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Die Erfindung betrifft eine Bauplatte in Sandwichanordnung, umfassend:
- – eine Kernschicht aus porösem und/oder faserigem Werkstoff,
- – und wenigstens eine Deckschicht, die auf wenigstens einer Flachseite der Kernschicht aufliegt.
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Eine Bauplatte der eingangs genannten Art ist beispielsweise als Gipskartonplatte mit beidseitigen Deckschichten aus Kartonmaterial seit langem unter dem Namen „Rigipsplatte“ bekannt. Die Rigipsplatte erhält ihre Stabilität durch die Deckschichten, welche die Zugkräfte aufnehmen. Verwendet werden die Rigipsplatten z. B. zur Herstellung von nichttragenden und/oder demontierbaren Innenwänden oder als sogenannter Trockenputz. Bei hoher Luftfeuchte kann die kartonartige Deckschicht einen Nährboden für Schimmel bilden. Auch die Kondensation an der Oberfläche fördert die Anhaftung von Mikroorganismen. Zwar sind auch sogenannte Gipsfaserplatten mit Gipskern enthaltenden Fasern aus Kunststoff, Glas oder Zellulose bekannt, die auch in Feuchträumen, auf Grund des Gipsanteils allerdings nur in begrenztem Maße, verwendbar sind.
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Die Aufgabe der Erfindung ist, eine neuartige Bauplatte der im Oberbegriff bezeichneten Art zu entwickeln, die eine höhere statische und/oder zyklische Belastbarkeit aufweist und als Verkleidungsplatte für Wände, Decken und Fußböden, auch in Feuchträumen eingesetzt werden kann.
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Diese Aufgabe ist durch eine gattungsgemäße Bauplatte gelöst, bei der
- – die Kernschicht wasserundurchlässig eingestellt ist,
- – auf wenigstens einer Flachseite der Kernschicht eine Mörtelschicht angeordnet ist, die zwischen der Kernschicht und der Deckschicht liegt,
- – und die Mörtelschicht aus einem mineralischen, hydraulisch erhärtenden, kunststoffmodifizierten und adhäsiv wirkenden Klebemörtel besteht.
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Als hydrophobe Kernschicht im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet man eine flüssigkeitsundurchlässige Werkstoff- bzw. Materialschicht, deren Poren geschlossen sind. Eine solche Materialschicht kann äußere Grenzschichten bilden, die teilweise offenzellig sind, so dass der aufgetragene Klebemörtel in die offenen Poren und Zwischenräume innerhalb der Grenzschicht eindringen kann. Dabei soll das Material wasserabweisend sein, d. h. es soll kein Wasser aufnehmen, welches über Zellwände diffundieren, bzw. kapillar aufgenommen werden könnte.
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Werkstoffe dieser Art sind z. B. Hartschaumstoffe auf der Basis von PU, XPS (Extrudierter Polystyrol-Hartschaum), PE, Melamin, Phenolharz etc. Die Hartschaumstoffe weisen in der Regel eine geschlossenzellige Struktur auf. Die Wände zwischen den einzelnen Zellen sind komplett geschlossen. Bei dem offenzelligen Schaumstoff sind Zellwände nicht geschlossen, diese Schaumstoffe können daher Flüssigkeiten aufnehmen.
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Für die Kernschicht gemäß Erfindung eignen sich auch sogenannte Integralschäume, welche eine geschlossenzellige, dicke Außenhaut und einen zelligen Kern aufweisen. Die Dichte nimmt nach innen hin ab.
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Weiterhin können dem Hartschaum während der Plattenherstellung faserige Beimischungen zugefügt werden.
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Das gute Wärmedämmvermögen von PUR- oder XPS-Hartschaum resultiert aus der Kombination der geschlossenzelligen, feinen Schaumstruktur und Luft (oder anderen Gasen), die die Wärme schlecht leiten.
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Die Wirkung des Klebemörtels lässt sich durch sogenannte mechanische Adhäsion und/oder Diffusionstheorie erläutern. So bezieht sich die mechanische Adhäsion auf Verklammerungen des Klebstoffes, im vorliegenden Fall des Klebemörtels, in den kleinen Poren und Vertiefungen des festen Körpers, also der Hartschaumplatte. Die Klebehaftung wird durch einen mikromechanischen Formschluss auf poröser Oberfläche des Werkstoffes unterstützt.
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Gemäß Diffusionstheorie diffundieren die Teilchen der miteinander zu verklebenden Stoffe, also des Klebemörtels und der Hartschaumplatte ineinander, soweit sie eine chemische Affinität zueinander aufweisen. Da der Klebemörtel kunststoffmodifiziert ist, kann er in die chemische Bindung mit dem Hartschaum eingehen.
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Außer Hartschaum können auch elastische, in Plattenform vorliegende Kunstschäume zum Einsatz kommen, die beidseitig mit dem Klebemörtel belegt sind. Der noch flüssige Klebemörtel kann tief in den elastischen Schaumstoff eindringen und ihn nachhaltig verfestigen. Der Elastizitätsmodul der Kunstschäume kann in einem großen Bereich, beispielsweise zwischen 5 kN/m2 und 10 kN/m2 liegen, wohingegen der Elastizitätsmodul der ausgetrockneten Mörtelschicht zwischen 15 kN/m2 und 30 kN/m2 variiert. Dabei beschreibt der Elastizitätsmodul den Zusammenhang zwischen Spannung und Dehnung bei der Verformung eines festen Körpers bei linear elastischem Verhalten.
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Die Zusammensetzung des Klebemörtels kann durch folgende Gewichtsanteile, bezogen auf Trockenmasse bestimmt werden:
| Tonerdeschmelzzement | 10,0–25,0 Gew.-% |
| Portlandzement | 2,5–10,0 Gew.-% |
| Calciumsulfat | 2,5–10,0 Gew.-% |
| Quarzsand | 25,0–50,0 Gew.-% |
| Kalksteinmehl | 25,0–50,0 Gew.-% |
| Dispersionspulver | 2,5–10,0 Gew.-% |
| Pigment | 1,0–2,5 Gew.-% |
| Additive | < 1,0 Gew.-% |
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Zu den Additiven zählen vor allem Erstarrungsregelungs-, Entschäumungs-, Stabilisierungs- und Fließmittel.
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Die Zusammensetzung entspricht einem schnell abbindenden ternären Bindemittelsystem mit vollständiger kristalliner Wasserbindung. Dabei beschleunigt der Tonerdeschmelzzement als Zusatz zum Portlandzement die Festigkeitsentwicklung. Durch die Zugabe weiterer Additive lassen sich Eigenschaften, wie Fließverhalten, Wasserrückhaltevermögen, Haftung oder Schwindverhalten gezielt beeinflussen.
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Der Klebemörtel weist ausgeprägte Versiegelungseigenschaften auf, welche die Feuchtebeständigkeit der behandelten Kernschicht erhöhen.
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Der Klebemörtel kann faserverstärkt sein. Als Faserverstärkung können Stapelfasern, insbesondere Polymer-Stapelfasern, beispielsweise von einer Länge zwischen 0,3 mm und 3,0 mm eingesetzt werden. Die kurzen Fasern dringen teilweise in die Poren des Hartschaums ein. Die Stapelfasern sollen möglichst homogen im Klebemörtel verteilt sein.
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Die Kernschicht kann aus Materialien natürlicher Herkunft hergestellt sein, beispielsweise aus sehr leichtem Bimsstein, welcher zahlreiche Lufteinschlüsse hat.
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Die Deckschicht kann aus einem keramischen Material, aus Kunststoff, Kartonmaterial, Papier, Metallfolie oder aus hydrophob ausgerüstetem Textilmaterial bestehen.
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Das Textilmaterial kann beispielsweise aus cellulosehaltigen Fasern hergestellt sein, die mit hydrophoben Stoffen, wie PTFE, imprägniert sind. Das Textil kann aus wasserabweisenden Kunstfasern bestehen. Die Textilfasern können von einer Harzschicht – ein Folienmaterial bildend – umschlossen sein.
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Vorzugsweise besteht die Deckschicht aus einer Putztapete, d. h. aus einem bahnförmigen Material, welches mit Mörtel durchtränkt ist. Die Putztapete kann in Bögen oder in Rollenform vorliegen.
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Von großem Vorteil ist, dass der verwendete mineralische, hydraulisch erhärtende und kunststoffmodifizierte Klebemörtel keine komplizierte und arbeitsintensive Zubereitung erfordert, wie es bei den herkömmlich verwendeten Dispersions- und Epoxidharzklebstoffen der Fall ist.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht daran, dass das in hydraulisch erhärtenden Systemen enthaltende Wasser im Rahmen der Festigkeitsbildung verbraucht wird und nicht der Bauplatte entzogen werden muss. Außerdem tritt kein Dampfdruck auf. Die Mörtelschicht aus mineralischem, hydraulisch erhärtendem Klebemörtel ist in Hinblick auf die Brandklassifizierung unkritisch anzusehen. Die Bauplatten gemäß Erfindung sind wasser- und frostbeständig.
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Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung erläutert. Die Figuren zeigen:
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1 eine Bauplatte gemäß Erfindung, in einer perspektivischen Ansicht;
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2 die Bauplatte in einem Schnitt C-D gemäß 1;
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3 und 4 jeweils einen Produktionsablauf zur Herstellung der Bauplatten, in einer schematischen, vereinfachten Darstellung;
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5 ein vergrößertes Detail der Verteilung von Stapelfasern innerhalb der Mörtelschicht.
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Eine in 1 und 2 dargestellte, rechteckige Bauplatte 1 weist folgende Ausmaße auf: Breite 800 mm, Länge 1400 mm und Gesamtdicke 30 mm. Die Bauplatte 1 weist einen sandwichartigen Aufbau auf und setzt sich aus einer Kernschicht 2, zwei Deckschichten 3.1, 3.2 und zwei Mörtelschichten 4.1, 4.2 zusammen. Die Kernschicht 2 mit einer Dicke von 25 mm besteht aus extrudiertem, geschlossenzelligem Polystyrol-Hartschaum (XPS) mit einer Rohdichte von 35 kg/m3.
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Der Kernschicht 2 können andere organischen und/oder anorganischen Stoffe zugegeben werden, wie lockeres oder geschäumtes, gepresstes Recyclingmaterial, festere Mischwerkstoffe, Holzbindewerkstoffe, Mineralfasern, geschnitzelte und gehäckselte Abfallstoffe und dergleichen.
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Die Mörtelschichten
4.1,
4.2 sind jeweils zueinander spiegelsymmetrisch zwischen einer Flachseite
5.1,
5.2 der Kernschicht
2 und der Deckschicht
3.1,
3.2 angeordnet und haben im Trockenzustand jeweils eine Dicke von 1,5 mm. Die Mörtelschicht
4.1,
4.2 besteht aus einem mineralischen, hydraulisch erhärtenden Klebemörtel, der folgende Zusammensetzung, gemessen in prozentuellen Gewichtsanteilen aufweist:
| Tonerdeschmelzzement | 16,0 |
| Portlandzement | 8,0 |
| Calciumsulfat | 6,5 |
| Quarzsand | 28,0 |
| Kalksteinmehl | 35,4 |
| Dispersionspulver | 3,5 |
| Pigment | 1,8 |
| Additive | 0,8 |
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Die angegebenen Werte beziehen sich auf den trockenen Zustand der Masse vor ihrer Zubereitung.
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Auch diese Zusammensetzung stellt ein schnell abbindendes, ternäres Bindemittelsystem mit vollständiger kristalliner Wasserbindung dar.
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Die angegebenen Werte beziehen sich auf den trockenen Zustand der Masse vor ihrer Zubereitung.
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Das Reaktionsharz, beispielsweise Epoxidharz wird der Trockenmasse beigemischt. Die im Reaktionsharz enthaltene Feuchtigkeit ist sehr gering. Bei der Verarbeitung bleibt die Mischung, ohne dass das Kunstharz vorzeitig reagiert, förderfähig.
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Als Zuschlagstoff eignen sich insbesondere natürliche, nicht verunreinigte Gesteinskörnungen aus mineralischem Vorkommen, beispielsweise Felsgesteine.
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Gemäß 5 können der Mörtelschicht 4.1, 4.2 optional Stapelfasern 7 zugemischt werden. Der noch flüssige Klebemörtel und ein Teil von Stapelfasern 7 dringen tief in die poröse Oberflächenstruktur des Hartschaums ein. Die polymeren Stapelfasern 7, beispielsweise Vinylfasern weisen eine Länge zwischen 0,5 mm und 3,0 mm auf.
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Als Deckschichten 3.1, 3.2 kommt eine mit Mörtel durchtränkte Putztapete 6 zum Einsatz.
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Die 3 und 4 zeigen schematisch den Herstellungsprozess von Bauplatten 1. Die für die Herstellung benötigten, die spätere Kernschicht 2 bildenden Rohplatten 8 aus XPS-Hartschaum liegen als Plattenstapel 9 vor, von der sie taktweise mit Hilfe eines in 4 dargestellten Greifers 12 abgenommen werden. Dem Stapel 9 ist gemäß 3 eine Vorratsrolle 11 mit Putztapete 6 vorgeschaltet. Die Putztapete 6 wird kontinuierlich mit Hilfe eines Förderbandes 10 bewegt, wobei auf eine Innenseite 13 der sich abrollenden Putztapete 6 der dickvisköse Klebemörtel von einem ersten
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Breitschlitz-Behälter 14 aufgetragen wird. Die Oberfläche (Flachseite 5.1, 5.2) der Rohplatte 8 kann vorher mit ölfreier Pressluft gereinigt werden, um die Verunreinigungen, wie unerwünschte Grobpartikeln, zu entfernen.
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Die einseitig mit der Putztapete 6 belegten Rohplatten 8 werden translatorisch weiter bewegt und gelangen unter eine erste Umlenkrolle 17, über die eine zweite Bahn 18 der Putztapete 6 geführt wird. Die zweite Bahn der Putztapete 6 wird von einer zweiten, oberhalb des Förderbandes 10 angeordneten Vorratsrolle 19 kontinuierlich über eine zweite Umlenkrolle 20, die der ersten vorgeschaltet ist, abgerollt. Auch auf diese Putztapete 6 wird der dickvisköse Klebemörtel von dem zweiten Breitschlitz-Behälter 14 aufgetragen. Auf diese Weise werden beide Flachseiten 5.1, 5.2 der Rohplatten 8 mit der Putztapete 6 belegt.
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Der ersten Umlenkrolle 17 ist eine Andrückstation 21 und ein Randzonen-Trockner 22 nachgeschaltet. Der Randzonentrockner 22 trocknet gezielt die Zonen der mit Mörtelschicht und Putztapete belegten Bauplatte, so das die getrockneten Bereiche nachfolgend von der Schneidvorrichtung 23 geschnitten werden können ohne dass es an diesen Stellen zu Materialquetschungen oder unsauberen Schnittflächen kommt. Nach der Vortrocknung gelangen die mit Putztapeten 6 belegten und zusammengedrückten Rohplatten 8 in eine Schneidvorrichtung 23, wo diese quer zur Längsausrichtung der Putztapete, sowie ggf. auch in Längsrichtung, geschnitten werden.
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Geschnitten werden kann mit Hilfe einer fliegenden Säge, mit Wasser- oder Laserstrahl. In Frage kommt auch ein mit hohen Umlaufgeschwindigkeiten laufender Schneidedraht, mit dem eine kalte Trennung erfolgt.
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Nach dem Verlassen der Schneidvorrichtung 23 werden die fertigen Bauplatten 1 in einen Stapel 25 abgelegt und weiter getrocknet.
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Alternativ kann anstelle der in Stapelform 9 vorliegenden Rohplatten eine Vorratsrol le 15 mit Schaumstoffbahn 16 (vgl. 3) eingesetzt werden.
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Die 4 zeigt eine andere Anordnung von Vorratsrollen 11 der Putztapete 6. Die Vorratsrollen 11, 19 sind oberhalb und unterhalb des Förderbandes bzw. der Förderstrecke angeordnet. Der Mörtelauftrag erfolgt entlang senkrecht zur Förderstrecke gerichteter Bahnabschnitten 24 der beiden Putztapeten 6, die ebenso jeweils über eine erste und zweite Umlenkrolle 17, 20 der Andrückstation 21 zugeführt werden.
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Die hergestellten Bauplatten 1 gemäß Erfindung zeichnen sich durch überraschend gute mechanischen Eigenschaften aus, die mit herkömmlichen Klebemittelsystemen, z. B. auf Holtmeltbasis, nicht zu erreichen waren.
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Die Beschichtung der Kernschicht
2 mit Klebemörtel ergibt Bauplatten
1, die sich durch eine unerwartet harte, druckfeste Deckbeschichtung und eine hohe Biegesteifigkeit auszeichnen. Dies ist auf die Bindungseigenschaften des mineralischen, hydraulisch erhärtenden und kunststoffmodifizierten Klebemörtels, insbesondere des schnell abbindenden ternären Bindemittelsystems zurückzuführen. Auch die besagte mechanische Adhäsion mit der Kernschicht trägt zu sehr guten mechanischen Eigenschaften der Bauplatte bei. Bezugszeichenliste:
| 1 | Bauplatte |
| 2 | Kernschicht |
| 3.1, 3.2 | Deckschicht |
| 4.1, 4.2 | Mörtelschicht |
| 5.1, 5.2 | Flachseite (v. 2 oder 8) |
| 6 | Putztapete |
| 7 | Stapelfasern |
| 8 | Rohplatte |
| 9 | Plattenstapel |
| 10 | Förderband |
| 11 | Vorratsrolle |
| 12 | Greifer |
| 13 | Innenseite |
| 14 | Breitschlitz-Behälter |
| 15 | Vorratsrolle |
| 16 | Schaumstoffbahn |
| 17 | Umlenkrolle |
| 18 | Bahn |
| 19 | Vorratsrolle |
| 20 | Umlenkrolle |
| 21 | Andrückstation |
| 22 | Randzonen-Trockner |
| 23 | Schneidvorrichtung |
| 24 | Bahnabschnitt |
| 25 | Stapel |
