DE60022749T2

DE60022749T2 - Extrudierte laminatisolierung aus polystyrolschaum für wände mit ortbeton

Info

Publication number: DE60022749T2
Application number: DE60022749T
Authority: DE
Inventors: D. Ronald DEIBEL; T. Robert LONG
Original assignee: Dow Global Technologies LLC
Current assignee: Dow Global Technologies LLC
Priority date: 1999-04-30
Filing date: 2000-04-28
Publication date: 2006-06-29
Anticipated expiration: 2020-04-29
Also published as: CA2370181A1; CA2370181C; ATE305066T1; US6276104B1; ES2244440T3; EP1177353B1; EP1177353A1; DE60022749D1; WO2000066848A1

Description

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf isolierte Gebäudewände und spezieller auf isolierte Gebäudewände aus Beton.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Eine bekannte Maßnahme zur Verbesserung der Wärmebeständigkeit von Gebäudeaußenwänden aus Beton umfasst Verwendung von thermisch isolierenden Kunststoffschaumtafeln aus Außenverkleidung. Während diese Maßnahme für Anwendungen unter der Erde geeignet ist, hat beim Einbau über der Erde Unzulänglichkeiten. Zum Beispiel können freigelegte Teile der Wärmeisoliertafel unansehnlich sein. Des Weiteren können sich freigelegte Teile der Wärmeisoliertafel als ein Ergebnis des Wetters zersetzen.
WO-A-97 18360 offenbart eine alternative Maßnahme, die die Unzulänglichkeiten infolge von freigelegten Teilen der Wärmeisoliertafel überwindet, eine Verbundwand bereitstellt, indem eine Wärmeisoliertafel zwischen zwei Betonschichten eingebettet wird. Bei der Konstruktion von Verbundwänden dieser Art beginnt man damit, im Abstand voneinander angeordnete starre Formen aufzustellen, die einen Hohlraum definieren, der von den Wandoberflächen eingegrenzt ist. Man fährt fort, indem man eine Wärmeisolierschaumplatte mit sich gegenüberliegenden planaren Hauptoberflächen in den Hohlraum einsetzt, um den Hohlraum in zwei Unterhohlräume aufzuteilen. Eingießen des Betons in die Unterhohlräume liefert die Verbundwand nach Betonhärtung und Entfernung der Form. Das Bohren von Verbindungselementen durch den Schaum in Intervallen von etwa 12 in. (30,5 cm) vor Eingießen des Betons in die Unterhohlräume bildet eine sicher verbundene Sandwichstruktur der Schaumplatte zwischen den Betonschichten, nachdem der Beton gehärtet ist.
Um Verziehen oder Zerspringen der Wärmeisolierplatten zu vermeiden, beinhaltet eine übliche Praxis das Eingießen des Betons in Stufen, alternierend zwischen den Unterhohlräumen, um die Kräfte, die durch das Gewicht des Betons auf die gegenüberliegenden Seiten der Schaumplatten oder -tafeln aufgebracht werden, auszugleichen. Zum Beispiel kann eine 9 Feet (2,7 m) hohe Wand gebildet werden, indem Beton in einen Unterhohlraum auf einer Seite der Schaumplatte bis zu einer Höhe von etwa 3 Feet (0,9 m) gegossen wird, dann Beton in einen zweiten Unterhohlraum auf der anderen Seite der Schaumtafel bis zu einer Höhe von etwa 6 Feet (etwa 1,8 m) gegossen wird, dann Beton bis zu einer Höhe von etwa 9 Feet (2,7 m) in den ersten Unterhohlraum gegossen wird und dann der Rest des zweiten Hohlraums gefüllt wird. Eingießen des Betons für Beton-und-Schaumplatten-Verbundwände in Stufen ist unerwünscht, da es im Allgemeinen beim Abschluss jeder Stufe notwendig ist, das Eingießen des Betons zu stoppen, die Vorrichtung umzustellen und das Eingießen der nächsten Stufe zu beginnen. Diese Schritte können die Zeit wesentlich erhöhen, die benötigt wird, um die Verbundwände zu erstellen. Es wäre erwünschter, wenn die Hohlräume auf den gegenüberliegenden Seiten der Wärmeisolierschaumplatte ohne Berücksichtigung des Ausgleichs der Kräfte, die durch das Gewicht des Betons auf die gegenüberliegenden Seiten der Isoliertafel angewandt werden, gefüllt werden könnten.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung stellt ein verbessertes Verfahren zur Ausbildung einer Verbundwand, die eine Wärmeisolierschaumplatte, die zwischen Betonschichten angeordnet ist, aufweist, und die resultierende Verbundwand bereit. Die Wärmeisolierschaumplatte hat gegenüberliegende im Abstand voneinander angeordnete und im Allgemeinen parallele Hauptoberflächen, wobei jede eine thermoplastische Deckfolie daran angehaftet aufweist. Jede Deckfolie hat eine Dicke von 0,35 Mil (10 μm) bis 10,0 mil (250 μm), eine Dehnungsgrenze von weniger als (<) 200 Prozent (%) in sowohl der Maschinen- als auch Querrichtung, eine konventionelle Streckgrenze von mindestens 7.000 Pound pro Quadratin. (psi) (48.400 kPa)) in sowohl der Maschinen- als auch Querrichtung und ein 1 %-Sekantenmodul ≥ 200.000 psi (1.380 MPa) in sowohl der Maschinen- als auch Querrichtung. Die Deckfolien haften an der Tafel mit einer Abschälfestigkeit von ≥ 100 g/in. (39,4 g/cm). Wärmeisolierschaumplatten, die Folien daran angehaftet aufweisen und die obigen Kriterien erfüllen, sind wesentlich haltbarer als Wärmeisolierschaumplatten, denen entweder die thermoplastischen Deckfolien fehlen oder die Deckfolien aufweisen, die solche Kriterien nicht erfüllen.
Gemäß dem Verfahren der Erfindung werden starre Formen aufgestellt, um eine Dicke für die Verbundwand zu definieren und einen Hohlraum zu umschreiben. Die oben beschriebene Wärmeisolierschaumplatte wird zwischen den Formen aufgestellt, um zwei Unterhohlräume zu definieren, wobei jeder Unterhohlraum von einer Form und einer benachbarten Hauptoberfläche der Wärmeisolierschaumplatte gebildet wird. Die Unterhohlräume werden mit Beton gefüllt. Der Beton wird gehärtet, um eine Verbundwand gemäß der Erfindung zu bilden.
Die wesentliche Verbesserung in der Festigkeit der Wärmeisolierschaumplatten, die gemäß dem Verfahren dieser Erfindung verwendet werden, erlaubt, dass der Beton in die Hohlräume ohne Berücksichtigung des Ausgleichs der Kräfte, die durch das Gewicht des Betons gegen eine Hauptoberfläche der Isolierplatte aufgebracht werden, eingegossen werden kann. Als ein Ergebnis kann ein Unterhohlraum vollständig bis zu einer Höhe von zum Beispiel 9 Feet (2,7 m) gefüllt werden, während der Unterhohlraum auf der anderen Seite der Isolierplatte ungefüllt bleibt, ohne wesentliches Verziehen oder Riss der Isoliertafel zu bewirken. Die Fähigkeit, die Hohlräume mit Beton ohne Berücksichtung des Ausgleichs der Kräfte, die durch das Gewicht des Betons aufgebracht werden, zu füllen, kann die Zeit, die benötigt wird, um Verbundwände herzustellen, wesentlich reduzieren.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die Figur zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer Verbundwand gemäß der Erfindung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die Verbundwand 10 dieser Erfindung umfasst eine Wärmeisolierschaumplatte 12, die zwischen Betonschichten 14 und 15 angeordnet ist. Mehrere (eine Vielzahl) Verbindungselemente 18 erstrecken sich durch die Wärmeisolierschaum platte 12 in Betonschichten 14 und 15 hinein. Nachdem Betonschichten 14 und 15 gehärtet (verfestigt) wurden, wirken Verbindungselemente 18, um Platte 12 sandwichartig zwischen Betonschichten 14,15 zu befestigen. Anker 18 können jede bekannte Form oder Anordnung annehmen und können aus irgendeinem bekannten Material hergestellt sein. Typische Materialien umfassen thermoplastische Materialien, faserverstärkte thermoplastische Materialien, duroplastische Materialien, faserverstärkte duroplastische Materialien, Stähle und Edelstähle.
Wärmeisolierschaumplatte 12 umfasst eine Tafel 20 aus Kunststoffschaummaterial mit sich gegenüberliegenden Hauptoberflächen 21 und 23 und einer ersten und zweiten thermoplastischen Deckfolie 22 und 24, die an Hauptoberfläche 21 bzw. 23 angehaftet sind. Erste und zweite thermoplastische Deckfolie 22 und 24 haben jeweils eine Dicke von 0,35 Mil (10 μm) bis 10,0 Mil (250 μm), eine Dehnungsgrenze < 200 % in sowohl der Maschinen- als auch Querrichtung, eine konventionelle Streckgrenze ≥ 7.000 psi (48.400 kPa) in sowohl der Maschinen- als auch Querrichtung und einen 1 %-Sekantenmodul ≥ 200.000 psi (1.380 MPa). Bevorzugter hat jede Deckfolie eine Streckgrenze ≥ 10.000 psi (69.000 kPa) in sowohl der Maschinen- aus auch Querrichtung. Haftung zwischen Deckfolie 22 und 24 und entsprechender Hauptoberfläche 21 und 23 von Tafel 20 ist ausreichend, um eine Abschälfestigkeit ≥ 100 g/in. (39,4 g/cm) bereitzustellen. US-A-5,695,870 offenbart die Herstellung von solchen Platten.
Herstellung der Verbundwand 10 beginnt, indem starre Formen 30, 31 im Abstand voneinander aufgestellt werden, um einen Hohlraum zu definieren und eine gewünschte Dicke für die Verbundwand festzusetzen. Herstellung wird fortgeführt, indem Wärmeisolierschaumplatte 12 in den Hohlraum aufgestellt wird, um zwei Unterhohlräume zu definieren. Form 30 und Deckfolie 22 definieren einen Unterhohlraum und Form 31 und Deckfolie 24 definieren einen zweiten Unterhohlraum. Wärmeisolierplatte 12 weist vorzugsweise eine Vielzahl von Ankern oder Verbindungselementen 18 auf, die durch Platte 12 geführt sind und sich jenseits der Deckfolien 22 und 24 und in die entsprechenden Unterhohlräume erstrecken. Herstellung wird abgeschlossen, indem die Unterhohlräume mit Beton gefüllt werden und man den Beton härten (verfestigen) lässt. Falls gewünscht, kann jeder Unter hohlraum vollständig mit Beton gefüllt werden, bevor irgendwelcher Beton in den zweiten Unterhohlraum gegeben wird. Zusätzlich können beide Hohlräume gleichzeitig (oder annähernd so) gefüllt werden. Form 30 und 31 können und werden günstigerweise aus der Verbundwand 10 entfernt, nachdem die Betonhärtung bis zu einem gewünschten Zustand fortgeschritten ist.
Deckfolien mit einer niedrigen konventionellen Streckgrenze neigen dazu, Zugdehnung als Antwort auf angewandte Spannung zu zeigen. Ein Folien/Schaum-Laminat, dass durch Laminieren einer solchen Deckfolie auf gegenüberliegende Hauptoberflächen einer Schaumplatte gebildet wird, antwortet auf angewandte Spannung oder Aufschlag durch Biegen bis zu einem Punkt, wo das Laminat beginnt, an der Deckfolie/Schaumplatte-Grenzfläche zu brechen. Die Deckfolie dehnt sich über den Bruch an der Grenzfläche und erlaubt, dass die Bruchausbreitung fortgeführt wird und resultiert dabei in einem letztendlichen Bruch der Platte. Deckfolien mit höherer konventioneller Streckgrenze neigen dazu, niedrige Zugdehnung als Antwort auf angewandte Spannung zu zeigen und hemmen wesentlich und verhindern Bruch des Laminats. Ein steigender Deckfolien-Sekantenmodul oder Steifheit erhöht den Gesamtbiegemodul des Laminats.
Isolierschaumplatte 12 muss Deckfolien 22 und 24 an Hauptoberflächen 21 bzw. 23 angehaftet aufweisen und die Deckfolien müssen die oben beschriebenen Eigenschaften zusammen mit einer minimalen Deckfolie/Platte-Abschälfestigkeit von 39,4 g/cm aufweisen, um ausreichende Festigkeit zu erreichen, um zu erlauben, dass die Herstellung der Betonwand fortschreitet, ohne aufeinanderfolgende ausgleichende Betoneinfüllungen in die Unterhohlräume zu erfordern.
Die Kunststoffdeckfolie kann aus irgendeinem thermoplastischen Polymer zusammengesetzt sein, solange sie die obigen physikalischen Eigenschaftskriterien erfüllt und wirksam (mit einer Abschälfestigkeit ≥ 39,4 g/cm) an die Schaumtafel laminiert werden kann. Das Polymer kann ein Polyolefin, ein aromatisches Alkenylpolymer, ein Polyester, ein Polycarbonat, ein Acrylpolymer oder ein Polyamid sein. Nützliche Polyolefine umfassen Polyethylen und Polypropylen. Nützliche Polyethylene umfassen Polyethylen hoher Dichte, Polyethylen niedriger Dichte und lineares Polyethylen niedriger Dichte. Die Folie kann nichtorientiert, uniaxial orientiert oder biaxial orientiert sein. Bevorzugte Deckfolien sind biaxial orientierte Folien aus Polyethylenen, Polypropylen, Polyestern, Polystyrol oder Polyamiden. Die Folie kann vernetzt oder unvernetzt sein. Die Folie kann optional übliche Additive, wie etwa organische Füllstoffe, Pigmente oder Farbstoffe, Antioxidationsmittel, Ultraviolettstabilisatoren, Feuerschutzmittel und Prozesshilfen enthalten.
Die Deckfolie kann entweder eine einschichtige Folie, eine coextrudierte mehrschichtige Folie oder eine beschichtete mehrschichtige Folie sein. Die Deckfolie hat einen Dickenbereich von 0,35 Mil (10 μm) bis 10 Mil (250 μm). Der Bereich reicht vorzugsweise von 0,5 Mil (13 μm) bis 2 Mil (50 μm). Die Deckfolie kann auf die vorliegende Schaumplatte durch irgendein übliches Verfahren laminiert werden. Ein Verfahren umfasst Heißwalzenlaminieren eines wärmeaktivierten Klebstofffilms auf die Deckfolie. Ein anderes Verfahren umfasst Flüssigbeschichtung oder Sprühbeschichtung eines Schmelzklebers oder eines Klebstoffs auf Flüssigkeitsbasis auf eine Deckfolie oder eine Schaumplatte vor Laminierung. Eine Klebstoffschmelze kann auch auf die Deckfolie oder den Schaum extrudiert werden oder mit entweder der Deckfolie oder dem Schaum (vorzugsweise Deckfolie) vor Laminierung coextrudiert werden. Haftung zwischen der Deckfolie und der Schaumplatte muss ausreichend sein, um Delaminierung während eines Aufpralls oder während Biegung zu minimieren, vorzugsweise zu eliminieren. Trennung oder Gleiten zwischen der Deckfolie und der Schaumtafel an ihrer Grenzfläche macht irgendeinen verstärkenden Effekt, den die Deckfolie ansonsten haben könnte, zunichte. Die Haftung oder Abschälfestigkeit zwischen der Deckfolie und der Schaumplatte oder -tafel ist vorzugsweise so, dass irgendein Bruch beim Biegen der Platte oder des Laminats 12 eher innerhalb des Schaums als in der Folie auftritt. Die Abschälfestigkeit ist vorzugsweise ausreichend, um sicherzustellen, dass ein Teil oder die gesamte Außenhaut des Schaums an der Folie haftet und sich von dem Rest des Schaums abtrennt, wenn die Folie vom Schaum abgezogen wird. Ein wirksamer Klebstoff muss deshalb an sowohl der Deckfolie als auch der Schaumplatte oder dem -substrat haften. Die Haftung wird günstigerwei se als eine Abschälfestigkeit ≥ 100 g/in. (39,4 g/cm) und vorzugsweise ≥ 250 g/in. (98,5 g/cm) gemäß dem 180-Grad-Abschältest (ASTM D-903) ausgedrückt.
Materialien, die zur Verwendung als Klebstoff oder als Klebstoffschicht geeignet sind, umfassen solche Klebstoffe, von denen in der Technik bekannt ist, dass sie mit Kunststofffolien und -schäumen nützlich sind. Sie umfassen Olefincopolymere, wie etwa Ethylen/Vinylacetat, Ethylen/Acrylsäure, Ethylen/n-Butylacrylat, Ethylen/Methylacrylat, Ethylenionomere und Ethylen- oder Propylen-Pfropf-Anhydride. Andere nützliche Klebstoffe umfassen Urethane, Copolyester und Copolyamide, Styrolblockcopolymere, wie etwa Styrol/Butadien und Styrol/Isopren-Polymere und Acrylpolymere. Die Klebstoffe können thermoplastische oder wärmehärtbare Polymere sein und sie können klebrige Haftklebstoffe umfassen. Das Material, das zur Verwendung als Klebstoff oder in Klebstoffschichten ausgewählt wird, ist vorzugsweise innerhalb des Schaumplattenherstellungsverfahrens recycelbar. Wenn es recycelt wird, beeinträchtigt das klebende Material günstigerweise nicht die physikalische Integrität oder Eigenschaften des Schaums in einem wesentlichen Ausmaß.
Die Schaumplatte oder das Schaumkernmaterial der Schaumplatte 12 können irgendeinen Isolierschaum enthalten, der in der Technik bekannt ist, wie etwa extrudierten Polystyrolschaum, formgepressten expandierter Polystyrolschaum, extrudierten Polyolefinschaum, expandierten Polyolefinschaum aus Kügelchen oder Pellets, Polyisocyanuratschaum und Polyurethanschaum. Die Schaumtafel ist günstigerweise ein extrudierter Polystyrolschaum oder ein formgepresster expandierter Polystyrolschaum (in der Industrie als "MEPS" bekannt). Solche Schäume sind ohne weiteres recycelbar und sorgfältig ausgewählte oder kompatible thermoplastische Deckfolien und Klebstoffe sind ohne weiteres mit den Schäumen recycelbar. Recycelfähigkeit bedeutet, dass die Schäume zu Bruch vermahlen werden können, der mit ursprünglichen Polymermaterialien, Treibmitteln und Additiven schmelzverarbeitet werden kann, um neue Schäume zu bilden. Ferner kann das attraktive Aussehen der Schäume erhalten werden, indem transparente Deckfolien und Klebstoffe verwendet werden. Die Deckfolien verbessern auch wesentlich die Festigkeit der dünnen Polystyrolschaumplatten, die bei Iso lieranwendungen in Bahnenform nützlich sind, insbesondere Platten mit einer Dicke von ¼ in. bis 4 in. (6,4 mm bis 100 mm). Die Schaumtafeln, ungeachtet des Isolierschaums, aus welchem sie hergestellt ist, hat eine Dicke, die günstigerweise von 1 bis 4 in. (25 bis 100 mm), vorzugsweise von 2 bis 4 in. (50 bis 100 mm) reicht, mit akzeptablen Ergebnissen bei einer Dicke von 2 bis 3 in. (50 bis 75 mm).
Die Verbundwände können entweder symmetrisch oder unsymmetrisch sein. Eine symmetrische Wand hat einen Schaumkern mit Betonschichten gleicher Dicke auf jeder Seite des Schaumkerns. Eine "2 + 2 + 2"-Wand hat zum Beispiel einen 2 in. (50 mm) dicken Schaumkern, der sandwichartig zwischen 2 in. (50 mm) dicken Betonschichten angeordnet ist. In ähnlicher Weise hat eine "3 + 3 + 3"-Verbundwand einen 3 in. (75 mm) dicken Schaumkern, der zwischen zwei 3 in. (75 mm) dicken Betonschichten sandwichartig angeordnet ist. Eine asymmetrische "3 + 3 + 2"-Wand hat einen 3 in. (75 mm) dicken Schaumkern, der zwischen einem 3 in. (75 mm) dicken Betonschicht und einer 2 in. (50 mm) dicken Betonschicht sandwichartig angeordnet ist. Diese Beispiele veranschaulichen einfach mögliche symmetrische und asymmetrische Wandstrukturen. Jede Zahl von Variationen ist möglich, indem die Dicke der Schaumschicht, einer oder beider Betonschichten oder beides geändert wird. Verbundwände mit zwei oder mehr Schaumkernschichten, die sich mit Betonschichten abwechseln, sind auch möglich, wenn man sehr dicke Wände wünscht.
Polystyrolschäume können sich von üblichen aromatischen Alkenylpolymermaterialien ableiten. Geeignete aromatische Alkenylpolymermaterialien umfassen aromatische Alkenylhomopolymer und Copolymere von aromatischen Alkenylverbindungen und copolymerisierbaren ungesättigten Comonomeren. Das aromatische Alkenylpolymermaterial kann ferner kleinere Anteile von aromatischen Nicht-Alkenylpolymeren beinhalten. Das aromatische Alkenylpolymermaterial kann ein oder mehrere aromatische Alkenylhomopolymere, ein oder mehrere aromatische Alkenylcopolymere, einen Blend aus einem oder mehreren von jeweils aromatischen Alkenylhomopolymeren und -copolymeren oder einen Blend von irgendeinem der vorstehenden mit aromatischem Nicht-Alkenylpolymer enthalten. Unabhängig von der Zusammensetzung enthält das aromatische Alkenylpolymermate rial vorzugsweise mehr als (>) 50, bevorzugter > 70 Gewichtsprozent (Gew.-%) aromatische Alkenylmonomereinheiten, bezogen auf das Gesamtgewicht von aromatischem Alkenylpolymermaterial. Am meisten bevorzugt enthält das aromatische Alkenylpolymermaterial 100 Gew.-% aromatische Alkenylmonomereinheiten.
Geeignete aromatische Alkenylpolymere umfassen solche, die sich von aromatischen Alkenylmonomeren, wie etwa Styrol, α-Methylstyrol, Ethylstyrol, Vinylbenzol, Vinyltoluol, Chlorstyrol und Bromstyrol ableiten. Ein bevorzugtes aromatisches Alkenylpolymer ist Polystyrol. Kleinere Mengen von monoethylenisch ungesättigten Verbindungen, wie etwa Alkylsäuren und -ester mit zwei bis sechs Kohlenstoffatomen (C_2-6), ionomere Derivate und C_4-6-Diene, können mit einem aromatischen Alkenylmonomer copolymerisiert werden. Beispiele für copolymerisierbare Monomere umfassen Acrylsäure, Methacrylsäure, Ethacrylsäure, Maleinsäure, Itaconsäure, Acrylnitril, Maleinsäureanhydrid, Methylacrylat, Ethylacrylat, Isobutylacrylat, n-Butylacrylat, Methylmethacrylat, Vinylacetat und Butadien. Bevorzugte Schäume enthalten im Wesentlichen (d.h. > 95 Gew.-%) und am meisten bevorzugt in ihrer Gesamtheit Polystyrol.
Herstellen eines extrudierten Polymerschaums beinhaltet im Allgemeinen Erwärmen eines Polymermaterials, um ein wärmeplastifiziertes oder geschmolzenes Polymermaterial zu bilden, Einbringen eines Treibmittels darin, um ein aufschäumbares Gel zu bilden, und Extrudieren des Gels durch eine Düse in eine Zone mit niedrigerem Druck, um den Schaum zu bilden. Vor Mischen mit dem Treibmittel wird das Polymermaterial typischerweise auf oder über seine Glasübergangstemperatur oder für diese Polymere mit ausreichender Kristallinität, um eine Schmelztemperatur (T_m) aufzuweisen, nahe der T_m erwärmt. "Nahe" bedeutet auf, über oder unter die T_m und hängt größtenteils davon ab, wo stabile Schäume existieren. Die Temperatur fällt günstigerweise innerhalb von 30°C oberhalb oder unterhalb der T_m. Einbringen des Treibmittels oder Einmischen in das geschmolzene Polymermaterial kann durch irgendwelche Maßnahmen erfolgen, die in der Technik bekannt sind, wie etwa mit einem Extruder, einem Mischer oder einem Mixer. Das Treibmittel wird mit der Polymerschmelze bei einem er höhten Druck vermischt, der ausreichend ist, um wesentliche Expansion der Polymerschmelze zu verhindern und das Treibmittel im Allgemeinen homogen darin zu verteilen. Optional kann ein Nukleierungsmittel in die Polymerschmelze eingemischt oder trocken mit dem Polymermaterial vor Wärmeplastifizierung vermischt werden. Das aufschäumbare Gel wird typischerweise auf eine niedrigere Temperatur abgekühlt, um physikalische Eigenschaften der Schaumstruktur zu optimieren. Das Gel kann in dem Extruder oder in einer anderen Mischvorrichtung oder in separaten Kühlern abgekühlt werden. Das Gel wird dann durch eine Düse mit gewünschter Form extrudiert oder zu einem reduzierten oder niedrigeren Druck befördert, um die Schaumstruktur zu bilden. Die Zone mit niedrigerem Druck befindet sich bei einem Druck, der niedriger ist als der, unter welchem das aufschäumbare Gel vor Extrusion durch die Düse aufbewahrt wurde. Der niedrigere Druck kann superatmosphärisch, subatmosphärisch (evakuiert oder Vakuum) oder auf atmosphärischem Niveau sein.
MEPS-Schäume können durch Expansion von vorexpandierten Kügelchen, die ein Treibmittel enthalten, hergestellt werden. Die expandierten Kügelchen können zur Zeit der Expansion formgepresst werden, um Gegenstände in verschiedenen Formen zu bilden. Verfahren zur Herstellung von vorexpandierten Kügelchen und MEPS-Schaumgegenständen sind in Plastic Foams, Part 11, Frisch und Saunders, Seite 544–585, Marcel Dekker, Inc. (1973) und Plastic Materials, Brydson, 5. Auflage, Seite 426–429, Butterworths (1989), gelehrt, deren Lehren hierin durch Bezugnahme aufgenommen werden.
Polyurethan- und Polyisocyanuratschaumstrukturen werden üblicherweise hergestellt, indem man zwei formulierte Komponenten, üblicherweise eine A-Komponente und eine B-Komponente genannt, miteinander umsetzt. Geeignete formulierte Komponenten enthalten ein Isocyanat und ein Polyol.
Polyurethanschäume können hergestellt werden, indem das Polyol und das Isocyanat auf einer 0,7:1- bis 1,1:1-Äquivalentbasis umgesetzt werden. Polyisocyanuratschäume können vorteilhafterweise hergestellt werden, indem das Polyisocyanat mit einer kleineren Menge von Polyol umgesetzt wird, um 0,10 bis 0,70 Hydroxyläquivalente Polyol pro Äquivalent Polyisocyanat bereitzustellen. US- Patent Nr. 4,795,763, dessen Lehren hierin durch Bezugnahme aufgenommen werden, offenbart nützliche Polyurethane und Polyisocyanurate und Verfahren zur Herstellung derselben.
Die Auswahl des Treibmittels ist für die vorliegende Erfindung nicht entscheidend. Treibmittel, die bei Herstellung der Schaumplatte nützlich sind, werden in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Schaums variieren und können anorganische Treibmittel, organische Treibmittel und chemische Treibmittel umfassen. Geeignete anorganische Treibmittel umfassen Kohlendioxid, Argon und Wasser. Organische Treibmittel umfassen aliphatische Kohlenwasserstoffe mit 1 bis 9 Kohlenstoffatomen (C_1-9), aliphatische C_1-3-Alkohole und vollständig und teilweise halogenierte aliphatische C_1-4-Kohlenwasserstoffe. Besonders nützliche Mittel umfassen n-Butan, Isobutan, n-Pentan, Isopentan, Ethanol, HFC 22a, 1,1-Difluorethan (HFC-152a), 1,1,1,2-Tetrafluorethan (HFC-134a), Ethylchlorid, 1,1-Dichlor-1-fluorethan (HFC-141b) und 1-Chlor-1,1-difluorethan (HFC-142b).
Verschiedene Additive können in die Schäume eingebracht werden, wie etwa anorganische Füllstoffe, Pigmente, Antioxidationsmittel und Abfangmittel, Ultraviolettabsorber, Flammverzögerungsmittel, Prozesshilfen, Extrusionshilfen.
Zusätzlich kann der Polymerschmelze ein Nukleierungsmittel zugegeben werden, um die Schaumzellengröße zu steuern. Bevorzugte Nukleierungsmittelumfassen anorganische Substanzen, wie etwa Calciumcarbonat, Talk, Ton, Titandioxid, Siliciumdioxid, Bariumstearat, Diatomeenerde und Mischungen aus Zitronensäure und Natriumbicarbonat. Geeignete Nukleierungsmittelmengen reichen von 0,01 bis 5 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile (phr) eines Polymerharzes. Der bevorzugte Bereich beträgt 0,1 bis 3 phr.
Geeignete Polystyrolschäume haben eine Dichte von 10 Kilogramm pro Kubikmeter (kg/m³) bis 150 kg/m³, vorzugsweise von 10 kg/m³ bis 70 kg/m³ und am meisten bevorzugt von 25 kg/m³ bis 50 kg/m³, wie gemäß ASTM D-1622-88 bestimmt. Die Polystyrolschäume haben eine mittlere Zellengröße von 0,1 mm bis 5,0 mm und vorzugsweise von 0,15 mm bis etwa 1,5 mm, wie gemäß ASTM D3576-77 bestimmt.
Die Polyisocyanuratschäume und Polyurethanschäume haben eine Dichte von 10 kg/m³ bis 150 kg/m³ und am meisten bevorzugt von 10 kg/m³ bis 70 kg/m³ gemäß ASTM D-1622-88. Die Polyisocyanoratschäume und Polyurethanschäume haben eine mittlere Zellengröße von 0,05 mm bis 5,0 mm und vorzugsweise von 0,1 mm bis 1,5 mm gemäß ASTM D3576-77.
Die Polystyrolschäume können geschlossenzellig oder oftenzellig sein, sind aber vorzugsweise geschlossenzellig. Bevorzugte Polystyrolschäume haben einen Gehalt an geschlossenen Zellen gemäß ASTM D2856-87 > 90 %.
Die vorliegende Schaumplatte kann verwendet werden, um eine Oberfläche oder eine Einfassung oder ein Gebäude zu isolieren, indem die Platte darauf aufgebracht wird. Andere nützliche Isolieranwendungen umfassen Bedachung und Kälteerzeugung.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die vorliegende Erfindung, beschränken sie aber nicht. Wenn nichts anderes angegeben ist, sind alle Prozentangaben, Teile und Anteile auf Gewicht bezogen.
BEISPIELE
Es wird ein Schaumlaminat hergestellt, indem eine zweilagige Folie (orientierte Propylenbasisschicht, 2 × 10^–3 mm dick, mit einer extrusionsbeschichteten Ethylen/Vinylacetat-Klebstoffschicht, 1 × 10^–3 mm dick) mithilfe von Heißwalzenlaminierung unter Verwendung eines Black Bros. Heißwalzenlaminators auf jede Seite einer 51 mm dicken extrudierten Polystyrolschaumplatte der Größe 1.200 × 2.400 mm aufgebracht wird. Es wird eine Temperatur der heißen Walzenoberfläche von 190°C und eine Anlagengeschwindigkeit von 10 m/min verwendet.
Das Laminat wird auf Bruchfestigkeit unter Verwendung eines Tests untersucht, der gestaltet ist, um Kräfte zu simulieren, die gegen das Schaumlaminat in einem tatsächlichen Wandgießvorgang wirken. Der Schaum wird zwischen zwei Stücken Maßschnittholz (nominell 50 mm dick × 100 mm breit und 300 mm lang) verteilt, um eine Spanne von 220 mm zwischen den zwei Stücken Schnittholz bereitzu stellen. Es wird eine Einpunktkraft auf den Mittelpunkt des Schaums mit einer Geschwindigkeit von 30 Pound (13,6 kg) Kraft pro Sekunde aufgebracht. Der Kontrollschaum, der keinen Film darauf aufweist, bricht bei 110 kg Kraft. Der laminierte Schaum bricht bei 173 kg Kraft. Diese Verbesserung von über 50 % in der Bruchfestigkeit des Schaums lässt sich in eine wesentlich geringere Bruchrate umsetzen, wenn Beton um den Schaum gegossen wird, wenn er zwischen den Formen einer Ortbetonwand verteilt wird.

Claims

Verbessertes Verfahren zur Ausbildung einer Verbundwand, die eine Wärmeisolierplatte, die zwischen Betonschichten angeordnet ist, aufweist, wobei das Verfahren umfasst: Aufstellen von im Abstand voneinander angeordneten starren Formen, um eine Dicke für die Verbundwand zu definieren und einen Hohlraum einzugrenzen, Aufstellen einer Schaumplatte zur thermischen Isolierung, wobei die Platte gegenüberliegende, in Abstand voneinander angeordnete und im Allgemeinen parallele Hauptoberflächen aufweist, die Schaumplatte in den Hohlraum und zwischen die Formen gesetzt wird, um zwei Unterhohlräume zu definieren, wobei jeder Unterhohlraum durch eine Form und eine benachbarte Hauptoberfläche der Schaumplatte zur thermischen Isolierung definiert wird, und Füllen der Unterhohlräume mit Beton und danach Härten des Betons, der die Hohlräume füllt, um die Betonschichten der Verbundwand zu bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbesserung Anhaften einer thermoplastischen Deckfolie an jeder der Hauptoberflächen der Schaumtafel, um eine Schaumplatte zu bilden, umfasst, wobei jede thermoplastische Deckfolie eine Dicke von 0,35 Mil (10 μm) bis 10 Mil (250 μm), eine Dehnungsgrenze von weniger als 200% in sowohl der Maschinen- als auch Querrichtung, eine konventionelle Streckgrenze von mindestens 7.000 Ib/in.² (48.400 kPa) in sowohl der Maschinen- als auch Querrichtung und einen 1 %-Sekantenmodul von mindestens 200.000 Ib/in.² (1.380 MPa) aufweist und die Haftung zwischen den Deckfolien und der Schaumtafel ausreichend ist, um eine Abschälfestigkeit von mindestens 100 g/in. (39,4 g/cm) bereitzustellen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Abschälfestigkeit zwischen den Deckfolien und der Tafel mindestens 250 g/in. (98,5 g/cm) beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Tafel eine extrudierte Polystyrolschaumtafel ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Deckfolien Polypropylenfolien sind.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Deckfoliendicke 0,5 Mil (13 μm) bis 2 Mil (50 μm) beträgt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die konventionelle Streckgrenze der Deckfolie mindestens 10.000 Ib/in.² (69.000 kPa) in sowohl der Maschinen- als auch Querrichtung beträgt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Deckfolien an die Schaumtafel mit Hilfe von Klebstoffschichten angehaftet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Deckfoliendicke 0,5 Mil (13 μm) bis 2 Mil (50 μm) beträgt, die Abschälfestigkeit zwischen den Deckfolien und der Platte mindestens 250 g/in. (98,5 g/cm) beträgt, die Streckgrenze der Deckfolie mindestens 10.000 Ib/in.² (69.000 kPa) in sowohl der Maschinen- als auch Querrichtung beträgt und die Deckfolien an die Schaumtafel mit Hilfe von Klebstoffschichten angehaftet werden.
Verbundwand, umfassend eine Schaumplatte zur thermischen Isolierung, die zwischen Betonschichten angeordnet ist, wobei die Schaumplatte zur thermischen Isolierung eine Tafel aus Schaumkunststoffmaterial aufweist, die Schaumtafel sich gegenüberliegende Hauptoberflächen aufweist, gekennzeichnet durch eine erste thermoplastische Deckfolie, die an eine der sich gegenüberliegenden Hauptoberflächen der Schaumtafel angehaftet ist, und eine zweite thermoplastische Deckfolie, die an der anderen der sich gegenüberliegenden Hauptoberflächen der Schaumtafel angehaftet ist, wobei die erste thermoplastische Deckfolie und die zweite thermoplastische Deckfolie jeweils eine Dicke von 0,35 Mil (10 μm) bis 10 Mil (25 μm), eine Dehnungsgrenze von weniger als 200% in sowohl der Maschinen- als auch Querrichtung, eine Streckgrenze von mindestens 7.000 Ib/in.² (48.400 kPa) in sowohl der Maschinen- als auch Querrichtung und ein 1 %-Sekantenmodul von mindestens 200.000 Ib/in.² (1.380 MPa) aufweisen und wobei die Haftung zwischen den Deckfolien und der Tafel eine Abschälfestigkeit von mindestens 100 g/in. (39,4 g/cm) gewährleistet.
Verbundwand nach Anspruch 9, in welcher die Abschälfestigkeit zwischen Deckfolien und der Tafel mindestens 250 g/in. (98,5 g/cm) beträgt.
Verbundwand nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Tafel aus extrudiertem Polystyrolschaum ist.
Verbundwand nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Deckfolien Polypropylenfolien sind.
Verbundwand nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die Deckfolie 0,5 Mil (13 μm) bis 3 Mil (75 μm) dick ist.
Verbundwand nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei die Deckfolie eine Streckgrenze von mindestens 10.000 Ib/in.² (69.000 kPa) in sowohl der Maschinen- als auch Querrichtung hat.
Verbundwand nach einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei die Deckfolien an die Tafel mit Hilfe von Klebstoffschichten angehaftet sind.
Verbundwand nach Anspruch 9, wobei die Deckfolie 0,5 Mil (13 μm) bis 3 Mil (75 μm) dick ist, die Abschälfestigkeit zwischen den Deckfolien und der Tafel mindestens 250 g/in. (98,5 g/cm) beträgt, die Deckfolien eine Streckgrenze von mindestens 10.000 Ib/in.² (69.000 kPa) in sowohl der Maschinen- als auch Querrichtung aufweisen und die Deckfolien an die Tafel mit Hilfe von Klebstoffschichten angehaftet sind.