dicke erreicht war. Die Platte blieb insgesamt 60 Sekunden in der Kühlpresse. Danach wurde die Presse geöffnet und die Platte wurde entnommen.
 - Die Platte wurde an allen vier Stirnseiten auf das Endmass von 1875 mm x 625 mm bearbeitet. Im gleichen Arbeitsgang wurde eine Nut eingefräst. 



  Das so hergestellte EPS-Formteil hatte folgende Eigenschaften: 
<tb><TABLE> Columns=4 
<tb><SEP>Biegefestigkeit:<SEP>DIN 53423<SEP>N/mm<2><SEP>0.97
<tb><SEP>Druckspannung 
 bei 10% Stauchung:
 <SEP>DIN 53421
 <SEP>N/mm<2>
 <SEP>0.16
<tb><SEP>Wärmeleitfähigkeit (1-Plattengerät):
 <SEP>DIN 52612 T1
 <SEP>W/(m . K)
 <SEP>0.029
<tb><SEP>Brandverhalten:<SEP>VKF 88/94<SEP>BKZ<SEP>5 
<tb></TABLE> 



  Als Vergleich dazu nachfolgend die Messwerte eines unverdichteten Formteiles gleicher Dimension: 
<tb><TABLE> Columns=4 
<tb><SEP>Biegefestigkeit:<SEP>DIN 53423<SEP>N/mm<2><SEP>0.31
<tb><SEP>Druckspannung 
 bei 10% Stauchung:
 <SEP>DIN 53421
 <SEP>N/mm<2>
 <SEP>0.17
<tb><SEP>Wärmeleitfähigkeit (1-Plattengerät):
 <SEP>DIN 52612 T1
 <SEP>W/(m . K)
 <SEP>0.030
<tb><SEP>Brandverhalten:<SEP>VKF 88/94<SEP>BKZ<SEP>5 
<tb></TABLE> 



  Als Vergleich dazu nachfolgend die Messwerte eines unverdichteten Formteiles mit doppelter Dicke;  (Ausgangsformteil) 
<tb><TABLE> Columns=4 
<tb><SEP>Biegefestigkeit:<SEP>DIN 53423<SEP>N/mm<2><SEP>0.26
<tb><SEP>Druckspannung 
 bei 10% Stauchung:
 <SEP>DIN 53421
 <SEP>N/mm<2>
 <SEP>0.18
<tb><SEP>Wärmeleitfähigkeit (1-Plattengerät):
 <SEP>DIN 52612 T1
 <SEP>W/(m . K)
 <SEP>0.030
<tb><SEP>Brandverhalten:<SEP>VKF 88/94<SEP>BKZ<SEP>5 
<tb></TABLE> 



  In den Figuren werden folgende Bezugszeichen verwendet: 
 
   1 Dachlattung 
   2 Konterlattung 
   3 Unterdachbahn, vorzugsweise eine Kunststoffbahn wie sie in der Schweizerischen Patentschrift CH 686 370 A5 definiert ist. 
   4 erfindungsgemässes Formteil 
   5 Wärmedämmung 
   6 Dampfsperre, vorzugsweise eine Kunststoffbahn, welche die Wasserdampfdiffusion verhindert oder zumindest wesentlich reduziert, wie sie in der Schweizerischen Patentschrift CH 686 371 A5 definiert ist. 
   7 Sparren 
   8 Leisten oder Winkel 
   9 Verkleidung 
   10 versetzte Verlegung 
   11 parallele Verlegung 
 

Claims (24)

1. Formteil (4) auf der Basis eines Hartschaumes aus wenigstens einem thermoplastischen Material, dadurch gekennzeichnet, dass - wenigstens eine Zone seines Oberflächenbereiches im Vergleich zu seinem Kernzonenbereich einen höheren Grad der Verdichtung aufweist, - der Übergang vom genannten Kernzonenbereich in die verdichtete Zone oder in die verdichteten Zonen kontinuierlich ist, und - der genannte Kernzonenbereich und die verdichtete Zone oder die verdichteten Zonen aus einem einzigen Ausgangsformteil hergestellt sind.
2. Formteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Vorhandensein von mehreren verdichteten Zonen der genannte Grad der Verdichtung in den einzelnen verdichteten Zonen gleich ist.
3.
Formteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Vorhandensein von mehreren verdichteten Zonen der genannte Grad der Verdichtung in den einzelnen verdichteten Zonen verschieden ist.
4. Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens eine der verdichteten Zonen wenigstens eine Armierung durch Einbettung verankert ist, insbesondere durch eine mechanische und/oder chemische Verankerung.
5. Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der verdichteten Zonen mit einer flexiblen oder starren Schicht verbunden ist.
6. Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Teile seiner Oberfläche profiliert sind.
7. Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der verdichteten Zonen wasserdampfdurchlässig ausgestaltet ist.
8.
Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Raumgewicht des Kernzonenbereiches gleich dem Raumgewicht des Ausgangsformteiles ist, und insbesondere ein Raumgewicht von 10 kg/m<3> bis 100 kg/m<3>, vorzugsweise von 20 kg/m<3> bis 50 kg/m<3> hat.
9. Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Material Polystyrol, insbesondere expandiertes Polystyrol, EPS, extrudiertes Polystyrol, XPS, expandiertes Polystyrol-polyphenylenether-Blend, PS-PPE, Polyvinylchlorid, PVC, ist.
10. Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der wesentliche Teil der verdichteten Zonen eine Schichtdicke von 0,5 mm bis 5 mm, vorzugsweise von 1 mm bis 4 mm, insbesondere von 1,5 mm bis 2,5 mm, hat.
11.
Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Formteil (4) die Form einer Rinne, einer Halbschale oder einer Platte hat, insbesondere mit einer quadratischen oder rechteckigen Grundfläche, wobei die Grundfläche und die Deckfläche als verdichtete Zonen ausgebildet sind, und wobei wenigstens eine der Stirnflächen gegebenenfalls profiliert ist.
12. Formteil nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Armierung ein Gewebe, Gelege, Gewirke, Vlies, Band, Gitter, Netz oder beliebige Kombinationen davon ist, insbesondere aus Kunststoff- und/oder Glas- und/oder Naturfasern und/oder Metallen, wobei die Oberflächen dieser Materialien gegebenenfalls mit einem Haftvermittler und/oder einer Beschichtung ausgerüstet sind.
13.
Formteil nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbund zwischen verdichteter Zone und der flexiblen Schicht, beispielsweise eine Unterdachbahn, auch Unterspannbahn genannt, Dampfsperre, Dampfbremse, oder der starren Schicht, beispielsweise eine Gipsplatte, zementgebundene Spanplatte, Silikatfaserplatte, mittels Kaschierung erfolgt ist.
14. Formteil nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil aus Nut, Stufenfalz oder als Kombination von Nut und Kamm ausgebildet ist, einschliesslich Kombinationen davon.
15. Formteil nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserdampfdurchlässigkeit mittels Perforation der verdichteten Zone oder der verdichteten Zonen erfolgt.
16.
Verfahren zur Herstellung des Formteiles (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass man - in einem ersten Schritt einen Ausgangsformteil auf der Basis eines Hartschaumes aus wenigstens einem thermoplastischen Material mit der gewünschten Formgebung und mit entsprechenden Übermassen, welche in Abhängigkeit vom jeweils gewünschten Grad der Verdichtung und der gegebenenfalls notwendigen Nachbearbeitung sind, unter gleichzeitiger Druck- und Wärmeeinwirkung an einer Zone oder an mehreren Zonen seines Oberflächenbereiches vorverdichtet, - in einem zweiten Schritt den so vorverdichteten Rohling, dessen vorverdichtete Zone oder vorverdichteten Zonen immer noch plastisch und verformbar ist, respektive sind, unter gleichzeitiger Kühlung und unter Druckeinwirkung auf das gewünschte Endmass nachverdichtet, und dieses Endmass so lange hält,
bis das so erhaltene Formteil (4) auf eine solche Temperatur abgekühlt ist, dass das Formteil (4) die notwendige Eigenstabilität hat, wobei die Verdichtung im ersten und im zweiten Schritt derart erfolgt, dass die Zellstruktur des Hartschaumes im Kernzonenbereich erhalten bleibt, und gegebenenfalls - in weiteren Schritten in der jeweils erforderlichen Reihenfolge den so erhaltenen Formteil (4) nachbearbeitet und/oder den so erhaltenen Formteil (4) mit einer flexiblen oder starren Schicht verbindet.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass man im ersten Schritt vor der genannten Druck- und Wärmeeinwirkung an den jeweils gewünschten Stellen wenigstens eine Armierung aufbringt/auflegt.
18.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass man den ersten und den zweiten Schritt kontinuierlich in einer Doppelband Heiz-Kühlpresse ausführt.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass man den ersten Schritt in einer Heizpresse und den zweiten Schritt in einer unmittelbar nachfolgenden Kühlpresse ausführt.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Schritt bei einem aus expandiertem Polystyrol hergestellten Ausgangsformteil mit einem Raumgewicht von 30 kg/m<3> ein Druck von 1 bar und eine Temperatur im Bereich von 150 DEG C bis 180 DEG C angewendet wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Schritt die Druck- und Wärmeeinwirkung während 30 Sekunden bis 120 Sekunden erfolgt.
22.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Schritt bei einem aus expandiertem Polystyrol hergestellten vorverdichteten Rohling, dessen Kernzonenbereich ein Raumgewicht von 30 kg/m<3> hat, ein Druck von 1 bar und eine Temperatur im Bereich von 20 DEG C bis 50 DEG C angewendet wird.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Schritt die Druck- und Wärmeeinwirkung während 15 Sekunden bis 60 Sekunden erfolgt.
24.
Verwendung des Formteiles (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 15 als - Wärmedämmmaterial, insbesondere im Dach-, Wand- und Fassadenbereich, beispielsweise Steildach, Flachdach, sowie Container-, Kühlraum-, Messe- und Fahrzeugbau, - Wärmedämmmaterial für Rohre und Behälter, - Schalungsersatzmaterial im Betonbau mit Wärmedämmfähigkeit, - Verpackungsmaterial, insbesondere in der Form eines technischen Formteiles zum Schutz von Gütern und Gegenständen, - Wärmedämm- und Füllmaterial im Türen- und Torbau.
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