DE2540016A1

DE2540016A1 - Mehrschichtige platte

Info

Publication number: DE2540016A1
Application number: DE19752540016
Authority: DE
Inventors: Dennis Charlton Allport; Alan Metcalf Wooler
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1974-10-08
Filing date: 1975-09-09
Publication date: 1976-04-22
Also published as: JPS5163517A; FR2287334B1; SE423203B; GB1470066A; NO145424C; NO753207L; FI65573B; US4025687A; LU73526A1; BE834099A; DE2540016C2; SE7511201L; IT1042001B; NL7510437A; DK447775A; NO145424B; FR2287334A1; FI65573C; FI752441A

Description

PATENTANWÄLTE

OR.-ING. H. FINCKE DIPL.-ING. H. BOHR DIPL.-ING. S. STAEGER

β Mönchen s. 9. September 1975 Möltar»fro6· 31 Fernruf. (0«9)·2ί40« T«l«gramnwi Cloim» Md TaIm ■ S 239 03 claim d

mopp.No. 23828 - Dr.P/v

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Case Du.27322

IMPERIAL CHEMICAL INDUSTRIES LIMITED London - Großbritannien

"Mehrschichtige Platte"

PRIORITÄT: 8. Oktober 197¹» - Großbritannien

Die Erfindung betrifft Verbesserungen an Mehrschichtenplatten und insbesondere solchen, welche einen Kern aus festem Synthetikschaum enthalten.

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Feste Mehrschichtenschaumplatten werden weitgehend in der Bauindustrie als geräusch- und wärmeisolierende Materialien und als nicht-belastbare Bauteile benutzt. Es ist jedoch wichtig, daß solche Baumaterialien nicht leicht brennen und ein Feuer durch ein Gebäude fortschreiten lassen. Es ist bereits bekannt, daß Schäume auf Isocyanuratbasis ausgezeichnete Beständigkeitseigenschaften gegenüber hohen Temperaturen und Feuereinwirkung im Vergleich mit anderen Polyurethanschäumen besitzen, jedoch wurde unter gewissen Bedingungen beobachtet, daß, obwohl der Schaum an sich gegenüber Brennen äußerst beständig ist, sich häufig tiefe Risse entwickeln, durch die die Flammen hindurchdringen und Wärme hindurchgeleitet wird, so daß solche Schaumplatten vorzeitig ausfallen. Es wurde nun gefunden, daß, wenn ein Bindematerial in den Schaumkern des Mehrschichtenmaterials eingebettet wird, Rißbildung verringert und infolgedessen die Feuerbeständigkeit verbessert wird.

Gemäß der Erfindung wird also ein Mehrschichtenmaterial vorgeschlagen, welches aus einem Kern aus festem, sich auf Isocyanurat aufbauendem Schaum besteht, der zwischen zwei Deckmaterialien angebracht ist, und das dadurch gekennzeichnet ist, daß in den Schaumkern Bindematerial eingebettet ist. Die einzelnen Teile werden hierbei durch den Schaumkern zu einem einheitlichen Aufbau verbunden.

Die Erfindung betrifft auch Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Mehrschichtenplatten.

Feste, sich auf Isocyanurat aufbauende Schäume, auf die sich die Erfindung bezieht, sind feste Polymerschäume,

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welche dadurch gekennzeichnet sind, daß sie eine Isocyanuratringstruktur enthalten. Die Herstellung solcher Schäume ist in der Literatur beschrieben. Sie werden gewöhnlich dadurch hergestellt, daß in Gegenwart eines Treibmittels und eines Katalysators, der geeignet ist, Isocyanatgruppen zu Isocyanuratstrukturen zu polymerisieren, ein Überschuß an einem organischen Polyisocyanat mit einem polymeren Polyol umgesetzt wird. Diese den Schaum bildenden Bestandteile können auch noch oberflächenaktive Mittel, Weichmacher, Stabilisatoren, Füllstoffe und Pigmente enthalten.

Die Deckmaterialien oder -platten und das Bindematerial können aus irgendeinem Material bestehen, das geeignet ist, an dem Isocyanuratschaum in geliertem, teileweise ausgehärtetem Zustand zu haften. Geeignete Materialien für das Deckmaterial sind beispielsweise Kautschuk, Metall, Asbest, Gipsplatten, Glasfaser, Holz, Papier, Pappe und Plastikmaterialien, wie beispielsweise Polyvinylchlorid, Acrylnitril/Butadien/Styrolmischpolymer oder Polyester/Glasfaser-Mischungen. Die Feuerbeständigkeit des Mehrschichtenmaterials an sich wird jedoch noch dadurch weiter verbessert, wenn nicht-brennbare Deckmaterialien verwendet werden, und daher besitzt das bevorzugte Mehrschichtenmaterial mindestens ein Deckmaterial, bestehend aus Blech, Metallfolie, Asbest, Asbestzement oder Gips. Die äußeren Oberflächen der ■ Deckmaterialien können glatt oder geprägt oder auch entsprechend geformt sein, um funktionelle oder dekorative Anforderungen zu erfüllen.

Das Bindematerial kann an irgendeiner Stelle innerhalb des Schaumkernes eingebettet sein, jedoch vorzugsweise

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nicht mehr als etwa 2,5 cm von einer oder beiden äußeren Oberflächen des Schaumkerns entfernt. Es ist besonders vorteilhaft, wenn das Bindematerial in eine oder beide äußeren Oberflächen des Schaumkerns eingebettet ist, so daß es eine oder beide inneren Oberflächen der Deckmaterialien berührt. Das Bindematerial kann irgendein Material sein, welches die Haftung des Schaums unter hohen Temperaturbedingungen verbessert und geeignet ist, an dem sich auf Isocyanurat aufgebauten Schaum zu haften. Geeignete Materialien sind Metalldrähte, Fäden oder Maschengebilde aus Metall; Glas-, Textil- oder Plastikfasern, Stränge, Fäden, Streifen oder Extrusionsprodukte in Einzelform, willkürlich angeordnet, verwebt oder als Maschengebilde. Gewebte Materialien oder solche in Maschenform müssen jedoch ausreichend grob gewirkt oder gewebt sein, damit die Schaummischung gut in die Zwischenräume eindringen kann. Ein besonders geeignetes Material ist Maschendraht, wie er beispielsweise zur Herstellung von Ställen verwendet wird.

Das Mehrschichtenmaterial gemäß der Erfindung kann in einer bekannten Einrichtung hergestellt werden, wie sie üblicherweise zur Erzeugung von üblichen Schaummehrschichtenmaterialien verwendet wird, und sie kann aus einer waagerecht oder senkrecht angeordneten absatzweise verwendeten Form, Einspannform oder Presse, oder aus einer kontinuierlich arbeitenden Laminierungsmaschine bestehen.

Bei einem in waagerechter Anordnung absatzweise arbeitenden Verfahren, wo die Flächen des herzustellenden Schichtenmaterials in einer waagerechten Ebene liegen, wird zunächst ein erstes Deckmaterial auf den Boden einer Form aufgelegt, und darauf wird dann das Bindematerial

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aufgelegt, das gewünschtenfalls mittels eines geeigneten Klebstoffes angebracht werden kann, oder wenn sowohl das Deckmaterial als auch das Bindematerial aus Metall bestehen, so können sie miteinander verlötet oder verschweißt sein. Eine abgemessene Menge an Schaummischung wird in die Form eingegossen oder eingespritzt, und ein zweites Deckmaterial, das gegebenenfalls auf seiner unteren Fläche mit einem daran haftenden Bindematerial versehen ist, wird entweder auf die Oberseite der Schaummischung aufgelegt, wobei in diesem Falle das Bindematerial nicht angeklebt zu werden braucht, oder in einer waagerechten Ebene an der Oberseite der Form angeordnet, die dann geschlossen wird. Die Menge der verwendeten Schaummischung ist ausreichend, um einen gewissen Grad der überfüllung zu geben, wenn das Schaummaterial völlig ausgehärtet ist, d.h., daß wenn man den Schaum sich frei entwickeln lassen würde, er eine Stärke besitzen würde, die etwas größer ist, als es bei der geschlossenen Form der Fall ist. Durch diese überfüllung wird die Bildung von Hohlräumen zwischen dem zweiten Deckmaterial und dem Schaumkern verringert und daher die Haftung erhöht. Die Seitenteile der Form sind mit einem Ablösemittelbelag versehen, um die Entfernung des Mehrschichtenmaterials aus der Form zu erleichtern. Gewünschtenfalls können Kantenteile, welche einen Teil des fertigen Mehrschichtenmaterials bilden, in die Form eingesetzt werden, bevor der Schaum eingebracht wird. Diese Kantenteile können aus den gleichen Materialien bestehen wie die Deckmaterialien, und sie können eine bestimmte Formgebung besitzen, indem sie beispielsweise mit den Stützrahmen verbunden sind und sich überlappen oder eine Feder- und Nutzwirkung ergeben. Wenn es erforderlich ist, ein Mehr-

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Schichtenmaterial herzustellen, bei dem ein Bindematerial im Inneren des Schaumes eingebettet ist, kann es zweckmäßig sein, das Bindematerial in einer Ebene oberhalb der des unteren Deckmaterials mit Hilfe entsprechender Rahmen anzuordnen oder durch Anbringen desselben an den Kantenteilen, wenn solche verwendet werden.

Bei einem in senkrechter Lage arbeitenden absatzweise durchgeführten Verfahren ist es sehr zweckmäßig, in eine Spannvorrichtung zwei Deckmaterialien einzubringen, die an drei Seiten durch Kantenteile im Abstand voneinander; gehalten werden und wobei die vierte Seite eine öffnung an der Oberseite der Form darstellt. Das Bindematerial ist dabei an einem oder beiden Deckmaterialien angebracht oder wird in einer Ebene zwischen den Deckmaterialien durch Befestigung an den Kantenteilen gehalten. Die Schaummischung kann in die Form durch irgendeine der bekannten Fülltechniken eingefüllt werden, beispielsweise direkt durch Eingießen oder durch Anwendung eines hin- und hergehenden Spritzkopfes. Bei größeren Abmessungen des Mehrschichtenmaterials kann der Schaumkern in Schichten aufgebaut werden, wobei zunächst eine Schicht aufgeschäumt wird, bevor die nächste Schicht eingebracht wird.

Das Mehrschichtenmaterial gemäß der Erfindung kann auch kontinuierlich auf irgendeiner üblichen kontinuierlich arbeitenden Laminierungsmaschine hergestellt werden, und für diesen Zweck sind besonders diejenigen Maschinen geeignet, welche zur Herstellung von festen Deckplatten und Kantenteilen dienen und Wie sie beispielsweise in den britischen Patentschriften 1 O98 471, 1 164 305 und

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1 245 881 beschrieben sind.

Die relative Feuerbeständigkeit von Schaummehrschichtenmaterial kann unter Versuchsbedingungen geprüft werden, wie sie in der Druckschrift "Fire Tests on Building Materials and Structures", herausgegeben von British Standards Institution (BS 476: Part 8: 1972), beschrieben sind. Hierbei wird eine Fläche des Kehrschichtenmaterials der Einwirkung eines Strahlungsgasofens ausgesetzt, die genau eingestellt werden kann, um eine bestimmte Temperatureinwirkung zu ergeben. Die Temperatur der kühleren Außenfläche wird hierbei in regelmäßigen Zwischenräumen an fünf Punkten, und zwar im Mittelpunkt und im Mittelpunkt jedes Viertels gemessen. Das Mehrschichtenmaterial entspricht nicht den Untersuchungsergebnissen hinsichtlich seiner Isolationseigenschaften, wenn entweder an einem einzelnen Punkt die Temperaturablesung über l8O°c oder die Mitteltemperatur durchgehend über 14O°C angestiegen ist. Im Falle eines Mehrschichtenmaterials, das mit einem Belag aus einem nicht-brennbaren Material versehen ist, kann die Beeinträchtigung des Schaumes festgestellt werden, wenn die Deckmaterialien abgezogen werden.

Die Mehrschichtenmaterialien gemäß der Erfindung können in allen Fällen verwendet werden, wo üblicherweise synthetische Schaumlaminate verwendet werden, jedoch können sie infolge ihrer verbesserten Feuerbeständigkeit auch da ■ verwendet werden, insbesondere in der Bauindustrie, wo die bisher üblichen Mehrschichtenmaterialien infolge ihrer schlechten Feuerbeständigkeitseigenschaften nicht zulässig waren. Besonders geeignet sind Mehrschichtenmaterialien, bei denen beide Deckmaterialien aus nichtbrennbarem Material, beispielsweise aus Blech, Asbest, Asbestzement und Gips hergestellt worden sind.

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Die Erfindung ist in den folgenden Beispielen näher erläutert, ohne hierauf beschränkt zu sein. Die Teile und Prozentangaben beziehen sich auf das Gewicht.

BEISPIEL 1

KONTROLLVERSUCH - MEHRSCHICHTENMATERIAL OHNE SILICATSCHICHT ODER BINDEMATERIAL

(Dieser Kpntrollversuch bildet nicht Gegenstand der Erfindung. )

Ein Schaummehrschichtenmaterial wurde dadurch hergestellt, daß zunächst ein Formplattenzusammenbau hergestellt wurde, und zwar aus einem Weichholzrahmen mit den inneren Abmessungen von 42 χ 42 χ 5 mm und den äußeren Abmessungen von 46 χ 46 χ 5 nun. Das Deckmaterial bestand aus zwei Blechtafeln 20 s.w.g. Eine Schaummischung, die geeignet war, sich zu einem auf Isocyanurat aufbauenden festen Schaum zu reagieren, wurde durch Vermischen folgender Bestandteile hergestellt:

20,4 Teile eines oxypropylierten Tolylendiamins mit einem hydroxylwert von 310;

4,0 Teile eines Polyoxypropylen-Polyoxyäthylen-Blockmischpolymers mit etwa 10 % Äthylenoxydresten und einem Molekulargewicht von etwa 2000;

1,0 Teil eines Siloxan-Polyalkylenoxyd-Mischpolymers; 1,5 Teile einer Mischung von Kaliumacetat, Äthylenglykol und Wasser im Verhältnis von 20:20:1; 28,0 Teile Trichlorfluormethan und 100,0 Teile einer Diphenylmethandiisocyanatstoffzusammensetzung, welche etwa 55 % Diisocyanatdiphenylmethanisomere enthält, wobei der Rest des Isocyanats als Polymethylen-

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polyphenylpolyisocyanate mit einer Funktionalität von größer als 2 vorliegt und der NCO-Gehalt 29,2 % beträgt.

Die Mischung wurde in die Probeform gegossen, zunächst auf 35 bis 4O⁰C erhitzt und dann in eine Furnierpresse eingebracht. Die Schaummischung besaß eine überfüllung von 15 % und eine Dichte von 45 kg/m. Die Verweilzeit in der Presse betrug 5 min. Das festgewordene Schaumschichtenmaterial wurde aus der Presse entfernt und mindestens 24 Stunden lang vollkommen aushärten gelassen, bevor die Feuerbeständigkeit gemessen wurde.

Im Laboratorium wurde im kleinen Maßstab ein Versuch zur Bestimmung der Feuerbeständigkeit durchgeführt, indem das Mehrschichtenmaterial der Einwirkung einer Herdgasflamme ausgesetzt wurde, deren Temperatur durch Thermoelemente gesteuert wurde. Es wurden weiterhin fünf Thermoelemente auf die kühlere äußere Metalloberfläche des Mehrschichtenmaterials aufgebracht, und zwar eines im Mittelpunkt und die anderen vier jeweils im Mittelpunkt jedes Viertels der Platte. Die Temperatur der Heizvorrichtung wurde gemäß BS 476, Part 8, Section 1.4.2 erhöht, und zwar nach einem Temperaturprofil entsprechend dem Verhältnis T-To = 345 log₁₀ (8t + 1), worin t die Versuchszeit in Minuten; T die Flammentemperatur in ⁰C bei der Zeit t; und To die Anfangstemperatur des Ofens in ⁰C ist, die zwischen 10 und 40⁰C liegt. Der Temperaturanstieg auf der kühleren Seite des Mehrschichtenmaterials wurde in Zwischenräumen von 2 min aufgetragen.

Das Mehrschichtenmaterial erwies sich nach 34 min hinsichtlich seiner Wärmeisolationseigenschaften als un-

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brauchbar, indem die Temperaturablesung an einem Punkt über 18O°C gestiegen war. (Nach der Bestimmung BS ^76» Part 8, wird eine Probe als unbrauchbar angesehen, wenn entweder die Ablesung an einem Punkt eine Temperaturerhöhung über 18O°C ergibt oder die Mitteltemperatur durchgehend 14O°C beträgt.) An diesem Punkt wurde der Versuch unterbrochen, das Mehrschichtenmaterial abgekühlt und die Beschaffenheit des Schaumkerns nach Abziehen des erhitzten Deckbelages untersucht. Es zeigten sich willkürlich angeordnete große tiefe Risse in dem Schaumkern.

MEHRSCHICHTIGE PLATTEN, WELCHE III SCHAUMKERN 12 mm MASCHENBINDEMATERIAL ENTHALTEN, UND ZWAR 25 mm VON DER 14EHRSCIIICHTENMATERIALOBERFLaCHE ENTFERNT

In der gleichen Weise wie bei dem Mehrschichtenmaterial des Kontrollversuchs wurde ein Schaummehrschichtenmaterial unter Verwendung der gleichen Materialien hergestellt mit der Abwandlung, daß eine Lage aus 12 mm Maschendraht (Käfigmaschendraht) in der Mitte des Weichholzrahmens angeordnet wurde, und zwar derart, daß der Maschendraht in einem Abstand von etwa 25 mm von beiden Ebenen angeordnet war, die durch die äußeren Kanten des Rahmens gebildet wurden. Nach völligem Aushärten, d.h. nach mindestens 24 Stunden, wurde das Mehrschichtenmaterial dem gleichen laboratoriumsmäßig durchgeführten Feuerbeständigkeitsversuch unterworfen wie das Mehrschichtenmaterial des Kontrollversuchs.

Die Ausfallzeit des Mehrschichtenmaterials, die dadurch angezeigt wurde, daß ein einziger Punkt desselben eine Temperatur über 18O°C annahm, betrug 38 min, was einer

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Verbesserung von etwa 12 % gegenüber dem Kontrollversuch entsprach. Die Untersuchung des Schaumkerns zeigte, daß große Risse sich gebildet hatten, die jedoch durch die Drahtzwischenlage unterbrochen wurden.

BEISPIEL 2

MEKRSCHICHTEWiIATERIAL MIT EINEM 25 mm MASCHENBINDE-HATERIAL IN DEM SCHAUMKERN 25 mm VON DER MEHRSCHICHTEN-MATERIALOBERFLÄCHE ENTFERNT

Nach Beispiel 1 wurde ein Schaummehrschichtenmaterial hergestellt mit der Abwandlung, daß ein Maschendraht mit einer Maschenweite von 25 mm anstelle eines solchen von 12 mm verwendet wurde.

Die Ausfallzeit des Mehrschichtenmaterials, die dadurch angezeigt wurde, daß an einem Punkt die Temperatur über 180 C anstieg, betrug 38 min, was einer Verbesserung von etwa 12 % gegenüber dem Kontrollversuch entsprach. Eine Prüfung des Schaumkerns zeigte, daß sich große Risse gebildet hatten, die auch nicht durch die Drahteinlage aufgehalten wurden.

BEISPIEL 3

MEHRSCHICHTENMATERIAL MIT EINEM 12 mm MASCHENBINDEMATERIAL, DAS AN DIE MEHRSCHICHTENMATERIALOBERFLÄCHE ANGELÖTET IST.

Nach Beispiel 1 wurde ein Schaummehrschichtenmaterial hergestellt mit der Abwandlung, daß die Drahteinlage

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aus 12 mm Maschendraht an die eine Fläche des Mehrschichtenmaterials angelötet wurde, und zwar an die Fläche, die an dem.Ofen angeklemmt wurde zur Durchführung des Feuerbeständigkeitsversuches.

Die Ausfallzeit des Mehrschichtenmaterials, angezeigt dadurch, daß ein Punkt desselben auf eine Temperatur über 180 C anstieg, betrug 52 min, was einer Verbesserung von etwa 53 % gegenüber dem Kontrollversuch entsprach. Eine Prüfung des Schaumkerns zeigte, daß dieser nur sehr kleine Risse aufwies.

Patentansprüche:

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Mehrschichtenplatte, bestehend aus einem Kern aus festem Schaum auf Isocyanuratbasis, der zwischen zwei Deckmaterialien oder Deckbahnen angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in den Schaumkern ein Bindematerial eingebettet ist und das Ganze durch den Schaumkern zu einem einheitlichen Aufbau verbunden ist.
2. Mehrschichtenplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Deckmaterial aus einem nicht-brennbaren Material besteht.
3. Mehrschichtenplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht-brennbare Material aus Blech besteht.
4. Mehrschichtenplatte nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindematerial in dem Schaumkern nicht tiefer als etwa 25 mm von einer oder beiden äußeren Oberflächen des Schaumkerns angeordnet ist.
5. Mehrschichtenplatte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindematerial an einer oder beiden äußeren Oberflächen des Schaumkerns angeordnet ist, so daß es eine oder beide inneren Oberflächen des Deckmaterials berührt.
6. Mehrschichtenplatte nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindema-

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terial aus Maschendraht, beispielsweise Käfigdraht, besteht.

Verfahren zur Herstellung einer Mehrschichtenplatte, wobei eine sich auf Isocyanurat aufbauende schaumbildende Mischung aufschäumen gelassen und zwischen zwei Deckmaterialien unter Druck aushärten gelassen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Deckmaterialien ein Bindematerial angeordnet wird.

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