DE3132279C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Wärmeisolierung bei z. B. Baukonstruktionen beliebiger Art, um den Wärmeübergang zwi­ schen im Abstand angeordneten Flächen, in welchem sich Luft befindet, zu verringern. Dies kann durch Ausfüllen des Luftraumes zwischen solchen Flächen mit einem Material von geeigneter Wärmeleitfähigkeit geschehen. Bei Baukonstruk­ tionen aus Hohlmauerwerk werden bekanntlich die Hohlräume mit Isoliermaterialien wie expandiertem Vermiculit, Ge­ steinswolle, zelligen Polystyrolperlen oder Polyurethan­ schaumstoff gefüllt.

Expandierte Polystyrolkugeln haben eine zellige Struktur und sind daher im Prinzip gut geeignet für die Isolie­ rung von Hohlräumen. Jedoch kann aufgrund ihrer sehr geringen Schüttdichte und ihrer guten Fließ­ eigenschaften (freifließend) nur schwer sichergestellt werden, daß sie in den Hohlräumen zurückgehalten werden und nicht durch Fugen, Verbindungsstellen oder Fehl­ stellen in den Hohlwänden wieder austreten. Eine Lö­ sung dieses Problems wird in der FR-OS 78 21 049 be­ schrieben. Danach werden die expandierten Polystyrol­ kugeln mit einem Bindemittel auf der Basis eines synthetischen Polymerlatex überzogen.

Das Latex-Bindemittel verhindert dann das Fließen der Polystyrolkugeln durch irgendwelche Öffnungen in den Hohlwänden in einem solchen Ausmaß, daß das Ausströmen oder Durchschlüpfen gestoppt wird, bevor eine merkliche Menge an Kugeln ausgetreten ist.

Gemäß dieser älteren Arbeitsweise kann der synthetische Polymerlatex, der als Bindemittel oder Binder Verwendung findet, eine beliebige kolloidale Suspension von Teilchen eines Polymerisats sein, das durch Additionspolymerisation erhalten worden ist. Als geeignet werden Latices auf der Basis von bei­ spielsweise Styrol/Butadien-Copolymerisaten, Acrylcopoly­ merisaten, Butadien/Acrylnitril-Polymerisaten, Vinyliden­ chlorid-Copolymerisaten, Butylkautschuk, Polyisopren oder vor­ zugsweise Polymerisaten oder Copolymerisaten von Vinylalkan­ säureestern, wie Vinylacetat oder Vinylpropionat, bezeich­ net. Als bevorzugt werden Latices auf der Basis von Vinyl­ acetat-Copolymerisaten, insbesondere solche auf der Basis von Copolymerisaten aus Vinylacetat und höheren Estern wie Vinylcaproat, Vinyllaurat und Vinyl-δ,δ-dimethyloctanoat.

Nachteilig bei diesen bekannten Isolierungen ist es, daß bei dem Ausfüllen der Hohlräume im Freien und bei Umgebungstempera­ tur der Latex für die Bindung der zelligen Polymerisate bei niederer Umgebungstemperatur schnell abbinden bzw. fest werden muß oder aushärtet.

Aufgabe der Erfindung ist also ein Verfahren zur Wärmeisolie­ rung, insbesondere bei Baukonstruktionen, welches die Nachteile der bekannten Wärmeisolierung nicht aufweist. Es ist durch die in obigem Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale charakteri­ siert.

Aus dem Stand der Technik war nicht herzuleiten, daß durch spezielle Auswahl eines Latex von Copolymeren des Vinylacetats und Ethylens mit einem Ethylengehalt von zumindest 12 Gew.-% und einer minimalen Filmbildungstemperatur von nicht mehr als 0°C überraschend gute Ergebnisse erhalten werden können und zwar je tiefer die Anwendungstemperaturen liegen.

Besonders geeignete zellige Polymerisatteilchen (Schaumstoff-Granulat) für das erfindungsgemäße Verfahren sind Perlen aus expan­ diertem Polystyrol, jedoch können auch alle anderen Arten von zelligen expandierten Polymerisaten Ver­ wendung finden. Bekanntlich werden zellige Polystyrol­ teilchen zweckmäßigerweise aus expandierbaren Teilchen hergestellt, die in Form von Perlen oder Kugeln mittels Suspensions- oder Emulsionspolymerisations­ verfahren erzeugt worden sind, wobei das Treibmittel, wie Pentan, während oder nach der Polymerisation darin eingeschlossen wird. Beim Er­ hitzen der expandierbaren Perlen oder Kugeln findet eine "Vorexpansion" statt, die zu den für das erfin­ dungsgemäße Verfahren geeigneten zelligen Polystyrol­ teilchen führt. Die Vorexpansion, eine bekannte Stufe bei der Herstellung von zelligem Polystyrol, umfaßt die Dampfbehandlung der expandierbaren Kugeln oder Perlen, die zu einer Expansion von etwa dem 20- bis 30fachen des ursprünglichen Volumens führt, so daß beim Abkühlen Luft in die einzelnen Zellen eindringt und den Innendruck bis auf Atmosphärendruck erhöht. Diese expandierten zelligen Polystyrolteilchen sind kugelig geformt und weisen eine scheinbare Dichte in gerütteltem Zustand bzw. Zustand der dichten Kugelpackung von beispiels­ weise 6 bis 100 g/l sowie gute Fließeigenschaften (freifließend) auf. Für das Ausfüllen von Hohlwänden liegt die Teilchengröße der Kugeln oder Perlen zweck­ mäßigerweise im Bereich von 1 bis 10 mm und für diese Anwendung ist es außerdem wünschenswert, selbstver­ löschende Sorten von Polystyrolkugeln zu verwenden. Zu diesem Zweck sind eine Reihe von Zusätzen bekannt, beispielsweise bromierte oder chlorierte organische Verbindungen.

Vorteilhafterweise werden die zelligen Teilchen aus expandiertem Polymerisat mit Hilfe einer Mischpistole in den Hohlraum eingeführt, in der die Teilchen und das Latexbindemittel im gewünschten Verhältnis kombiniert werden und das erhaltene Ge­ misch durch die Düse der Mischpistole in den Hohl­ raum eingebracht wird. Eine derartige Mischpistole umfaßt zweckmäßigerweise ein Rohr oder eine ähnliche Vorrichtung, so ausgelegt, daß sie mit einem Vor­ ratsbehälter für die Teilchen- beispielsweise einem Aufgabetrichter verbunden werden kann, sowie darin eingefügt ein Hauptstrahlrohr, durch das Luft oder ein anderes Gas unter Druck eingeführt wird mit dem Zweck, die Teilchen durch das Rohr aus dem Vor­ ratsbehälter anzusaugen, sowie ein oder mehrere zusätz­ liche(s) Strahlrohr(e) zur Einführung des Latexbinde­ mittels. Eine spezielle bevorzugte Ausführung einer solchen Mischpistole ist in der NL-OS 77 09 666 beschrieben.

Für die Ausfüllung von Hohlräumen wird die Latex­ menge zweckmäßigerweise so bemessen, daß 5 bis 10%, vorzugsweise 6 bis 8% Latexfeststoffe vorhanden sind, bezogen auf das Gewicht der Polymerisatteilchen. Der Feststoffgehalt des Latex selbst kann 10 bis 20 Gew.-% ausmachen, während für diese Anwendungsarten das Gesamtgewichtsverhältnis von Polymerisatteilchen zu Latex üblicherweise im Bereich von 10 : 1 bis 10 : 10 liegt.

Nachdem der Hohlraum in der erfindungsgemäßen Weise gefüllt worden ist, läßt man die Füllung trocknen und abbinden bzw. aushärten. Bei ausreichender Ver­ dampfung des Wassers läuft das Polymerisat des Latex auf den zelligen Polystyrolteilchen zusammen und wirkt als dauerhaftes Bindemittel. Nach dem Be­ feuchten der Polystyrolteilchen mit Latex vor dem Aushärten ist das Freifließvermögen der Teilchen etwas verringert, so daß die Kugeln daran gehindert werden, sich in unerwünschter Weise zu ver­ teilen oder zu zerstreuen.

Die Abbinde- oder Aushärtzeit der Masse - üblicher­ weise 0,5 bis 3 Stunden - hängt von einer Anzahl von Faktoren ab, wie Umgebungstemperatur und relative Feuchte, freier Luftdurchgang und Zusammensetzung und Menge des verwendeten Latex. Bei den nach dem Stand der Technik verwendeten Polymer-Latex-Binde­ mitteln betrug die zum Aushärten benötigte Tempe­ ratur üblicherweise mindestens 15°C. Dies konnte auf wenigstens 5°C herabgesetzt werden durch Zu­ gabe geringer Mengen, beispielsweise 1 bis 5 Gew.-% des Latex von Alkoholen mit hohem Molekulargewicht als Coalesziermittel, wobei geeignete Alkohole Polyäthylenglykole, Polypropylenglykole und Ester­ alkohole sind. Hingegen wird bei Verwendung der er­ findungsgemäßen Polymerlatices ein zufriedenstellend schnelles Abbinden oder Aushärten bei so niedrigen Temperaturen wie 0°C erreicht, ohne daß ein Co­ alesziermittel bzw. Mittel zum Zusammenlaufen zu­ gegeben werden muß.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur Iso­ lierung beliebiger Hohlräume, die durch mindestens zwei Flächen begrenzt werden. Ein wichtiges Anwendungs­ gebiet ist die Isolierung von Hohlräumen in vor­ handenen Bauten, wie eine Hohlwandkonstruktion, durch Einspritzen von zelligem Polymerisat und Bindemittel in den Hohlraum. Andere Anwendungen beziehen sich auf solche in Baukonstruktionen ver­ wendeten Blöcke oder Bauteile, welche Hohlräume zur Ge­ wichtsverringerung enthalten. Das Verfahren der Erfindung kann angewandt werden um solche Hohlräume auszufüllen und die Wärmeisolierung des Produktes zu verbessern.

Das folgende Beispiel dient zur näheren Erläuterung der Erfindung.

Beispiel

Das Verhalten von zwei Polymer-Bindemitteln wurde beim Auffüllen von Hohlbausteinen mit Perlen aus expandiertem Polystyrol verglichen. Vergleichs-Bindemittel A war eine 25%ige (Gewicht/Gewicht) wäßrige Lösung von "VeoVa" 10 ("VeoVa" siehe DE-OS 28 30 914 Beisp. 1) enthaltend 4% (Gewicht/Gewicht) Texanol. "VeoVa" 10 ist ein Vinyl­ ester der α,α-Dimethyloctansäure in einem Monomer­ gewichtsverhältnis von 70 : 30, enthaltend 3 Gew.-% eines anionischen Emulgators, mit einem Feststoffgehalt von 17 Gew.-% und einem pH-Wert von 4 bis 4,5. Texanol ist 2,2,4-Trimethylpentandiol-1,3-monoisobutyrat.

Bindemittel B war ein Vinylacetat/Ethylen-Copolymerisat das unter der Handelsbe­ zeichnung "Vinamul" 3252 erhältlich ist. Die minimale Filmbildungstemperatur dieses Produktes betrug 0°C, sein Ethylengehalt 12 Gew.-%, der Gehalt an nicht­ flüchtigen Bestandteilen 54 bis 56% und der pH-Wert 4,5 bis 5,0.

Proben der Bindemittel A und B, von denen einige je­ weils zwei Gefrier-Auftau-Zyklen unterworfen worden waren, wurden mit Wasser im Verhältnis 1 : 1 verdünnt. Einige der Proben wurden mit technischem vergälltem Alkohol modifiziert, 15%, bezogen auf das Wasserge­ wicht, um den Gefrierpunkt auf unter -6°C zu bringen (der vergällte Alkohol (IMS) und Wasser wurde vor der Zugabe zur Emulsion gemischt, um Eis­ bildung zu verhindern). Schließlich wurden Tests auch mit einigen Proben, die im Verhältnis 1 : 2 (Emulsion : Wasser) verdünnt worden waren, ausgeführt.

Alle Bindemittelproben wurden vor dem Gebrauch und dem Test durch ein Sieb mit lichter Maschenweite 0,152 mm filtriert und in den Fällen, in denen die Emulsion gefroren war, wurde in diesem Stadium ein mäßiger Anteil an gelartigen Stücken herausfiltriert. Die verdünnten Emulsionen wurden bei niederen Temperaturen bis zu 24 Stunden gehalten (konditioniert), bevor sie versprüht wurden (dies geschah in Übereinstimmung mit den Anforderungen des Versuchsprogramm, die Temperaturen in täglichen Abständen zu senken.

Die Lufttemperatur im kalten Raum wurde mit Hilfe großer Gebläse, die eine ständige Luftbewegung erzeugten, gleich gehalten. Die Sprühtests wurden bei Temperaturen von 5°C, 0°C und -5°C ausge­ führt.

Mit den Tests wurde bezweckt:

• (a) die Füllung, d. h. die mit Bindemittel beschichteten Perlen (korrektes Verhältnis von 5%, bezogen auf das Perlengewicht) in kleine Hohlwände, herge­ stellt aus Hohlblocksteinen, einzufüllen und das Trocknen und die Bindung nach 18 Stunden zu bewerten,
• (b) die Versprühbarkeit des Bindemittels zu bewerten und Blockierungen der Düse unter den unterschied­ lichen Bedingungen festzustellen.

Die Sprühtests wurden ausgeführt, indem die abge­ kühlte Flüssigkeit aus dem Drucktopf durch die Leitung für das Bindemittel zu dem Sprührohr geführt wurde, das so gewählt war, daß sich eine hohe Fließ­ geschwindigkeit ergab. Das Sprühmuster wurde regelmäßig beobachtet und der Strahlfilter nach Beendigung untersucht.

Die Bindefestigkeit wurde geprüft durch Ausfüllen von Hohlräumen, die zwischen kleinen Wänden konstruiert aus nicht verfugten Blöcken gebildet worden waren. Die Blöcke waren 45,7 · 22,9 cm groß und die Hohlräume entsprachen den Abmessungen von vier Blöcken und der durchschnittlichen Breite der Hohlwand. Man ließ die Füllungen über Nacht (etwa 18 Stunden) unter den Umgebungsbedingungen des kalten Raumes aushärten. (Die Klimaanlage des kalten Raumes arbeitete mit Luftumwälzung und erzeugte ohne Frischluft­ zufuhr ein hohes Ausmaß an Luftbewegung).

Die Füllungen waren so ausgelegt, daß sie einen Feststoffgehalt des Bindemittels von 5% des Perlen­ gewichtes aufwiesen. Die Einbringvor­ richtung arbeitete mit einer Fließgeschwindigkeit der trockenen Kugeln von 1,7 kg/min unter Ver­ wendung eines Materials der Sorte 55 (55 grade material), dessen Schüttgewicht im trockenen losen Zustand 16 kg/cm³ betrug. Die Fließgeschwindig­ keiten des Bindemittels wurden auf 170/180 ml in 30 s für ein 1 : 1 verdünntes Bindemittel, auf 170 ml in 25 s für 1 : 1,5 Verdünnung und auf 170 ml in 20 für 1 : 2 Verdünnung festgesetzt.

(A) Festigkeit der Füllung

Die nachfolgende Tabelle 1 zeigt die Daten der aus­ geführten Tests, mit denen die Festigkeit der Füllungen bewertet wurde. Die Ergebnisse dieser Versuche wurden entsprechend der relativen Bindefestigkeit bewertet und diese Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefaßt.

Die Ergebnisse in Tabelle 2 geben die relativen Festigkeiten nur zwischen den Proben an, die zur gleichen Zeit und unter den gleichen Bedingungen geprüft wurden, und können nicht mit anderen Versuchs­ reihen verglichen werden. Die Umkehrungen der Ergebnisse für die Tests bei Raumtemperatur, ausgeführt an verschiedenen Tagen, geben an, daß nur geringe Unterschiede zwischen den Festigkeiten der Systeme vorhanden waren.

Diese Tests zeigen, daß bei Temperaturen bis zu -5°C zufriedenstellende Festigkeiten der Füllungen sowohl mit Bindemittel A wie auch mit Bindemittel B erzielt wurden und daß die Festigkeit mit der Zeit auf ein Maximum anstieg, daß aber bei tiefen Temperaturen mit Bindemittel B festere Füllungen als mit Bindemittel A erzielt wurden.

(B) Spritz-Stabilität

Tabelle 3 zeigt die Bindemittel, Verdünnungen, ange­ wandten Modifizierungen und die Temperaturen, bei denen diese Versuche ausgeführt wurden.

In allen Versuchen wurden zufrieden­ stellende Ergebnisse erzielt. Es wurde weder eine Verstopfung der Filter, unzureichendes Besprühen noch ein schlechtes Sprühmuster beobachtet, ausge­ nommen Bindemittel B, welches - wenn mit vergälltem Alkohol modifiziert und 1 : 1 verdünnt - aufgrund rheologischer Probleme bei 0°C und bei -5°C sich schlecht versprühen ließ. Dieses Problem wurde jedoch völlig überwunden durch Verdünnen im Verhältnis 2 : 3 (Emulsion : Wasser). In keinem Falle trat irgendeine Blockierung oder Verstopfung des Filters hinter der Spritzdüse auf. Diese wurde nach jedem Versuch untersucht und es wurde in keinem Fall irgendetwas anderes festgestellt als gelegentlich Schmutz aus dem System.

Tabelle 1

Untersuchung der Festigkeit von Füllungen in dem Hohlraum

Tabelle 2

Relative Festigkeit für die in Tabelle 1 aufgeführten Tests nach Trocknen während 18 Stunden bei der angegebenen Temperatur

Tabelle 3

Bindemittel, Modifizierungen, Verdünnungen und Temperaturen der Spritz-Stabilitätstests

Claims (3)

1. Verfahren zur Wärme-Isolierung, insbesondere bei Baukonstruktion, durch Einbringen von zelligen Teilchen aus einem expandierten Polymerisat kombiniert mit einem Latex eines synthetischen Polymerisats als Bindemittel in Hohlräume, dadurch gekennzeichnet, daß das Latexbinde­ mittel ein Vinylacetat/Ethylen-Copolymerisat mit mindestens 12 Gew.-% Ethyleneinheiten ist und eine minimale Filmbildungs­ temperatur von nicht mehr als 0°C aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das expandierte Polymerisat expandiertes Polystyrol ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zelligen Teilchen aus expandiertem Polymerisat mit dem Latexbindemittel mit Hilfe einer Mischpistole im gewünschten Verhältnis gemischt und in den Hohlraum eingebracht werden.