DE102007037137A1

DE102007037137A1 - Unbrennbare Konstruktionsplatte

Info

Publication number: DE102007037137A1
Application number: DE200710037137
Authority: DE
Inventors: Rüdiger Schwan
Original assignee: RUDOLF ROST SPERRHOLZ GmbH
Current assignee: RUDOLF ROST SPERRHOLZ GmbH
Priority date: 2007-08-07
Filing date: 2007-08-07
Publication date: 2009-02-12
Anticipated expiration: 2027-08-08
Also published as: DE102007037137B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine unbrennbare Konstruktionsplatte, die Verwendung derselben sowie einen Lüftungs- oder Leitungskanal, der aus unbrennbaren Konstruktionsplatten aufgebaut ist, die eine deutlich geringere Dichte als Metalle und dennoch eine ausreichende Stabilität aufweist. Dies wird dadurch erreicht, daß die unbrennbare Konstruktionsplatte eine erste Schicht aus einer Glasfaserplatte mit einer Dichte von bis zu 700 kg/m<SUP>3</SUP> und mindestens eine zweite Schicht aus einer Platte aus schwer entflammbarem oder unbrennbarem Material aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine unbrennbare Konstruktionsplatte, die Verwendung derselben, sowie einen Lüftungs- oder Leitungskanal, der aus unbrennbaren Konstruktionsplatten aufgebaut ist.
Bei einer Vielzahl von Anwendungen kommen Konstruktionsplatten zum Einsatz, deren mechanische Beanspruchung im Wesentlichen auf das Tragen des eigenen Gewichts beschränkt ist. Dies trifft z. B. auf Platten zum Bau von Lüftungs- oder Klimakanälen in Gebäuden, aber auch in Schiffen, Schienenfahrzeugen oder Bussen zu. Ein weiteres Anwendungsgebiet sind Platten zur Wärme- oder Schalldämmung von Wänden oder Decken. Insbesondere für erstere Anwendung ist eine wichtige Anforderung an die verwendeten Konstruktionsplatten, unbrennbar und ausreichend mechanisch stabil zu sein, da die Lüftungskanäle, z. B. in Schiffen oder anderen Fahrzeugen funktionsbedingt verschiedene, möglicherweise sogar zahlreiche Räume miteinander verbinden und somit im Brandfall eine unkontrollierte Verbreitung des Feuers ermöglichen würden.
Aus dem Stand der Technik sind Lüftungskanäle aus Metall bekannt. Diese sind zwar unbrennbar, haben jedoch den Nachteil eines hohen Gewichts, da z. B. Eisen und seine Legierungen eine Dichte von ca. 7000–8000 kg/m³ aufweisen. Dieses hohe Gewicht macht eine entsprechend stabile Aufhängung nötig, die Ihrerseits wieder zusätzliches Gewicht mit sich bringt.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung, eine unbrennbare Konstruktionsplatte zur Verfügung zu stellen, die eine deutlich geringere Dichte als Metalle und dennoch eine ausreichende Stabilität aufweist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine unbrennbare Konstruktionsplatte gemäß Anspruch 1. Diese weist eine erste Schicht aus einer Glasfaserplatte mit einer Dichte von bis zu 700 kg/m³ und mindestens eine zweite Schicht aus einer Platte aus schwer entflammbaren oder unbrennbarem Material auf. Hierbei ist der Begriff der Unbrennbarkeit entsprechend IMO 799(A) bzw. EN ISO 1182 definiert. Ein als unbrennbar gekennzeichneter Werkstoff kann also bis zu 1 Gew.-% brennbaren Materials enthalten.
Die erfindungsgemäße Konstruktionsplatte weist eine im Vergleich zu Metallplatten äußerst geringe Dichte auf, wodurch sich ein geringeres Gewicht ergibt. Hierdurch kann beispielsweise das Gewicht von Fahrzeugen, in denen die Konstruktionsplatte Verwendung findet, herabgesetzt werden, wodurch sich langfristig hohe Energie- und Kostenersparnisse ergeben. Die Glasfaserplatte zeichnet sich durch eine geringe Wärmeleitfähigkeit aus, womit im Gegensatz zu metallischen Systemen eine zusätzliche Wärmeisolierung unnötig ist. Durch die zweite Schicht wird die Oberfläche der Glasfaserplatte, die für herkömmliche Handhabung zu spröde ist, geschützt, womit die Platte bei Bearbeitung und Montage gut handhabbar ist.
Durch optionalen Einsatz von Füllmaterial und Variation des Anteils an Füllmaterial ist es bei der erfindungsgemäßen Konstruktionsplatte möglich, die Dichte der Glasfaserplatte für verschiedene Anforderungen stark zu reduzieren. Diese beträgt in einer Weiterbildung der Erfindung höchstens 500 kg/m³, bevorzugt höchstens 300 kg/m³, weiter bevorzugt höchstens 150 kg/m³. Hierdurch ergeben sich weitere Energie- und Kostenersparnisse.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bilden die Glasfasern ein Vlies, vorzugsweise ein Nadelvlies. Hierdurch nehmen die Glasfasern ein großes Volumen ein, wobei dennoch eine hohe Stabilität, ein guter Zusammenhalt der Fasern und eine optimale mechanische Verstärkung der Konstruktionsplatte gegeben ist.
Um die Festigkeit der Konstruktionsplatte und den Zusammenhalt der Glasfasern weiter zu verbessern, enthält die Glasfaserplatte in einer Weiterbildung der Erfindung wenigstens ein Bindemittel, vorzugsweise ein anorganisches Bindemittel, z. B. ein Silikat. Silikatische und andere anorganische Bindemittel zeichnen sich durch Unbrennbarkeit aus und lassen sich in Form einer wäßrigen Lösung (z. B. flüssiges Wasserglas) gut in nerhalb der Glasfaserplatte verteilen und anschließend trocknen. Durch Einstellen der Konzentration der wäßrigen Lösung kann die Menge und Verteilung des Silikats und damit die Festigkeit und die effektive Dichte der Konstruktionsplatte variiert werden.
Die Glasfaserplatte enthält in einer Weiterbildung der Erfindung ein Füllmaterial, das in festem Zustand eine Dichte von unter 50 kg/m³, bevorzugt unter 25 kg/m³, hat. Bevorzugt wird ein Füllmaterial zugesetzt, das durch Temperatureinwirkung expandiert und hierbei sein Volumen vervielfacht. Dieses hohe Volumen bleibt bei geeigneter Wahl des Füllmaterials auch nach der Trocknung erhalten. Durch das Füllmaterial kann die Dichte der Konstruktionsplatte weiter herabgesetzt werden, ohne dabei die mechanische Stabilität zu stark zu reduzieren. Das Füllmaterial bildet Bereiche besonders geringer Dichte innerhalb der Platte, die allerdings nicht so kompressibel wie Lufteinschlüsse sind. Bei Verwendung von Füllmaterialien, die durch Temperatureinfluß expandieren, ist es möglich, ein Glasfaservlies, das anfangs eine höhere Dichte aufweist, auflockern zu lassen und so die Dichte zu reduzieren.
Die Konstruktionsplatte kann auf einfache Weise an verschiedene Beanspruchungen angepasst werden. Um dies rationell zu gestalten, wird die erfindungsgemäße Glasfaserplatte in einer vorgegebenen Stärke gefertigt. In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfaßt die unbrennbare Konstruktionsplatte im Kern dann zwei oder mehr Schichten der Glasfaserplatte. Hierdurch kann zum einen die Dicke der Konstruktionsplatte jeweils in ganzzahligen Vielfachen einer Standarddicke variiert werden, ohne daß hierzu der Herstellungsprozeß der Glasfaserplatte an eine andere Dicke angepaßt werden müßte. Zum anderen verleiht bei gleicher Gesamtdicke der Aufbau aus mehreren Schichten der Konstruktionsplatte eine höhere mechanische Stabilität als die Verwendung einer einzelnen Schicht.
Die zweite Schicht der erfindungsgemäßen Konstruktionsplatte kann verschieden gestaltet sein. Es können, je nach Einsatz der Platte, Phenolharz- oder Melaminharz-Schäume eingesetzt werden, die leichtgewichtig und schwer entflammbar sind. Es können aber auch Metallforen oder dünne Bleche eingesetzt werden, die unbrennbar sind und das Gesamtgewicht der Platte nicht zu sehr erhöhen. Es können auch andere Kunststoffschichten, Laminate wie HPL oder CPL aufgebracht werden. Es können auch Fur niere aufgebracht werden. Die Werkstoffe der zweiten Schicht sollten entweder unbrennbar oder schwer entflammbar sein oder zumindest so ausgerüstet sein, daß sie schwer entflammbar sind. Hierzu sind entsprechende technische Lösungen bekannt, mit denen z. B. Furniere durch Imprägnierung schwer entflammbar ausgerüstet werden können. Die zweite Schicht kann also, sofern die technischen Gebrauchsvoraussetzungen erfüllt sind, auch nach ästhetischen Gesichtspunkten ausgesucht werden.
Für verschiedene Anwendungen, insbesondere für Lüftungs- und Leitungskanäle, ist neben der Brandbeständigkeit auch eine Sperrfunktion gegenüber der Diffusion von Wasserdampf von Bedeutung. Aus diesem Grund weist nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die zweite Schicht einen Diffusionswiderstand mit einem Sperrwert von über 0,5 m, bevorzugt über 100 m, besonders bevorzugt über 1500 m auf. Hierbei ist mit Sperrwert der s_d-Wert, also die wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke, gemeint.
Insbesondere bei einer Verwendung für Luftleitkanäle ist es von Bedeutung, daß die Luft, die mit der Konstruktionsplatte in Kontakt kommt, nicht durch Keime kontaminiert wird. Um dies insbesondere auch in warmer und/oder feuchter Umgebung zu gewährleisten ist es deshalb bevorzugt, daß die zweite Schicht der Konstruktionsplatte antibakterielle und/oder fungizide Eigenschaften besitzt.
Um einerseits unter normalen Nutzungsbedingungen z. B. einen unerwünschten Wärmeaustausch klimatisierter Räume mit der Umgebung zu minimieren, und andererseits im Brandfall einen zu schützenden Bereich gegenüber Hitzeeinwirkung abzuschirmen, ist die erfindungsgemäße Konstruktionsplatte vorzugsweise durch eine besonders niedrige Wärmeleitzahl gekennzeichnet. Diese beträgt vorteilhaft weniger als 0,1 Wm^–1K^–1, bevorzugt weniger als 0,07 Wen^–1K^–1, weiter bevorzugt weniger als 0,05 Wm^–1K^–1.
Um einen festen Verbund der Konstruktionsplatte zu gewährleisten, ist es bevorzugt, daß die erste und die zweite Schicht miteinander verklebt, mechanisch und/oder chemisch verbunden sind. Zum Verkleben sind insbesondere anorganische, z. B. silikatische, Kleber geeignet, da diese unbrennbar sind.
Die erfindungsgemäßen Konstruktionsplatten eignen sich gut zur Konstruktion von Lüftungs- oder Leitungskanälen. Die Platten werden dabei bevorzugt verklebt, denn hierbei ist es möglich, die einzelnen Platten durch einen anorganischen Kleber, bevorzugt einen silikatischen Kleber, miteinander zu verbinden, wodurch das niedrige Gesamtgewicht und die Unbrennbarkeit erhalten bleiben.
In einigen Fällen kann es sinnvoll sein, angrenzende Teile eines Kanals nicht zu verkleben, sondern mittels eines flexiblen Dichtungsübergangs zu verbinden. Dies ist vorteilhaft, wenn entweder mit Verschiebungen der Teile gegeneinander zu rechnen ist, oder aber aufgrund von Richtungsänderungen des Kanals ein passgenaues Zusammenfügen starrer Platten schwierig oder unmöglich ist. Als Material für solche Dichtungsübergänge können Gewebe, Schäume oder Verbundsysteme dienen. Die Gewebe können durch geeignete Behandlung gegen Brand geschützt sein, diffusionsdicht sein und/oder antibakterielle/fungizide Eigenschaften haben. Die Schäume können aus platinvernetzendem oder peroxidvernetzendem Silikon bestehen. Es sind Verbundsysteme aus den beiden vorgenannten Stoffen in beliebiger Zusammensetzung denkbar, ebenso wie glasfaserverstärktem Kunststoff oder Metall-Stoff-Verbundsysteme.
Im Folgenden werden Details der Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt:
1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Konstruktionsplatte
1 zeigt eine Konstruktionsplatte 2, mit einem Glasfaserkern 4. Der Glasfaserkern 4 ist aus zwei miteinander verklebten Glasfaserplatten 4a, 4b von jeweils 3 mm Stärke zusammengesetzt. Mit den Außenflächen dieses Glasfaserkerns 4 sind jeweils Platten 6 aus Silikatschaum verklebt, die eine Stärke von je 1,5 mm aufweisen.
Die Glasfaserplatten 4a, 4b weisen eine Dichte von 200 kg/m³ auf. Sie bestehen aus einem genadelten non-woven Vlies, das mit 0,5 bis 1 Gew.-% ExpanCell (R) Partikeln 8 versetzt ist. Die ExpanCell (R) Partikel 8 haben im expandierten Zustand eine Dichte von 20 kg/m³. Dadurch ist es möglich, bei dem genannten Volumen die Glasfaserplatte mit geringer Dichte herzustellen. Die ExpanCell (R) Partikel 8 sind nicht unbrennbar, ihr geringer Anteil an der Glasfaserplatte beeinträchtigt jedoch insgesamt nicht die Unbrennbarkeit der gesamten Konstruktionsplatte. Die Glasfaserplatten sind mit einem anorganischen (und damit unbrennbaren) silikatischen Kleber fixiert. Mit demselben Kleber sind die Platten 4a, 4b aufeinander fixiert.
Die Platten 6, die außen auf den Glasfaserkern 4 aufgebracht werden, bestehen aus schwer entflammbarem Phenolharzschaum. Sie weisen bei einer Dichte von ca. 250 kg/m³ einen Dampfdiffusionswiderstand s_d von 10 m auf. Die Wärmeleitzahl wird mit 0,06 Wm^–1K^–1 gemessen. Die Platten 6 werden ebenfalls mit einem silikatischen Kleber auf dem Glasfaserkern aufgeklebt.
Eine solche Konstruktionsplatte 2 ist unbrennbar gemäß IMO 799(A) bzw. EN ISO 1182.
Nach einem zweiten Ausführungsbeispiel sind die Platten 6 aus einem schwer entflammbaren Phenolharzschaum oder einem schwer entflammbaren Melaminharzschaum. Diese Platten werden mit dem im Ausführungsbeispiel 1 beschriebenen Glasfaserkern bei bis zu 5 bar Druck und Temperaturen von 130°C bis 180°C verpresst, wodurch sich eine feste chemisch-mechanische Verbindung ergibt.
Auch diese Konstruktionsplatte, die eine schwer entflammbare Oberfläche aufweist, ist unbrennbar gemäß IMO 799(A) bzw. EN ISO 1182. Sie ist zwar nicht ausschließlich aus unbrennbarem Material gefertigt, doch sind die verwendeten Werkstoffe so kombiniert, dass die Voraussetzungen für einen unbrennbaren Werkstoff gemäß den genannten Normen erfüllt sind.
Die Konstruktionsplatte der vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele kann gesägt, gefräst, geschnitten oder gebohrt oder auf sonstige Weise bearbeitet werden. Sie wird zur Herstellung von Klima- oder Lüftungskanälen vorzugsweise geklebt. Auch hier wird bevorzugt ein anorganischer Kleber auf Silikatbasis eingesetzt. Um Rundungen, Bögen oder Ecklösungen herzustellen, können auch flexible Dichtungsübergänge eingesetzt werden, beispielsweise Gewebe, Schäume oder Verbundwerkstoffe sein, die ebenfalls unbrennbar sind oder unbrennbar ausgerüstet sind, z. B. durch entsprechende, bekannte Imprägnierungen.
Die erfindungsgemäße Konstruktionsplatte wird insbesondere für Klima- und Lüftungskanäle eingesetzt, und zwar für die Kanäle selbst und für die Herstellung von Komponenten wie z. B. Absaugungen, Auslässe, Formstücke, Übergänge, Verteiler, Mischer, Drosselklappen, Filter, Schalldämpfer, Sammler, HVAC-Gehäuse sowie einfache Rohrstücke. Die Konstruktionsplatte wird aber auch für Leitungskanäle, Abtrennungen oder andere Konstruktionen eingesetzt, bei der die Eigenschaften Unbrennbarkeit und geringes Gewicht gewünscht sind. Aufgrund des geringen Gewichts wird die Konstruktionsplatte vorzugsweise in Fahrzeugen, z. B. in Schiffen, Flugzeugen, Schienenfahrzeugen, Bussen, LKW's etc. eingesetzt.

Claims

Unbrennbare Konstruktionsplatte (2), aufweisend – eine erste Schicht (4) aus einer Glasfaserplatte (4a, 4b) mit einer Dichte von bis zu 700 kg/m³. – mindestens eine zweite Schicht (6) aus einer Platte aus schwer entflammbaren oder unbrennbarem Material.
Unbrennbare Konstruktionsplatte (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte der Glasfaserplatte (4a, 4b) höchstens 500 kg/m³, bevorzugt höchstens 300 kg/m³, weiter bevorzugt höchstens 150 kg/m³, beträgt.
Unbrennbare Konstruktionsplatte (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfasern ein Vlies, vorzugsweise ein Nadelvlies bilden.
Unbrennbare Konstruktionsplatte (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfaserplatte (4a, 4b) wenigstens ein Bindemittel, vorzugsweise ein Silikat, enthält.
Unbrennbare Konstruktionsplatte (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfaserplatte ein Füllmaterial (8) enthält, das in festem Zustand eine Dichte von unter 50 kg/m³, bevorzugt unter 25 kg/m³ hat.
Unbrennbare Konstruktionsplatte (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zwei oder mehr Schichten (4a, 4b) mit einem Aufbau entsprechend der genannten ersten Schicht nach einem der vorstehenden Ansprüche.
Unbrennbare Konstruktionsplatte (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht (6) Kunststoff, Schäume, Harze oder deren Derivate, Furniere und/oder Metall umfaßt.
Unbrennbare Konstruktionsplatte (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht (4) eine wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke s_d von über 0,5 m, bevorzugt über 100 m, besonders bevorzugt über 1500 m aufweist.
Unbrennbare Konstruktionsplatte (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht (6) antibakterielle und/oder fungizide Eigenschaften besitzt.
Unbrennbare Konstruktionsplatte (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Wärmeleitzahl von weniger als 0,1 Wm^–1K^–1, bevorzugt weniger als 0,07 Wm^–1K^–1, weiter bevorzugt weniger als 0,05 Wm^–1K^–1 aufweist.
Unbrennbare Konstruktionsplatte (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste (4) und die zweite Schicht (6) miteinander verklebt, mechanisch und/oder chemisch verbunden sind.
Lüftungs- oder Leitungskanal, aufgebaut aus unbrennbaren Konstruktionsplatten (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche.
Lüftungs- oder Leitungskanal nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die unbrennbaren Konstruktionsplatten (2) durch einen anorganischen Kleber, bevorzugt einen silikatischen Kleber miteinander verbunden sind.
Lüftungs- oder Leitungskanal nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß dieser mindestens zwei Abschnitte umfaßt, die mittels eines flexiblen Dichtungsübergangs verbunden sind.
Verwendung der unbrennbaren Konstruktionsplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zum Bau von Lüftungs- oder Leitungskanälen, insbesondere im Fahrzeugbau einschließlich des Baus von Schiffen, Flugzeugen, Schienenfahrzeugen, Bussen und LKW's.
Verfahren zur Herstellung einer unbrennbaren Konstruktionsplatte (2), dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Schicht, bestehend aus einer Glasfaserplatte (4) mit einer Dichte von bis zu 700 kg/m³, bereitgestellt wird und auf diese mindestens eine zweite Schicht (6) aus einer Platte aus schwer entflammbaren oder unbrennbarem Material aufgebracht wird.