DE2700907C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
eines als Bauplatte verwendbaren Schichtkörpers
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einen
als Bauplatte verwendbaren Schichtkörper gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 13.
Das Gebiet der Schaumkunststoffe reicht sehr weit,
und die Wahl des betreffenden Kunstharzes wird nicht
nur durch die Kosten und die leichte Zugänglichkeit
derselben bestimmt, sondern auch durch die Forderung
nach solchen Eigenschaften, wie Entflammbarkeit,
Brüchigkeit, Wärmeleitfähigkeit, Aussehen,
Verschäumbarkeit und Anwendungsmöglichkeiten, sowie
Beständigkeit gegenüber Feuchtigkeit. Und es ist natürlich
bekannt, daß man Füllstoffe und Zusätze einarbeiten
kann, um die Eigenschaften der Schaumstoffe zu verändern.
Es sind bereits große Anstrengungen unternommen worden, um
Schichtstoff-Bauplatten zu erzeugen, insbesondere solche
aus verschäumten Kunstharzen, die sowohl zu Isolierungszwecken
als auch als Wand- und Deckenpaneele verwendet werden
können. Schichtstoffe waren hinsichtlich der Wahl der
zu verwendenden Schaumkunststoffe bisher meist sehr beschränkt.
Andererseits konnten Schaumkunststoffe, die in
bezug auf bestimmte Eigenschaften nicht zufriedenstellend
waren, durch Verwendung von Zusätzen einsatzfähig gemacht
werden. Diese Zusätze oder Füllstoffe haben manchmal gewisse
Nachteile: so sind z. B. die Halogene und/oder Phosphor
enthaltenden feuerhemmenden Zusätze häufig toxisch. Selbsttragende
Schaum-Schichtstoffe, wie z. B. solche aus Polystyrol
und Polyvinylchlorid sind ebenfalls bekannt, besitzen
jedoch geringe strukturelle Festigkeiten, wodurch
ihre Verwendbarkeit sehr beschränkt ist.
Polyurethane und phenolische Polymere sind wohlbekannte
Materialien für Schichtstoffe, weil sie viele, insbesondere
für Baustoffe wünschenswerte Eigenschaften aufweisen.
Andere Polymeren, die verschäumt werden können, sind
Kautschuk, Polyvinylchlorid, Harnstoff-Aldehyde, Melamin-
Aldehyde, Polystyrol, Polypropylen, Polyäthylen, Celluloseazetat,
Epoxyharze, Acrylnitril/Butadien/Styrol-Mischpolymere
und Silikone.
Eine geeignete schaumbildende Harzzusammensetzung ist in
der US-PS 37 99 896 beschrieben.
Ein geeignetes schaumbildendes Gemisch besteht aus folgenden
Reaktionspartnern:
- A. Einem Gemisch aus Polymethylenpolyphenylisocyanaten der Formel I: in welcher n eine ganze Zahl von 0 bis einschließlich 8 ist, und
- B. einem Diol mit einem Äquivalentgewicht von 30 bis 100
der Formel II:
HO-R¹-OH (II)in welcher R¹ ein niederer Alkylen-Rest oder niederer
Alkoxyalkylen-Rest ist,
wobei das Äquivalentverhältnis von A : B zwischen 2 : 1 und 6 : 1 liegt.
Eine andere geeignete, schaumbildende Harzzusammensetzung
ist in der US-PS 38 76 620 beschrieben. Dieses
einen Schaum bildende Gemisch besteht aus:
- A. einem Alkylolgruppen enthaltendem, phenolischem Polymeren
der Formel III:
in welcher:
- (a) R⁵ eine ein Wasserstoffatom oder ein Rest mit der Formel IV ist:
- (b) die R²-Reste unabhängig voneinander aus niederen Alkylgruppen, Phenylgruppen, Benzylgruppen, Halogenatomen, Nitrogruppen oder Wasserstoffatomen bestehen,
- (c) die R³-Reste unabhängig voneinander aus Wasserstoffatomen oder einem Rest mit der Formel IV bestehen,
- (d) die R⁴-Reste unabhängig voneinander aus niederen Alkylgruppen, Wasserstoffatomen, Phenylgruppen, Benzylgruppen oder Furylgruppen bestehen,
- (e) m eine ganze Zahl von 2 bis einschließlich 10 ist, und
- (f) das phenolische Polymere ein Molekulargewicht zwischen 200 und 2000 hat,
- B. einer Verbindung der Formel V
- C. einer Katalysatorzusammensetzung eines solchen Typs und in einer solchen Menge, daß dadurch dem schaumbildenden Gemisch die gewünschten Kremzeiten und Hartzeiten verliehen werden,
- D. einem Treibmittel in einer solchen Menge, daß der entstehende Schaum die gewünschte Dichte erhält, und
- E. einem oberflächenaktiven Mittel.
Weitere geeignete Schaumharzzusammensetzungen sind in den
US-PS 25 77 277, 24 98 621, 25 72 568, 26 23 023 und
24 61 942 beschrieben. Es können auch andere verschäumbare
Harzzusammensetzungen verwendet werden.
Schaumharzzusammensetzungen enthalten Treibmittel, die
beim Erwärmen auf ausreichende Temperaturen Gase entwickeln:
hierzu gehören z. B. Kohlendioxid, Ammoniumcarbonat,
Kaliumcarbonat, Wasserstoffperoxid, sowie chlorierte und
fluorierte Kohlenwasserstoffe, wie z. B. Fluortrichlormethan.
Schichtstoffe, die einen Kern aus fasrigem Material aufweisen,
sind ebenfalls bereits bekannt. Solche Materialien
zeigen häufig unzureichende Geschlossenheit und strukturelle
Festigkeit.
Bevor Schichtmaterialien dieser Art als Baustoffe verwendet
werden können, müssen sie jedoch Standardbedingungen,
insbesondere hinsichtlich Brandschutz, erfüllen.
Alle bisherigen Versuche zur Herstellung solcher Baumaterialien
haben sich des schwammigen Charakters eines Fasermaterials
von relativ geringer Dichte bedient, in welchen
ein schaumbildendes Harz eingebracht und danach verschäumt
und mit der gleichen Geschwindigkeit expandieren gelassen
wurde, mit welcher das leichte Fasermaterial sich ausdehnte.
Ein Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung eines
biegsamen, schaumgefüllten Polstermaterials ist in der
US-PS 36 17 594 beschrieben.
In der US 38 67 494 wird Glasfasermaterial geringer Dichte
in einen Polymethanschaum eingebettet. Die sich kreuzenden
Glasfasern von Längen zwischen 1,9 und 5 cm werden an den
Kreuzungspunkten durch ein Bindemittel auf Urethanbasis fest
zusammengehalten und behalten dadurch ihre anfängliche
Orientierung auch im verschäumten Endprodukt bei.
Die Verwendung eines Fasermaterials geringer Dichte
bringt jedoch den großen Nachteil mit sich, daß
dieses Material sich schneller elastisch
rückverformt als das Schaum bildende Gemisch
expandiert, so daß Hohlräume oder Taschen in dem
Produkt entstehen: diese Großporen sind die Ursache
für ein mögliches Versagen des Materials, wenn es
als Baustoff höheren Temperaturen ausgesetzt wird.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Matte von
relativ hoher Dichte ist in der US-PS 26 09 320
beschrieben, wobei aber die Matte während des
Aufschäumens zu sehr expandiert bzw. aufgebauscht
wird.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren zur Herstellung eines als Bauplatte
verwendbaren Schichtkörpers ohne Diskontinuitäten
und Fehlstellen unter relativ hoher Dichte sowie den
Schichtkörper selbst zur Verfügung zu stellen, der
bei Druckbelastung im wesentlichen dimensionsstabil
ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 bzw. 13
gelöst.
Die Glasfasern sind untereinander über Zwischenfaserbindungen
durch ein Faserbindemittel verbunden, das die Zwischenräume zwischen
den Glasfasern jedoch nicht ausfüllt. Vorzugsweise wird nur eine
minimale Menge dieses Faserbindemittels verwendet. Die
Fasern der Matte sind in Schichten angeordnet, die im
wesentlichen gleichmäßig in dem starren Schaum verteilt
sind, wobei jede Schicht im wesentlichen parallel zu der
Verblendungsschicht liegt und der starre Schaum die Zwischenräume
zwischen den Glasfasern der Matte vollständig
ausfüllt. Die Glasfasern sind im allgemeinen gerade und
nicht gekrümmt, gekräuselt o. ä. Die Glasfasern sind auch
nicht kurz, sondern ziemlich lang und haben im allgemeinen
eine Länge von mehr als 30 cm und vorzugsweise von 1,5
bis 4 m. Unter die Glasfasern ist eine relativ geringe
Menge eines Bindemittels gemischt, vorzugsweise eines
silanmodifizierten Polyesters in einer Menge von etwa
2 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht von Glasfasern
und Bindemittel. Eine Glasfasermatte, die eine
solche Menge des Faserbindemittels enthält, ist dimensionsstabil,
kann sich jedoch ausdehnen unter der Wirkung
der Expansion eines schaumbildenden Gemisches, das
in die Zwischenräume zwischen den Fasern der Matte eindringen
gelassen wurde.
Die Glasfasermatte wird in den Schichtkörper in einer solchen
Menge eingearbeitet, daß dessen kontinuierliche,
strukturelle Unversehrheit gewährleistet ist, auch wenn
er hohen Temperaturen oder offenen Flammen ausgesetzt wird,
jedoch nicht in einem solchen Maße, daß die Oberfläche des
Schichtkörpers durch herausragende einzelne Fasern zerstört
wird. Die Glasfasermatte erfüllt ihre Funktion, wenn
sie in einer Menge von 1,7-10,2 kg/m³ Schichtstoff
in dieser enthalten ist. Eine Bauplatte enthält vorzugsweise
2,55-8,5 kg/m³.
Der Schichtkörper gemäß der Erfindung hat mindestens
eine Verblendung, vorzugsweise jedoch zwei Verblendungen,
je eine auf jeder Seite des Schaumstoffkernes. Diese Verblendungen
können aus einer Vielzahl von nichtentflammbaren
Materialien, wie Asbest, Glasfaser oder Metall bestehen.
Im allgemeinen kann jedes Metall, wie z. B. Kupfer,
Eisen, Aluminium, Messung oder Stahl, verwendet werden.
Aluminium wird wegen seiner Duktilität und wegen der
Leichtigkeit, mit der es zu einem Material von beliebiger
Dicke verarbeitet werden kann, bevorzugt.
Mit der Oberfläche mindestens einer der Verblendschichten
ist ein starrer Schaum verbunden, der aus einem schaumbildenden
Gemisch entstanden ist; das den Schaum bildende
Gemisch muß also so beschaffen sein, daß es einen starren
Schaum bildet.
Katalysatoren, oberflächenaktive Mittel, Farbstoffe und
weitere spezielle Zusätze können in an sich bekannter
Weise den Zusammensetzungen zugegeben werden, um bestimmte
Eigenschaften zu beeinflussen. Oberflächenaktive
Mittel, wie Polyoxyäthylensorbitanmonopalmitate, Polyoxyäthylensorbitanpolydimethylsiloxan
und Polydimethylsiloxan/Polyoxyalkylen-
Blockmischpolymere können als Netzmittel
zur besseren Haftung der Fasern am Schaum dienen und
können durch Erniedrigung der Oberflächenspannung die
Schaumzellengröße beeinflussen.
Ein besonders geeignetes Verfahren zur Herstellung eines
Schichtkörpers gemäß der Erfindung besteht darin, daß man
die zuvor hergestellte dünne, im wesentlichen unzusammendrückbare,
jedoch expandierbare Matte aus geraden langen
Glasfasern mit einem schaumbildenden Gemisch wie oben beschrieben
in Berührung bringt, eine Deckbahn (Verblendung)
auf mindestens eine Oberfläche der Matte legt und die Deckbahn
zusammen mit der Matte und dem schaumbildenden Gemisch
in den Eingriff zweier rotierender Walzen bringt, wodurch
das schaumbildende Gemisch in die Zwischenräume zwischen
den Glasfasern der Matte gepreßt wird. Das Gemisch, in welchem
die Glasfasern im wesentlichen gleichmäßig verteilt
sind, wird nun der Wirkung von Hitze ausgesetzt, die
durch kontrollierte Zirkulation von Heißluft von 65-
120°C zugeführt wird, und wird zu einem starren Schaumschichtkörper
gehärtet. Dieser starre Schichtkörper wird
dann zu Paneelen von geeigneter Länge geschnitten.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung kann die Glasfasermatte in einer Richtung parallel
zur Laufrichtung der Matte in einem bestimmten Umfang gereckt
werden, wodurch ein Schichtkörper erhalten wird,
der durch eine gleichförmigere Verteilung der Glasfasern
in der Matte ausgezeichnet ist. Das Recken wird in einem
solchen Ausmaß durchgeführt, daß nur einige innere Faserbindungen
zerrissen werden, etwa zu 1 bis 10%, bezogen
auf die Länge der Matte vor dem Recken.
Die Schichtkörper können als Verkleidungen verwendet werden,
bei denen die eine Oberfläche verziert oder geprägt
ist. Es können aber auch beide Seiten verziert sein.
Die Erfindung wird durch die Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung,
die für die Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens geeignet ist,
Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt durch einen Schichtkörper
entlang der Linie 2-2 in Fig. 1,
Fig. 3 eine Draufsicht auf den Schichtkörper von Fig. 2
entlang der Linie 3-3 in Fig. 2,
Fig. 4 eine Draufsicht auf den Schichtkörper von
Fig. 2 entlang der Linie 4-4 in Fig. 2 und
Fig. 5 eine schematische Darstellung des Versuchsaufbaus
für einen Brandversuch in der Ecke eines
Fabrikgebäudes unter Verwendung von ausgewählten
Materialien gemäß der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 1 ist eine für die Durchführung der Erfindung
geeignete Vorrichtung schematisch dargestellt. Die Vorrichtung
10 besteht aus Tanks 11, 12 und 13, welche die
Schaumbestandteile und Zusätze, wie Treibmittel, oberflächenaktive
Mittel etc. enthalten, und welche jeweils an
die Ausflußleitungen 14, 15 und 16 angeschlossen sind. Die
Leitungen 14, 15 und 16 führen zu Dosierpumpen 17, 18 und
19. Die Pumpen 17, 18 und 19 entleeren in die Leitungen
20, 21 und 22, welche jeweils mit Schläuchen 23, 24 und 25
verbunden sind. Die Schläuche 23, 24 und 25 führen in einen
Mischkopf 29. Die Vorrichtung 10 weist außerdem eine Rolle
30 aus Bahnmaterial 43 für die untere Verblendung, eine
Rolle 30′ aus Bahnmaterial 43′ für die obere Verblendung
und eine Rolle 31 aus Glasfasermatte auf, sowie Einstellwalzen
32 und 33 und einen Ofen 35, der mit Düsen 36 und
36′ zur Einführung und Zirkulation von Heißluft ausgerüstet
ist. Schließlich besitzt die Vorrichtung 10 noch Zugwalzen
38 und 39, von denen jede vorzugsweise eine elastische
Außenhaut 40 bzw. 41 aufweist, sowie eine Schneidvorrichtung
44, mit welcher die nach diesem Verfahren hergestellten
Schichtstoffbahnen auf die gewünschte Länge und damit
zu Paneelen geschnitten werden.
Während des Betriebs dieser Vorrichtung werden die Tanks
mit dem den Schaum bildenden Gemisch in beliebiger,
zweckmäßiger und dem spezifischen Polymeren angepaßten
Weise beschickt. So kann z. B. bei einem Urethanschaum sich
das Polyol in dem einen Tank, das Polyisocyanat in einem
anderen Tank und der Katalysator in einem dritten Tank befinden.
Andere Polymeren, wie z. B. Polyvinylchlorid,
können in Form einer Dispersion verwendet werden, zu
welcher Weichmacher und Treibmittel zugegeben werden. Polyvinylchlorid
kann aber auch extrudiert werden, ebenso wie
Polystyrol, Celluloseazetat und die Polyolefine. Kautschuk
und Harnstoff/Formaldehyd-Harze können vorgeschäumt und mit
den geeigneten Treibmitteln und oberflächenaktiven Mitteln
vermischt werden. Die Geschwindigkeiten der Pumpen 17, 18
und 19 werden so eingestellt, daß die Komponenten in den
Tanks 11, 12 und 13 in den gewünschten Mengenverhältnissen
entnommen werden. Diese Komponenten fließen durch die Leitungen
20, 21 und 22 sowie 23, 24 und 25 und werden im
Mischkopf 29 zu dem schaumbildenden Gemisch 45 vermischt,
welches mit der dünnen, weitgehend unzusammendrückbaren,
jedoch expandierbaren Glasfasermatte 42 in Berührung gelangt,
die von der Rolle 31 zu dem Eingriff 34 zwischen den beiden
Einstellwalzen 32 und 33 läuft.
Dank der Rotation der Zugwalzen 38 und 39 werden die untere
Deckbahn 43 von der Rolle 30, die obere Deckbahn 43′ von
der Rolle 30′ und die Glasfasermatte 42 von der Rolle 31
abgezogen. Die Deckbahnen 43 und 43′ mit der dazwischen
befindlichen Matte 42 und dem schaumbildenden Gemisch 45
laufen durch den Eingriff 34 der beiden rotierenden Einstellwalzen
32 und 33. Der Mischkopf 29 wird mittels einer
sich hin- und herbewegenden Vorrichtung 49 senkrecht zur
Zeichnungsebene vor- und zurückbewegt, so daß stromaufwärts
vom Eingriff 34 und in Berührung mit der Glasfasermatte
42 eine gleichmäßige Menge an schaumbildendem Gemisch
45 bereitgestellt wird.
Die im wesentlichen unzusammendrückbare, jedoch expandierbare
Glasfasermatte 42 besitzt eine derart hohe Dichte,
daß der von den rotierenden Walzen 32 und 33 auf die
Matte 42 ausgeübte Druck deren Dicke nicht nennenswert verringert,
jedoch das schaumbildende Gemisch 45 in die Zwischenräume
zwischen den Glasfasern der Matte 42 eindringen
und diese vollständig ausfüllen läßt. Die Dichte der Matte
42 ist außerdem so hoch, daß nach dem Passieren des Eingriffs
34 die Glasfasern sich nicht selbst elastisch zurückverformen,
sondern sich nur unter der alleinigen Wirkung
der Expansion des schaumbildenden Gemisches ausdehnen. Die
Laufgeschwindigkeit der Matte 42 beim Durchgang durch den
Eingriff 34 der beiden Walzen 32 und 33 ist weitgehend
gleich der Geschwindigkeit der Deckbahnen 43 und 43′. Hinter
den Walzen 32 und 33 besteht der zusammengesetzte Körper 48
nunmehr aus der oberen und der unteren Deckbahn 43 und 43′
mit der dazwischenliegenden Glasfasermatte 42, die vollständig
durchdrungen ist von dem schaumbildenden Gemisch
45, welches die Glasfasern der Matte 42 benetzt.
Der Schichtkörper 48 gelangt nun in den Ofen 35, und in
diesem Ofen 35 expandiert das schaumbildende Gemisch innerhalb
einer Expansionszone 37. Diese Expansion wird eingeleitet
durch Wärme, die in einer exothermischen Reaktion
zwischen den Komponenten des schaumbildenden Gemisches
45 erzeugt wird, und wird gesteuert durch zusätzliche
Wärme, die dem Ofen 35 mittels Heißluft über die Düse
36 zugeführt wird. Die Temperatur innerhalb des Ofens 35
wird durch Regelung der Temperatur der von den Düsen 36
und 36′ kommenden Heißluft gesteuert, um sicherzustellen,
daß die Ofentemperatur innerhalb der Grenzen bleibt, die
zur Härtung des Schaums erforderlich sind. Während sie sich
in der Expansionszone 37 befinden, trennen sich die Schichten
aus Glasfasern 50 der Glasfasermatte unter dem Einfluß
des expandierenden Schaumes 53 in einer solchen Weise, daß
sie im gesamten Schaum 53 gleichmäßig in Ebenen verteilt
sind, die weitgehend parallel zu der Ebene der Deckbahnen
51 und 52 verlaufen.
Der Schaum 53 härtet unter der ständigen Wirkung der Hitze,
die dem Ofen 35 durch gesteuerte Zuführung von Heißluft
über die Düsen 36 und 36′ zugeführt wird, zu dem erfindungsgemäßen
Schichtkörper 55. Der Schichtkörper 55 verläßt
danach den Ofen 35, passiert die Zugwalzen 38 und 39
und wird durch die Schneidvorrichtung 44 in endliche Längen
geschnitten, wodurch aus dem Schichtkörper 55 Paneele 57
und 57′ entstehen.
Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Schnitt entlang der
Linie 2-2 in Fig. 1 durch einen Schichtkörper 55 gemäß
der Erfindung. Der in Fig. 2 dargestellte Schichtkörper
55 besitzt zwei Deckschichten 58 und 60. Wie
leicht einzusehen ist, kann ein Schichtkörper dieses Typs
auch so aufgebaut sein, daß er nur eine einzige Deckschicht
aufweist, oder daß eine der beiden Deckschichten
58 oder 60 von dem Schichtkörper entfernt werden kann,
ohne daß die Funktion des Schichtkörpers ernsthaft beeinträchtigt
wird.
Der in Fig. 2 dargestellte Schichtkörper 55 enthält
weiterhin einen starren Schaum 61, der entstanden ist aus
dem schaumbildenden Gemisch 45 in Fig. 1. In diesem
Schaum weitgehend gleichmäßig verteilt ist eine Vielzahl
von langen geraden Glasfasern 62, die in Schichten 64, 64′
angeordnet sind, welche im wesentlichen parallel zu den
Verblendschichten 58 und 60 verlaufen. Der starre Schaum
61 füllt die Zwischenräume 65 zwischen den Glasfasern 62
vollständig aus. Die Glasfasern 64, 64′ liegen in einem spitzen
Winkel zu den Glasfasern in jeder benachbarten Schicht.
Dies ist in der Zeichnung schematisch an zwei benachbarten
Schnitten dargestellt; der erste Schnitt ist entlang der
Linie 3-3 und ist in Fig. 3 gezeigt, und der zweite
Schnitt ist entlang der Linie 4-4 und ist in Fig. 4
dargestellt. Beide Fig. 3 und 4 sind eine Draufsicht
auf den Schichtkörper von Fig. 2 mit Bezugslinien A-A,
welche die gleiche Richtung wie in den beiden Figuren
darstellen. In Fig. 3 laufen die Glasfasern 62 vorwiegend
in einen Winkel α zu der Bezugslinie A-A, während
in Fig. 4 die Glasfasern 62 vorwiegend in einem Winkel β
zu der Bezugslinie A-A laufen. Die Fasern in diesen
eineinander benachbarten Schichten, die durch die in Fig. 3
und Fig. 4 dargestellten Schnitte repräsentiert werden,
sind so ausgerichtet, daß die Fasern in der einen Schicht
in einem Winkel (α plus β) zu den Fasern in der nächsten,
benachbarten Schicht laufen. Der Winkel (α plus β) ist
im allgemeinen ein spitzer Winkel und beträgt bei einer
typischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schichtkörpers
weniger als 60°. Zwar sind die Glasfasern 62 im
allgemeinen lang und gerade, d. h. nicht gekrümmt oder gekräuselt,
jedoch werden sie innerhalb der ebenen Schichten
64, 64′, die weitgehend parallel zu den Deckschichten 58,
60 des Schichtkörpers 55 verlaufen, leicht wellenförmig.
Die Fasern 62 nehmen die Gestalt dieser leichten, nicht
aneinanderstoßenden Wellenlinien an, wenn das schaumbildende
Gemisch 45 expandiert und dabei die Fasern 62 überall
im Schichtkörper 55 verteilt. Die Gesamtdicke "d" eines
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Schichtkörpers
55 beträgt typischerweise 1 bis 5 cm, während die
ursprüngliche Dicke der Glasfasermatte 42 weniger als 2,5 mm
und im allgemeinen 0,25 bis 1,25 mm beträgt. Die anfängliche
Dicke der Glasfasermatte 42 ist im allgemeinen weniger
als das Anderthalbfache des Abstandes der Deckschichten
am Eingriff 34 der beiden rotierenden Walzen 32 und
33; die relativ hohe Dichte der Matte 42 verhindert jede
nennenswerte Kompression durch die beiden Walzen 32 und
33.
Eine bevorzugte Vorrichtung, mit welcher das Recken der
Fasermatte bewerkstelligt werden kann, ist in Fig. 1
dargestellt. Die Matte 42 gelangt zunächst in den Eingriff
70 eines ersten Walzenpaares 71, 72 und dann in den Eingriff
74 eines zweiten Walzenpaares 75, 76; die Achsen
der Walzen 71, 72 und 75, 76 verlaufen senkrecht zur Laufrichtung
der Matte 42. Die Eingriffe 70 und 74 der Walzenpaare
71, 72 und 75, 76 erfassen die Matte 42. Die Umfangsgeschwindigkeit
des zweiten Walzenpaares 75, 76 ist größer
als die Umfangsgeschwindigkeit des ersten Walzenpaares 71, 72.
Der Unterschied in den Umfangsgeschwindigkeiten wird so
eingestellt, daß die Matte 42 in der Laufrichtung gereckt
wird. Eine Alternative zu dieser Anordnung von zwei Walzenpaaren
besteht darin, die Walze 31 mit einer Bremse auszurüsten,
die den Vorschub der Matte 42 von der Walze 31
verlangsamt, während die Matte von den Walzen 32, 33 gezogen
wird.
Eine Bauplatte gemäß der Erfindung wurde hergestellt, indem
eine Matte aus Glasfasern (Glasfaservlies) mit einem schaumbildenden
Gemisch in Berührung gebracht wurde. Das Glasfaservlies
war im wesentlichen unzusammendrückbar und hatte
eine Dicke von 0,75 mm. Die das Vlies bildenden Glasfasern
waren lange, gerade Fasern mit einem mittleren Durchmesser
von weniger als 25 µm und Längen zwischen 1,5 und
3,5 m, wobei die mittlere Länge bei über 1,5 m lag. Die
Bestandteile des schaumbildenden Gemisches waren in drei
Tanks wie folgt angeordnet:
In Tank 11 | |
Polymethylenpolyphenylisocyanat ("PAPI-20" von Upjohn Chemical Company) | |
100 Teile | |
Fluortrichlormethan | 18,8 Teile |
Polydimethylsiloxan/Polyoxyalkylen-Mischpolymere (L-5340 von Union Carbide) | 2,16 Teile |
In Tank 12 |
Diäthylenglycol |
8,3 Teile |
In Tank 13 | |
2,4,6-tris(Dimethylaminomethyl)phenol (DMP-30 von Rohm & Haas Company) | |
0,84 Teile | |
Kalium-2-äthylhexoat | 1,75 Teile |
Polyoxyäthylenglycol (MG 200) (Carbowax 200 von Union Carbide) | 7,41 Teile |
Die Zugwalzen wurden in Bewegung gesetzt, ebenso wie die
Pumpen, welche den Inhalt der Tanks 11, 12 und 13 dem
Mischkopf 29 in einem Gewichtsverhältnis von 100 : 6,87 : 3,04
zuführten. Dies entspricht einem Äquivalentverhältnis von
Isocyanat zu Diäthylenglycol von 4,6 : 1. Der Inhalt von
Tank 11 wurde bei 18°C gehalten, während der Inhalt
der Tanks 12 und 13 eine Temperatur von 18-24°C
hatte.
Das schaumbildende Gemisch füllte die Zwischenräume zwischen
den einzelnen Fasern des Glasfaservlieses vollkommen
aus und benetzte die einzelnen Fasern. Zwei Deckbahnen aus
Aluminiumfolie, jeweils etwa 0,038 mm dick, wurden auf
die beiden Oberflächen des aus Glasfaservlies und schaumbildendem
Gemisch bestehenden Körpers aufgebracht; in die
eine Deckbahn war ein dekoratives Muster eingeprägt. Die
Deckbahnen mit dem dazwischen liegenden Körper aus Vlies
und schaumbildendem Gemisch gelangten über den Eingriff 34
der beiden rotierenden Walzen in den Ofen 35, der bei einer
Temperatur von 107°C gehalten wurde, und in welchem das
schaumbildende Gemisch in der Expansionszone 37 zu einer
im wesentlichen gleichmäßigen Dicke von 2,5 cm expandierte.
Das Glasfaservlies wurde mit einer solchen Geschwindigkeit
zugeführt, daß der entstandene Schichtkörper Glasfaservlies
in einer Menge von 4,038 kg pro Kubikmeter Schichtkörper
enthielt.
Die nach dem Verfahren dieses Beispiels hergestellte Bauplatte
erhielt die Bezeichnung "CELOTEX TECHNIFOAM-600
THERMAX INSULATION BOARD".
Eine erfindungsgemäß hergestellte Bauplatte mit der Bezeichnung
CELOTEX TECHNIFOAM-600 wurde dem Factory Mutual
Building Corner Fire Test (Brandversuch in der Ecke eines
Fabrikgebäudes) unterworfen. Dieser Test dient der Untersuchung
des Brandverhaltens von Innenwandverkleidungen;
die Testbedingungen sind so gewählt, daß ein Feuer in der
Ecke eines Gebäudes simuliert wird. Die Aufgabe des Tests
ist es, das Brandrisiko von Wand- und Deckenmaterialien
unter typischen Gebäudebrandbedingungen zu demonstrieren.
Die physikalischen Dimensionen des Testaufbaus gestatten
es, eine sichere Antwort auf alle interessierenden Fragen
zu geben.
Wie Fig. 5 zeigt, gehört zum Versuchsaufbau 70′ ein freistehender
Stahlrahmen 71′ mit Stützsäulen 72′ und waagerechten
Gurten 73, an denen das zu untersuchende Material 74′
aufgehängt ist. Die Decke der Rahmenkonstruktion 75′ besteht
aus Balken 76′ und Metallstreben 77. Wellblech 78 ist an
der Innenseite dieses Metallaufbaus angebracht. Die Wand
79 ist 15 m, die Wand 80 ist 11,5 m lang. Beide Wände 79
und 80 sind 7,5 m hoch. Die Paneele 74 aus Schichtmaterial
sind an der Innenseite des Wellblechs befestigt, während
Gipsplatten (nicht gezeigt) hinter dem Wellblech 78 installiert
sind, um die Hitze im Raum zu halten.
Die Brandstelle ist ein 1,5 m hoher Stapel aus 1,2×1,2 m
großen Holzpaletten 81, die insgesamt etwa 340 kg wiegen.
Gezündet wird mit Hilfe von zwei mit Heptan getränkten
Baumwollwickeln 82, die in der untersten Palette 83 liegen.
Der Stapel aus Holzpaletten 81 steht 30 cm von jeder
der beiden Wände 79 und 80 entfernt. Nach der Zündung
simuliert die Brandstelle die ASTM-Zeit/Temperatur-Kurve
für die Dauer von mindestens 15 Minuten und erzeugt 540°C
in 5 Minuten oder weniger.
Wenn das Material 74′ innerhalb der Grenzen des Versuchsaufbaus
kein sich von selbst ausbreitendes Feuer hervorruft,
sei es in Form von Flammen oder in Form von Materialzerstörung,
wird das getestete Material als akzeptabel bezeichnet.
Proben von CELOTEX TECHNIFOAM TF-600 gemäß
Beispiel 1 wurden bei diesem Test als akzeptabel befunden,
selbst wenn sie nicht durch automatische Sprinkler geschützt
waren.
Ein phenolisches Polymer, wie es in der US-PS 38 76 620
beschrieben ist, wurde zur Herstellung eines zelligen
Materials verwendet.
Die folgenden Mengen der angegebenen Bestandteile wurden
miteinander kombiniert:
Die Teile A bis F wurden in einem offenen Gefäß miteinander
vermischt, wobei eine Reaktion eintrat. Die Teile A,
B und F wurden gemeinsam in Form von 100 g der phenolischen
Zusammensetzung von Beispiel 1 der US-PS 38 76 620
zugesetzt.
Die phenolische Zusammensetzung wurde auf die drei Tanks verteilt.
Tank 11 wurde beschickt mit der phenolischen Zusammensetzung
zusammen mit dem Treibmittel, Tank 12 mit phenolischer
Zusammensetzung plus oberflächenaktivem Mittel,
und Tank 13 mit dem Katalysator.
Das schaumbildende Gemisch füllte die Zwischenräume zwischen
den einzelnen Fasern des Glasfaservlieses völlig aus
und benetzte die Fasern. Zwei Deckschichten aus Aluminiumfolie,
jeweils etwa 0,038 mm dick, wurden auf beide Seiten
des Körpers aus Glasfaservlies und schaumbildendem Gemisch
gelegt; die eine Folie hatte ein eingeprägtes, dekoratives
Muster. Die Deckbahnen mit der Fasermatte und dem schaumbildenden
Gemisch dazwischen gelangten durch den Eingriff
34 der beiden rotierenden Walzen in den Ofen 35,
der bei 107°C gehalten wurde, und in der Expansionszone
37 expandierte das schaumbildende Gemisch auf eine
Dicke von 2,5 cm, wobei das Glasfaservlies in dem Schichtkörper
in einer Menge von 4,038 kg pro Kubikmeter enthalten
war.
Claims (16)
1. Verfahren zur Herstellung eines als Bauplatte verwendbaren
Schichtkörpers, bei welchem auf mindestens eine der
beiden Oberflächen einer Glasfasermatte eine Deckbahn
aufgebracht wird, die Deckbahn zusammen mit der Glasfasermatte
und einem schaumbildenden Gemisch in den Eingriff
zweier rotierender Walzen gebracht wird, worauf das
schaumbildende Gemisch in die Zwischenräume zwischen den
Glasfasern der Matte eindringen gelassen wird, und bei
dem die Glasfasermatte unter der Wirkung der Expansion
des schaumbildenden Gemisches, das in die Zwischenräume
zwischen den Fasern der Matte eingedrungen ist, sich ausdehnt,
dadurch gekennzeichnet, daß
als Glasfasermatte eine dünne, im wesentlichen unzusammendrückbare,
jedoch expandierbare Matte aus langen,
geraden Glasfasern (Glasfaservlies), in welcher die
Glasfasern, die eine Länge von mehr als 30 cm haben, in
Schichten angeordnet sind, innerhalb welcher die Glasfasern
weitgehend parallel zueinander und in einem
spitzen Winkel zu den Glasfasern in jeder nächsten benachbarten
Schicht liegen, wobei unter die Glasfasern
eine solche Menge eines Faserbindemittels gemischt ist,
daß die Matte dimensionsstabil ist, eine Ausdehnung der
Matte unter der Wirkung der Expansion des schaumbildenden
Gemisches jedoch nicht verhindert wird, verwendet
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man auf
jede Oberfläche der Glasfasermatte eine Deckbahn aufbringt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
man als das verschäumbare Gemisch ein Gemisch verwendet aus:
- A. Polymethylenpolyphenylisocyanaten der Formel I: in welcher n eine ganze Zahl von 0 bis einschließlich 8 ist, und
- B. einem Diol mit einem Äquivalentgewicht von 30 bis 100 der
Formel II:
HO-R¹-OH (II)in welcher R¹ ein niederer Alkylen-Rest oder niederer Alkoxyalkylen-
Rest ist,
wobei das Äquivalentverhältnis von A : B zwischen 2 : 1 und 6 : 1 liegt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
man als das verschäumbare Gemisch ein Gemisch verwendet aus A.
einem Alkylolgruppen enthaltendem, phenolischem Polymeren der
Formel III:
in welcher:
-
- (a) R⁵ eine ein Wasserstoffatom oder ein Rest mit der Formel IV ist:
- (b) die R²-Reste unabhängig voneinander aus niederen Alkylgruppen, Phenylgruppen, Benzylgruppen, Halogenatomen, Nitrogruppen oder Wasserstoffatomen bestehen,
- (c) die R³-Reste unabhängig voneinander aus Wasserstoffatomen oder einem Rest mit der Formel IV bestehen,
- (d) die R⁴-Reste unabhängig voneinander aus niederen Alkylgruppen, Wasserstoffatomen, Phenylgruppen, Benzylgruppen oder Furylgruppen bestehen,
- (e) m eine ganze Zahl von 2 bis einschließlich 10 ist, und
- (f) das phenolische Polymere ein Molekulargewicht zwischen 200 und 2000 hat,
- B. einer Verbindung der Formel V:
- C. einer Katalysatorzusammensetzung eines solchen Typs und in einer solchen Menge, daß dadurch dem schaumbildenden Gemisch die gewünschten Kremzeiten und Hartzeiten verliehen werden,
- D. einem Treibmittel in einer solchen Menge, daß der entsprechende Schaum die gewünschte Dichte erhält, und
- E. einem oberflächenaktiven Mittel.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man
eine Glasfasermatte verwendet, deren ursprüngliche Dicke
kleiner ist als das Anderthalbfache des Abstandes der beiden
Deckbahnen beim Durchgang durch die beiden rotierenden Walzen.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß man eine Glasfasermatte verwendet, in welcher die
Glasfaserschichten parallel zu den Glasfasermattenoberflächen
verlaufen.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß man eine Glasfasermatte verwendet, in welcher
die Glasfasern in jeder Schicht in einem Winkel von weniger
als 60° zu den Glasfasern in jeder benachbarten Schicht verlaufen.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß man eine Glasfasermatte verwendet, welche eine solche
Menge eines Faserbindemittels enthält, daß die Matte dimensionsstabil
ist, die Zwischenräume zwischen den Fasern jedoch
von diesem Bindemittel nicht ausgefüllt sind.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß man eine Glasfasermatte unendlicher Länge verwendet
und diese Matte in der Laufrichtung so weit reckt, daß
nur wenige Zwischenfaserbindungen zerrissen werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man
die Matte 1 bis 10% ihrer ursprünglichen Länge reckt.
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man
die Matte reckt, indem man sie durch zwei rotierende Walzenpaare
laufen läßt, deren Achsen senkrecht zur Laufrichtung
der Matte liegen, wobei die Umfangsgeschwindigkeit des in
Laufrichtung weiter vorn liegenden Walzenpaares größer ist
als die des in Laufrichtung weiter zurück liegenden Walzenpaares.
12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man
die Glasfasermatte von einer Vorratsrolle abrollen läßt,
deren Geschwindigkeit man bremst.
13. Ein als Bauplatte verwendbarer Schichtkörper, bestehend
aus mindestens einer ebenen Deckbahn (Verblendung),
einem an der Oberfläche dieser Deckbahn haftenden,
starren Schaum, der aus einem verschäumbaren Gemisch
entstanden ist, und einer Glasfasermatte, gekennzeichnet
durch lange, gerade Glasfasern, die
eine Länge von mehr als 30 cm haben und in Schichten angeordnet
sind, die weitgehend parallel zu der Deckbahn
verlaufen und innerhalb welcher die Glasfasern weitgehend
parallel zueinander und in einem spitzen Winkel zu
den Glasfasern in jeder nächsten benachbarten Schicht
liegen, wobei diese Fasern im wesentlichen gleichmäßig in
dem starren Schaum verteilt sind.
14. Schichtkörper nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß
er auf jeder Oberfläche des starren Schaumes eine Deckbahn
aufweist.
15. Schichtkörper nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch
gekennzeichnet, daß diese Deckbahn eine Metallfolie von
0,025 bis 0,25 mm Dicke ist.
16. Schichtkörper nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß
die Vorderseite der Deckbahn, an welcher der starre Schaum
haftet, eine dekorative Prägung aufweist.
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