DE3526949A1 - Verfahren zum ausschaeumen von insbesondere zur trittschalldaemmung bestimmten hartschaumstoffplatten oder -bloecken sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1.

Geschoßdecken von Bauwerken bestehen fast aus­ schließlich aus Baustoffen mit einer sehr geringen Tritt­ schalldämmung, beispielsweise Stahlbeton. Außerdem ist auch die Wärmedämmung derartiger Baustoffe meist sehr gering. Üblicherweise wird daher auf eine Ge­ schoßdecke eine Schicht aus trittschalldämmendem Ma­ terial, und - falls erforderlich oder vorgeschrieben ­ eine Schicht aus wärmedämmendem Material aufge­ bracht. Über dieser Schicht bzw. diesen Schichten ist ein schwimmender Estrich vorgesehen, der aus verschiede­ nen Stoffen bestehen kann, beispielsweise Zement, An­ hydrid, Kunststoff oder dergleichen. Sieht man zwischen der Geschoßdecke und dem Estrich eine Schicht aus Mineralwolle vor, so können in vielen Fällen die Erfor­ dernisse der Trittschalldämmung und der Wärmedäm­ mung mit einer einzigen Schicht erfüllt werden. Ver­ wendet man hingegen für diese Zwischenschicht Hart­ schaumstoffplatten, die den Vorteil eines geringeren Kostenaufwandes haben, so läßt sich zwar leicht eine gute Wärmedämmung erzielen, während das Erreichcn einer ausreichenden Trittschalldämmung bisher Schwierigkeiten bereitet hat. Der Grund hierfür liegt darin, daß die nach üblichen Verfahren hergestellten Hartschaumstoffe eine verhältnismäßig steife Material­ struktur, d. h. hohe Werte für die dynamische Steifigkeit s′ (=Reziprokwert der dynamischen Elastizität) auf­ weisen. Nun ist s′ eine Funktion der Plattenstärke und der Materialstruktur. Es kann bei vorgegebenem s′ ein geforderter Wert der Trittschalldämmung theoretisch durch einen entsprechend großen Wert der Plattenstär­ ke erreicht werden. Beliebig große Plattenstärken ver­ bieten sich aber einerseits wegen der Kosten des Mate­ rials, andererseits auch wegen der damit verbundenen Verminderung der Höhe eines fertigen Raumes gegen­ über der ursprünglichen Rohbauhöhe. Aus diesem Grund können normal ausgeschäumte Hartschaum­ stoffplatten, die zur Wärmedämmung bestimmt sind, nicht auch zur Trittschalldämmung verwendet werden. Um eine Verwendung von Hartschaumstoffplatten zur Trittschalldämmung bei wirtschaftlich vertretbarem Materialaufwand und annehmbarer Plattendicke zu er­ möglichen, werden derzeit zwei unterschiedliche Her­ stellungsverfahren angewendet.

Nach dem ersten Herstellungsverfahren werden in üblicher Weise ausgeschäumte und zur Trittschalldäm­ mung nicht verwendbare Hartschaumstoffplatten einer Behandlung durch Zusammenpressen nebst folgendem Entspannenlassen unterworfen. Da Hartschaumstoff­ platten aus geschäumtem Granulat mit sehr dünnen Zellwänden bestehen, werden bei einer solchen Behand­ lung die Zellwände zu einem wesentlichen Anteil aufge­ brochen und zerstört, so daß die Materialstruktur einer derartigen Platte grundlegend im Sinne einer wesentli­ chen Reduzierung der Werte von s′ verändert wird. Eine derartige Behandlung kann entweder intermittierend durch Zusammenpressen zwischen zwei Preßplatten oder kontinuierlich durch Einlaufenlassen eines Hart­ schaumstoffbandes in einen Walzenspalt erfolgen, des­ sen lichte Weite geringer als die Plattenstärke ist. Im letzteren Fall erfolgt eine Walkung. Von den physikali­ schen Eigenschaften her unterscheiden sich diese beiden Behandlungsverfahren nicht.

Gemäß einem zweiten bekannten Verfahren läßt man vorgeschäumtes Granulat zwischen zwei parallel und kontinuierlich umlaufenden beheizten Bandtrums aus­ schäumen. Hierbei ergibt sich in einer Mittelebene zwi­ schen den beiden Bandtrums eine verhältnismäßig ge­ ringe Materialdichte, die zu den Begrenzungen der ferti­ gen Platte, d. h. zu den Bandtrums hin, zunimmt. In einer Mittelebene der fertigen Platte ergibt sich eine normale Ausschäumung, wobei das Granulat angenäherte Ku­ gel- oder Kugelwabenstruktur aufweist, während zu den beiden Oberflächenbegrenzungen hin das Granulat immer stärker ellipsoidartig deformiert wird.

Bei dem vorangehend an erster Stelle abgehandelten bekannten Verfahren bzw. den diesem Verfahren zuzu­ ordnenden Verfahrensvarianten läßt sich der Wert s′ zwar bei wirtschaftlich vertretbaren Plattenstärken (bis zu 30 mm) auf einen vorgegebenen niedrigen Wert (s′ < 30) bringen, jedoch ist wegen der umfangreichen Zerstörung der inneren Materialstruktur die Dauerbe­ lastbarkeit (zeitliche Abnahme der Einbau-Plattenstär­ ke bei vorgegebener Flächenpressung) verhältnismäßig gering, so daß derartige Platten nur dann anwendbar sind, wenn sehr geringe Flächenpressungen vorgegeben werden.

Bei dem vorangehend an zweiter Stelle abgehandel­ ten bekannten Verfahren läßt sich wegen intaktgeblie­ bener innerer Materialstruktur eine ausreichende Dau­ erbelastbarkeit auch bei wirtschaftlich vertretbaren Plattenstärken erzielen, jedoch können in der Praxis derartige geringe Plattenstärken deshalb nicht ange­ wendet werden, weil die in der Bautechnik behördlich vorgegebenen niedrigen Werte von s′ nicht erreicht werden können. Infolgedessen müssen, obgleich dies wegen der zu erreichenden Dauerbelastbarkeit nicht erforderlich wäre, verhältnismäßig große Plattenstär­ ken verwendet werden, um die vorgeschriebenen Werte der Trittschalldämmung zu erzielen.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Ver­ fahrens zur Herstellung von gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Hartschaumstoffplatten oder -blöcken, welche einerseits ausreichende Werte für die Dauerbelastbarkeit erreichen, wie sie in der Bautechnik gefordert werden, andererseits aber auch ausreichend niedrige Werte von s′ bereits bei geringen Plattenstär­ ken aufweisen. Erreicht wird dies durch die kennzeich­ nenden Merkmale des Patentanspruchs 1.

Die erfindungsgemäß hergestellten Hartschaumstoff­ platten oder -blöcke weisen eine ausreichende Dauer­ belastbarkeit auf, da durch das Herstellungsverfahren die beim Ausschäumen entstandene Materialstruktur unverändert belassen wird. Im Gegensatz zu dem ein­ gangs an zweiter Stelle abgehandelten bekannten Ver­ fahren wird darüber hinaus aber auch über den gesam­ ten Querschnitt ein weitgehend gleicher Durchmesser des ausgeschäumten Granulats erzielt, so daß also nicht nur die der Plattenmittelebene benachbarten Volumen­ bereiche sondern auch die den beiden Plattenoberflä­ chen benachbarten Volumenbereiche zur Trittschall­ dämmung wesentlich beitragen können.

Durch die Weiterbildung nach dem Patentanspruch 2 wird eine noch bessere Vergleichmäßigung des Durch­ messers des ausgeschäumten Granulats von Platten­ oberfläche zu Plattenoberfläche erzielt.

Durch die Weiterbildung nach dem Patentanspruch 3 wird eine besonders gute Vergleichmäßigung der Roh­ dichteverteilung von Oberfläche zu Oberfläche erreicht.

Durch die Ausgestaltung nach den Patentansprü­ chen 4-7 lassen sich die für die herzustellenden Platten oder Blöcke geforderten Parameter in gewissen Gren­ zen verändern und behördlichen Vorschriften weitge­ hend anpassen.

Durch die Weiterbildung nach dem Patentanspruch 8 lassen sich vorgegebene Steuer- oder Regelparameter bei der Verfahrensdurchführung mit besonders gerin­ gen Toleranzen einhalten.

Die Vorrichtungsansprüche 9-12 beinhalten zweck­ mäßige Merkmale zur Durchführung des erfindungsge­ mäßen Verfahrens.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung naher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Vertikalschnitt senkrecht zu den beiden Oberflächen­ ebenen einer herzustellenden Hartschaumstoffplatte,

Fig. 2a die Materialstruktur einer erfindungsgemäß hergestellten Hartschaumstoffplatte von Plattenober­ fläche zu Plattenoberfläche in einer stark schematisier­ ten und vergrößerten Ansicht,

Fig. 2b die Materialstruktur einer nach dem eingangs an zweiter Stelle abgehandelten Verfahren hergestell­ ten Hartschaumstoffplatte in einer Darstellung analog Fig. 2a zum Vergleich,

Fig. 3a den Verlauf der Dichte einer mit der Vorrich­ tung nach Fig. 1 hergestellten Hartschaumstoffplatte von Plattenoberfläche zu Plattenoberfläche,

Fig. 3b den Dichteverlauf analog Fig. 3a, jedoch bei Herstellung einer Hartschaumstoffplatte in einer ge­ genüber Fig. 1 vereinfachten Vorrichtung,

Fig. 3c den Dichteverlauf analog Fig. 3a, 3b, jedoch bei Herstellung einer Hartschaumstoffplatte gemäß dem eingangs an zweiter Stelle abgehandelten bekann­ ten Verfahren.

Gemäß Fig. 1 umfaßt eine allseitig geschlossene, durch Einleiten von Dampf beheizte Kubusform 1 einen in Richtung eines Pfeiles Pf1 aufklappbaren Deckel 2, der um Scharniere 3 schwenkbar ist. In der Kubusform 1 sind an Führungsstangen 4 zwei plattenartige Formbe­ grenzungen 5a, 5b flächenparallel voneinander weg in Richtung von Pfeilen Pf2 verschieblich geführt. Die Formbegrenzungen 5a, 5b erstrecken sich senkrecht zur Zeichnungsebene über die gesamte lichte Länge der Kubusform und weisen bei geschlossenem Deckel 2 der­ art geringe Gleitpassungen auf, daß beim Ausschäumen von vorgeschäumtem Hartschaumstoffgranulat in ei­ nem Raum 6 zwischen den Formbegrenzungen 5a, 5b kein Material in diejenigen Räume austreten kann, wel­ che von den Führungsstangen 4 durchsetzt sind. Die Formbegrenzungen 5a, 5b sind durch Schraubendruck­ federn 7, welche sich einerseits gegen die innenflächen der Kubusform 1 und andererseits gegenüber die Form­ begrenzungen 5a, 5b abstützen, in eine in Fig. 1 darge­ stellte Grundstellung vorgespannt.

An ihren aus der Kubusform 1 herausragenden Enden sind die Führungsstangen 4 jeder Formbegrenzung 5a, 5b über je eine zugeordnete Druckplatte 8a, 8b mitein­ ander verbunden. Zwischen jeder Druckplatte 8a, 8b und der Kubusform 1 ist ein Hydraulikstellglied 9 ange­ ordnet, welches bei Beaufschlagung die Formbegren­ zungen 5a, 5b über die Führungsstangen 4 sowie die Druckplatten 8a, 8b entgegen der Vorspannung der Fe­ dern 7 in Richtung der Pfeile Pf2 zu bewegen vermag. Im Mittelpunkt jeder Formbegrenzung 5a, 5b ist ein Druckfühler 10 vorgesehen, dessen Ausgangsgröße an einen jeweils zugeordneten Druckdifferenzmesser 11 abgegeben wird. Jeder Druckdifferenzmesser 11 ist zu­ sätzlich durch einen Bezugsdruckfühler 12 beaufschlagt, der den Atmosphärendruck abnimmt, und steuert die Beaufschlagung der Stellglieder 9 in der Weise, daß die Bewegungsgeschwindigkeit der Formbegrenzungen 5a, 5b in Richtung der Pfeile Pf2 proportional der in den Druckdifferenzmessern 11 gemessenen zeitlich verän­ derlichen Materialausdehnungsdrücken ist. Dadurch wird eine besonders gleichmäßige Materialstruktur des fertig ausgeschäumten Blockes erzielt, wie dies nachfol­ gend noch in Verbindung mit Fig. 2 näher erläutert wird.

Wahlweise kann bei Verwendung von unter Druck stehendem Dampf als Erwärmungsfluid für das zwi­ schen den Formbegrenzungen 5a, 5b befindliche Mate­ rial die Bewegungsgeschwindigkeit in Richtung der Pfeile Pf2 durch Druckänderungen des in der Kubus­ form 1 vorliegenden zugeführten Dampfes gesteuert oder geregelt werden. Zu diesem Zweck ist in der Ku­ busform 1 zwischen den beiden Formbegrenzungen 5a, 5b ein Dampfdruckfühler 13 vorgesehen, welcher über einen Druckwandler 14 die Hydraulikstellglieder 9 steu­ ert oder regelt. Die Verwendung von Dampf zum Aus­ schäumen des in der Kubusform 1 befindlichen vorge­ schäumten Materials ist ohnehin in der Technik üblich. Da der zeitliche Verlauf des Druckes des Materials zwischen den Formbegrenzungen 5a, 5b ziemlich gut zu ermitteln ist, kann man gemäß einer vereinfachten Aus­ führungsform die Steuerung oder Regelung der Hy­ draulikstellglieder 9 auch ausschließlich als Funktion ei­ ner zeitlich veränderlichen Führungsgröße durchführen.

Gemäß einer weiteren Abwandlung läßt sich die Steue­ rung oder Regelung der Hydraulikstellglieder 9 auch nach irgendeiner anderen Funktion der Ausschäumre­ aktion durchführen.

Gemäß einer vereinfachten Durchführung des Ver­ fahrens kann die Kubusform 1 auch lediglich eine einzi­ ge bewegliche Formbegrenzung umfassen, beispiels­ weise die Formbegrenzung 5a, während die andere Formbegrenzung durch die Kubusform 1 selbst gebildet wird. In diesem Fall ergibt sich eine geringe, angenähert lineare Zunahme der Dichte des fertig geschäumten Blockes von der beweglichen Formbegrenzung 5a zu der unbeweglichen Formbegrenzung.

Zerschneidet man einen in der Vorrichtung nach Fig. 1 ausgeschäumten Hartschaumstoffblock parallel zur Zeichnungsebene, so ergibt sich eine in Fig. 2a idea­ lisiert und vergrößert dargestellte Materialstruktur. Die Durchmesser des Granulats schwanken nur in sehr ge­ ringen Grenzen und sind praktisch über den gesamten Block- oder Plattenquerschnitt als konstant zu betrach­ ten. Da das wirksame Volumen der Kubusform 1 wäh­ rend des Ausschäumvorganges vergrößert wurde, sind die Zellwände des Granulats im Gegensatz zu dem ein­ gangs an erster Stelle abgehandelten bekannten Verfah­ ren derart dünn und elastisch, daß behördlich vorgege­ bene Werte der dynamischen Steifigkeit s′ ohne Schwie­ rigkeiten erreicht werden können. Da andererseits aber die Materialstruktur unversehrt belassen, d. h. nicht durch einen Druck- oder Walkvorgang zerstört wurde, weisen die erfindungsgemäß hergestellten Blöcke und Platten auch sehr gute Werte für die Dauerbelastbarkeit auf, so daß auch insoweit behördliche Auflagen leicht zu erfüllen sind.

Zum Vergleich ist demgegenüber in Fig. 2b die Mate­ rialstruktur einer Platte veranschaulicht, wie sie nach dem eingangs an zweiter Stelle abgehandelten Verfah­ ren hergestellt wurde. In der Plattenmittelebene ergibt sich hierbei eine gleiche Materialstruktur wie bei der erfindungsgemäßen Platte nach Fig. 2a, da dort das Ma­ terial die Möglichkeit hatte, sich während des Aus­ schäumvorganges zu entspannen. Je mehr man sich in­ dessen den beiden Plattenoberflächen nähert, desto stärker wird das Granulat ellipsoidartig deformiert und verdichtet. Es tragen daher nur die Bereiche benachbart der Plattenmittelebene in einem wesentlichen Anteil zur Trittschalldämmung bei, während die den Plattenober­ flächen benachbarten Bereiche demgegenüber zwar im Sinne der Erzielung annehmbarer Werte für die Dauer­ belastbarkeit beitragen, jedoch zu hohe Werte für die dynamische Steifigkeit s′ aufweisen.

Fig. 3a zeigt ausgehend von Fig. 2a den Verlauf der Materialdichte p als Funktion der Plattenstärke. Da die Materialdichte völlig konstant bleibt, ergibt sich ein Wert Δp=0. Fig. 3b zeigt den analogen Verlauf der Dichte p für eine Platte, welche in einer gegenüber Fig. 1 vereinfachten Vorrichtung mit lediglich einer be­ weglichen Formbegrenzung, beispielsweise der Form­ begrenzung 5b, hergestellt wurde. Es ergibt sich, ausge­ hend von der Formbegrenzung 5b, ein kontinuierlich ansteigender Wert der Dichte p bis zu der als unbeweg­ lich anzusehenden Formbegrenzung 5a. Infolgedessen ergibt sich von Plattenoberfläche zu Plattenoberfläche eine geringe Dichtedifferenz, welche im vorliegenden Fall den Wert Δp=1 annimmt.

Fig. 2c zeigt in Anlehnung an Fig. 2b den Verlauf der Dichte in einer Platte, die nach dem eingangs an zweiter Stelle abgehandelten Verfahren hergestellt wurde. Es ergeben sich, ausgehend von der Plattenmittelebene, beträchtliche Veränderungen der Dichte zu jeder der beiden Plattenoberflächen hin, wobei sich bei dem dar­ gestellten Beispiel für die Dichtedifferenz ein Wert Δp=2 ergibt.

Da die erfindungsgemäß hergestellten Platten und Blöcke, bezogen auf eine vorgegebene Dauerbelastbar­ keit, ohne Rücksicht auf die Trittschalldämmung bzw.

einen vorgegebenen niedrigen Wert der dynamischen Steifigkeit s′ eine geringere Dichte als Platten und Blök­ ke aufweisen, die nach dem eingangs an erster Stelle, und auch eine etwas geringere Dichte als die mittlere Dichte der Platten aufweisen, die nach dem eingangs an zweiter Stelle abgehandelten Verfahren hergestellt werden, eignen sich die erfindungsgemäß hergestellten Platten auch für andere Zwecke, insbesondere Wärme­ dämmzwecke, da bei gleicher vorgegebener Dauerbe­ lastbarkeit wegen der geringeren Dichte der Material­ aufwand niedriger ist und somit eine beträchtliche Ko­ steneinsparung erzielt werden kann.

Claims (12)

1. Verfahren zum Ausschäumen von insbesondere zur Trittschalldämmung bestimmten Hartschaum­ stoffplatten oder -blöcken aus vorgeschäumtem Granulat in einer zumindest zweiseitig parallel be­ grenzten Form, dadurch gekennzeichnet, daß zu­ mindest die eine Formbegrenzung gegen die ande­ re Formbegrenzung vertikal verschieblich geführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß beide Formbegrenzungen voneinan­ der weg verschieblich geführt werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Formbegrenzun­ gen unter einer gegeneinander gerichteten Vor­ spannung gehalten werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Bewegungsge­ schwindigkeit der bzw. jeder Formbegrenzung als Funktion der Zeit gesteuert oder geregelt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Bewegungsge­ schwindigkeit der bzw. jeder Formbegrenzung als Funktion der Ausschäumreaktion gesteuert oder geregelt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Bewegungsge­ schwindigkeit der bzw. jeder Formbegrenzung als Funktion des zeitlich veränderlichen Materialaus­ dehnungsdruckes gesteuert oder geregelt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, da­ durch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von unter Druck stehendem Dampf als Erwärmungs­ fluid für das vorgeschäumte Granulat die Bewe­ gungsgeschwindigkeit der bzw. jeder Formbegren­ zung durch Druckänderungen des in der Form vor­ liegenden zugeführten Dampfes gesteuert oder ge­ regelt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, da­ durch gekennzeichnet, daß der Ausschäumungs­ vorgang in einer sechsflächigen Kubusform mit vier unbeweglich gehaltenen Formbegrenzungen durchgeführt wird.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-8, gekennzeichnet durch eine oder zwei in einer geschlossenen Kubus­ form (1) mittels Stabführungen (Führungsstangen 4) parallel zueinander verschieblich gelagerte Formbegrenzungen (5a, 5b).

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Formbegrenzung bzw. Formbe­ grenzungen (5a, 5b) mittels Federn (7) oder Pneu­ matikelementen zur Formmitte hin vorgespannt sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9, 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Formbegrenzung bzw. Formbegrenzungen (5a, 5b) durch Hydraulik­ stellglieder (9) zu bewegen sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9-11, dadurch gekennzeichnet, daß in der Form ein Dampfdruckfühler (13) als Führungsgrößengeber für die Stellgeschwindigkeit der Formbegrenzung bzw. Formbegrenzungen (5a, 5b) vorgesehen ist.