DE19542069A1 - Bauelement aus einem nicht brennbaren Material sowie Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents
Bauelement aus einem nicht brennbaren Material sowie Verfahren zu dessen HerstellungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Bauelement der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen
Gattung sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Bauelemente aus nicht brennbaren Materialien, die vorzugsweise auch eine vorgegebene
Feuerwiderstandsdauer aufweisen, sind beispielsweise zur Herstellung von Lüftungs-
und/oder Installationsschächten oder -kanälen in Gebäuden erforderlich. Beispielsweise
müssen Lüftungsleitungen in Gebäuden mit mehr als zwei Geschossen aufgrund ein
schlägiger Gesetze und Richtlinien so ausgebildet sein, daß sie Feuer oder Rauch nicht in
andere Räume oder Brandabschnitte übertragen können. Dazu müssen die Lüftungs
leitungen nicht nur insgesamt nicht brennbar sein, sondern auch eine vorgegebene
Feuerwiderstandsdauer aufweisen.
Ähnliche Vorschriften gelten für solche, nachfolgend als Installationsschächte oder -kanäle
bezeichnete Rohrleitungen, in denen elektrische Kabel, Wasser- und Heizungsrohre od. dgl.
verlegt sind. Diese sind häufig durch Kellerräume, Dachböden od. dgl. geführt und
müssen daher derart geschützt sein, daß sowohl ihre eigene Funktion als auch die
Funktion der mit ihnen verbundenen Anlagen im Brandfall zumindest eine Zeitlang
erhalten bleiben.
Lüftungs- und/oder Installationsschächte oder -kanäle für diese Zwecke bestehen in der
Regel aus einem Blechrohr mit rundem oder eckigem Querschnitt, das mit einer nicht
brennbaren Ummantelung versehen ist, die eine vorgegebene Feuerwiderstandsdauer
gewährleistet, indem das Blechrohr z. B. mit Mineralfasermatten umwickelt oder mit
isolierenden Dämmplatten verkleidet wird. Weiterhin ist es bekannt, Lüftungs- oder
Installationsleitungen durch Anbringung von Unterdecken zu schützen. Derartige Maßnah
men sind jedoch kompliziert und aufwendig und daher im Prinzip unerwünscht. Bei
Anwendung von Mineralfasermatten kommt hinzu, daß zahlreiche Stift- oder Clipsver
bindungen oder besondere Mattenhalter angebracht werden müssen, während bei der
Anwendung von Dämmplatten diese zunächst zugeschnitten und dann miteinander
verklebt, verklammert oder sonstwie verbunden werden müssen.
Daneben sind auch ein- oder mehrschalige, aus nicht brennbaren Dämmplatten mit
vorgegebener Feuerwiderstandsdauer zusammengesetzte Kanäle oder Schächte mit
rechteckigen Querschnitten bekannt, die anstelle ummantelter Blechrohre eingesetzt
werden. Die Herstellung von solchen Kanälen oder Schächten aus nicht brennbaren
Dämmplatten ist vergleichsweise kompliziert, insbesondere bei mehrschaligem Aufbau.
Daher werden den Feuerschutzbestimmungen entsprechende Lüftungs- und/oder Instal
lationsschächte oder -kanäle heute noch überwiegend aus ummantelten Blechrohren
hergestellt, obwohl ihre direkte Herstellung aus ausreichend feuersicheren Materialien
wegen der dann möglichen Einsparung der Ummantelung grundsätzlich vorzuziehen wäre.
Zur Vermeidung der genannten Nachteile ist es auch bereits bekannt, Schächte oder
Kanäle der eingangs bezeichneten Gattung herzustellen, wobei als Mineral insbesondere
ein Blähperlit oder Blähvermiculit vorgeschlagen wurde. Derartige Schächte und Kanäle
haben zwar den Vorteil, daß sie auf einfache Weise herstellbar sind. Ein schwerwiegender
Nachteil besteht jedoch darin, daß weder ausreichend wasserunlösliche Wasserglaskleber
zur Verfügung stehen noch die Anwendung solcher Kleber allein ausreicht, um ein
Auflösen der Bauelemente aufgrund von Regen oder Feuchtigkeit zu vermeiden, denen die
Bauelemente beim Transport, an der Baustelle, bei der Lagerung, in Naßräumen oder
auch in Gegenden mit hoher Luftfeuchtigkeit häufig ausgesetzt werden. Außerdem neigen
derartige Bauelemente bei der Aufnahme von Feuchtigkeit nicht nur zum Auseinanderfal
len, auch im bereits eingebauten Zustand, sondern auch zu einer beträchtlichen Gewichts
zunahme und zu bleibenden Beschädigungen bei mechanischer Beanspruchung, z. B. bei
der Reinigung mit einem Kehrbesen. Außerdem sind derartige Bauelemente mechanisch
nicht ausreichend stabil beim Anbringen von Schellen, Schrauben, Nägeln od. dgl.,
weshalb sie bisher trotz ihrer Vorteile nicht für die genannten Zwecke verwendet werden
können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Bauelement der eingangs bezeichne
ten Gattung so auszubilden, daß es gegenüber Feuchtigkeit und Nässe weitgehend un
empfindlich ist. Vorzugsweise soll das Bauelement außerdem eine größere mechanische
Festigkeit erhalten. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur
Herstellung der Bauelemente anzugeben.
Zur Lösung dieser Aufgaben dienen die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1
und 6.
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß die Bauelemente aufgrund der Behandlung
mit einem siliconhaltigen Hydrophobiermittel an ihren Außenseiten mit einer Sperrschicht
versehen werden, die weitgehend wasserundurchlässig ist. Die erfindungsgemäßen
Bauelemente können daher Nässe und Feuchtigkeit ausgesetzt werden, ohne daß dies zur
Auflösung des Wasserglasklebers führt, selbst wenn dieser weitgehend wasserlöslich ist.
Bei guter Trocknung der Bauelemente zum Austreiben der herstellungsbedingten Flüssig
keiten kann außerdem ein sehr günstiges Gesamtgewicht erzielt werden. Schließlich wird
durch Zusatz von feinkörnigem Siliciumdioxid erreicht, daß die Bauelemente eine größere
mechanische Festigkeit erhalten und daher auch mit sicher haltenden Schrauben, Nägeln
od. dgl. versehen werden können.
Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung an einem
Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen Querschnitt durch ein hohlzylindrisches, entsprechend der Erfindung
hergestelltes Rohr; und
Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Rohr nach Fig. 1.
Das erfindungsgemäße Bauelement 1 wird vorzugsweise einstückig und beispielsweise als
Rohr hergestellt, das einen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt aufweist oder die
Form eines Hohlzylinders besitzt, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt ist. Ein solches Bauele
ment 1 kann beispielsweise zur Herstellung eines Lüftungs- und/oder Installationsschachts
oder -kanals verwendet werden. Alternativ wäre es aber auch möglich, das in Fig. 1 und 2
dargestellte Bauelement 1 aus zwei Halbschalen 2 und 3 herzustellen, wie in Fig. 1 durch
zwei gestrichelt dargestellte Stoßfugen 4 bzw. 5 angedeutet ist. Dabei können beide
Halbschalen im Bereich der Stoßfugen jeweils einen Stufenfalz aufweisen, wobei der in
Fig. 1 links dargestellte Stufenfalz der Halbschale 2 eine bei radialer Betrachtung von
außen nach innen abfallende Stufe, der in Fig. 1 rechts dargestellte Stufenfalz der
Halbschale 2 dagegen eine von innen nach außen abfallende Stufe besitzt. Die Stufenfalze
der Halbschale 3 sind bei der Anordnung nach Fig. 1 entsprechend ausgebildet. Beide
Stufenfalze haben vorzugsweise gleiche Dimensionen, und beide Halbschalen 2 und 3 sind
vorzugsweise halbzylindrisch ausgebildet. Hierdurch ist es möglich, mit einer einzigen
Form identische Halbschalen 2 und 3 zu fertigen und diese anschließend paarweise zu
einem Rundrohr miteinander zu verbinden.
Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß ein Lüftungs- und/oder Installationsschacht oder -kanal aus
einzelnen, beispielsweise bis zu 150 cm langen Bauelementen 1 zusammengesetzt werden
kann, die dazu an ihren stirnseitigen Stoßstellen 6 mit weiteren, formgleichen Bauelemen
ten 1 zu an sich beliebig langen Leitungen verbunden werden können. Jedes Bauelement
ist an seinen beiden Enden vorzugsweise mit je einem Stufenfalz 7 bzw. 8 versehen,
wobei der in Fig. 2 oben dargestellte Stufenfalz 7 des mittleren Bauelements 1 eine
innenliegende, stufenförmige Ausnehmung und der in Fig. 2 unten dargestellte Stufenfalz
8 des Bauelements 1 eine außenliegende, stufenförmige Ausnehmung besitzt. Beide
Ausnehmungen haben vorzugsweise gleiche Dimensionen, so daß beliebig viele Bauele
mente 1 durch Zusammenstecken hintereinander geschaltet werden können.
Alternativ wäre es möglich, sowohl die Halbschalen 2 und 3 nach Fig. 1 als auch die
Bauelemente 1 nach Fig. 2 mit stumpfem Stoß aneinandergrenzen zu lassen- und ggf.
durch zusätzliche Verbindungsmittel, z. B. einem Kleber, miteinander zu verbinden.
Die Bauelemente 1 werden aus einem silicathaltigen Mineral hergestellt, das ein nicht
brennbares Material ist und eine Feuerwiderstandsdauer besitzt, die bei der Anwendung
der Bauelemente 1 als Lüftungs- oder Installationsschächte bzw. -kanäle ausreichend ist.
Mit besonderem Vorteil wird als silicathaltiges Mineral ein dem glimmerähnliches, in
Granulatform vorliegendes Vermiculit verwendet, das in abgestuften Korngrößen von z. B.
2 bis 3 mm, 3 bis 6 mm oder 3 bis 8 mm erhältlich ist. Als Beispiel sei das unter der
Bezeichnung Agroverm-Vermiculite vertriebene Eisen-Aluminium-Magnesium-Silicat der
Firma Isola Mineralwolle-Werke Wilhelm Zimmermann GmbH in 45549 Sprockhövel
genannt. Natürlich können alternativ auch andere silicathaltige Mineralien verwendet
werden.
Zur Bindung der Silicat-Körner ist vor allem Wasserglas, vorzugsweise ein wasser
lösliches Wasserglas vorgesehen, das z. B. in Form einer wäßrigen Lösung angewendet
wird. Geeignet für diesen Zweck sind z. B. verschiedene Kali-Wasserglaslösungen, die von
der Firma Henkel KGaA in 40191 Düsseldorf unter den Sortenbezeichnungen "35" und
"40" vertrieben werden.
Zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der Bauelemente 1 wird der Mischung
aus dem silicathaltigen Mineral und dem Wasserglas erfindungsgemäß vorzugsweise noch
ein feinkörniges Siliciumdioxid zugegeben. Dies erfolgt zweckmäßig in Form einer
wäßrigen Lösung eines Stoffs, der das Siliciumdioxid in microfeiner Form (z. B. über
wiegend Korngröße bis 45 µ) enthält. Besonders geeignet für diesen Zweck ist eine von
der Firma Elkem GmbH in 40013 Düsseldorf unter der Bezeichnung "Elkem Microsilica
Grade 971" in den Handel gebrachte Mischung, die 95,5% an SiO₂ mit einem Anteil an
groben Partikeln (<45 µ) von nur 0,2% enthält.
Um das Bauelement 1 trotz Anwendung eines weitgehend wasserlöslichen Klebers
unempfindlich gegen Nässe und Feuchtigkeit zu machen, wird es erfindungsgemäß
zusätzlich mit einem siliconhaltigen Hydrophobiermittel behandelt. Hierdurch wird
erreicht, daß sich in dem Bauelement eine Art von Sperrschicht bildet, die das spätere
Eindringen in von Nässe bzw. Feuchtigkeit in das Bauelement 1 und damit dessen Zerfall
aufgrund einer Auflösung des Wasserglases verhindert. Zur Durchführung dieser Maßnah
me sind u. a. an sich bekannte Bautenschutzmittel geeignet, z. B. das Silicon-Bautenschutz
mittel "Wacker 1311", das von der Firma Wacker-Chemie GmbH in 84480 Burghausen
vertrieben wird und ein Silicon-Microemulsionskonzentrat auf der Basis von Silanen und
oligomeren Alkoxysiloxanen ist.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Bauelemente mit Hilfe der genannten Stoffe wird
etwa wie folgt vorgenommen.
Es wird zunächst eine wäßrige Lösung aus Wasserglas und zusätzlichem SiO₂ (Kiesel
säure) hergestellt, der das silicathaltige, körnige Mineral zugesetzt wird. Die erhaltene
Masse wird dann z. B. mit Hilfe der weiter unten beschriebenen Vorrichtung zu einem
Formkörper, beispielsweise einem hohlzylindrischen Rohr verpreßt und danach in einem
Ofen getrocknet. Der dadurch erhaltene Formkörper wird erkalten gelassen und dann
vorzugsweise als Ganzes in eine Lösung eines Hydrophobiermittels getaucht. Nach der
Herausnahme aus dieser Lösung wird der Formkörper langsam getrocknet, indem er z. B.
an der Luft und bei Raumtemperatur eine Zeitlang sich selbst überlassen wird, damit sich
im Bereich seiner äußeren Oberflächen die Sperrschicht gegen Nässe und Feuchtigkeit
ausbilden kann. Abschließend wird der Formkörper noch einmal eine Zeitlang in einem
Ofen getrocknet, um etwa noch vorhandene Restfeuchtigkeit auszutreiben. Der auf diese
Weise fertiggestellte Formkörper ist mechanisch stabil, insbesondere gegenüber der
Aufnahme von Schrauben und Nägeln, vergleichsweise leicht und gegenüber Nässe und
Feuchtigkeit weitgehend unempfindlich.
Es werden zunächst 30 g eines 94%igen SiO₂ in 60 g Wasser gelöst. Die erhaltene
Lösung wird mit 1/2 l einer wäßrigen Lösung eines (wasserlöslichen) Kali-Wasserglases
vermischt. Die so erhaltene wäßrige Lösung wird mit 18 l eines Vermiculits vermischt,
das eine Korngröße von 1 bis 2 mm aufweist. Mit der fertigen Mischung wird eine
Preßform gefüllt. Die in die Form gegebene Masse wird sodann in Abhängigkeit von der
geforderten Festigkeit bei einem Verfestigungsdruck von bis zu 120 to auf einen Teil ihres
Ursprungsvolumens komprimiert. Das erhaltene Preßformelement mit einem Innendurch
messer von 200 mm wird in einem noch weitgehend kalten Trockenofen gegeben, der
dann zur langsamen Trocknung des Bauelements auf ca. 200°C aufgeheizt und auf dieser
Temperatur gehalten wird. Nach einer Behandlungsdauer von ca. 1 h wird das erhaltene
Bauelement aus dem Ofen entfernt, der Abkühlung überlassen und 20 sek. lang in eine
wäßrige Lösung eines siliconhaltigen Hydrophobiermittels getaucht, das aus einem
Volumenteil Hydrophobiermittelkonzentrat und 10 Teilen Wasser hergestellt wurde. Das
Bauelement wird nach der Herausnahme aus dem Hydrophobiermittel zwei Tage lang an
der Luft und bei Raumtemperatur der Trocknung überlassen und abschließend noch einmal
2 h bei 100 bis 120°C in einem Trockenofen getrocknet.
Beim Ausführungsbeispiel wurden die oben erwähnten Substanzen "Agroverm-Ver
miculite", "Kali-Wasserglas 40", "Elkem Microsilica Grade 971" und "Wacker 1311"
verwendet. Dabei versteht sich, daß anstelle dieser Substanzen zahlreiche andere Sub
stanzen mit gleichen oder ähnlichen Eigenschaften verwendet werden können und jede
einzelne Substanz auch aus mehreren, unterschiedlichen Sorten zusammengesetzt sein
kann.
Die in Fig. 1 und 2 dargestellten Rohre sowie Lüftungs- und/oder Installationsschächte
oder -kanäle mit anderen Querschnittsformen können alternativ auch aus mehr als zwei
Formteilen zusammengesetzt werden, wobei die einzelnen Formteile ggf. mit Außen
muffen, Nägeln, Klammern, Schrauben od. dgl. miteinander verbunden werden. Auf
entsprechende Weise können außerdem Anschlußelemente in Form von T-Stücken, Bögen
od. dgl. hergestellt werden. Auch andere als die beschriebenen Formteile, z. B. Platten,
können auf die beschriebene Weise hergestellt werden.
Claims (9)
1. Bauelement in Form eines Gieß-, Spritz- oder Preßformteils aus einem nicht brenn
baren Material, bestehend aus wenigstens einem, mit Wasserglas gebundenen, körnigen,
silicathaltigen Mineral, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich mit einem siliconhalti
gen Hydrophobiermittel behandelt ist.
2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mineral ein Ver
miculit, insbesondere ein Blähvermiculit, ist.
3. Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich mit
einem feinkörnigen Siliciumdioxid angereichert ist.
4. Bauelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Siliciumdioxid in
mikrofeiner Form zugegeben ist.
5. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es aus
einem Rohr besteht.
6. Verfahren zur Herstellung eines Bauelements nach einem oder mehreren der An
sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mischung aus dem Mineral und der
Wasserglaslösung zu einem Formteil gepreßt und das Formteil dann durch Erwärmung
getrocknet, nach dem anschließenden Erkalten in eine Lösung des Hydrophobiermittels
getaucht und danach der Trocknung überlassen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Mineral vor dem
Preßvorgang mit einer Wasserglaslösung und einer Siliciumdioxidlösung vermischt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungen
wäßrige Lösungen vorgesehen werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das
Formteil nach dem Eintauchen in das Hydrophobiermittel wenigstens einen Tag lang bei
Raumtemperatur und dann bei ca. 100 bis 120°C getrocknet wird.
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