CZ2012120A3

CZ2012120A3 - Zpusob výroby integrálních dílcu na bázi lehceného polystyrenu se zabudovanými funkcními a/nebo ozdobnými prvky

Info

Publication number: CZ2012120A3
Application number: CZ20120120A
Authority: CZ
Inventors: Bris@Petr; Kubena@Jirí
Original assignee: Univerzita Tomáse Bati ve Zlíne
Priority date: 2012-02-20
Filing date: 2012-02-20
Publication date: 2013-08-28
Also published as: WO2013123919A1; CZ306893B6

Abstract

Zpusob výroby integrálních dílcu na bázi lehceného polystyrenu spocívá v tom, ze pri výrobe báze z predpenených perlicek z lehceného polystyrenu se do formy umístí funkcní a/nebo ozdobné prvky, jejichz kontaktní plocha umístená uvnitr formy se predem opatrí nánosem z kapalného prepolymeru na bázi polyester nebo polyetéruretanu, kopolymeru butadienu a styrénu, butadienu a akrylonitrilu, prípadne z dalsích monomeru zakoncených NCO skupinou o obsahu 0,7 az 3,0 hmotn. dílu, nejlépe 1,2 az 2,2 hmotn. dílu na 100 hmotn. dílu prepolymeru, na takto pripravený polotovar se pusobí vodou ze syté vodní páry, címz se z predpenených perlicek vytvorí báze z lehceného polystyrenu a soucasne se pusobením vody na koncové NCO skupiny nánosu kapalného prepolymeru vytvorí na rozhraní báze a funkcního a/nebo ozdobného prvku pevný polymer. Tato technologie umoznuje spojování bloku na bázi lehceného polystyrénu s dílci v podobe obvodových sten na bázi deskových materiálu, elektroinstalacních príp. vodoinstalacních trubek, výztuzných materiálu v podobe trubek, drátu, sítovin apod., tapet nebo fólií slouzících jako povrchová úprava prípadných dalsích funkcních dílcu, které budou dulezité pro uplatnitelnost integrálního dílce v praxi.

Description

Způsob výroby integrálních dílců na bázi lehčeného polystyrenu se zabudovanými funkčními a/nebo ozdobnými prvky

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby integrálních dílců na bázi lehčeného polystyrenu se zabudovanými funkčními a/nebo ozdobnými prvky. Řešení je určeno k využití především ve stavebnictví.

Dosavadní stav techniky

V současné době se bloků na bázi lehčeného polystyrenu široce využívá ve stavební výrobě. Zde mají nejsirší použití pro klasickou formu zateplování starších panelových nebo i cihlových staveb s příliš nízkým tepelným odporem, to znamená s vysokými tepelnými ztrátami, coz převedeno do praxe představuje zvýšené nároky na množství energie potřebné k zajištění dostatečného vytápění budov.

Dodatečné zateplování je poměrné pracnou záležitostí. Například pro zateplení 1 m²panelového domu se předpokládá spotřeba lidské práce cca 1,05 Nh ,což se přibližuje pracnosti hrubé stavby pomocí železobetonových panelů. Rovněž spotřeba materiálů je relativně vysoká. Na zateplení 1 m² je sice zapotřebí jen cca 1,4 - 2,8 kg lehčeného polystyrenu ve formě desek (podle hustoty a tloušťky desky), ovšem další materiály tvoří 3 kg lepicí stěrky a cca 1,1 m² armovací sklotextilní síťoviny nebo tkaniny. Výše uvedená spotřeba je stanovena pro jednoduchou technologii lepení polystyrénové desky přímo na zateplovanou stěnu. Kvalitnější provedení využívá přikotveného roštu z dřevěných nebo hliníkových profilů a je podstatně pracnější.

Panelová výstavba se vyznačuje poměrně vysokou rychlostí realizace a relativně nízkou spotřebou lidské práce při vlastní výstavbě. Ovšem při výstavbě je vždy nutno využít těžké stavebné techniky. Příprava panelů se realizovala mimo staveniště, což mělo mimo vlastní racionalizaci výroby polotovarů výhodu i v tom, že příprava polotovarů nebyla závislá na povětrnostních podmínkách. Ovšem takto vytvořené obytné prostory většinou již nesplňují současné požadavky na bydlení, a to jak z estetického hlediska, tak i z pohledu užitných vlastností, k nimž patří i zvuková a tepelná izolace stavby.

Zvýšené normativní i uživatelské požadavky na bydlení způsobily nárůst procenta zděných novostaveb. Při jejich realizaci se místo klasických cihel používá cihlových nebo betonových tvárnic, většinou děrovaných, případně pro zlepšení tepelného odporu vybavených izolační vložkou. Pracnost výstavby je cca 4 - 5 krát vyšší než u panelových staveb a rychlost realizace silně ovlivňují povětrnostní podmínky. Tepelný odpor zdivá při tlouštce stěny okolo 50 cm činí 2,7 - 2,9 m² K / W, což je na hranici doporučené hodnoty.

Ve srovnání se zděnými objekty je pracnost realizace podstatně nižší u výstavby budov metodou ztraceného bednění. V tomto případě se použijí duté tvárnice vyrobené z cementotřísky, které se na sebe poskládají, až vytvoří souvislou stěnu (bez malty). Spojem mezi tvárnicemi je realizováno pomocí kovových spon nebo jsou tvárnice přímo vybaveny drážkami a zámky. Svislé dutiny se zalijí betonem. Pracnost technologie se ve srovnání s klasickým zděním sníží asi o jednu třetinu. Tepelný odpor je však i zde nízký - dosahuje hodnoty cca 1,9 m² K / W. Přiměřený tepelný odpor stěny samotné přitom ještě nezabezpečí dostatečnou tepelnou izolaci. U reálné stavby bude průměrná hodnota tepelného odporu nižší v důsledku ztrát prostřednictvím stavebních otvorů (dveře, okna). Index vzduchové neprůzvučnosti se u nich většinou pohybuje okolo 50 dB.

Poměrně vysoká pracnost a relativně dlouhá doba výstavby podnítila zájem o tzv. lehké stavby, které byly dosud využívány jako tzv. účelové stavby, hlavně v průmyslu a zemědělství, i pro účely bydlení. Princip výstavby je následující: vybudují se obvodové nosné dílce, které mohou být zděné, ze dřeva, případné oceli a na ně se připevní nosné rošty ze dřeva nebo z profilů na bázi ocelí příp. hliníku ve tvaru U nebo C. Nosné dílce nebo rošty jsou upraveny tak, aby zde mohly být umístěny vodo- nebo elektroinstalační prvky. Následuje oplášťování deskami tvořícími vnější stěnu, uchycení izolační hmoty na bázi vláken nebo lehčených plastů a oplášťování vnitřní stěny. Konečnou úpravou je zatmelení spár, případně povrchová úprava stěn. Při vhodné volbě materiálové skladby může být životnost takové stavby 80 — 100 let, tepelný odpor nad 5 m² K / W a index zvukové neprůzvučnosti okolo 50 dB. Pracnost takové výstavby je asi 2 - 2,5 krát vyšší ve srovnání s panelovou. K výhodám patří i skutečnost, že není nutno použít ke stavbě těžkou techniku

Pracnost výstavby tohoto typu by bylo možno ještě snížit použitím dílců, u nichž by obvodové desky a izolační jádro byly pevně spojeny, čímž by byl vytvořen lehký stavební panel. V případě, že by tento stavební panel obsahoval elementy umožňující vazbu panelů mezi sebou, pracnost výstavby by byla srovnatelná s klasickou výstavbou při použití železobetonových panelů. Výhodou těchto stavebních dílců je i možnost přenést montáž lehkých panelů mimo staveniště a tím do značné míry eliminovat vliv počasí při vlastní výstavbě.

I tento způsob má své nevýhody. Vlastní výroba panelů je poměrně pracnou záležitostí. Slepování jádra s dalšími elementy vyžaduje další strojní vybavení. Je technologicky obtížné vybavit tento panel trubkami pro zavedení elektro- případně vodoinstalace a jejich umístnění na povrch panelu určitě nepřispěje k estetice bydlení. Jistý problém nastává i při volbě lepidla. Přesné slepování velkých ploch tuhých materiálů může způsobovat technologické problémy z hlediska dosažení požadované přesnosti a nároky na lepený spoj v podobě tepelné odolnosti jsou poměrně vysoké (dostatečná pevnost i nad 50 ° C).

Podstata vynálezu

Dosud uvedené nevýhody a nedostatky tvorby nebo spojování dílců u známých stavebních technologií do značné míry odstraňuje způsob výroby integrálních dílců na bázi lehčeného polystyrenu se zabudovanými funkčními a/nebo ozdobnými prvky podle vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že při výrobě báze z předpěněných perliček z lehčeného polystyrenu se do formy umístí funkční a/nebo ozdobné prvky, jejichž kontaktní plocha umístěná uvnitř formy se předem opatří nánosem z kapalného prepolymeru na bázi polyester nebo polyeteruretanů, kopolymerů butadienu a styrénu, butadienu a akrylonitrilu, případně z dalších monomerů zakončených NCO skupinou o obsahu 0,7 - 3,0 hmotn. d., nejlépe 1,2 2,2 hmotn. d. na 100 hmotn. d. prepolymeru, na takto připravený polotovar se působí vodou ze syté vodní páry, čímž se z předpěněných perliček vytvoří báze z lehčeného polystyrenu a současně se působením vody na koncové NCO skupiny nánosu kapalného prepolymeru vytvoří na rozhraní báze a funkčního a/nebo ozdobného prvku pevný polymer.

NCO skupiny se s výhodou maskují sloučeninami na bázi sloučenin sfenolickým jádrem, kaprolaktamu, sekundárních aminu, případně jinými sloučeninami obsahujícími koncové NCO skupiny. Povrch integrálního dílce se může částečně nebo úplně pokrýt poiymemí fólii, papírovou tapetou, dýhou, případně jiným funkčně a/nebo esteticky zušlechtujícím materiálem. Integrálním dílcem je s výhodou polystyrénový stavební panel a funkčními elementy jsou obvodové desky nebo výztužné elementy v podobě sítí, prutů, trubek, dále také elementy pro elektro- nebo vodoinstalaci.

Princip výroby integrálních dílců podle vynálezu spočívá v tom, že kontaktní plochy prvků, které je potřeba spojit s lehčeným polystyrénovým jádrem, jsou opatřeny nánosem kapalného prepolymeru s obsahem NCO skupin, které jsou výhodně maskovány sloučeninami obsahujícími fenolickou skupinu kaprolaktamem, případně jinými sloučeninami, které účinkem syté vodní páry nebrání síťovací reakci NCO skupiny s vodou. NCO skupina je schopna reakcí s vodou vytvořit pevný polymer podle rovnice:

- NCO + H₂O + OCN - =>, -NHCONH - + CO₂

C L G < < f » Ϊ C ( · «.

Nebo v případě skupiny maskované sloučeninou HX

- NHCOX + H₂O + XOCNH - + teplota => - NHCONH- + CO₂ + 2HX

Pro vytvrzování lepivého nánosu se využije sytá vodní pára, která se současně používá i k výrobě lehčeného polystyrénového bloku z předpěněných perliček o sypné hmotnosti 10 40 kg / m³, nejlépe 25 - 35 kg / m³.

Způsob výroby integrálních dílců podle vynálezu umožňuje vyrobit lehký panel na bázi lehčeného polystyrenu se zabudovanými funkčními, případně ozdobnými prvky mimo staveniště, přičemž pracnost výroby takového dílce je jen o málo vyšší než pracnost výroby vlastní lehčené báze. Panel muže obsahovat obvodové desky, spojovací elementy, trubky pro vedení elektro- nebo vodoinstalace, případně vyztužení v podobě prutů, sítí apod. nebo i další elementy zlepšující funkčnost nebo estetiku panelu. Všechny tyto díly jsou u integrálního dílce pevně spojeny s lehčenou bází. Pevnost vytvořeného spoje převyšuje strukturní pevnost lehčeného polystyrenu a jeho tepelná odolnost je okolo 140 °C. Tepelně izolační vlastnosti i zvuková neprůzvučnost zůstávají zachovány a pracnost výroby a rychlost realizace stavby z takových panelu bude srovnatelná s klasickou panelovou výstavbou, přičemž se obejde bez použití těžké stavební techniky.

Výhodou daného řešení je skutečnost, že spojování vnějších ploch lehčené báze s dalšími prvky i případné pevné zabudování elektro nebo vodoinstalačních trubek nebo jiných elementů do struktury lehčené báze probíhá současně s výrobou této báze za použití jedné formy v jedné technologické operaci.

Případné úpravy formy slouží pouze pro fixaci funkčních a/nebo ozdobných prvků, které je potřeba zabudovat do struktury lehčené báze. To podstatně snižuje pracnost výroby i nároky na technické vybavení.

Použitím způsobu dle vynálezu lze získat širokou škálu provedení konečného panelu. Povrch jádra může být vyztužen síťovinou, například na bázi skleněných vláken. Vnitřní obvodová deska může být nahrazena tapetou apod.

Přestože hlavní použití vynálezu se bude pravděpodobně týkat výroby lehčených panelů, jeho praktická využitelnost je podstatně širší. Danou technologii lze využít i při přípravě desek použitých k zateplení, které budou opatřeny lícovou vrstvou. Například při zateplení cihlových domku mohou být zateplovací desky pevně spojeny s polyesterovou fólii imitující kresbu cihlové stěny. Není vyloučeno využití této technologie při výrobě obalů s tvarovaným vnitřním jádrem.

/ i ; ' l : / : / 5 taco 6 € re < < c < «. c ϋ c i c e

Příklady provedení vynálezu

K bližšímu objasnění podstaty vynálezu slouží dále uvedené příklady konkrétního provedení způsobu výroby podle vynálezu.

Příklad 1

Cementotřísková deska o tloušťce 12,5 mm opatřena lepícím nánosem kapalného butadienstyrénového kaučuku zakončeného NCO skupinami byla uložena na dno formy, přičemž lepící nános směřoval do prostoru formy. Obsah NCO skupin u uvedeného kapalného kaučuku činil 1,8 %, množství nánosu bylo 150 g / m². Forma o hloubce 250 mm byla po stranách vybavena tryskami pro přívod syté páry. Do prostoru formy byla zafixována elektroizolační trubka s povrchem opatřeným nánosem stejného prepolymeru. Forma pak byla naplněna předpěněnými polystyrénovými perličkami o sypné hmotnosti 30 kg/m³. Na polystyrenovu náplň pak byla přiložena deska na bázi sádrokartonu o tloušťce 12 mm opatřená lepícím nánosem o hmotnosti 100 g / m² tak, aby nános směřoval do prostoru formy. Po uzavření formy byla do trysek přivedena sytá vodní pára. Jejím účinkem došlo ke změknutí polystyrénové hmoty, dopěnění perliček a jejich slepení za vytvoření pevné lehčené báze. Součastně došlo i k pevnému spojení lehčené báze se zabudovanými funkčními prvky obvodovými deskami i elektroinstalační trubkou. Tepelný odpor integrálního dílce se zabudovanými funkčními prvky (stavebního panelu) činil cca 6,5 m²K / W, index zvukové neprůzvučnosti pak byl cca 51 dB. Použitím uvedeného stavebního panelu klesne pracnost stavebních prací o 30 - 50 %.

Příklad 2

Cementovláknitá deska na bázi skelných vláken o tloušťce 15 mm byla opatřena nánosem kapalného prepolymeru na bázi polyeteruretanu (obsah NCO skupin 2%) o plošné hmotnosti 150 g/m². NCO skupiny byly maskovány kaprolaktamem. Deska byla vložena do formy o hloubce 300 mm, opatřené po bočních stěnách tryskami pro přívod syté páry. Forma pak byla naplněna perličkami předpěněného polystyrenu o sypné hmotnosti 35 kg/m³. Na horní plochu náplně byla přiložena síťovina na bázi polyesterových vláken o hmotnosti 0,15 kg/m² a následně polyesterová fólie, obsahující na líci budoucí kresbu stěny a na rubu nános výše uvedeného prepolymeru o plošné hmotnosti 200 g/m². Po uzavření se do formy zavedla sytá pára. Tímto postupem byl získán integrální dílec (montážní panel), který má na líci povrchovou úpravu. Tepelný odpor je v daném případě 6,2 m² K/W a index vzduchové neprůzvučnosti cca 57 dB.

Průmyslová využitelnost

Vynález je možné uplatnit ve všech oblastech, kde je vyžadováno pevné spojení báze z lehčeného polystyrenu s dalšími prvky umístěnými na povrchu nebo ve struktuře lehěené báze. Přednostní oblastí využití je stavebnictví.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob výroby integrálních dílců na bázi lehčeného polystyrenu se zabudovanými funkčními a/nebo ozdobnými prvky, vyznačující s e t í m , že při výrobě báze z předpěněných perliček z lehčeného polystyrenu se do formy umístí funkční a/nebo ozdobné prvky, jejichž kontaktní plocha umístěná uvnitř formy se předem opatří nánosem z kapalného prepolymeru na bázi polyester nebo polyeteruretanů, kopolymerů butadienu a styrénu, butadienu a akrylonitrilu, případně z dalších monomerů zakončených NCO skupinou o obsahu 0,7 - 3,0 hmotn. d., nejlépe 1,2 2,2 hmotn. d. na 100 hmotn. d. prepolymeru, na takto připravený polotovar se působí vodou ze syté vodní páry, čímž se z předpěněných perliček vytvoří báze z lehčeného polystyrenu a současně se působením vody na koncové NCO skupiny nánosu kapalného prepolymeru vytvoří na rozhraní báze a funkčního a/nebo ozdobného prvku pevný polymer.
2. Způsob výroby integrálních dílců na bázi lehčeného polystyrenu podle nároku 1, vyznačující se tím, že NCO skupiny se maskují sloučeninami na bázi sloučenin s fenolickým jádrem, kaprolaktamu, sekundárních aminů, případně jinými sloučeninami obsahujícími koncové NCO skupiny.
3. Způsob výroby integrálních dílců podle nároku 1,vyznačující se tím, že povrch integrálního dílce se částečně nebo úplně pokryje polymerni fólii, papírovou tapetou, dýhou, případně jiným funkčně a/nebo esteticky zušlechťujícím materiálem.
4. Způsob výroby integrálních dílců podle nároku 1,vyznačující se tím, že integrálním dílcem je polystyrénový stavební panel a funkčními prvky jsou obvodové desky nebo výztužné elementy v podobě sítí, prutů, trubek, dále také elementy pro elektro- nebo vodoinstalaci.