DE2946540C2

DE2946540C2 - Verfahren zum Aus- bzw. Hinterfüllen eines Bauteils

Info

Publication number: DE2946540C2
Application number: DE19792946540
Authority: DE
Inventors: Winfried 7335 Salach Staudenmayer
Original assignee: Staudenmayer 7335 Salach De GmbH
Current assignee: Staudenmayer 7335 Salach De GmbH
Priority date: 1979-11-17
Filing date: 1979-11-17
Publication date: 1982-08-05
Also published as: DE2946540A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum zumindest teilweisen Aus- bzw. Hinterfüllen eines Bauteils mit mindestens einer Schicht zur Wärm- und/oder Schallisolierung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem derartigen aus der DE-OS 17 04 853 bekannt gewordenen Verfahren wird die Masse zum Ausfüllen nach Bestandteilen getrennt in das Bauteil gebracht, und zwar derart, daß zuerst der Leichtzuschlagstoff eingelegt und dann das Polyurethanharz darüber gegossen wird. Dabei wird als Polyurethanharz ein Gießharz aus zwei Hauptkomponenten verwendet, welches Gießharzgemisch einen Polyurethan-Hartschaum bildet, weicher unter Wärmeentwicklung aufschäumt und anschließend aushärtet. Da beim Zusammenbringen der beiden Komponenten der Aufschäumvorgang an sich sofort mehr oder weniger schlagartig, d. h. mit hoher Geschwindigkeit abläuft, so daß nur unter relativ hohem apparativen Aufwand eine zumindest in gewissen Grenzen gleichmäßige Verteilung des Schaumes im bzw. auf dem Bauteil erzielt werden kann, und daher großflächige Schichten so praktisch nicht zu erreichen sind, wird dort das 2-Komponenten-Polyurethanharz vor dem Einfüllen auf etwa 0°C abgekühlt und dann für den Aufschäumvorgang auf über 100° C erwärmt Dies ist sehr zeit- und energieaufwendig und daher umständlich und kostspielig. Außerdem wird bei diesem bekannten Verfahren innenseitig am Wandteil zusätzlich ein geeigneter Klebstoff aufgetragen, um eine gute Verbindung zwischen dem Wandteil und der Vergußmasse ;eu erreichen.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren

der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem in

to einfacherer und kostengünstigerer Weise ein Bauteil mit einer Schicht zur Wärme- und/oder Schallisolierung aus- bzw. hinterfüllt werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

Bei der Erfindung wird also ein Einkomponenten-Polyurethanharz verwendet, das kostengünstiger ist und einfacher zu verarbeiten ist da es ein den Gehalt der Luftfeuchtigkeit übersteigenden Gehalt an Feuchtigkeit zum Aufschäumen und Aushärten verwendet, wobei dieses bei Umgebungstemperatur relativ langsam abläuft Man braucht deshalb das Harz weder abkühlen noch erhitzen. Die Feuchtigkeit wird entweder dem feuchten Leichtzuschlagstoff entzogen, mit dem es vermischt wird, und/oder dem Einkomponenten-Polyurethanharz unmittelbar beigegeben. In jedem Falle ist zum Vermischen des Einkomponenten-Polyurethanharzes mit dem Leichtzuschlagstoff und zum Einfüllen der so vermischten Masse auf ein Wandteil bzw. in das Bauteil ausreichend Zeit Somit wird mit dem Verfahren ein entsprechendes Bauteil wesentlich einfacher und kostensparender hergestellt.

Aus »Polyurethan-Schaumstoffe und Gießmassen«, Fachbuch der Vosschemie, 8. Aufl. 1975, S. 86, 89 ist es zwar bekannt, daß das Isocyanat des Polyurethanharzes mit Wasser unter Abspaltung von CO2 reagiert, jedoch wird selbst bei einem Einkomponenten-Polyurethanharz nur die Härtung unter dem Einfluß der Luftfeuchtigkeit vorgenommen, während zum Aufschäumen ein Treibgas verwendet wird.

Des weiteren ist es aus der DE-AS 11 26 600 bekannt,

den Leichtzuschlagstoff vor dem Einbringen in das

Bauteil mit einem Harz zu mischen, jedoch werden

außer Polyurethanharz die verschiedensten Harze verwendet, die mit oder ohne Zusatzmittel in der Hitze härtbar sind, wobei Wasser ausgeschlossen ist. Das verwendete Harz wird dabei entweder nur klebrig gemacht und ausgehärtet oder es wird zusätzlich aufgeschäumt, was jedoch durch Kohlendioxid abge bende Mittel oder durch Isocyanat-Treibmittel erfolgt.

Wird für die Feuchtigkeitszufuhr für das verwendete Einkomponenten-Polyurethanharz die Feuchtigkeit des verwendeten Leichtbauzuschlagstoffes ausgenutzt, so ist es zweckmäßig, sog. grubenfeuchte Blähtonkugeln zu verwenden, deren Feuchtigkeitsgehalt praktisch alleine ausreicht, um die erfindungsgemäß erwünschte Wirkung des Aufschäumens des Einkomponenten-Polyurethanharzes in ausreichendem Maße zu gewährleisten. Als Blähtonkugeln werden zweckmäßigerweise solche mit einer Korngröße von 3 bis 8 mm verwendet, was den Vorteil hat, daß hiermit die ideale Druckfestigkeit bezüglich dieser aus der Vergußmasse entstehenden Schicht erreicht ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben. Es stellt dar

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines ersten Zustandes während der Durchführung eines Ausfüti-

rungsbeispieles;

F i g. 2 eine schematische Darstellung eines zweiten Zustandes während der Durchführung des Ausführungsbeispieles;

F i g. 3 eine schematische Darstellung dt s endgültigen s Zustandes nach der Durchführung des Verfahrens nach dem Ausführungsbeispiel;

Fig.4 die schematische Darstellung eines unter Anwendung des Verfahrens hergestellten Bauteils.

Fig. 1 zeigt eine Schale 1 aus Polyester; sie wird ι ο durch eine ggf. farbige Polyester-Feinschicht 2 von ca. 1 mm Stärke und eine Schicht 3 aus glasfaserverstärktem Polyester von ca. 2 mm Stärke gebildet Die Herstellung der Schale 1 erfolgt schichtweise in einer Form. In die Schale 1 wird eine Vergußmasse 7 eingefüllt, die durch mit einer Schicht 5 überzogenen Kugeln 4 gebildet wird. Die Kugeln 4 sind lediglich als schematisierte Darstellung zu verstehen; es handelt sich dabei um Partikel eines an sich im Leichtbetonbau bekannten Leichtzuschlages von im wesentlichen kugeliger Form (s. dazu weiter unten). Die Kugeln 4 haben eine poröses Gefüge, das eine gewisse Menge Feuchtigkeit enthält oder ihm zugesetzt wird. Bevorzugt werden die Kugeln grubenfeucht verwendet Die Schicht 5 besteht aus einem unter Einfluß von dieser Menge Feuchtigkeit langsam aufschäumenden und aushärtendem Einkomponenten-Polyurethanharz. Es handelt sich dabei um einen an sich bekannten Lackrohstoff, der normalerweise unter dem Einfluß der Luftfeuchtigkeit aushärtet, nicht jedoch aufschäumt (s. dazu im einzelnen weiter unten). Die Innenseite der Schale 1 ist mit einer sehr dünnen Schicht 6 aus demselben Einkomponenten-Polyurethanharz überzogen.

Unter dem Einfluß der in den porösen Kugeln 4 aufgenommenen Menge Feuchtigkeit, die größer ist als die Menge, die normalerweise zur Aushärtung bei der bekannten Verwendung als Lackrohstoff einwirken kann, beginnt nun der Kunstharz der die Kugeln 4 umgebenden Schicht 5 von der Oberfläche der Kugeln 4 her aufzuschäumen. Der Beginn dieses Aufschäumvorganges ist in F i g. 2 dargestellt. Aus der in F i g. 1 bei Beginn des Aufschäumvorganges noch kompakten Schicht 5 wird nach einiger Zeit, nach ca. 10 Minuten, eine bereits etwas aufgeschäumte Schicht 5', wobei auf der Oberfläche der Kugeln 4 eine feine Überzugsschicht 12 aus nicht aufgeschäumten oder auch wieder zusammengefallenem Einkomponenten-Polyurethanharz verbleibt. Da die Zufuhr von Feuchtigkeit vom porösen Inneren der Kugeln 4 her erfolgt, ergibt sich die Aufschäumung von der Oberfläche der Kugeln her. Daraus folgt, daß zunächst die Größe der Poren mit wachsendem Abstand von der Kugeloberfläche zunimmt bzw. daß die Dichte des Materials mit wachsendem Abstand von der Oberfläche eirer Kugel abnimmt

Der Aufschäumvorgang geht nun weiter. Nach seinem Abschluß, nach c. 30 bis 60 Minuten, ergibt sich die in Fig.3 gezeichnete endgültige Struktur. Das wegen des fehlenden Treibmittels unkontrolliert und mangelhaft aufgeschäumte Kunstharz 5" hat die Zwischenräume zwischen den Kugeln 4 gefüllt und mit den Oberflächen der Kugeln 4 fest abgebunden. Die Fähigkeit hierzu ist dem Lackrohstoff als solchem immanent. Ferner hat das aufgeschäumte Kunstharz 5" die Zwischenräume zwischen den Kugeln 4 und der Schicht 6 gefüllt und mit dieser ebenfalls fest abgebunden. Die Schicht 6 selbst ist, und zwar — mangels Kontakt mit den die Feuchtigkeit enthaltenden porösen Kugeln 4 — ohne aufzuschäumen, an der Oberfläche der Schicht 3 aus glasfaserverstärktem Polyester ausgehärtet Von der Oberfläche der Kugeln 4 her ergibt sich ein Obergang von einem Bereich hoher Dichte über einem Bereich geringerer Dichte wieder zu einem Bereich hoher Dichte des aufgeschäumten Harzes 7" an der Oberfläche der Schicht 6 bzw. der Polyesterscheibe 1.

Das fertige Bauteil hat die in Fig.4 gezeigte Form. An die Schale 1 schließt sich die durch den aufgeschäumten Kunststoff 5" und die Kugeln 4 gebildete schalldämmende Einlage 7" an. Auf ihr liegt eine wärmeisolierende Schicht 8 aus Stein- oder Glaswolle. Ober dieser Schicht 8 ist ein Rahmen 9 aus Aluminium oder Stahl eingesetzt, der zur Schale 1 hin in eine Schicht 10 eingeschäumt und über diese haftend an der Schale 1 befestigt ist Die Schicht 10 ist ebenfalls aus dem aufgeschäumten Einkomponenten-Polyurethanharz gebildet und schafft eine feste Verbindung von Rahmen 9 und Schale 1. Auf den Rahmen 9 ist eine Platte 11 aus Gipskarton o. dgl. geschraubt

Wie beschrieben, geht der Aufschäumvorgang so langsam vor sich, daß eine genügend große Menge Kugeln 4 mit einer Schicht 5 aus flüssigem Kunstharz überzogen und in eine Schale 1 eingesetzt werden kann, bevor die dadurch gebildete Vergußmasse 7 ihre Struktur durch das Aufschäumen bereits wesentlich verändert hat. Die Erfindung nützt die Erkenntnis, daß ein Einkomponenten-Polyurethanharz, das seither bspw. als unter dem Einfluß der Luftfeuchtigkeit aushärtbarer Lackrohstoff verwendet wird, bei Einfluß einer höheren Menge Feuchtigkeit auch schäumt, jedoch in derart langsam und mit vergleichsweise geringer Volumem ergrößerung, so daß keine Probleme durch die Geschwindigkeit des Aufschäumens einerseits und durch die Volumenvergrößerung andererseits gegeben sind, die bisher die Verwendung der bekannten Ein- und Zweikomponenten-Polyurethanschäume für diese Fälle nachteilig beeinflußte und ihrer Verbindung mit Leichtbauzuschlagstoffen entgegenstand.

Ein derartiger Lackrohstoff ist z. B. das unter der Bezeichnung »Beckocoat VPU 45« von der Hoechst-AG hergestellte und vertriebene feuchtigkeitshärtende Einkomponenten-Polyurethanharz. Es wird ansonsten nach den Angaben des Herstellers als Bindemittel zur Herstellung von Kunstharzmörtel, Grundierungen, Imprägnierungen und Versiegelungen, sowie als Härter für Zweikomponenten-Systeme verwendet. Der Stoff selbst ist nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

Ein derartiges Kunstharz liegt normalerweise in relativ zähflüssiger Form (dyn. Vikosität bei 25° C zwischen 4500 und 6500 m Pa see) vor, so daß es, bevor Kugeln 4 mit einer Schicht 5 überzogen werden können, zweckmäßigerweise verdünnt wird. Das oben als Beispiel angebene Kunstharz kann man z. B. mit Athylglykolacetat oder Xylol verdünnen. Eine Verdünnung (90%ig in Xylol) auf eine Viskosität von ca. 800 bis 1500 m Pa see ist zweckmäßig.

Bei dem bisher beschriebenen Verfahrensbeispiel ist es ferner wichtig, daß mit den feuchtigkeitsenthaltenden porösen Kugeln 4 ein Füllstoff verwendet wird, der gleichzeitig Träger für die zum Aufschäumen des Kunstharzes notwendige Feuchtigkeit ist. Als Material kommen alle Stoffe in Frage, die Feuchtigkeit in der notwendigen Menge aufnehmen können. Besonders zweckmäßig ist die Verwendung von Kugeln aus

Blähton, wie sie als Leichtzuschlag für Leichtbeton Verwendung finden (vgl. H. Weigler, »Gefügedichter Leichtbeton, Prinzip und Möglichkeiten«, Zeitschrift »beton herstellung verwendung«, 22 (1972) H. 7, S. 290/ 295). Kugeln aus Blähton mit Korngrößen von im Durchschnitt 3 bis 8 mm und einem Raumgewicht von 300 bis 700 kg/m³, sowie einer Feuchtigkeit von 15 Gewichts-%, haben sich als geeignet erwiesen. Kugeln dieser Art aus Blähton stehen mit einem solchen Feuchtigkeitsgehalt, der von den Herstellern als »grubenfeucht« bezeichnet wird, zur Verfügung.

Insbesondere für die aufgeschäumte Schicht 10, aber auch in bestimmten Fällen für die aufgeschäumte Schicht 5", ist es zweckmäßig, die Feuchtigkeits- bzw. Wasserzufuhr zum Einkomponenten-Polyurethanharz durch unmittelbares Beimischen von Wasser (max. bis zu 2%) zu erreichen. Dabei wird für die Schicht 1Ö der Feuchtigkeitsgehalt ausschließlich durch das unmittelbare Beimischen von Wasser zum Einkomponenten-Polyurethanharz bestimmt, während dieser im Falle der Schicht 5" sowohl durch den Feuchtigkeitsgehalt des Zuschlagstoffes als auch durch zusätzliches unmittelbares Beimischen von Wasser bestimmt und genau eingestellt werden kann.

Die Menge des eingesetzten Kunstharzes und/oder der zugesetzten Feuchtigkeit muß experimentell derart bestimmt werden, daß das aufgeschäumte Kunstharz nach dem Aufschäumen und Aushärten in den Zwischenräumen zwischen den Kugeln im wesentlichen drucklos ist. Bei Verwendung der angegebenen Materialien hat sich ein Mischungsverhältnis von 1 kg Kunstharz je 60 dm³ Blähton als günstig erwiesen, wobei die sich danach ergebende Menge Kunstharz noch durch das Lösungsmittel verdünnt wurde, um eine Schicht 5 bilden zu können. Bei durch die Lagerung schon relativ trockenen Zuschlagstoffen wurde dem Kunstharz 0,5% Wasser kurz vor dem Herstellen der Vergußmasse 7 unmittelbar beigemischt.

Da es sich bei dem genannten Kunstharz um ein an sich als Lackrohstoff verwendetes Material handelt, ist gewährleistet, daß er an allen, also auch feuchten Materialien, die ferner zum Einsatz gelangen, bspw. am

ίο Rahmen 9 und an der Schale 1, gut abbindet und aushärtet.

Das geschilderte Verfahren ermöglicht die Herstellung der verschiedenartigsten Bauteile; so z. B. von Einzelelementen für vorfertigbare Baueinheiten, Wandplatten, Fassadenelementen. Verkleidungen, usw. Es ist ferner möglich, mit diesem Verfahren vorgefertigte ganze Baueinheiten oder -zellen, die an vorbereiteter Stelle in einem Gebäude eingesetzt werden, zu »hinterschäumen«, d. h. den stets vorhandenen Zwischenraum zwischen der einzubauenden Baueinheit und dem Raum, in den sie eingestellt wird, damit auszufüllen. Es entsteht damit eine mechanisch feste, raumfüllende und schalldämmende Verbindung. Man kann damit auch Ummantelungen vorgegebener Zellen (z. B. Sanitärzellen) herstellen, z. B. in einer Aussparung in einem Gebäude oder einem Fahrzeug.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Verwendung von Kunstharz für Bauelemente sowohl hinsichtlich Materialkosten als hinsichtlich der Kosten für die Arbeitsgänge derart wirtschaftlich, daß sie mit herkömmlicher Bauweise kostenmäßig wettbewerbsfähig wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum zumindest teilweisen Aus- bzw. Hinterfüllen eines Bauteils mit mindestens einer Schicht zur Wärme- und/oder Schallisolierung durch Einbringen einer Vergußmasse aus einem aus einzelnen Partikeln bestehenden Leichtzuschlagstoff und einem Polyurethanharz und Aufschäumen und Aushärten des Polyurethanharzes, dadurch gekennzeichnet, daß ein feuchtigkeitshärtendes Einkomponenten-Polyurethanharz verwendet wird, das in viskosem Zustand mit den einzelnen Partikeln des Leichtzuschlagstoffes vermischt wird, wobei zum Aufschäumen des Einkomponenten-Polyurethanharzes entweder die Partikel einen die Luftfeuchtigkeit übersteigenden Feuchtigkeitsgehalt aufweisen bzw. damit versehen werden und/oder dem Einkomponenten-Polyurethanharz zuvor Wasser beigegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Aus- bzw. Hinterfüllung zugewandte Innenseite des Bauteils mit einer Schicht aus dem feuchtigkeitshärtenden Einkomponenten-Polyurethanharz überzogen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Leichtzuschlagstoff Blähton in Form von porösen grubenfeuchten Kugeln eingesetzt wild.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Kugeln mit einer Korngröße von 3 bis 8 mm verwendet werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des eingesetzten Einkomponenten-Polyurethanhar-' zes und/oder die Feuchtigkeitszugabe derart bestimmt sind bzw. ist, daß das Einkomponenten-Polyurethanharz im aufgeschäumten und ausgehärteten Zustand die Zwischenräume zwischen den Partikeln des Leichtzuschlagstoffes und der Innenseite des Bauteils im wesentlichen drucklos ausfüllt.