DE4317315A1 - Verbundplatte mit zwei Deckschichten und einem Kern - Google Patents

Description

Vorliegende Erfindung betrifft Verbundplatten mit zwei Deckschichten und einem Kern, wobei der Kern eine Kernmischung aufweist, welche eine Mi­ schung eines Füllmaterials und Bindemittel enthält und die Verwendung solcher Verbundplatten.

Verbundplatten aus zwei Deckblechen und einem Kern, welcher aus einer Mischung eines körnigen Füllmaterials und einem Bindemittel besteht, sind aus der DE-PS 28 42 858 bekannt. Es wurde beschrieben, daß das Kernmaterial wenigstens 42,5 Gew.-% Al(OH)₃ enthalten müsse und daß als Bindemittel flüssige, organische Reaktionsharzgemische, d. h. im wesent­ lichen Duroplaste, verwendet werden müssen.

Solche Verbundplatten vermögen nicht allen Anforderungen gerecht zu werden, da deren Verarbeitbarkeit, bedingt durch die Sprödigkeit der Bindemittel beschränkt ist. Insbesondere die Biegbarkeit von bekannten Verbundplatten, beispielsweise bei der Verarbeitung zu Struktur- und Fassadenelementen, ist begrenzt.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, Verbundplatten vorzuschlagen, die leicht verarbeitbar und insbesondere geformt, wie gebogen oder geknickt werden können und dabei den Erfordernissen der Klassierung zu unbrenn­ baren Baustoffen bzw. Bauteilen entsprechen.

Erfindungsgemäß wird das mit einer Kernmischung erreicht, enthaltend 50 bis 90 Gew.-% von Verbindungen des Calciums und/oder Magnesiums der Reihe der Hydroxide und/oder Carbonate, 5 bis 47 Gew.-% Füllstoff und 3 bis 15 Gew.-% Bindemittel.

Verbundplatten nach vorliegender Erfindung weisen zwei Deckschichten aus folien-, band- oder plattenförmigem Material auf. Solche Materialien können Kunststoffe wie z. B. Polyvinylchlorid, Polyolefine, Polyamide, Polyester, faserverstärkte Kunstharze und dergleichen, beispielsweise in einer Dicke von 0,1 bis 5 mm sein. Bevorzugt werden metallische Materia­ lien, wie Eisen- oder Nichteisenmetalle, insbesondere der Reihen des Eisens, Stahls, Zinks, Zinns, verzinkten Eisens, Kupfers, der Bronze, der Buntmetalle, des Aluminiums oder der Aluminiumlegierungen. Besonders bevorzugt sind Aluminium und Aluminiumlegierungen. Üblicherweise ist die Dicke der Deckschichten zwischen 0,1 und 3 mm, zweckmäßig zwischen 0,3 und 2 mm und vorzugsweise zwischen 0,5 und 1,25 mm, für Aluminium- und Aluminiumlegierungsdeckschichten. Es können beide Deckschichten aus dem gleichen Material und in gleicher Dicke sein. Es ist auch möglich, die beiden Deckschichten aus verschiedenen Materialien zu wählen. Die Dicken der beiden Deckschichten können gleich oder verschieden sein.

Beispielsweise kann die eine Deckschicht aus Metall, die andere Deck­ schicht aus Kunststoff sein. Der Kunststoff seinerseits kann durch Flam­ mhemmittel feuerfest gemacht sein. Der Kunststoff kann auch verstärkt z. B. durch Fasern oder z. B. geschäumt sein.

Der Kern kann aus der Kernmischung bestehen oder der Kern kann aus meh­ reren Schichten gleicher oder verschiedener Kernmischungen bestehen, wobei die Schichten gegebenenfalls durch eine oder mehrere Lagen von flächigen Werkstoffen, wie Metallfolien, -bändern oder -platten, Papie­ ren, Pappen, Kunststoffolien und/oder Kunststoff-Platten voneinander getrennt sein können.

Beispielsweise sind Verbunde aus zwei Deckschichten und dazwischen einem Kern, der aus einer Metallfolie, wie z. B. einer Aluminiumfolie, und beidseitig der Folie je einer Schicht aus Kernmischung besteht, mög­ lich.

Die Deckschichten können mit dem Kernmaterial beispielsweise nach dem Verfahren gemäß der EP-A 0 423 074 miteinander verbunden werden. Falls die Kernmischung bei den gegebenen Bedingungen genügend Haftkraft auf­ weist, kann die Kernmischung direkt mit den Deckschichten verbunden werden. Zwischen den Deckschichten und dem Kernmaterial können zum trennfesten Verbinden auch Klebstoffe oder Haftvermittler oder andere Klebehilfen, wie Klebebänder, vorgesehen werden. Sinngemäß gilt dies auch für andere Kernaufbauten, die aus zwei oder mehreren Kernschichten und gegebenenfalls flächigen Materialien dazwischen, aufgebaut sind.

Die erfindungsgemäßen Verbundplatten enthalten in der Kernmischung 50 bis 90 Gew.-%, zweckmäßig 50 bis 80 Gew.-% und bevorzugt 65 bis 75 Gew.-% von Verbindungen des Calciums und/oder Magnesiums der Reihe der Hydroxide und/oder Carbonate.

Beispiele solcher Verbindungen sind die Formen des Kalksteins. Kenn­ zeichnender Bestandteil des Kalksteins ist das Calciumcarbonat. Die Herkunft des Kalksteins ist nicht kritisch. Es kann natürlicher Kalk­ stein oder auf chemischem Wege hergestelltes Calciumcarbonat angewendet werden. Der Kalkstein kann je nach Herkunft Kalkstein, dolomitischer Kalkstein, Dolomit, mergliger Dolomit, Mergel-Kalkstein, dolomifisierter Mergel-Kalkstein, Mergel-Dolomit, Kalkstein-Mergel usw. sein.

Aus der Reihe der Magnesiumverbindungen können beispielsweise Mg(OH)₂, Mg(CO₃), Mg₃Ca(CO₃)₄, Huntit, Mg₃Ca(CO₃)₄, Hydromagnesit, Mg₄ (CO₃)₃(OH)₂·3H₂O usw. genannt werden.

Die Verbindungen können auch von den üblichen natürlichen und technisch bedingten Verunreinigungen begleitet sein. Die Verbindungen werden zweckmäßig pulverförmig und bevorzugt in einer Siebfraktion von 0,1 bis 2,0 mm und insbesondere von 0,3 bis 0,75 mm angewendet. Solche Frakti­ onen sind z. B. für Kalkstein aus natürlichen Abbaustätten durch Brechen, Mahlen, Sieben, Waschen und Trocknen erhältlich.

Die Unbrennbarkeit der Verbundplatten vorliegender Erfindung, auch bei Anwesenheit von organischen Stoffen, wie Kunststoffen und Gemischen, wird durch die Einarbeitung der großen Mengen an Verbindungen des Cal­ ciums und/oder Magnesiums erreicht. Insbesondere werden bei den genann­ ten Verbindungen im Brandfall endotherm unbrennbare, nicht toxische Gase freigesetzt.

Die Wirkungsweise beruht einmal auf einer Verminderung des Heizwertes pro kg Mischung entsprechend dem Füllungsgrad und andererseits darauf, daß beispielsweise zur Zersetzung des CaCO₃ nach der Formel

CaCO₃ → CaO+CO₂

bei Temperaturen über 800°C Energie verbraucht wird. Darüberhinaus wirkt das CO₂ als sauerstoffver­ drängendes Gas.

Die Kernmischung der Verbundplatten enthält des weiteren wenigstens einen, bevorzugt einen, Füllstoff. Die Füllstoffe können bevorzugt in Mengen von 20 bis 30 Gew.-% und besonders bevorzugt von 20 bis 25 Gew.-% angewendet werden. Solche Füllstoffe können Kaoline, künstliche Alumini­ umsilicate und -oxidhydrate, Titandioxid, Talk, Gipse, Bariumsulfat, Baryt, Calciumsilikat, Kieselgur, Zinkoxid, allein oder Gemische davon darstellen.

Bevorzugt als Füllstoffe sind Leichtfüllstoffe, beispielsweise Lava­ schlacken, Bims, Zuschläge von Ton, Tonschiefer, Flugasche, Müll, die z. B. naß zu Granalien verarbeitet und durch Verdampfen des Wassers gebläht werden, Blähton, Hohlkugelkorund, Steinkohlenschlacke, Ziegel­ splitt, Vermiculite, Perlite, Blähglimmer, Blähperlit, Kieselgur, Schaumsand, Schaumkies usw. Besonders bevorzugt als Leichtfüllstoff sind Glashohlkugeln und Schaumglas. Glashohlkugeln und Schaumglas können bei­ spielsweise aus boroxid-, aluminiumoxid-, natriumoxid- oder bleioxidhal­ tigen Silicatgläsern hergestellt werden. Die Dichte von Glashohlkugeln kann beispielsweise von 0,4 bis 0,9 g/cm³ betragen (Schüttdichte).

Besonders bevorzugte Leichtfüllstoffe sind Hohlkugeln aus Aluminiumsili­ kat in einer Größe von 5 bis 500 µm und einem mittlerem Durchmesser von 60 bis 200 µm.

Die Leichtfüllstoffe werden zweckmäßig in Mengen von 10 bis 25 Gew.-% in der Kernmischung angewendet.

Die Kernmischung in verbunden nach vorliegender Erfindung enthält 3 bis 15 Gew.% eines Bindemittels. Solche Bindemittel können beispielsweise anorganische Bindemittel, wie Phosphate, Phosphorsäure, Aluminiumortho­ phosphate, Kaolin, Bentonit, Chromoxid (Cr₂O₃), Magnesiumorthoborat, Aluminiumhydroxychlorid, Alkalimetallsilicate, wie Natriumsilicate, feinstteiliges (mikronisiertes) Aluminiumhydroxid, Zemente, Portlandze­ mente, Calciumaluminate, Tone und Mischungen solcher Bindemittel und/oder organische Bindemittel sein.

Bevorzugt sind Kernmischungen enthaltend 5 bis 15 Gew. -% organisches Bindemittel. Als organische Bindemittel können beispielsweise Polymer-Mischungen, Homopolymere oder Copolymere und zweckmäßig ther­ moplastische Kunststoffe, insbesondere der Reihe der Polyolefine, ange­ endet werden.

Beispiele für thermoplastische Kunststoffe der Reihe der Polyolefine sind Polyolefine, wie Polyethylen, z. B. Polyethylen hoher Dichte (HDPE, Dichte größer als 0,944g/cm³), Polyethylen mittlerer Dichte (MDPE, Dichte 0,926-0,940 g/cm³), lineares Polyethylen mittlerer Dichte (LMDPE, Dichte 0,926-0,940 g/cm³), Polyethylen niedriger Dichte (LDPE, Dichte 0,910-0,925 g/cm³) und lineares Polyethylen niedriger Dichte (LLDPE, Dichte 0,916-0,925 g/cm³), Polypropylen, ataktisches, isotaktisches, amorphes und kristallines Polypropylen, sowie beliebige Mischungen da­ von, Poly-1-buten, Poly-3-methylbuten, Poly-4-methyl-penten und Copoly­ mere davon, wie z. B. von Polyethylen mit Vinylacetat, Vinylacetat und Acrylestern, Vinylalkohol, Acrylsäure, z. B. Ionomerharze, wie Copolyme­ risate von Ethylen mit etwa 11% Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäu­ re, Acrylestern, Maleinestern, Methacrylestern, Tetrafluorethylen oder Polypropylen, sowie statistische Copolymere, Block-Copolymere oder Ole­ finpolymer-Elastomer-Mischungen. Polyethylene, Polyethylen-Copolymere und Polypropylen werden bevorzugt.

Zweckmäßige Kernmischungen enthalten 5 bis 15 Gew.-% eines polyethylen­ haltigen Bindemittels.

Besonders zweckmäßig sind als Bindemittel thermoplastische Kunststoffe in Pulver- oder Granulatform in einer Korngröße von 5 bis 150 µm. Von den thermoplastischen Kunststoffen in dieser Korngröße sind wiederum die Polyethylen-Copolymere mit Heteropolymeren, wie z. B. Ethylen, Pfropfpolymerisate mit 5 bis 25% Acrylsäure oder Acrylsäureester und Maleinsäure oder Maleinsäureester besonders bevorzugt.

Besondere Bedeutung haben Verbundplatten nach vorliegender Erfindung, deren Kernmischung 60 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise 65 bis 75 Gew.-% Kalk­ stein, 20 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 20 bis 25 Gew.-% Füllstoffe oder 10 bis 25 Gew.-% Leichtfüllstoffe, und 5 bis 15 Gew.-%, thermoplastische Bindemittel enthält.

Die Kernmischungen können noch weitere Hilfsmittel enthalten. Bevorzugt sind Kernmischungen enthaltend Flammschutzmittel, Rauchverbinderer und/oder Verarbeitungshilfsmittel, wie Dispergiermittel.

Als Flammschutzmittel können beispielsweise anorganische Zusatzstoffe, wie Antimontrioxid, gegebenenfalls zusammen mit halogenhaltigen organi­ schen Zusätzen, Aluminiumoxidhydrat, Ammonium-ortho- bzw. -polyphosphat oder Ammoniumsulfonat oder halogenierte organische Verbindungen, wie bromierte Aromaten, gegebenenfalls in Kombination mit Antimontrioxid, Chlorparaffine, Additionsprodukte des Hexachlorcylopentadiens, Tetra­ brombisphenol A, Tetrabromphthalsäureanhydrid, roter Phosphor, organi­ sche Phosphorverbindungen, wie Phosphate, Phosphite und Phosphonate oder halogenierte organische Phosphor-Verbindungen, Diphosphonat-Phosp­ hat, quarternäre Phosphoniumhalogenide, wie das Äthyliden-bis-[tri- (2-cyanoäthyl)-phosphonium]-bromid und dessen 1 : 1 Mischung mit Hexabrombenzol, angewendet werden.

Als Rauchverminderer können beispielhaft das Zinkchlorat Zn(BO₂)₂·2H₂O oder 2ZnO·(B₂O₃)₃.(H₂O)_3·5 oder Wirkstoffe der Reihe der Metallocene, insbesondere Ferrocene, oder der Reihe der Metallacetylacetonate, ge­ nannt werden.

Die Flammschutzmittel und Rauchverminderer resp. Rauchunterdrücker kön­ nen in Mengen von z. B. 0,1 bis 2 Gew.-%, bezogen auf die Kernmischung, angewendet werden.

Das Kernmaterial kann auch ein Dispergiermittel enthalten, bevorzugt Aluminiumoxid, insbesondere in feinpulvriger Form mit einer Teilchen­ größe von 4-50 nm (Nanometer). Als Dispergiermittel kann allenfalls auch poröses, feinteiliges, hochreines, aus einem Verdampfungsprozeß gewonnenes Siliciumoxid und insbesondere Siliciumdioxid angewendet wer­ den. Die Menge an Dispergiermittel kann z. B. 0,01 bis 1 Gew.-%, bezogen auf die Kernmischung, betragen.

Das Flammhemmittel, der Rauchunterdrücker und/oder der Rauchunter­ drücker kann in einem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren mit dem Dispergiermittel durch Mahlen und Mischen oder durch Mischen zu einer Vormischung verarbeitet werden und die Vormischung kann mit den Verbin­ dungen des Calciums und/oder Magnesiums und den Füllstoffen zur Kernmi­ schung verarbeitet werden.

Die Kernmischung kann durch Vermischen der verschiedenen Bestandteile, z. B. trockenes Vermischen in einem Feststoffmischer, wie einem Zwangsmischer, Schneckenmischer, Taumelmischer oder Fluidmischer oder anderen kontinuierlich oder diskontinuierlich arbeitenden Mischern, hergestellt werden.

Die weitere Verarbeitung der Kernmischung zu Verbundplatten kann beis­ pielsweise nach einem Verfahren, wie in der EP-A 0 087 546 oder EP-A 0 423 074 beschrieben, erfolgen.

Die Verbundplatten nach vorliegender Erfindung können beispielsweise nach den oben genannten Verfahren, insbesondere durch Anwendung von Drücken von 1 bis 50 bar, zweckmäßig von 5 bis 25 bar, und gleichzeitig Temperaturen von 120 bis 250°C, zweckmäßig bis 220°C, insbesondere bei der Anwendung einer Bandpresse, hergestellt werden. Die Deck­ schichten werden dabei, gegebenenfalls mit Klebehilfen, wie Klebefolien, trennfest mit der Kernschicht verbunden und die Kernmischung verfestigt sich bei der Druck- und Hitzeeinwirkung. Die derart herstellbaren Ver­ bundplatten können nach Maßgabe des Bedürfnisses verarbeitet, z. B. auf die gewünschte Größe abgelängt werden, z. B. durch Sägen, Fräsen oder Schneiden oder durch z. B. Bohren oder Schneiden mit Ausnehmungen ver­ sehen werden. Es ist auch möglich, die Verbundplatten zu verformen, beispielsweise zu biegen oder zu knicken. Dabei ist es hilfreich, wenn eine der Deckschichten , insbesondere auf der Innenseite des Biegeradius mit einer oder mehreren Kerben oder Schnitten versehen wird. Die Kerben oder Schnitte können sich bis in den Kern hinein fortsetzen.

Beim Biegen vermag der mit thermoplastischen Kunststoffen gebundene Kern die Biegebewegung aufzunehmen und die Außenseite der Verbundplatte er­ fährt, gestützt durch den Kern oder Kernrest, eine saubere Biegelinie.

Vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung der erfindungsgemäßen Verbundplatten als Baumaterialien, Fassadenplatten, Verkleidungen von Hochbauten, Trennwände in Gebäuden, im Fahrzeug- und Schiffsbau und im Apparate- und Maschinenbau.

Bevorzugt ist die Verwendung als biegbare Baumaterialien, wie Fassa­ denplatten, Verkleidungen von Hochbauten, oder Trennwände in Gebäuden, im Fahrzeug- und Schiffsbau und im Apparate- und Maschinenbau.

Alle Angaben in Prozenten oder Teilen beziehen sich auf das Gewicht, sofern nicht anders angegeben.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in ihren Figuren jeweils Schrägsichten auf unterschiedliche Verbundplatten, wobei die Dicken der einzelnen Schichten überhöht dargestellt sind.

Die Verbundplatte 10 nach Fig. 1 weist zwei Deckschichten 12, 14 aus folien-, band- oder plattenförmigem Material wie Polyvinylchlorid, Polyolefine, Polyamide, Polyester, faserverstärkte Kunstharze od. dgl. einer beispielsweisen Dicke a von 0,1 bis 5 mm auf. Beide Deckschichten 12, 14 sind aus dem gleichen Material und von gleicher Dicke a, jedoch ist es auch möglich, diese Deckschichten 12, 14 aus unterschiedlichen Materialien und/oder ihre Dicken a verschieden zu wählen.

Zwischen den Deckschichten 12, 14 ist ein Kern 16 der Höhe h vorgesehen, der aus einer einheitlichen Kernmischung besteht. Der Kern 16a der Verbundplatte 10a der Fig. 2 ist aus mehreren Schichten 18, 19, 20, 21 der Dicken e1 bis e4 gleicher oder verschiedener Kernmischungen zusammengesetzt, wobei die Schichten 18, 19, 20, 21 durch eine oder mehrere Zwischenlagen 24 von flächigen Metallfolien, -bändern oder -platten, Papieren, Pappen, Kunststoffolien und/oder Kunststoff-Platten voneinander getrennt sein können.

Zwischen den Deckschichten 12, 14 und dem Kernmaterial 16 können zum trennfesten Verbinden Klebstoffe, Haftvermittler 26 oder andere Klebehilfen, wie Klebebänder, vorgesehen werden.

Claims (11)

1. l. Verbundplatte mit zwei Deckschichten und einem Kern, wobei der Kern eine Kernmischung aufweist, welcher eine Mischung eines Füllmaterials und ein Bindemittel enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernmischung 50 bis 90 Gew. -% von Verbindungen des Calciums und/oder Magnesiums der Reihe der Hydroxide und/oder Carbonate, 5 bis 47 Gew. -% Füllstoff und 3 bis 15 Gew. -% Bindemittel enthält.
2. 2. Verbundplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernmischung als Füllstoff 5 bis 47 Gew.-% Leichtfüllstoff enthält.
3. 3. Verbundplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernmischung als Bindemittel 5 bis 15 Gew. -% organisches Bindemittel enthält.
4. 4. Verbundplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernmischung als Bindemittel 5 bis 15 Gew. -% thermoplastisches Bindemittel enthält.
5. 5. Verbundplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernmischung als Bindemittel 5 bis 15 Gew. -% polyethylenhaltiges Bindemittel enthält.
6. 6. Verbundplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernmischung 60 bis 80 Gew.-% Kalkstein, 20 bis 30 Gew. -% Füllstoff oder 10 bis 25 Gew.-% Leichtfüllstoff, und 5 bis 15 Gew.-% thermoplastisches Bindemittel enthält.
7. 7. Verbundplatte nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernmischung 65 bis 75 Gew. -% Kalkstein, 20 bis 25 Gew. -% Füllstoff oder 10 bis 25 Gew.-% Leichtfüllstoff, und 5 bis 10 Gew. -% thermoplastisches Bindemittel enthält.
8. 8. Verbundplatte nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernmischung Flammschutzmittel, Rauchverminderer und/oder Dispergierhilfsmittel enthält.
9. 9. Verwendung der Verbundplatte nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8 als Baumaterialien, Fassadenplatten, Verkleidungen von Hochbauten, Trennwände in Gebäuden, im Fahrzeug- und Schiffsbau und im Apparate- und Maschinenbau.
10. 10. Verwendung der Verbundplatte nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9 als biegbare Baumterialien, Fassadenplatten, Verkleidungen von Hochbauten, Trennwände in Gebäuden, im Fahrzeug- und Schiffsbau und im Apparate- und Maschinenbau.
11. 11. Verfahren zum Herstellen von Verbundplatten mit zwei Deckschichten und einem Kern, wobei der Kern eine Kernmischung aufweist, welche eine Mischung eines Füllmaterials und Bindemittel enthält, insbesondere von Verbundplatten nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Flammhemmittel, der Rauchunterdrücker und/oder der Rauchunterdrücker mit dem Dispergiermittel durch Mahlen und Mischen oder durch Mischen zu einer Vormischung verarbeitet werden und die Vormischung mit den Verbindungen des Calciums und/oder Magnesiums und den Füllstoffen zur Kernmischung verarbeitet werden.