DE4439739A1 - Wärmedämmplatte, die auch als Betonschalung einsetzbar ist, und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Wärmedämmplatte, die auch als Betonschalung einsetzbar ist, und Verfahren zu deren Herstellung

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Description

Anwendungsbereich der Erfindung und Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine aus spiralförmig eingerollten Bandstücken, z. B. temperaturverformten Magnet­ bandstücken, gebildete Wärmedämmplatte sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Platte. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Wärmedämmplatte, die auch als Be­ tonschalung einsetzbar ist. Die Wärmedämmplatte besitzt ausge­ zeichnete Festigkeitseigenschaften wie Biegefestigkeit und Biegesteifigkeit, Formbeständigkeit sowie ein Schallabsorp­ tions-, Wärmedämm-, elektrostatisches Abschirm- und elektroma­ gnetisches Wellenabsorptionsvermögen und ist darüber hinaus als Betonschalung für den Betoneinbau bei der Errichtung von Stahlbetonbauten oder Stahlbetonskelettbauten verwendbar. Die vorliegende Erfindung betrifft ebenso ein Verfahren zur Her­ stellung der Platte.
Bisher war es üblich, zur Verbesserung der Wärmeisolie­ rung von Stahlbeton- oder Stahlbetonskelettbauten als ener­ giesparende Maßnahme ein Bauverfahren anzuwenden, bei dem Wär­ medämmplatten aus Kunstharzschaum unmittelbar an der Oberflä­ che von Betonwänden angebracht wurden.
Die aus Kunstharzschaum hergestellte Wärmedämmplatte weist jedoch keine ausreichende Festigkeit auf und kann dem seitlichen Frischbetondruck allein nicht standhalten, so daß sie an der Innenseite eines Haltelementes angebracht werden muß, d. h. in einem Betonschalrahmen wie z. B. einem Sperrholz­ rahmen, wodurch der Bauprozeß erschwert wird. Weiterhin weist sie folgende Nachteile auf: Die Befestigung zwischen dem Schalrahmen und der Wärmedämmplatte ist unzureichend; wenn die Wärmedämmplatte infolge des seitlichen Frischbetondruckes und der Wärmebeanspruchung verformt wird, gelangt Beton in einen Zwischenraum zwischen Schalrahmen und Wärmedämmplatte, wodurch das Wärmedämmvermögen beeinträchtigt wird; nach Entfernung des Schalrahmens kann an der Wärmedämmplatte keine glatte Oberflä­ che gewährleistet werden.
Zur Vermeidung der o.g. Nachteile kann eine als Schalrah­ men dienende Wärmedämmplatte zum Einsatz kommen, wie zum Bei­ spiel in der japanischen KOKOKU-Patentveröffentlichung Nr. 5- 47696 (1993), nach der eine Kunstharzschaumplatte durch Auf­ kleben einer Stirnplatte verstärkt wird, um ihre Biegeeigen­ schaften zu verbessern, so daß die Platte selbst als Schalrah­ men für den Betoneinbau verwendet werden kann.
Gegenstand und Zusammenfassung der Erfindung
Wenn jedoch eine solche Wärmedämmplatte als Betonschal­ rahmen für den Betoneinbau bei der Errichtung von Stahlbeton­ bauten oder Stahlbetonskelettbauten zum Einsatz kommt, so weist sie folgende Nachteile auf:
Um dem seitlichen Druck des frischen bzw. ungehärteten Betons standzuhalten, muß die als Schalrahmen dienende Wärme­ dämmplatte gute Biegeeigenschaften und Formbeständigkeit auf­ weisen. Im einzelnen muß die Platte eine Biegefestigkeit von mindestens 50 kp/cm² und eine Biegesteifigkeit von 4,0 × 10⁵ kp/cm² haben. Außerdem ist beim Frischbetoneinbau nur eine Durchbiegung der Schalrahmenoberfläche zwischen Längslatten von maximal 3 mm zulässig. Demnach muß eine Wärmedämmplatte dieser Art mit einer Stirnplatte von relativ hoher Qualität oder einer Mehrschichtstirnplatte ausgestattet sein was er­ höhte Kosten bewirken würde. Hinzu kommt, daß die Kunstharz­ schaumschicht als Hauptelement der Platte eine begrenzte Druck- und Auflagerfestigkeit aufweist. So kann es dazu kom­ men, daß sich bei Einsatz der Platte als Schalrahmen die Lat­ ten zum Halten des Schalrahmens während des Bauens in die Platte eindrücken.
In der vorläufigen japanischen Patentveröffentlichung Nr. 6-198649 (1994) wird ein Verfahren zur Herstellung einer Bau­ stofftafel vorgeschlagen, bei dem die einzelnen Arbeitsschrit­ te darin bestehen, daß zunächst Magnetbandabfälle wie Video­ bänder oder Kassettenbänder durch Zerschneiden oder Schnitzeln auf geeignete Länge gebracht und erhitzt werden, diesen zer­ schnittenen oder geschnitzelten Bandstücken ein Bindemittel zugesetzt und anschließend durch Formpressen die Tafel herge­ stellt wird.
Wird die so erhaltene Baustofftafel als Schalrahmen ver­ wendet, so tritt aufgrund ihrer geringen Biegesteifigkeit eine starke Durchbiegung auf.
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Wärmedämmplatte bereitzustellen, die als Schalrahmen für den Betoneinbau verwendet werden kann und die für den Schal­ rahmen erforderlichen ausreichenden Biegeeigenschaften sowie eine ausgezeichnete Formbeständigkeit aufweist.
Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, haben die Autoren der vorliegenden Erfindung umfangreiche Forschungsar­ beit zu Schalrahmen und -platten durchgeführt und dabei eine neuartige Wärmedämmplatte gefunden, die auch als Betonschal­ rahmen einsetzbar ist und durch Formpressen von 100 Massetei­ len spiralförmig eingerollter Bandstücke unter Zusatz von 10 bis 50 Masseteilen eines hitzehärtbaren Harzes als Bindemittel hergestellt wird, wobei die spiralförmig eingerollten Band­ stücke durch Erhitzen zerschnittener oder geschnitzelter Ma­ gnetbandstücke mit einer Länge bis zu 20 mm erzielt werden, sowie ein Verfahren zur Herstellung dieser Platte.
Das obengenannte Band ist nicht speziell auf spiralförmig eingerolltes beschränkt und könnte u. a. ein Magnetband sein, wie z. B. ein Video- oder Kassettenband. Die durch Zerschneiden oder Schnitzeln gewonnenen Magnetbandstücke bestehen vorzugs­ weise zu mindestens 50%, bezogen auf die Gesamtmasse der Bän­ der, aus Abschnitten mit einer Länge von 5 bis 20 mm. Bei dem obengenannten hitzehärtbaren Harz handelt es sich vorzugsweise um mindestens einen Harztyp, der aus folgender Gruppe auszu­ wählen ist: Phenolharz, Harnstoffharz, Polyesterharz, Polyu­ rethanharz, Epoxidharz bzw. Melaminharz.
Im einzelnen werden die Magnetbänder, wie z. B. Video- oder Kassettenbänder, durch Zerschneiden oder Schnitzeln auf eine Länge von höchstens 20 mm gebracht und durch Erhitzen auf 100 bis 200°C spiralförmig eingerollt. Die spiralförmig ein­ gerollten Magnetbandstücke werden anschließend mit einem Bin­ demittel aus hitzehärtbarem Harz vermischt und unter einem Druck von 2 bis 20 kp/cm² sowie bei einer Temperatur von 100 bis 200°C in Form gepreßt. Auf diese Weise erhält man eine Wärmedämmplatte, die auch als Betonschalrahmen einsetzbar ist und eine Biegefestigkeit von mindestens 50 kp/cm² (Biegeprü­ fung gemäß JIS A 5908 für Spanplatten), eine Biegesteifigkeit von mindestens 4 × 10⁵ kp/cm² sowie bei Betoneinbau eine ma­ ximale Durchbiegung bis 2 mm aufweist. Neben ihren Schallab­ sorptions- und Wärmedämmeigenschaften ist die Platte in der Lage, elektromagnetische Wellen zu absorbieren und als elek­ trostatische Abschirmung zu fungieren. Die obengenannten Ma­ gnetbänder können auch so verwendet werden, daß ein Teil der zerschnittenen oder geschnitzelten Bandstücke ungerollt zur Verwendung kommt.
Das Band ist nicht auf die oben beschriebenen Arten beschränkt, so daß auch Vinylfolie, Polyethylenfolie, Polypro­ pylenfolie und Cellulosefolie eingesetzt werden kann.
Bei Einsatz von Magnetbändern wie Video- oder Kassetten­ bändern werden diese vor der Erhitzung in Stücke von höchstens 20 mm Länge zerschnitten bzw. geschnitzelt, vorzugsweise in Stücke bis 10 mm Länge, wobei der Anteil der 5 bis 20 mm lan­ gen Stücke an der Gesamtbändermasse mindestens 50%, vorzugs­ weise mindestens 70% beträgt. Sind die einzelnen Magnetband­ stücke länger als 20 mm, so ist die Plattenoberfläche nach dem Formpressen von grober Beschaffenheit, und die für einen Schalrahmen erforderliche Festigkeit ist zu gering, so daß es schwieriger wird, eine praktische Verwendungsmöglichkeit für die Platten zu finden. Ist der Anteil der 5 bis 20 mm langen Stücke an der Gesamtmasse der zerschnittenen bzw. geschnitzel­ ten Bandstücke geringer als 50%, so kann die Biegefestigkeit durch die Bänder selbst nicht ausreichend verstärkt werden, so daß es schwierig wird, die für einen Schalrahmen erforderli­ chen Festigkeitseigenschaften zu erzielen.
Als Bindemittel kann ein durch Erhitzen härtbares und formbares Material verwendet werden, wie z. B. Phenolharz, Harnstoffharz, Polyesterharz, Polyurethanharz, Epoxidharz oder Melaminharz. Jedes dieser Harze kann in in Form von Pulver oder Emulsion zur Anwendung kommen.
Das obengenannte Bindemittel wird 100 Masseteilen von Bändern, wie z. B. Magnetbändern, in einer Menge von 10 bis 50 Masseteilen, vorzugsweise in 15 bis 30 Masseteilen, zugesetzt. Liegt der Bindemittelanteil unter 10 Masseteilen, so ist die Bindekraft zwischen den Bandstücken unzureichend, und die für einen Schalrahmen erforderlichen Festigkeitseigenschaften kön­ nen nicht erzielt werden. Beträgt der Anteil mehr als 50 Mas­ seteile, so ist die Festigkeit gesättigt, und eine weitere Erhöhung des Bindemittelanteils würde lediglich höhere Kosten verursachen.
Die Wärmedämmplatte gemäß vorliegender Erfindung wird nach folgendem Verfahren hergestellt:
Magnetbänder wie Video- oder Kassettenbänder werden durch Zerschneiden oder Schnitzeln in bis zu 20 mm lange Stücke zerkleinert, bevorzugt in 3 bis 10 mm lange Stücke, und an­ schließend auf 100 bis 200°C erhitzt, vorzugsweise auf 140 bis 170°C, damit sie sich spiralförmig einrollen. Die eingerollten Bandstücke werden mit einem Bindemittel vermischt und unter Wärmeeinwirkung in Form gepreßt.
Die Temperatur bei der Wärmebehandlung liegt vorzugsweise im Bereich von 100 bis 200°C. Bei Temperaturen unter 100°C rollen sich die Bandstücke möglicherweise nicht spiralförmig ein. Bei Temperaturen über 200°C werden die Bänder durch Oxy­ dation beschädigt und können nicht mehr zu Platten verarbeitet werden.
Die Temperatur beim Formpressen sollte ebenfalls im Be­ reich von 100 bis 200°C liegen. Bei Temperaturen unter 100°C härtet das Bindemittel nicht aus, und ein Formpressen der Bän­ der ist nicht möglich. Bei Temperaturen über 200°C werden die Bänder durch Oxydation beschädigt und können nicht mehr zu Platten verarbeitet werden.
Was den Druck beim Formpressen anbelangt, so lassen sich die Bänder bei einem Druck unter 2 kp/cm² nicht zu Platten verarbeiten. Bei einem Druck über 20 kp/cm² könnte die Dichte der Platte zu hoch werden, um ein gutes Wärmedämmvermögen zu erzielen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Abb. 1A und 1B zeigen je ein eingerolltes Bandstück in perspektivischer Ansicht.
Abb. 2 zeigt in perspektivischer Darstellung ein abge­ trenntes Stück einer als Betonschalrahmen dienenden Wärmedämm­ platte gemäß der vorliegenden Erfindung.
Detailliertes Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Abb. 1A zeigt ein spiralförmig eingerolltes Stück (a), und Abb. 1B stellt ein eingerolltes Bandstück (b) mit C-förmi­ gem Querschnitt dar. Es können auch anders geformte eingeroll­ te Stücke verwendet werden, die von den genannten Stücken (a) und (b) abweichen. Bei jeder dieser Formen ist jedoch ein Hohlraum C wünschenswert, der den Röllcheninnenraum ganz oder teilweise einnimmt.
Abb. 2 zeigt ein abgetrenntes Stück einer Wärmedämmplat­ te, die durch ein Verfahren hergestellt wird, bei dem die spi­ ralförmig eingerollten Bandstücke mit einem Bindemittel zusam­ mengefügt und anschließend erhitzt und in Form gepreßt werden. Hierbei können auch ungerollte kleingeschnittene oder ge­ schnitzelte Bandstücke in passender Menge zugegeben werden. Eine konkrete Platte wird beispielsweise in den Maßen 5-25 mm (Dicke) × 400-1000 mm (Länge) × 400-1000 mm (Breite) geformt.
In Abb. 2 stellt Position 1 eine als Betonschalrahmen dienende Wärmedämmplatte dar; Position 2 bezeichnet die durch ein Bindemittel gebundenen eingerollten Bandstücke; und Posi­ tion 3 stellt einen auf die Oberfläche der Platte 1 geklebten Vliesstoff mit einer Schichtdicke von 0,001 bis 0,1 mm dar.
Vor dem Formen der Platte 1 kann zusammen mit dem Binde­ mittel Ferrit, Ruß und leitfähiges Metallpulver zugesetzt wer­ den, oder es können leitfähige Metallfasern oder Metallgewebe als Sandwicheinlage in die Platte 1 eingebracht werden.
Gemäß vorliegender Erfindung wird durch die Zugabe des obengenannten Bindemittels zu den obengenannten geschnitzelten Bandstücken und durch anschließendes Formpressen Luft in den spiralförmig eingerollten Bandstücken eingeschlossen, so daß sich im Innern der Röllchen Hohlräume bilden. Auf diese Weise kann man eine als Betonschalrahmen dienende Wärmedämmplatte erhalten, die nicht nur schall- und wärmedämmend wirkt, son­ dern auch als elektrostatische Abschirmung und elektromagneti­ scher Absorber fungiert.
Die Platte gemäß vorliegender Erfindung kommt als Be­ tonschalrahmen für den Betoneinbau zur Anwendung. Nach dem Aushärten des eingebauten Betons fungiert die Platte in Ver­ bindung mit einem Betonträger 4, wie in Abb. 2 dargestellt, als Wandmaterial, Deckenelement oder Fußbodenelement eines Gebäudes. Daneben kann die Platte gemäß vorliegender Erfindung auch allein, d. h. ohne jeglichen Betonträger zum Einsatz kom­ men.
Beispiel
In diesem Beispiel wurden folgende Materialien verwendet:
Magnetband: Videoband von FUJI PHOTO FILM K.K.
Videoband von TDK K.K.
Harnstoffharz: Harnstoffharz MD-440 von DAINIPPON INK KOGYO K.K.
Phenolharz: Phenolharz PR-311 von SUMITOMO DUREZ COMPANY, LTD.
Einzubauender Beton: Unbewehrter Beton, hergestellt durch ASANO CONCRETE CO., LTD.
Setzmaß: 21 cm
Nennfestigkeit: 210 kp/cm²
Max. Grobzuschlaggröße: 20 mm.
Zuerst wurden die Bänder mit einem von der TURBO KOGYO COMPANY, LTD. vermarkteten Shredder der Marke TURBO-CUTTER in bis zu 5 mm lange schuppenförmige Stücke geschnitzelt. Die geschnitzelten Bandstücke wurden in einem Elektroofen 3 min lang bei 150 ± 5°C und bei ständiger Bewegung erhitzt, so daß sich spiralförmig eingerollte Bandstücke bildeten. Die spiral­ förmig eingerollten Bandstücke als Rohmaterial wurden mit ei­ nem Bindemittel aus dem oben beschriebenen Harz gleichmäßig in einem Henschel-Mischer vermischt. Die Mischung wurde in eine Spritzpreßform gegeben und durch eine Heißpresse bei 150°C × 10 min in Form gepreßt.
Die so hergestellte Platte hatte eine Größe von 1800 × 900 mm und eine relative Dichte von 0,4.
Ein Probestück mit den Abmessungen 200 × 50 mm wurde ge­ mäß Biegefestigkeitsprüfung für Spanplatten (JIS A 5908) einer Mittenbelastungsprüfung unterzogen (Biegespannweite: 150 mm).
Die Biegesteifigkeit wurde ausgehend von dem Verhältnis zwischen Belastung und Durchbiegung in der obengenannten Biegefestigkeitsprüfung durch Berechnung des Elastizitätsmo­ duls und anschließende Multiplikation des errechneten Wertes mit dem Trägheitsmoment ermittelt.
Die Betoneinbauprüfung wurde anhand einer 3600 mm hohen und 200 mm dicken Wand durchgeführt. Die Betoneinbaugeschwin­ digkeit wurde mit 20 m/h angesetzt. Die maximale Durchbiegung wurde durch Messungen der Durchbiegung in der Mitte eines Zwischenraumes zwischen Längslatten mit Hilfe elektrischer Tastzirkel und Ermittlung des Höchstwertes der so erhaltenen Meßwerte bestimmt.
1) Biegefestigkeitsprüfung für Spanplatten (JIS A 5908)
2) Plattenbreite: 910 mm
3) Zwischenraum zwischen Latten: 200 mm
Einbaugeschwindigkeit: 20 m/h
Einbauhöhe: 3,6 m
Spezifikation für Betoneinbau: unbewehrter Beton, Setzmaß 21 cm, max. Grobzuschlaggröße 20 mm
4) Maximale Durchbiegung
bis 2,0 mm: þ
2,0-3,0 mm: þ
über 3,00 mm: ×
Die erfindungsgemäß aus eingerollten Magnetbandstücken hergestellte Wärmedämmplatte weist eine hohe Biegefestigkeit und Biegesteifigkeit, eine ausgezeichnete Formbeständigkeit und eine geringe Durchbiegung auf und ist daher als Dämmplatte sowie auch als Betonschalrahmen bei der Errichtung von Stahl­ betonskelettbauten und Stahlbetonbauten einsetzbar. Da diese Platte innerhalb der Magnetbandröllchen im Platteninnern klei­ ne Hohlräume aufweist, ist sie zusätzlich zu ihren schall- und wärmedämmenden Eigenschaften in der Lage, elektromagnetische Wellen zu absorbieren und elektrostatische Felder abzuschir­ men.

Claims (6)

1. Eine durch Formpressen eines Gemisches aus 100 Masse­ teilen spiralförmig eingerollter Magnetbandstücke und 10 bis 50 Masseteilen eines hitzehärtbaren Harzes als Bindemittel hergestellte Wärmedämmplatte, bei der die vorgenannten spiral­ förmig eingerollten Magnetbandstücke durch Erhitzen zerschnit­ tener oder geschnitzelter Magnetbandstücke mit einer Länge bis zu 20 mm gewonnen werden.
2. Ein durch Formpressen eines Gemisches aus 100 Masse­ teilen spiralförmig eingerollter Magnetbandstücke und 10 bis 50 Masseteilen eines hitzehärtbaren Harzes als Bindemittel hergestellter wärmedämmender Betonschalrahmen, bei der die vorgenannten spiralförmig eingerollten Magnetbandstücke durch Erhitzen zerschnittener oder geschnitzelter Magnetbandstücke mit einer Länge bis zu 20 mm gewonnen werden.
3. Ein wärmedämmender Betonschalrahmen gemäß Anspruch 1 und 2, bei dem der Anteil der 5 bis 20 mm langen Stücke an der Gesamtmasse der vorgenannten zerschnittenen oder geschnitzel­ ten Magnetbandstücke vor der Wärmebehandlung mindestens 50% beträgt.
4. Eine als Betonschalrahmen einsetzbare Wärmedämmplatte gemäß Anspruch 1 bis 3, bei der das vorgenannte hitzehärtbare Harz mindestens ein aus folgender Gruppe ausgewähltes Harz ist: Phenolharz, Harnstoffharz, Polyesterharz, Polyurethan­ harz, Epoxidharz bzw. Melaminharz.
5. Ein Verfahren zur Herstellung einer als Beton­ schalrahmen einsetzbaren Wärmedämmplatte, das aus folgenden Arbeitsschritten besteht:
Zerschneiden oder Schnitzeln von Magnetbändern, wie z. B. Video- oder Kassettenbändern, auf Längen bis zu 20 mm;
Erhitzen der vorgenannten zerschnittenen oder geschnit­ zelten Magnetbandstücke bei einer Temperatur von 100 bis 200 °C, wodurch spiralförmig eingerollte Magnetbandstücke entste­ hen;
Hinzufügen eines Bindemittels zu den vorgenannten spiral­ förmig eingerollten Magnetbandstücken; und
Formpressen der mit dem vorgenannten Bindemittel ver­ mischten vorgenannten eingerollten Magnetbandstücke bei einer Temperatur von 100 bis 200°C.
6. Ein Verfahren zur Herstellung einer als Beton­ schalrahmen einsetzbaren Wärmedämmplatte, das aus folgenden Arbeitsschritten besteht:
Herstellung eingerollter Magnetbandstücke, die aus zerschnittenen oder geschnitzelten Magnetbandstücken mit einer Länge von höchstens 20 mm bestehen, wie z. B. von Video- oder Kassettenbändern, wobei der Anteil der 5 bis 20 mm langen Stücke an der Gesamtmasse der vorgenannten zerschnittenen oder geschnitzelten Magnetbandstücke mindestens 50% beträgt;
Hinzufügen von 10 bis 50 Masseteilen eines Bindemittels zu 100 Masseteilen der vorgenannten spiralförmig eingerollten Magnetbandstücke, wobei das vorgenannte Bindemittel ein Mate­ rial ist, das durch Erhitzen härt- und formbar ist, wie z. B. Phenolharz, Harnstoffharz, Polyesterharz, Polyurethanharz, Ep­ oxidharz oder Melaminharz; und
Formpressen der mit dem vorgenannten Bindemittel ver­ mischten vorgenannten eingerollten Magnetbandstücke unter ei­ nem Druck von 2 bis 20 kp/cm² und bei einer Temperatur von 100 bis 200°C.
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