DE4122964A1 - Konstruktionsbauelement - Google Patents

Konstruktionsbauelement

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Description

Die Erfindung betrifft ein Konstruktionsbauelement sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Konstruktionsbauelementes.
Unter Konstruktionsbauelement im Sinne der Erfindung wird ein tragfähi­ ges Bauelement beispielsweise zur Konstruktion eines Hauses oder ande­ ren Bauwerkes verstanden. Ein solches flächiges und selbsttragendes Bauelement kann als Wand-, Boden-, Decken- oder Dachelement einge­ setzt werden.
Solche Konstruktionsbauelemente sind bekannt, beispielsweise als vor­ gefertigte Stahlbetonplatten. Derartige Konstruktionsbauelemente aus Beton sind teuer, da sie nach der Herstellung praktisch nicht mehr be­ arbeitet werden können und daher bereits bei der Herstellung größenmä­ ßig angepaßt werden müssen. Im übrigen sind diese Konstruktionselemen­ te aufgrund ihres Gewichtes schwierig und aufwendig zu transportieren. Auch sind die Wärme- und Schallisoliereigenschaften dieser bekannten Konstruktionselemente mangelhaft, so daß regelmäßig eine zusätzliche Isolierung bei Verwendung im Außenbereich erfolgen muß.
Insbesondere für den Innenausbaubereich ist es bekannt, Profile, bei­ spielsweise Stahlprofile fachwerkartig anzuordnen und beidseitig mit verkleidenden Platten, beispielsweise Rigipsplatten zu versehen. Solche Konstruktionsbauelemente können nur schwer vorgefertigt werden, sie werden in der Regel vor Ort aufgestellt, indem zunächst das Fachwerk errichtet und dann dieses beidseitig verkleidet wird. Diese individuelle Herstellung vor Ort ist arbeitsaufwendig und somit teuer. Die Praxis hat gezeigt, daß sich solche Konstruktionsbauelemente im wesentlichen für den Innenausbau, nicht jedoch für Außenwände, Böden, Decken oder Dächer eignen.
Aus dem Kühlhausbau ist es bekannt, Edelstahlbleche mit Polyureth­ anhartschaum zu einem festen Verbund zu fügen. Diese Verbundwände sind jedoch nicht selbsttragend, der Hartschaum dient dort ausschließlich als Isolierungsmittel, wobei die Kaschierung mit Edelstahlblech zum einen als Dampfsperre zum anderen aus hygienischen Gründen erfolgt.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Kon­ struktionsbauelement zu schaffen, das die vorgenannten Nachteile über­ windet, einfach und billig in der Herstellung ist und zudem gute Wärme­ isolierungseigenschaften aufweist. Weiterhin soll ein Verfahren zur Her­ stellung eines solchen Konstruktionsbauelementes und in einer Weiterbil­ dung der Erfindung eine feuerwiderstandsfähige Ausgestaltung eines solchen Konstruktionsbauelementes geschaffen werden.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch gelöst, daß der Zwischenraum zweier parallel und im Abstand zueinander angeordneter Hartfaserplatten unter Druck mit Polyurethanhartschaum zu einem festen Verbund ausgeschäumt wird. Hierdurch entsteht ein in sich stabiles, leichtes und gut wärme- und schallisolierendes Konstruktionsbauelement, das praktisch universell einsetzbar und ggf. auch nachträglich im Zuschnitt bearbeitet werden kann. Ein solches Bauelement kann nicht nur im Hausbau, sondern beispielsweise auch zum Aufbau von Notunterkünften oder Zelten einge­ setzt werden.
Das erfindungsgemäße Konstruktionsbauelement kann gleichermaßen gut für den Innen- und Außenbereich eingesetzt werden, da zwischen dem Polyurethanhartschaum und der Hartfaserplatte selbsttätig Dampfsperren gebildet sind, die ein Durchweichen des Bauelementes bei Feuchtigkeits­ einwirkung sicher verhindern.
Der im Zwischenraum zwischen den Hartfaserplatten ausgeschäumte Polyurethanhartschaum weist vorteilhaft eine Dichte zwischen 35 und 45 kg/m3, vorzugsweise 40 kg/m3 auf. Dies garantiert einerseits eine aus­ reichende Stabilität des Bauelementes zum anderen eine genügende Elasti­ zität sowie ein vergleichsweise geringes Gewicht.
Grundsätzlich sind für die Abmessungen der Dicken der Hartfaserplatten sowie der Polyurethanhartschaumschicht keine besonderen Grenzen ge­ setzt, für den Einsatz des Konstruktionsbauelementes im Hausbau hat sich jedoch eine Dicke der Hartfaserplatte zwischen 4 und 8 mm, bevorzugt 7,5 mm bewährt. Bei der Verwendung solcher zwischen 4 bis 8 mm dicken Hartfaserplatten ist ein Abstand zwischen diesen von 5 bis 15 cm, vorzugsweise 10 cm vorteilhaft.
Aufgrund der baupolizeilichen Vorschriften ist es häufig erforderlich, daß ein solches Konstruktionsbauelement zumindest einseitig einen gewissen Feuer- und Wärmewiderstand bietet, damit im Brandfall ein Durchschla­ gen der Flammen für gewisse Zeit verhindert werden kann. Für solche Fälle sieht die Erfindung vor, das Konstruktionsmittel ein- oder beidsei­ tig mit einer feuerwiderstandsfähigen Verkleidung zu versehen. Diese Verkleidung kann vorteilhaft durch Kleben an dem Bauelement flächig befestigt werden.
Eine solche feuerwiderstandsfähige Verkleidung muß in ihren Eigen­ schaften (Gewicht, Dicke, Herstellungskosten) an das erfindungsgemäße Konstruktionsbauelement angepaßt sein. Hierzu sieht die Erfindung eine feuerwiderstandsfähige Platte vor, die aus einer verhältnismäßig dicken Schicht bestehend aus Gips, Perlite und Fasern sowie einer diese nach außen hin abdeckenden Keramikfasermatte und einer darüberliegenden Polypropylentextillage besteht. Eine solche feuerwiderstandsfähige Platte wird mit der aus Gips, Perlite und Fasern bestehenden Schicht zur Hart­ faserplatte des Konstruktionsbauelementes hin befestigt, so daß die Poly­ propylenfasertextillage das Konstruktionsbauelement zumindest einseitig nach außen hin abschließt.
Diese Polypropylenfasertextillage bildet eine glatte, putzgrundartige Oberfläche, auf der ohne weiteres Tapeten, Fliesen oder dergleichen angebracht werden können. Die darunterliegende Keramikfasermatte bildet in Verbund mit der darunterliegenden Gips-Perlite-Faserschicht den eigentlichen Feuerwiderstand und die notwendige Eigenstabilität, die insbesondere bei einseitiger Brandbeaufschlagung erforderlich ist und die ein Durchbiegen des Konstruktionsbauelementes sowie der damit ver­ bundenen feuerwiderstandsfähigen Platte verhindert.
Die Keramikfasermatte ist hoch feuerfest. Durch sie wird dem Verbund mit der darunterliegenden Schicht bestehend aus Gips, Perlite und Fa­ sern, die ansonsten eher spröde ist, eine gewisse Elastizität verliehen. Als Fasern werden bevorzugt Polypropylenfasern mit einem spezifischen Gewicht von etwa 1,0 kg/dm3 und einer mittleren Faserlänge von 6 mm eingesetzt.
Das Mischungsverhältnis zwischen Gips, Perlite und Fasern wird vor­ zugsweise wie folgt gewählt:
35 bis 65 Vol.-% Perlite
20 bis 60 Vol.-% Gips
2 bis 8 Vol.-% Fasern.
Zur Herstellung ist weiterhin eine entsprechende Menge Wasser erforder­ lich um den Gips zu binden. Das in der Platte verbleibende Kristall­ wasser schützt zusätzlich im Brandfall.
Perlite ist ein natürliches wasserhaltiges Gesteinsglas. Auch dieses in­ nerhalb des Perlites vorhandene Wasser wirkt im Brandfall besonders vorteilhaft.
Ein bevorzugtes Mischungsverhältnis wird angegeben mit 10 Volument­ eilen Perlite, 3 Volumenteilen Gips und 0,75 Volumenteilen Fasern.
Das erfindungsgemäße Konstruktionsbauelement kann auf einfache und kostengünstige Weise dadurch hergestellt werden, daß zunächst zwei Hartfaserplatten im Abstand zueinander in einer, beispielsweise aus Stahlbeton gebildeten Preßform angeordnet werden und daß dann der zwischen den Hartfaserplatten gebildete Raum unter Druck mit Polyureth­ anhartschaum ausgespritzt wird, wobei nach der Aushärtung des Schaums das Konstruktionsbauelement aus der Preßform entfernt wird. Eine solche aus Stahlbeton in einfacher Weise zu fertigende Preßform kann mit handelsüblichen Hydraulikzylindern zum Einsetzen der Hartfaserplatten sowie zum Entnehmen des Konstruktionsbauelementes geöffnet und wieder geschlossen werden.
Um die Hartfaserplatten innerhalb der Preßform im vorgesehenen Abstand zu halten, werden Formstützen zwischen den Hartfaserplatten angeordnet, die vorzugsweise ebenfalls aus Polyurethanhartschaum bestehen, so daß sie sich nahezu homogen in die übrige Schaumschicht fügen. Solche Polyurethanhartschaumstützen haben zudem den Vorteil, daß das Kon­ struktionsbauelement an diesen Stellen später praktisch den gleichen Wärmeübergangswert wie an den übrigen Stellen hat. Das Ausspritzen der Preßform kann bei Raumtemperatur, vorzugsweise bei etwa 25°C erfolgen, und zwar relativ schnell, damit der gesamte innerhalb der Preßform befindliche Schaum möglichst gleichzeitig und auch gleichmäßig aushärtet. Die Ausspritzzeit sollte daher drei bis sechs Sekunden nicht überschreiten.
Die Aushärtung des in die Preßform eingespritzten Polyurethanhart­ schaums erfolgt in etwa 15 Minuten bei Raumtemperatur.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die Figur zeigt in schematischer Darstellung einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Konstruktionsbauelement, das einseitig mit einer feuerwiderstandsfähigen Platte versehen ist. Das Konstruktionsbauelement ist in der Figur mit 1, die feuerwiderstandsfähige Platte mit 2 gekenn­ zeichnet. Das dargestellte Konstruktionsbauelement 1 ist an der in der Figur linken Seite mit einer feuerwiderstandsfähigen Platte 2 versehen, und zwar ist diese Platte 2 flächig auf das Konstruktionsbauelement 1 aufgeklebt, die Klebschicht ist mit 3 gekennzeichnet. Das Bezugszeichen 4 bezeichnet eine Trennlinie, die verdeutlichen soll, daß das Konstruk­ tionsbauelement 1 auch ohne feuerwiderstandsfähige Platte 2 einsetzbar ist und umgekehrt. Auch kann zu beiden Seiten des Konstruktionsbauele­ mentes 1 eine solche feuerwiderstandsfähige Platte 2 angebracht sein.
Das Konstruktionsbauelement 1 besteht aus zwei parallel und im Abstand zueinander angeordneten Hartfaserplatten 5, die über eine dazwischenlie­ gende und unter Druck zu einem festen Verbund ausgeschäumte Polyu­ rethanhartschaumschicht 6 miteinander verbunden sind.
Wie weiter oben beschrieben, kann ein solches Konstruktionselement in einer Preßform hergestellt werden, wobei dann die Platten 5 vor dem Ausschäumen durch Stützen in ihrem Abstand gehalten werden. Eine solche aus Polyurethanhartschaum bestehende Stütze ist in der Figur mit 7 gekennzeichnet.
Bei dem vorbeschriebenen Herstellungsverfahren bildet sich jeweils zwischen Hartfaserplatte und Hartschaumschicht selbsttätig eine Dampf­ sperre 8.
Die feuerwiderstandsfähige Platte 2 besteht aus einer verhältnismäßig dicken Grundschicht 9, die aus Gips, Perlite und Polypropylenfasern in dem oben beschriebenen Mischungsverhältnis besteht, einer darüberlie­ genden Zwischenschicht 10 und einer Abdeckschicht 11. Die Zwischen­ schicht 10 besteht aus einer Keramikfasermatte, die abdeckende Schicht 11 aus einer Polypropylenfasertextillage. Die Schichten 9, 10 und 11 sind fest miteinander verbunden, der Verbund entsteht bei der Herstellung durch die Stoffe selbst.
Die vorbeschriebene Platte 2 ist feuerwiderstandsfähig für den aus Rich­ tung 12 anstehenden Brandfall.

Claims (11)

1. Konstruktionsbauelement bestehend aus zwei parallel und im Ab­ stand zueinander angeordneten Hartfaserplatten (5), deren Zwischenraum unter Druck mit Polyurethanhartschaum (6) zu einem festen Verbund ausgeschäumt ist.
2. Konstruktionsbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Polyurethanhartschaum (6) eine Dichte von 35 bis 45 kg/m3, vorzugsweise 40 kg/m3 aufweist.
3. Konstruktionsbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hartfaserplatte (5) eine Dicke zwischen 4 bis 8 mm, vorzugsweise 7,5 mm aufweist.
4. Konstruktionsbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartfaserplatten (5) in einem Abstand von 5 bis 15 cm, vorzugsweise 10 cm voneinander angeordnet sind.
5. Konstruktionsbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß ein- oder beidseitig eine feuerwider­ standsfähige Verkleidung (2) angebracht ist.
6. Konstruktionsbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die feuerwiderstandsfähige Verkleidung (2) auf der Hartfaserplatte (5) aufgeklebt ist.
7. Feuerwiderstandsfähige Platte, insbesondere zur Verwendung als feuerwiderstandsfähige Verkleidung für ein Konstruktionsbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine aus Gips, Perlite und Fasern bestehenden Schicht (9), die fest mit einer Keramikfasermatte (10) verbunden und von dieser zur Feuerseite (12) hin abgedeckt ist und eine fest damit verbundene, die Keramikfasermatte (10) nach außen abdeckende Polypropylenfasertextillage (11).
8. Verfahren zur Herstellung eines Konstruktionsbauelements nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst zwei Hartfaserplatten (5) im Abstand zueinander in einer Preß­ form angeordnet werden, daß dann der zwischen den Hartfaserplatten (5) gebildete Raum unter Druck mit Polyurethanhartschaum (6) ausgespritzt wird und daß nach der Aushärtung des Schaums das Konstruktionsbauele­ ment (1) aus der Preßform entfernt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartfaserplatten durch Polyurethanhartschaumstützen (7) vor dem Aus­ spritzen im Abstand gehalten werden.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausspritzen bei Raumtemperatur, vorzugsweise bei etwa 25°C und innerhalb von 3 bis 6 Sekunden erfolgt.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aushärtung des Schaums in etwa 15 Minuten bei Raumtemperatur erfolgt.
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