DE1947517B2

DE1947517B2 - Verfahren zum herstellen von bauteilen mit verbesserter feuerwiderstandsfaehigkeit

Info

Publication number: DE1947517B2
Application number: DE19691947517
Authority: DE
Inventors: Karl Dr.-Ing 5100 Aachen; Schultheis Heinz Dr 5670 Opladen Mienes
Original assignee: Mienes, Karl, Dr.-Ing, 5100 Aachen
Priority date: 1969-09-19
Filing date: 1969-09-19
Publication date: 1978-02-16
Also published as: DE1947517C3; DE1947517A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen 4-, von Bauteilen mit verbesserter Feuerwiderstandsfähigkeit, die zwischen zwei Deckschichten feuerhemmende Materialien enthalten.

Es sind zahlreiche Verfahren zur Herstellung von Bauteilen aus verschiedenen Leichtbaustoffen bekannt, ·-,(> die in zunehmendem Maße im Wohnungsbau, Bürobau, bei Schulbauten und dgl. eingesetzt werden.

In vielen Fällen handelt es sich bei den Leichtbauelementen um Verbundkonstruktionen, deren Außenfläche aus konventionellen Werkstoffen oder glasfaserver- -,-> stärkten Kunststoffen gefertigt sind, während der Kern des Bauteiles aus Hartschaumstoff besteht. Insbesondere die letzteren haben sich hervorragend zum Wärmedämmen und auch zur Erhöhung der Festigkeit bewährt und werden entweder allein oder im Verbund _h0 mit Füllstoffen, Wabenkonstruktionen und dgl. eingesetzt. Zwar zeichnen sie sich bei geringem Gewicht durch die erwähnte hohe Wärmedämmung, leichte Montierbarkeit und gute Gebrauchsdauer aus. Ihre Anwendung im Bausektor ist jedoch — je nach Art des _h-i zu erstellenden Gebäudes — wegen der bestehenden Bauvorschriften erheblich eingeschränkt. Insbesondere wird eine Feuerwiderstandsdauer gefordert, welche die im wesentlichen aus brennbaren Baustoffen bestehenden Fertigteile nicht zu bieten vermögen.

Man hat bereits versucht, das Brandverhalten von Kunststoffen und daraus hergestellten Schaumstoffen dadurch wesentlich zu verbessern, daß man ihnen vor dem oder beim Verarbeiten feuerhemmende Zusätze beimischte. Zusatzmittel der genannten Art sind beispielsweise organische Halogen- oder Phosphorverbindungen oder Antimontrioxid. Die Möglichkeiten für das Einverleiben entsprechender Stoffe sind jedoch beschränkt, da ihr Zusatz in wirksamen Mengen die übrigen physikalischen Eigenschaften verschlechtert. Somit gelang es im allgemeinen nicht, die unter Verwendung der genannten, zugleich weichmachenden Zusätze hergestellten Baufertigteile ohne Beeinträchtigung ihrer sonstigen Eigenschaften so feuerwiderstandsfähig zu machen, wie die jeweiligen nationalen Testmethoden für die Klasse der feuerbeständigen Bauelemente dies vorschreiben.

Man hat zwar bereits vor Jahrzehnten ein Verfahren zum Herstellen von Bauteilen mit verbesserter Feuerwiderstandsfähigkeit vorgeschlagen, die zwischen zwei Deckschichten feuerhemmende Materialien enthalten (FR-PS 7 47 101). Die beiden Deckschichten bestehen hierbei aus nicht brennbaren Platten, beispielsweise auf Asbestgrundlage, zwischen denen eine Vielzahl von kastenartigen Fächern angeordnet ist, die mit einem nicht brennbaren pulverförmigen Material gefüllt werden sollen. Die Herstellung dieser mit Deckschichten versehenen Bauelemente ist außerordentlich kompliziert und arbeitsaufwendig. Zwischen den beispielsweise aus Asbest bestehenden Deckplatten müssen durch zahlreiche, einander kreuzende Lamellen aus unbrennbarem Material eine Vielzahl von relativ kleinen kastenartigen Fächern hergestellt werden. Diese aus einer Vielzahl von relativ kleinen Kästen bestehende Konstruktion muß dann zunächst mit einer der beiden Deckschichten beispielsweise durch Kleben verbunden werden. Im Anschluß hieran müssen dann die zahlreichen Fächer mit einem nicht brennbaren pulverförmigen Material gefüllt werden, worauf dann die andere Deckschicht beispielsweise durch Kleben mit der übrigen Kunstruktion verbunden werden muß. Zum Füllen der zahlreichen kastenartigen Fächer ist eine sehr große Menge an feuerhemmendem Material erforderlich. Dies führt zu einem sehr hohen Gewicht des betreffenden Bauteils, so daß dieses schwer zu handhaben ist. Da außerdem die Herstellung dieses bereits seit Jahrzehnten bekannten Bauelementes einen sehr hohen Anteil an Handarbeit erfordert, sind die Herstellungskosten dieses Bauelementes so hoch, daß es bei den heutigen Marktverhältnissen keine Chance hätte, in der Praxis verwendet zu werden.

Es ist ferner ein Verfahren zur Herstellung von Bauteilen mit verbesserter Feuerwiderstandsfähigkeit bekannt, welche eine Innenschicht besitzen, die aus einem sehr leichten oder eine geringe Dichte besitzenden Material, wie z. B. Zellfaserstoff oder zelligem Zelluloseacetat, besteht (US-PS 26 74 015). Diese Innenschicht ist beiderseits durch relativ dünne Metallbleche, wie z. B. Stahlplatten, abgedeckt. In der Innenschicht befinden sich durch Bohren hergestellte zylindrische oder aber auch rinnenförmige Hohlräume, welche mit Salzen gefüllt sind. Zwischen der Innenschicht und den diese beiderseits abdeckenden Metallplatten sind außerdem Asbestfolien als Feuerwiderstandsmaterialien vorgesehen. Die Herstellung dieser Bauteile mit verbesserter Feuerwiderstandsfähigkeit ist

ebenfalls sehr aufwendig und erfordert einen großen Anteil an Handarbeit Es muß zunächst in der beispielsweise aus Zellfaserstoff oder zelligem Zelluloseacetat bestehenden Kernzone eine Vielzahl von Hohlräumen durch Aufbohren hergestellt werden, in die > man anschließend Salze einfüllt Alsdann müssen die auf solche Weise behandelten Innenschichten beiderseits mit Asbestfolien versehen werden, wobei dann auf die Asbestfolien Metallbleche aufzubringen sind. Die Herstellung dieser Bauteile ist daher fertigungstech- m nisch sehr aufwendig und kann in der Praxis nicht zum Erfolg führen. Außerdem weisen die auf diese Weise hergestellten Bauelemente nur eine relativ begrenzte Feuerwiderstandsfähigkeit auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein r> Verfahren zum Herstellen von Bauteilen zu entwickeln, die ein verbessertes Brandverhalten aufweisen und wirtschaftlicher herstellbar sind.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ausgehend von der eingangs beschriebenen Verfahrensweise die jn feuerhemmenden Materialien in geschlossene Hohlkörper verpackt werden, diese Hohlkörper zwischen die Deckschichten eingebracht werden und schließlich ein schaumstoffbildendes, flüssiges Reaktionsgemisch, insbesondere auf Basis Polyurethan, das die Hohlkörper _>-, umgibt und nach dem Aufschäumen den Kern des Bauteils bildet, eingegeben wird.

Bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren werden die mit feuerhemmenden Materialien gefüllten Hohlkörper zwischen die Deckschichten _J() eingebracht, worauf dann ein Schaumstoff bildendes, flüssiges Reaktionsgemisch eingegeben wird, das die Hohlkörper umgibt und nach dem Aufschäumen den Kern des Bauteils bildet, etwa nach dem Zweistufen-Frothing-Verfahren. Die Schaumstoffe, die den Kern j-; des Bauteils bilden, werden somit erst beim Herstellen des Bauteils, d. h. in situ, erzeugt. Hierbei werden die mit Flammschutzmitteln versehenen Hohlkörper in die Form für das Bauelement gegebenenfalls zusammen mit den Deckschichten und gegebenenfalls sonstigen ._t(l Einbauten, wie Installationsrohren, Leitungen und dgl. eingelegt und durch Injizieren des schäumenden Gemisches in einen festen Verbund übergeführt. Als Beispiele für Schaumstoffsysteme seien solche auf Grundlage von Polystyrol, Polyurethan, Phenolharz, ₄-, Harnstofformaldehydharz, ungesättigten Polyesterharzen, Polyvinylchlorid, Polyolefinen oder Epoxidharz genannt.

Die technische Durchführung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens ist wesentlich einfacher als _V) die umständlichen und kostenaufwendigen, eingangs beschriebenen bekannten Verfahrensweisen. Es läßt sich ferner weitgehend maschinell durchführen, wobei es im einzelnen die Herstellung von sehr unterschiedlich ausgebildeten Bauteilen gestattet, die überdies gegen- .-,-, über den bekannten Bauteilen eine wesentlich höhere Feuerwiderstandsfähigkeit aufweisen. Außerdem besteht bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren die Möglichkeit, die feuerhemmenden Eigenschaften des herzustellenden Bauteiles in optimaler _wl Weise den jeweiligen Anforderungen anzupassen.

Das Verfahren nach der Erfindung ist sowohl zur Verwendung bei Kunststoff-Bauelementen als auch bei anderen, z. B. kombinierten Bauelementen, z. B. auf der Grundlage von Metall/Kunststoff, sowie bei Erzeugnis- ,,r, sen aus anderen brandgefährdeten Werkstoffen, wie Holz, geeignet.

Als Bauteile, die durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren in ihrem Brandverhahen verbessert werden können, gelten unter anderem vorgehängte Fassadenteile, Brüstungselemente, Trennwände, Sanitärzellen, Raumzellen, Eckelemente und dgl.

Im Gegensatz zu den bekannten Verfahrensweisen werden bei der Erfindung die feuerhemmenden Materialien zunächst in geschlossene Hohlkörper bzw. entsprechend geformte Gebilde verpackt. Als Hohlkörper bzw. Hohlgebilde können hierbei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung zufolge Hohikugeln, kurze geschlossene Röhrchen oder schlauch-, taschen- bzw. beutelartige, verschweißte Foliengebilde verwendet werden. Hohlkugeln und Schläuche sowie andere Hohlgebilde der erfindungsgemäßen Art lassen sich aus thermoplastischen Kunststoffen, wie Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polyamid und dgl. nach dem Extrusions- bzw. Blasverfahren in einfacher Art massenweise und preiswert herstellen, soweit erforderlich auch in Form von Kombinationsfolien, z. B auf der Grundlage von Polyäthylen und Polycaprolactam. Diese Hohlkörper sind bereits bei ihrer Herstellung mit die Feuerwiderstandsdauer erhöhenden Stoffen auffüllbar. Einer Weiterbildung der Erfindung zufolge können die einzubringenden Hohlkörper mindestens teilweise mit Wasser gefüllt und anschließend versiegelt werden. Es ist auch möglich, die einzubringenden Hohlkörper mindestens teilweise mit Flammschutzmitteln bzw. deren Lösungen zu füllen und sie anschließend zu versiegeln. Als Material für die Füllung der Hohlkörper können z. B. Ammoniumphosphat oder Ammoniumbromid, das beim Erhitzen sublimiert, verwendet werden, oder auch wäßrige Lösungen, Emulsionen und dgl. Stoffe, die eine feuerhemmende oder feuerlöschende Wirkung im Brandfalle zeigen. Ebenso sind wärmeentziehend wirkende Mittel, wie z. B. Wasser, verwendbar bzw. solche, die zu einer luftabsperrenden Verkrustung führen, z. B. Wasserglas, Borax oder Anfangskondensationsprodukte von Harnstoff-Formaldehydharzen.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform werden die einzubringenden Hohlkörper mindestens teilweise mit »Wasser in Öl«-Emu!sionen, nach Art eines Wasser/Polyester-Polymerisationssystems gefüllt und anschließend versiegelt, wobei die Polymerisation mindestens teilweise innerhalb oder außerhalb der Hohlkörper erfolgen kann. Derartige »Wasser in Öl«-Emulsionen können nach verschiedenen Verfahren aus polymerisierbaren Stoffen, Emulgatoren und Wasser bzw. wäßrigen Lösungen hergestellt und beispielsweise durch Redoxpolymerisation zum Erstarren gebracht werden. Die genannten Emulsionen gehen somit nach dem Auspolymerisieren des beispielsweise als kontinuierliche ölphase fungierenden Polyesterharzes od. dgl. härtbaren Verbindungen in den festen Zustand über, in dem sie bis zu 90% und mehr Wasser einschließen. Ihr erfindungsgemäßer Einsatz erfolgt am besten in der Weise, daß man die frisch hergestellten Emulsionen vor dem Erhärten in die Hohlkörper bzw. Schläuche einfüllt und darin auspolymerisieren läßt. Die erhaltenen Körper werden anschließend in die zu fertigenden Bauelemente eingelegt. Im Falle der Verwendung formloser Schläuche bzw. Taschen können die polymerisationsfähigen Emulsionen auch darin eingefüllt, die Taschen, beispielsweise durch Heißsiegeln, verschlossen und gegebenenfalls unverzüglich in die dafür vorgesehenen Bauelemente eingelegt werden, so daß sie sich beim Polymerisieren den in den Bauelementen befindlichen Hohlräumen anpassen, dabei deren Festigkeit erheblich unterstützen.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand einiger Beispiele wie folgt erläutert:

Beispiel 1

In den Hohlraum eines aus Verbundstoffen auf Grundlage von mit Polyvinylidenfluorid beschichteten Aluminiumblech und mit im Spritzgußverfahren aus Acetalharz hergestellten Abstandhaltern vorbereiteten Bauelements werden im Blasverfahren hergestellte Hohlkugeln von etwa 2,5 cm Durchmesser eingefüllt, die aus Polypropylen bestehen und bei ihrer Fabrikation nach dem Form- und Füllverfahren mit Ammoniumphosphatpulver oder einer wäßrigen Suspension von Kaliumsilikat und Asbestfasern teilweise oder ganz gefüllt. Hierauf wird das Bauelement verschlossen und das kugelförmige Füllgut entweder mit Hartpolyurethan umschäumt oder mit Epoxidharz verfestigend injiziert.

Beispiel 2

Das Bauelement besteht aus glasfaserverstärkten Deckschichten, mit darunter profiliert angeordneten Hartschaumeinlagen. In die von letzteren begrenzte Kernzone werden mit Wasser oder einem »Wasser in Öl«-Polyester-Redox-Polymerisationssystem gemäß der deutschen Auslegeschrift 11 48 382 gefüllte und alsdann verschweißte Polyäthylentaschen eingelagert. Hierauf wird das Bauelement verschlossen und die Polyäthylentaschen werden in ähnlicher Weise wie beim Beispiel 1 umschäumt.

Beispiel 3

Das Bauelement enthält Deckschichten, die aus mit Glasgewebe verstärktem Epoxidharz bestehen, während die Kernzonen von einem miteinander durch Kleben verbundenen, senkrecht zu den Decklagen angeordneten System von PVC-Röhrchen ausgefüllt sind, die vor dem Verschließen mit der zweiten Decklage mit einem Polyester/Wasser-Redoxgemisch gefüllt werden, das anschließend in den Röhrchen auspolymerisiert.

Anhand der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

F i g. 1 ein Bauteil nach der Erfindung im Schnitt,

Fig.2 bis 4 verschiedene Ausführungsformen der einzulegenden Hohlkörper.

In Fig. 1 sind zwischen zwei Deckschichten 1 und 2 mit die Feuerwiderstandsfähigkeit verbessernden Stoffen gefüllte Hohlkörper 3 eingeschüttet und die Zwischenräume mit einem schaumstoffbildenden Kunststoff 4 ausgefüllt. Die genannten Hohlkörper 3 können gemäß den in der Kunststofftechnik üblichen Verfahren, beispielsweise durch Tiefziehen, hergestellt werden. Ebenso können schäumbare Polystyrol-Perlen vor bzw. nach der Polymerisation oder dem Vorschäumen mit feuerhemmenden (pulverförmigen) Materialien gefüllt oder mit Hohlräumen versehene Formteile damit angereichert werden.

Fig.2 zeigt eine kugelförmige Gestaltung der Hohlkörper. In F i g. 3 ist eine beutel- oder kissenförmige Ausführungsform dargestellt. Fig.4 zeigt eine röhrchenförmige Gestaltung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Bauteilen mit verbesserter Feuerwiderstandsfähigkeit, die zwi- ^r< sehen zwei Deckschichten feuerhemmende Materialien enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß die feuerhemmenden Materialien in geschlossene Hohlkörper verpackt werden, diese Hohlkörper zwischen die Deckschichten eingebracht werden in und schließlich ein schaumstoffbildendes, flüssiges Reaktionsgemisch, insbesondere auf Basis Polyurethan, das die Hohlkörper umgibt und nach dem Aufschäumen den Kern des Bauteils bildet, eingegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Hohlkörper Kohlkugeln, kurze geschlossene Röhrchen oder schlauch-, taschen- bzw. beutelartige, verschweißte Foliengebilde verwendet werden. :o

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzubringenden Hohlkörper mindestens teilweise mit Wasser gefüllt und anschließend versiegelt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, >·> dadurch gekennzeichnet, daß die einzubringenden Hohlkörper mindestens teilweise mit Flammschutzmitteln bzw. deren Lösungen gefüllt und anschließend versiegelt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die einzubringenden Hohlkörper mindestens teilweise mit »Wasser in öl«-Emulsionen, nach Art eines Wasser-Polyester-Polymerisationssystems gefüllt und anschließend versiegelt werden, wobei die Polymerisation min- r> destens teilweise innerhalb oder außerhalb der Hohlkörper erfolgen kann.