DE102006060284A1

DE102006060284A1 - Gewebearmiertes Hartschaumträgerelement und dessen Verwendung

Info

Publication number: DE102006060284A1
Application number: DE200610060284
Authority: DE
Inventors: Peter Sigmund; Thomas Semlinger
Original assignee: Construction Research and Technology GmbH
Current assignee: Construction Research and Technology GmbH
Priority date: 2006-12-20
Filing date: 2006-12-20
Publication date: 2008-07-03
Also published as: WO2008083728A1; US20100233459A1; EP2104603A1; US20130097954A1; CN101563200A; JP2010513072A

Abstract

Das beanspruchte gewebearmierte Hartschaumträgerelement mit einer Gesamtschichtstärke < 10 mm ist erfindungswesentlich dadurch gekennzeichnet, dass es vollständig maschinell hergestellt worden ist. Durch die speziellen Merkmale und das bevorzugte Herstellungsverfahren werden Trägerelemente mit einer geringen Schichtstärke erhalten, die sich hinsichtlich ihrer Steifigkeit und Festigkeit nicht von Trägerelementen mit Schichtstärken > 10 mm unterscheiden. Sie sind deshalb auch hervorragend als Isolierungsmaterialien im Bauwesen geeignet und hier insbesondere für konstruktive Aufbauten sowie zur thermischen und zur Schallisolierung.

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein gewebearmiertes Hartschaumträgerelement, ein Verfahren zu dessen Herstellung und seine Verwendung.
Hartschaumträgerelemente, die auch als Hartschaumplatten bezeichnet werden, sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Diese Elemente, die in der Regel aus geschäumtem Polystyrol, Polyurethan oder Mischungen daraus bestehen, werden im Bauwesen vielfach zur Wärme- und/oder Schallisolierung eingesetzt.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2004 050 635 A1 ist eine Hartschaumträgerplatte bekannt, die zur Aufnahme von Heizrohren einer Fußbodenheizung eingesetzt wird. Dieses Dokument beschreibt zusätzlich die zur Einarbeitung des Verlegekanals benötigten Werkzeuge und ein Verfahren zum Verlegen von Heizrohren in diesen Hartschaumträgerplatten.
Eine Dämmplatte aus Hartschaum, die eine besondere Oberflächenstruktur zur Aufnahme von Putzen aufweist, beschreibt DE 20 2005 02 592 U1 . Mit einem ähnlichen Erfindungsgegenstand beschäftigt sich DE 4317871 A1 :
In diesem Fall handelt es sich um Bauplatten, die mit einer Mörtelschicht versehen sind und die an der Oberfläche Markierungslinien aufweisen. Diese Markierungslinien entstehen dadurch, dass die Kunststoffschaumplatten mit Rillen versehen werden und die Platten mit einem geeigneten Mörtel beschichtet werden, so dass sich die Rillen aufgrund des Mörtelschwindens an der Mörteloberfläche abzeichnen.
Zahlreiche weitere Patentdokumente beschäftigen sich ebenfalls mit speziellen Verbundplatten, Verfahren zu deren Herstellung und geeigneten Mineralbeschichtungen. Beispielhaft seien an dieser Stelle die Dokumente DE 19820595 A1 , DE 4242261 A1 , DE 4317877 A1 , DE 4412149 A1 , DE 19548381 A1 , DE 19722754 A1 , DE 19722755 A1 , DE 19820592 A1 , DE 19820593 A1 sowie die beiden Gebrauchsmuster G 9407270.1 U1 und Speziell für den Anwendungsbereich Innenausbau und hier insbesondere für die Verwendung in Feuchträumen, werden meist beidseitig gewebekaschierte bzw. gewebearmierte Platten eingesetzt. Durch die Kaschierung wird den Hartschaumplatten eine höhere Steifigkeit und damit auch eine höhere Eigenfestigkeit verliehen. Diese Platten sind deshalb zur Aufnahme von größeren Lasten und in der Folge auch für konstruktive Aufbauten gut geeignet. Bspw. wird so das Ummauern von Bade- und Duschwannen mit einem sich anschließenden Belegen mit Fliesen auf den Trägerelementen ermöglicht.
Bei der Kaschierung werden zur Befestigung bzw. Verklebung von Geweben auf den Hartschaumplatten auch so genannte Spezialmörtel verwendet. Diese Mörtel basieren auf hydraulisch abbindenden und erhärtenden Mörtelsystemen, wobei in der Regel spezielle Zementmörtel eingesetzt werden. Diese Art der Gewebekaschierung erlaubt unter anderem die direkte Verlegung von Fliesen und Putzen auf den so vorbereiteten Hartschaumträgerelementen.
Durch die beschriebene Gewebearmierung wird eine hohe Steifigkeit der Hartschaumträgerelemente erreicht, so dass diese auch in dünnwandiger Form, also als Platten mit geringer Schichtdicke verwendet werden können. Insbesondere in den Anwendungsfällen, bei denen geringe Anforderungen an den konstruktiven Aufbau gerichtet werden, kommen Hartschaumträgerelemente mit einer Schichtstärke von weniger als 10 mm zum Einsatz.
Die Gewebearmierung oder Gewebekaschierung von Hartschaumträgerelementen mit größeren Schichtstärken erfolgt in der Regel maschinell: Die Hartschaumplatten werden dabei auf einer Bandstraße über ein Räkelsystem mit Klebematerial, bei dem es sich in der Regel um die genannten Spezialmörtel handelt, beschichtet. Anschließend wird das Armierungsgewebe automatisch in das feuchte Mörtelbett eingelegt. Im nächsten Durchlaufschritt wird das überschüssige Klebematerial zur Erreichung einer vorgegebenen Schichtstärke abgezogen. Die so vorbereiteten Platten durchlaufen anschließend eine thermische Zone, wodurch das Aushärten des Klebematerials bzw. Klebemörtels beschleunigt wird.
Der größte Nachteil dieses automatisierten Verfahrens besteht darin, dass die dafür verwendeten Anlagen keine Trägerelemente mit einer Schichtstärke < 10 mm verarbeiten können.
Die Herstellung von dünnwandigen und gewebekaschierten Hartschaumträgerelementen ist deshalb bislang maschinell nicht möglich, da die geringen Schichtstärken der unkaschierten Hartschaumträgerelemente eine zu geringe Steifigkeit bewirken, wodurch diese dünnen Hartschaumträgerelemente für den maschinellen Herstellungsprozess ungeeignet werden. Bei der alternativen manuellen Herstellung werden die Hartschaumträgerelemente zuerst auf einer Außenseite mit dem Kaschiergewebe durch Auflegen versehen. Mit Hilfe einer Traufel wird dann anschließend ein Spezialmörtel auf das Gewebe und die Platte manuell aufgetragen. Durch die sich anschließende Härtung des Spezialmörtels wird das Gewebe wie auch im maschinellen Verfahren dauerhaft auf der Trägerplatte fixiert. Nach dem Aushärten der einseitigen Gewebekaschierung wird abschließend ggf. die gegenüberliegende und nicht kaschierte Außenfläche ebenfalls mit einem Gewebe manuell armiert.
Diese manuelle Herstellung von gewebekaschierten Hartschaumträgerelementen mit einer dünnen Gesamtschichtstärke < 10 mm ist äußerst zeit- und kostenintensiv, wobei die Plattenqualitäten aufgrund der manuellen Verfahrensschritte auch stark schwanken.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, gewebearmierte Hartschaumträgerelemente mit einer Gesamtschichtstärke < 10 mm bereitzustellen, die wirtschaftlich günstig herzustellen sind und die außerdem eine gleich bleibend hohe Produktqualität aufweisen.
Gelöst wurde diese Aufgabe mit entsprechenden Trägerelementen, die vollständig maschinell hergestellt worden sind.
Überraschend hat sich herausgestellt, dass die so herstellbaren Hartschaumträgerelemente nicht nur die Aufgabenstellung voll erfüllen, sondern dass sie darüber hinaus bei selbst geringsten Gesamtschichtstärken eine Steifigkeit aufweisen, die sie sämtlichen Anwendungsgebieten zugänglich machen, wie sie für Hartschaumträgerelemente mit einer Schichtstärke > 10 mm die Regel sind. Außerdem ist es aufgrund des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens auch möglich, ohne gravierenden Plattenausschuss Hartschaumträgerelemente in fast beliebiger Schichtstärke < 10 mm herzustellen, wodurch die Wirtschaftlichkeit aber auch die Vielfalt der Platten zusätzlich gesteigert wird.
Eine bevorzugte Variante des beanspruchten Hartschaumträgerelements besteht darin, dass es auf beiden Außenflächen gewebearmiert ist. Außerdem ist es als bevorzugt anzusehen, wenn das Hartschaumträgerelement aus geschäumtem Polystyrol und/oder Polyurethan besteht, wobei extrudierte Formen besonders geeignet sind.
Neben dem Hartschaumträgerelement selbst umfasst die vorliegende Erfindung auch eine Variante, bei der das Trägerelement eng mit seinem Herstellungsverfahren verknüpft ist: Entsprechend dieser Variante soll gemäß vorliegender Erfindung das Hartschaumträgerelement nämlich dadurch hergestellt worden sein, indem

a) eine Hartschaumplatte mit einer Schichtstärke > 10 mm auf mindestens einer seiner Außenflächen gewebearmiert wird, und dann
b) die aus Verfahrensstufe a) erhaltene und mindestens einseitig gewebearmierte Hartschaumplatte in Einzelplatten mit jeweils einer Schichtstärke ≤ 10 mm geschnitten wird, und ggf.
c) zwei der aus der Verfahrensstufe b) erhaltenen Hartschaumplatten an nicht gewebearmierten Flächen flächig miteinander so verklebt werden, dass ein Hartschaumträgerelement erhalten wird, das auf mindestens einer Außenfläche gewebearmiert ist und das eine Gesamtschichtstärke < 10 mm aufweist.

Bei diesem Verfahren werden somit Hartschaumkerne mit einer Schichtstärke > 10 mm als Ausgangsmaterial eingesetzt, da sie die benötigte Steifigkeit für eine maschinelle Gewebearmierung aufweisen. Erfindungsgemäß werden in der Verfahrensstufe a) Hartschaumplatten mit einer Schichtstärke von 10 bis 60 mm und insbesondere solche mit einer Schichtstärke von 10, 20, 40 oder 50 mm vorzugsweise eingesetzt. Die Gewebekaschierung kann bei diesen Platten entweder einseitig, aber natürlich auch auf beiden Außenflächen der Platten vorgenommen werden. Als bevorzugt ist allerdings die einseitige maschinelle Kaschierung anzusehen.
Die so in der Verfahrensstufe a) gewebekaschierten Hartschaumplatten werden anschließend maschinell flächig in der gewünschten Stärke geschnitten und vom Trägerschaumkern bis auf eine dünne Schaumschicht getrennt. Vorzugsweise wird in der Verfahrensstufe b) die gewebearmierte Hartschaumplatte in Einzelplatten geschnitten, die eine Schichtstärke von jeweils ≤ 5 mm aufweisen. Dieses Schneiden auf die gewünschte Plattenstärke erfolgt entsprechend den gängigen Verfahren des Standes der Technik. Beispielhaft sei an dieser Stelle auf eine Schneidevorrichtung verwiesen, wie sie in DE 19906225 A1 beschrieben ist.
Die in der Verfahrensstufe b) zugeschnittenen und mindestens einseitig gewebekaschierten Hartschaumplatten weisen eine Schichtstärke von weniger 10 mm und insbesondere ≤ 5 mm auf. Durch die einseitige Gewebekaschierung besitzen diese relativ dünnwandigen Hartschaumträgerelemente trotz geringer Schichtstärke jedoch eine ausgeprägte Steifigkeit und Festigkeit.
Durch den Schneidevorgang in der Verfahrensstufe b) kann bereits ein Hartschaumträgerelement erhalten werden, das auf einer Außenfläche gewebearmiert ist und welches die gewünschte Gesamtschichtstärke von < 10 mm aufweist. Solchermaßen hergestellte einseitig kaschierte Trägerelemente können aufgrund ihrer Steifigkeit, die durch die Armierung erreicht wurde, maschinell in bekannter Weise zusätzlich an der entstandenen Schnittfläche mit Gewebe und Mörtel beschichtet werden. Auf diese Weise erhält man zweiseitig kaschierte Hartschaumplatten, die vollständig maschinell hergestellt wurden.
Zum Erreichen einer definierten Schichtstärke < 10 mm ist es aber auch möglich, in einer zusätzlichen Verfahrensstufe c) einseitig kaschierte Trägerelemente mit Einzelschichtstärken < 10 mm so flächig miteinander zu verkleben, dass Hartschaumträgerelemente mit einer Gesamtschichtstärke < 10 mm erhalten werden, die schließlich auf beiden sich gegenüber liegenden Außenflächen gewebekaschiert sind.
Bei dieser letztgenannten Variante werden in der Verfahrensstufe c) einseitig gewebekaschierte Hartschaumplatten in einer automatischen Durchlaufanlage so miteinander flächig verbunden, dass eine zweiseitig außengewebekaschierte Hartschaumplatte mit der gewünschten Gesamtschichtstärke von weniger 10 mm entsteht.
Die bereits als vorteilhaft genannte Variabilität wird zusätzlich im Rahmen der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht, dass in der Verfahrensstufe c) Hartschaumplatten miteinander verklebt werden, die aus Hartschaumplatten hervorgegangen sind, die voneinander verschiedene Schichtstärken aufgewiesen haben.
Hinsichtlich der Gewebearmierung bzw. Gewebekaschierung ist die vorliegende Erfindung ebenfalls nicht beschränkt. Es hat sich aber als günstig herausgestellt, wenn in der Verfahrensstufe a) die Kaschierung mit einem Textilkunststoff und/oder einem Glasfasergewebe durchgeführt worden ist. Das alleinige Auswahlkriterium ist hierbei in der benötigten Steifigkeit der angestrebten Hartschaumplatten zu sehen. Aus diesem Grund wird in den meisten Fällen deshalb auch ein Glasfasergewebe verwendet, was von der vorliegenden Erfindung als bevorzugt angesehen wird.
Zur Fixierung oder Verklebung des ausgewählten Gewebes, bei dem es sich natürlich auch um eine Mischform handeln kann, auf den Hartschaumplatten können die verschiedensten Materialien eingesetzt werden. So sollte die Fixierung des Armierungsgewebes in der Verfahrensstufe a) durch Verklebung vorzugsweise mit Hilfe eines Klebematerials erfolgen. Hierfür kommen Kleber auf Basis wässriger Dispersionen von Styrol, Acrylat, Butadien, Vinylacetat, Vinylversatat und Ethylen gleichermaßen in Frage, wie lösemittelfreie Reaktionsharze und hier insbesondere Epoxidharze und Polyurethane. Ebenfalls geeignet sind Klebematerialien auf Basis hydraulisch, aber auch nicht hydraulisch erhärtender anorganischer Bindemittel wie z. B. Kalk, Gips, Wasserglas, Anhydrit und Zement. Hydraulisch erhärtende Klebematerialien auf Zementbasis sind als besonders bevorzugt anzusehen.
Für die in der Verfahrensstufe c) vorgesehene Verklebung der in der Verfahrensstufe b) zugeschnittenen gewebekaschierten Hartschaumplatten können die vorstehend genannten Klebematerialien ebenfalls eingesetzt werden. Zusätzlich in Frage kommen aber auch wässrige Klebematerialien auf Basis wasserlöslicher Polymere wie z. B. Stärkeether, Celluloseether, Xanthan, Alginate und Zuckerderivate. Klebematerialien auf Basis wässriger Polymerdispersionen haben sich als besonders geeignet erwiesen.
Schließlich umfasst die vorliegende Erfindung noch die Verwendung des beanspruchten Hartschaumträgerelements. In Frage kommt hier insbesondere ein Einsatz als Isolierungsmaterial im Bauwesen allgemein und vorzugsweise im Innenbereich. Insbesondere geeignet ist das beschriebene Hartschaumträgerelement für konstruktive Aufbauten und/oder zur thermischen Isolierung, aber auch zur Schallisolierung.
Die Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die nachfolgenden Beispiele belegt.
Beispiele
Ausführungsbeispiel 1
Auf eine Hartschaumplatte aus extrudiertem Polystyrol-Hartschaum mit dem Flächmaß 600 mm × 2600 mm und einer Schichtstärke von 13 mm wurde maschinell ein Glasfasergewebe mit Hilfe eines Spezialmörtels auf Basis von Portlandzement in üblicher Weise aufgebracht. Nach dem Erhärten des Mörtels wurde die glasfaserkaschierte Hartschaumplatte mit Hilfe eines Heizdrahts als Schneidegerät maschinell auf eine Schichtstärke von 2 mm zugeschnitten. Zwei so erhaltene und jeweils einseitig glasfaserkaschierte Hartschaumplatten wurden mit Hilfe eines Kleber auf Basis einer wässrigen Styrol-Acrylat-Dispersion maschinell an den beiden Schnittflächen miteinander verklebt. Auf diese Weise wurde ein zweiseitig glasfasergewebekaschiertes Hartschaumträgerelement mit einer Gesamtschichtstärke von 4 mm und einer ausgeprägten Steifigkeit kostengünstig erhalten.
Ausführungsbeispiel 2
Auf eine Hartschaumplatte aus extrudiertem Polystyrol-Hartschaum mit dem Flächenmaß 600 mm × 2600 mm und einer Schichtstärke von 14 mm wurde auf den beiden Flachseiten maschinell jeweils ein Glasfasergewebe mit Hilfe eines Spezialmörtels auf Basis von Portlandzement in bekannter Weise aufgebracht. Nach dem Erhärten des Mörtels wurde die 2-seitig glasfaserkaschierte Hartschaumplatte mit Hilfe eines Heizdrahtes als Schneidegerät maschinell in der Art durchtrennt, dass jeweils einseitig kaschierte Platten mit Einzelschichtstärken von 8 mm und 6 mm erhalten wurden. Die so erhaltenen und jeweils einseitig glasfaserkaschierten Hartschaumplatten wurden anschließend maschinell an den Schnittflächen mit Glasfasergewebe und Zementmörtel in üblicher Weise beschichtet und getrocknet. Auf diese Weise wurden zweiseitig glasfasergewebekaschierte Hartschaumträgerelemente mit einer Gesamtschichtstärke von 8 mm und 6 mm kostengünstig erhalten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102004050635 A1 [0003]
- DE 20200502592 U1 [0004]
- DE 4317871 A1 [0004]
- DE 19820595 A1 [0005]
- DE 4242261 A1 [0005]
- DE 4317877 A1 [0005]
- DE 4412149 A1 [0005]
- DE 19548381 A1 [0005]
- DE 19722754 A1 [0005]
- DE 19722755 A1 [0005]
- DE 19820592 A1 [0005]
- DE 19820593 A1 [0005]
- DE 9407270 U1 [0005]
- DE 19906225 A1 [0018]

Claims

Gewebearmiertes Hartschaumträgerelement mit einer Gesamtschichtstärke < 10 mm, dadurch gekennzeichnet, dass es vollständig maschinell hergestellt worden ist.
Hartschaumträgerelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es auf beiden Außenflächen gewebearmiert ist.
Hartschaumträgerelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es aus geschäumtem Polystyrol und/oder Polyurethan besteht, vorzugsweise in extrudierter Form.
Hartschaumträgerelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es hergestellt worden ist, indem a) eine Hartschaumplatte mit einer Schichtstärke > 10 mm auf mindestens einer seiner Außenflächen gewebearmiert wird, und dann b) die aus Verfahrensstufe a) erhaltene und mindestens einseitig gewebearmierte Hartschaumplatte im Einzelplatten mit jeweils einer Einzelschichtstärke ≤ 10 mm geschnitten wird, und ggf. c) zwei der aus der Verfahrensstufe b) erhaltenen Hartschaumplatten an nicht gewebearmierten Flächen flächig miteinander so verklebt werden, dass ein Hartschaumträgerelement erhalten wird, das auf mindestens eine Außenfläche gewebearmiert ist und das eine Gesamtschichtstärke < 10 mm aufweist.
Hartschaumträgerelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Verfahrensstufe a) Hartschaumplatten mit einer Schichtstärke von 10 bis 60 mm und insbesondere solche mit einer Schichtstärke von 10, 20, 40 und 50 mm eingesetzt worden sind.
Hartschaumträgerelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Verfahrensstufe b) die gewebearmierte Hartschaumplatte in Einzelplatten geschnitten wird, die eine Einzelschichtstärke ≤ 5 mm aufweisen.
Hartschaumträgerelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der fakultativen Verfahrensstufe c) Hartschaumplatten miteinander verklebt werden, die aus Hartschaumplatten mit voneinander verschiedenen Schichtstärken hervorgegangen sind.
Hartschaumträgerelement nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewebearmierung in Verfahrensstufe a) mit einem Textil-, Kunststoff- und/oder Glasfasergewebe durchgeführt worden ist.
Hartschaumträgerelement nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierung des Armierungsgewebes in Verfahrensstufe a) durch Verklebung erfolgt ist, vorzugsweise mit einem Klebematerial ausgewählt aus der Reihe Kleber auf Basis wässriger Dispersionen von Styrol, Acrylat, Butadien, Vinylacetat, Vinylversatat, Ethylen, und/oder lösemittelfreie Reaktionsharze, insbesondere Epoxydharze und Polyurethan, und/oder Klebematerial auf Basis hydraulisch oder nicht hydraulisch erhärtender anorganischer Bindemittel wie z. B. Kalk, Gips, Wasserglas, Anhydrit und Zement.
Hartschaumträgerelement nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verklebung in der fakultativen Verfahrensstufe c) mit Hilfe eines Klebematerials durchgeführt wurde, das ausgewählt worden ist aus der Reihe Kleber auf Basis wässriger Dispersionen von Styrol, Acrylat, Butadien, Vinylacetat, Vinylversatat, Ethylen, und/oder lösemittelfreie Reaktionsharze, insbesondere Epoxydharze und Polyurethane, und/oder Klebematerial auf Basis hydraulisch oder nicht hydraulisch erhärtender anorganischer Bindemittel wie z. B. Kalk, Gips, Wasserglas, Anhydrit und Zement, und/oder wässrige Klebematerialien auf Basis wasserlöslicher Polymere wie z. B. Stärkeether, Celluloseether, Xanthan, Alginate und Zuckerderivate.
Verwendung des Hartschaumträgerelements nach einem der Ansprüche 1 bis 10 als Isolierungsmaterial im Bauwesen, vorzugsweise im Innenbereich, und insbesondere zur thermischen und/oder Schallisolierung.