DE19502376A1 - Kunststoffschaumplatte für Gebäudeinnenräume - Google Patents

Kunststoffschaumplatte für Gebäudeinnenräume

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DE19502376A1
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Description

Die Erfindung betrifft eine zumindest teilweise aus Kunststoff­ schaum bestehende Platte für Gebäudeinnenräume.
Kunststoffschaum hat eine hervorragende Wärmedämmung. Je nach Ausbildung ist der Kunststoffschaum auch feuchtigkeitsisolie­ rend. Wegen dieser Eigenschaften findet Kunststoffschaum auch für den Innenausbau Verwendung. Der Kunststoffschaum hat große Vorteile wegen seiner Wärmeisolierung. Darüber hinaus ist Kunststoffschaum leicht zu handhaben. Er läßt sich als Platte herstellen und sägen oder schneiden. Zum Durchtrennen reicht in der Regel ein Anritzen und Biegen, so daß an der Ritzstelle ein glatter Trennbruch entsteht.
Neben dem Kunststoffschaum gibt es eine Vielzahl anderer Mittel zur Wärmeisolierung. Dazu gehören Steinwolle und dergleichen. Der Kunststoffschaum hat gegenüber anderen Mitteln einen wesent­ lich höheren Preis. Das ist der weiteren Durchsetzung des Kunststoffschaumes hinderlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, über weitere Anwendungsgebiete des Kunststoffschaumes den Absatzmarkt für Schaum zu vergrößern und darüber die Wirt­ schaftlichkeit des Kunststoffschaumes zu verbessern.
Nach der Erfindung wird das dadurch erreicht, daß Kunststoff­ schaum für den Akustikbau eingesetzt wird. Nach der Erfindung wird das dadurch erreicht, daß ein Kunststoffschaum verwendet wird, der rauminnenseitig offenzellig und grobporig ist und/oder teilflächig mit einer nächstliegenden, innenliegenden Schicht verbunden ist.
Die erfindungsgemäße Zellgröße beträgt 0,1-10 mm an der Oberfläche, vorzugsweise 1-2 mm. Die Offenzelligkeit läßt sich in verschiedener Form verwirklichen. Einerseits läßt sich das Material entsprechend offenzellig und grobporig schäumen. Für derartige Schäumvorgänge eignen sich spezielle Kunststoffe. Offenporigkeit und Grobporigkeit läßt sich auch durch besondere Zuschläge und Treibmittel erreichen.
Geeignete Kunststoffe sind Polystyrol, auch andere, neben Polystyrol zum Stamm der Alkene gehörende Kunststoffe. Auch Polyolefine, insbesondere Polyethylen, ist für die erfindungs­ gemäße Schaumherstellung geeignet. Günstige Verhältnisse können sich vor allem bei einer Polystyrol-/Polyethylenmischung einstellen. In dieser Mischung hat Polyethylen vorzugsweise einen Anteil von 1-20 Gew.-Ant.
Die erfindungsgemäßen Kunststoffschäume können ein Raumgewicht von 15-200 kg/m³ aufweisen, vorzugsweise 20-40 kg/m³.
Die erfindungsgemäße Zellbildung an der Oberfläche läßt sich auch durch Beigabe von Porenreglern steuern. Geeignete Porenreg­ ler sind z. B. Natriumbicarbonat oder Zitronensäure. Alternativ läßt sich auch Mikrotalkum einsetzen. Derartige Porenregler sind an sich bekannt. Nach der Erfindung wird jedoch eine viel größere Menge als üblich eingesetzt. Bei Natriumbicarbonat ist es üblich, 0,1-0,2 Gew.-% einzusetzen. Nach der Erfindung werden 0,5-1,0 Gew.-% Natriumbicarbonat zur Erzeugung der offenzelligen grobporigen Oberfläche zugegeben. Bei Zitronensäure sind gleiche Verhältnisse wie beim Natriumbi­ carbonat gegeben. D.h. die üblichen Gewichtsanteile und die erfindungsgemäßen Gewichtsanteile sind in gleicher Größenord­ nung.
Beim Mikrotalkum ist es bekannt, 0,5-0,8 Gew.-% Mikrotalkum der Einsatzmischung zuzugeben. Nach der Erfindung ist der Gewichtsanteil höher, und zwar bis 1,5 Gew.-%.
Alternativ oder auch zusätzlich kann der Schaum nachgeschäumt werden. Zum Nachschäumen eignet sich ein Wasserbad, Heißluft oder Dampf. Das Nachschäumen kann inline oder offline erfolgen. Mit Inline-Verfahren ist ein Nachschäumen bezeichnet, bei dem das Nachschäumen unmittelbar nach Herstellung des Kunststoff­ schaumes und Abkühlung auf eine gewünschte Zwischentemperatur in der Arbeits-/Transportlinie des Schaumes erfolgt. Beim Offline- Verfahren wird in einem separaten Arbeitsvorgang, z. B. nach Zwischenlagerung des Kunststoffschaumes, nachgeschäumt.
Die erfindungsgemäße Eintrittstemperatur des Kunststoffschaumes in den Nachschäumvorgang beträgt bis 40 Grad Celsius, vorzugs­ weise 30 Grad Celsius.
Bei der Behandlung in einem Wasserbad ist siedendes Wasser (100 Grad Celsius bei Umgebungsluftdruck) vorgesehen. Die Eintauch­ tiefe des Schaumes beträgt bis 5-1000 mm. Bei 5 mm Wasser­ überdeckung hat die Wassersäule nur geringen Einfluß auf den Nachschäumvorgang. Bei größerer Eintauchtiefe gewinnt die Wassersäule für den Nachschäumvorgang Bedeutung.
Die Behandlungsdauer beim Wasserbad beträgt 20-40 Sekunden, vorzugsweise 30 Sekunden.
Für das Nachschäumen mittels Heißluft wird eine Heißlufttempera­ tur von 20-130 Grad Celsius gewählt. Die effektive Heizwir­ kung der Heißluft kann bis 0,2 kWh pro kg betragen. Die max. Einwirkungsdauer der Heißluft auf den Schaum beträgt bis 30 Sekunden.
Für das Nachschäumen mittels Dampf wird vorzugsweise Sattdampf verwendet. Bei einer Einwirkungsdauer von 20 Sekunden expandiert der Schaum um 100%. Bei 30 Sekunden wird die Schaumstruktur zerstört. Dadurch entsteht ein offenzelliges Gefüge.
Es ist von Vorteil, für den zweistufigen Schäumvorgang (Herstel­ lung des Kunststoffschaumes im ersten Arbeitsschritt, Nachschäu­ men im zweiten Arbeitsschritt) zunächst einen teilgeschlossen­ zelligen Kunststoffschaum zu verwenden. Die Ausbildung als teilgeschlossenzelliger Kunststoffschaum ist im wesentlichen eine Frage der Temperaturführung im Extruder, der Menge der Treibmittel und der Rohstoffauswahl.
Mit Hilfe des Nachschäumens kann eine Kunststoffschaumplatte an der Oberfläche in gewünschter Weise offenzellig und grobporig ausgebildet werden, während der Kern der Kunststoffplatte im wesentlichen unverändert bleibt. Die Behandlungstiefe beträgt nach der Erfindung 2-30 mm, vorzugsweise bis max. 20 mm.
Wahlweise wird die Offenporigkeit unter Verwendung eines ge­ schlossenzelligen bzw. teilgeschlossenzelligen Schaumes auch dadurch erreicht, daß die Plattenoberfläche spanabhebend bear­ beitet wird. Ein besonders vorteilhafter Bearbeitungsvorgang ist das Fräsen. Das Fräsen kann zugleich mit der Konfektionierung des Kunststoffschaumes verbunden werden. Das gilt für Kunst­ stoffschäume, die bei der Herstellung (insbesondere Extrudieren) ein Übermaß erfahren und anschließend mechanisch durch Fräsen auf das gewünschte Dickenmaß und Breitenmaß abgearbeitet werden.
Alternativ zur offenporigen und großzelligen Ausbildung der Plattenoberfläche oder zusätzlich kann die Plattenoberfläche genadelt werden. Zum Nadeln werden Nadeln mit einem Durchmesser von 1-3 mm verwendet, die mit einer Eindringtiefe von 1-5 mm, vorzugsweise 2 mm, arbeiten. Der Abstand der Nadeln beträgt 0,1-2 D. D ist der jeweilige Nadeldurchmesser. Die Nadelungen bewirkt schallbrechende und schallabsorbierende Öffnungen in der Schaumoberfläche. Darüber hinaus reduziert sich das Raumgewicht des Kunststoffschaumes im genadelten Bereich. Dies kann mit einem Nachschäumvorgang gekoppelt sein. Beim Nachschäumen wird zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Oberfläche ein Raumge­ wicht von wahlweise 10-20 kg pro m³, vorzugsweise 15 kg pro m³ erreicht.
Wahlweise werden die erfindungsgemäßen Platten allseitig mit der Offenzelligkeit und Grobporigkeit versehen, wahlweise auch nur einseitig. Darüber hinaus ist es nach der Erfindung möglich, mehrschichtige Platten herzustellen, wobei den einzelnen Schichten unterschiedliche Funktionen zugeordnet sind. Zum Beispiel kann der Rauminnenseite zugewandten Schicht eine Schalldämmfunktion und den dahinter liegenden Schichten eine Tragfunktion zugeordnet werden. Im Falle der Verwendung von mehrschichtigen Platten ist die rauminnenseitige, zur Schalldämmung vorgesehene Schicht vorzugsweise durchgängig großporig und offenzellig ausgebildet. Die Dicke dieser Schicht beträgt 2-30 mm, vorzugsweise 10 bis 20 mm.
Die Tragschicht kann ihrerseits aus Kunststoffschaum, aber auch aus anderen Werkstoffen wie ungeschäumtem Kunststoff, Metall, Holzplatten oder Spanplatten bestehen.
Die mehrschichtige Ausbildung der Platte erlaubt zugleich eine weitere Schalldämmwirkung, und zwar kann der Querschall durch teilflächige Verbindung der rauminnenseitigen Schicht mit der dahinterliegenden Tragschicht gedämpft werden. Geeignet sind punktförmige, streifenförmige, rechteckförmige oder quadratische Verbindungsflächen.
Die Verbindung der rauminnenseitigen Schaumschicht mit der nächstliegenden, innenliegenden Schicht läßt sich durch Schwei­ ßen der Kleben erreichen. Geeignet sind Hotmelt-Kleber. Der Kleber wird dabei heiß auf eine oder beide Berührungsflächen aufgetragen. Die Auftragung erfolgt gleichmäßig verteilt ent­ sprechend der Form der vorgesehenen Verbindungsflächen. Bei der Verwendung von Düsen mit schlitzförmigen Austrag und unter den Düsen in einer Richtung geförderten Schaumstoffplatten oder -streifen entstehen bei intermittierendem Düsenbetrieb vierecki­ ge, quadratische oder rechteckige Verbindungsflächen.
Runde Verbindungsflächen entstehen bei runder Düsenöffnung und kurzer Taktfolge. Als Kleber eignen sich auch Mörtel oder Kleber mit mineralischen Füllstoffen. Auch mittels Lack kann eine geeignete Verbindung herbeigeführt werden. Wahlweise läßt sich zwischen den Schichten auch eine Armierung anbringen, die den Platten eine besondere Streifigkeit gibt.
Für das Verschweißen durch Erwärmung der Berührungsflächen gilt ähnliches wie für das Kleben. Die Erwärmung kann durch Strahlung oder Heißluftbeaufschlagung erfolgen. Mit der Erwärmung wird die Oberfläche des Schaumes angeschmolzen, so daß sich die Berüh­ rungsflächen im teigigen Zustand verbinden. Zur Bildung der Befestigungspunkte ist ein intermittierender Betrieb der An­ schmelzeinrichtung bzw. Wärmestrahler oder Heißluftgebläse vorgesehen. Je nach Form des Strahlers bzw. der Austrittdüse des Heißluftgebläses bilden sich an den Berührungsflächen der Kunststoffschaumschichten angeschmolzenen Flächen ab. Nach dem Anschmelzen werden die Berührungsflächen aneinander gedrückt. Dann verbinden sich die angeschmolzenen Flächen.
Dem Querschall läßt sich alternativ oder auch zusätzlich mit einer Mineralschicht entgegenwirken, die als Zwischenschicht und/oder außenseitig vorgesehen ist. Als Mineralschicht eignet sich Mörtel. Wahlweise ist der Mörtel mit Füllstoffen versehen.
Zur Verbesserung der Widerstandswerte gegen Brandgefahr kann die Platte innenraumseitig mit einem Textil versehen werden. Beson­ ders geeignet sind Glasfaservliese. Textilien können auch zur Gestaltung der Innenraumseite beitragen und die Anmutung verbessern.
Vorzugsweise werden die Platten innenraumseitig mit einem offenporigen Lack lackiert. Der Lack kann beliebig eingefärbt werden. Zumeist wird eine weiße Färbung gewählt. Wahlweise wird dem Lack feinkörniger Sand zugemischt, der sich auf der Kunst­ stoffschaumplatte verteilt und der Platte ein besonderes Aufse­ hen verleiht.
Der Sand bildet Strukturkörper. Zusätzlich oder anstelle von Sand können auch Glashohlkörper mit dem Lack oder in den noch feuchten Lack aufgetragen werden. Die Glashohlkörper können weiß und/oder farbig sein und ergeben neuartige Oberflächeneffekte. Die Glashohlkörper können einen Durchmesser von 0,005 bis 1 mm besitzen.
Sand und/oder Glashohlkörper können auch nach dem Lackieren auf den noch feuchten Lack aufgebracht werden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäß hergestellte Akustikplatte mit einer Kunststoffschaumaußenschicht von 1 von 5 mm Dicke, die sehr offenporig und großporig geschäumt ist. Die Poren an der Oberfläche haben eine Öffnungsweite bis 2 mm. Dies wird erreicht durch Verwendung eines Treibmittels hohen Dampfdruckes wie z. B. Kohlendioxid oder Stickstoff oder Edelgasen. Die darunterliegen­ de Kunststoffschicht 2 ist eine Kunststofftragschicht mit Wärmedämmfunktion. An der Berührungsfläche 5 zwischen beiden Kunststoffschaumschichten 1 und 2 sind Klebepunkte 4 vorgesehen. Die Klebepunkte 4 haben runde Formen. Die Klebepunkte entstehen, wenn auf die Tragschicht 2 aus einer Spritzdüse 11, die mittels eines Ventils 12 getaktet wird, in regelmäßigen Abständen bei gleichbleibendem Vorschub der Tragschicht 2 Hotmelt-Kleber gesprüht wird. Die Klebepunkte 4 haben einen Durchmesser von 20 mm.
Unmittelbar nach Aufbringen des Hotmelt-Klebers wird die Schicht 1 zugeführt. Die Schicht 1 wird dabei von einer nicht darge­ stellten Rolle gezogen und über eine Rolle 10 angedrückt.
Die mit 3 bezeichneten Poren an der Außenseite, welche gebäude­ rauminnenseitig anzuordnen sind, absorbieren den auftreffenden Schall teilweise. Die als Querschall verbleibende Schallwirkung kann sich aufgrund der punktweisen Befestigung der Schicht 1 an der Tragschicht 2 nicht fortpflanzen.

Claims (37)

1. Zumindest teilweise aus Kunststoffschaum bestehende Platte für den Innenausbau von Gebäuden, gekennzeichnet durch eine offenporig und grobporig ausgebildete innenraumseitige Oberfläche und/oder teilflächige Verbindung einer innenraumseitigen Schicht mit der nächstliegenden Schicht.
2. Platte nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Zell­ größe von 0,1-10 mm an der innenraumseitigen Oberflä­ che.
3. Platte nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Zell­ größe von 1-2 mm.
4. Platte nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-3, gekennzeichnet durch eine innenraumseitige grobporige Kunststoffschaumschicht von 2-30 mm.
5. Platte nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Schichtdicke von 10-20 mm.
6. Platte nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-5, gekennzeichnet durch die Verwendung von Alkenen und/oder Polyolefinen für den innenraumseitigen Kunststoffschaum.
7. Platte nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Mi­ schung von Polystyrol und Polyethylen.
8. Platte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyethylen in der Mischung 1-20 Gew.-Ant. besitzt.
9. Platte nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-5, gekennzeichnet durch einen Kunststoffschaum mit einem Raumgewicht von 15-200 kg/m³.
10. Platte nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen Kunststoffschaum von 20-40 kg/cbm.
11. Platte nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-10, gekennzeichnet durch die Beigabe von 0,5 bis 1 Gew.-% Natriumbicarbonat oder 0,5 bis 1 Gew.-% Zitronensäure oder mehr als 0,8 bis 1,5 Gew.-% Mikrotalkum im Einsatz­ material für den Kunststoffschaum.
12. Platte nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-11, gekennzeichnet durch Nachschäumen der rauminnenseitigen Kunststoffschaumschicht.
13. Platte nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Eingangstemperatur von max. 40 Grad Celsius des Kunst­ stoffschaumes in den Nachschäumvorgang.
14. Platte nach Anspruch 12 oder 13, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Warmwasserbades zum Nachschäumen.
15. Platte nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch siedendes Wasser und/oder eine Eintauchtiefe von 5-1000 mm und/oder eine Behandlungsdauer von 20-40 Sekunden.
16. Platte nach Anspruch 14 oder 15, gekennzeichnet durch die Verwendung von Heißluft zum Nachschäumen.
17. Platte nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch eine Heißlufttemperatur von 90 bis 130 Grad Celsius und/oder eine max. Einwirkungszeit bis 30 Sekunden und/oder eine Heizwirkung bis max. 0,2 kWh pro kg Kunststoffschaum.
18. Platte nach Anspruch 13 oder 14, gekennzeichnet durch die Verwendung von Sattdampf zum Nachschäumen.
19. Platte nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch eine Einwirkungsdauer von max. 30 Sekunden.
20. Platte nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-19, gekennzeichnet durch grobporigen zumindest teilge­ schlossenzelligen Kunststoffschaum, der an der Oberfläche spanabhebend bearbeitet ist, so daß die die Oberfläche bildenden Zellen offen sind.
21. Platte nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch Fräsen.
22. Platte nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-21, gekennzeichnet durch eine Nadelung der innenraumseitigen Kunststoffschaumschicht.
23. Platte nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch Nadeln mit einem Durchmesser von 1-3 mm und/oder einer Eindring­ tiefe von 1-5 mm und/oder einem Abstand voneinander von 0,1-2 D.
24. Platte nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-23, gekennzeichnet durch mehrschichtigen Aufbau mit einer innenraumseitigen schalldämpfenden Kunststoffschaum­ schicht und einer dahinterliegenden Tragschicht.
25. Platte nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch eine teilflächige Verbindung der innenraumseitigen Kunststoff­ schaumschicht mit der dahinterliegenden Schicht.
26. Platte nach Anspruch 25, gekennzeichnet durch Klebung oder Schweißung der Schichten.
27. Platte nach Anspruch 26, gekennzeichnet durch Hotmelt- Kleber und/oder Kleber mit Mineralstoffüllung und/oder Lack als Kleber und/oder einer Armierungseinlage zwischen den Schichten.
28. Platte nach Anspruch 26 oder 27, gekennzeichnet durch die Verwendung von Düsen zum Auftrag des Klebers und/oder Wärmestrahler oder Heißluftbeaufschlagung zur Anschmel­ zung der Kunststoffflächen.
29. Platte nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 28, gekennzeichnet durch ein aufgebrachtes Textil.
30. Platte nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß das Textil ein Glasfaservlies ist.
31. Platte nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, daß das Textil aufgeklebt oder mechanisch befestigt ist.
32. Platte nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-31, gekennzeichnet durch eine offenporige Lackierung der innenraumseitigen Schicht.
33. Platte nach Anspruch 32, gekennzeichnet durch feinkörni­ ge Strukturkörper in der Lackierung.
34. Platte nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturkörper durch Sand und/oder Hohlglaskörper gebildet werden.
35. Platte nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlglaskörper einen Durchmesser von 0,05 mm bis 1 mm besitzen und/oder weiß und/oder farbig sind.
36. Platte nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten als Zwischen­ schicht und/oder Außenschicht eine Mineralschicht besitzt.
37. Platte nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Mineralschicht eine Mörtelschicht ist.
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