DE7815597U1 - Waermeisolierende verbundplatte - Google Patents

Waermeisolierende verbundplatte

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Description

Il · I * · Il t · · · · t ■
PATENTANWALT DR. HANS-GUNTHER EGBERT, DIPLOMCHEMIKER
5 KÖLN SI, OBERLÄNDER UFER 90
Beschreibung :
Die Erfindung betrifft eine wärmeisolierende Verbuniplatte mit einem Kern aus geschäumten Material, etwa einem Phenolformaldehydharz, der zwischen Wellpapier angeordnet und daran befestigt ist, wobei das Papier Perforationen aufweist, die vor dem Schäumen des schäumbaren Harzes angebracht wurden, während die Verbundplatte nach dem Ausschäumen des Harzes zwischen den beiden Außenhäuten aus Wellpapier perforiert wird. Wärmeisolierende Verbundplatten für Dächer aus diesem Material zeigen das gewünschte mechanische und wärmeisolierende Verhalten bei niedriceren Schaumdichten als ähnliches Verbundmaterial mit geraden Häuten. Gleichzeitig ist der Grad des Krümmens, wenn eine Seite erhitzt wird, beispielsweise während der Herstellung eines Daches reduziert im Vergleich mit anderen weniger zusammendrückbaren Häuten. Derartige Dachisolierplatten reduzieren bei ihrer Anbringung in zusammengebauten Dächern die Neigung der HautLlasenbildung bei großen Temperaturschwankungen, beispielsweise zwischen Tag und Nacht.
Die isolierenden Eigenschaften von geschäumtem Plastikmaterial sind bekannt. Ein sehr häufig zitierter Vorteil von geschäumten Harzen ist ihre sehr niedrige thermische Leitfähigkeit. Beispielsweise führt die niedrige thermische Leitfähigkeit von geschäumten wärmehartbaren Phenolaldehydmaterialien dazu, daß diese als Isolierplatten in der
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Bauwirtschaft etwa für Trennwände, Böden, Decken, Fußböden, Aufbewahrungsbehälter, Wände und Dächer verwendet werden.
Wenn das isolierende Material in Dachkonstruktionen verwendet wird, muß es eine genügende Festigkeit besitzen, um mit Bitumen beschichtete Dachpappe, Asphalt, Kies und dergleichen zu tragen. Insbesondere sollten die Platten eine genügende Festigkeit besitzen, um das Gewicht einer oder mehrerer Personen zu tragen, die während des Auslegens der Dachpappe, des Asphaltes, des Kieses und dergleichen dort arbeiten oder ansonsten zeitweilig auf dem Dach etwa zum Kontrollieren erforderlich sind. Bei Phenolschaumverbundwerkstoffen, die zwischen Häuten wie Papier angeordnet sind, beträgt die Dichte etwa 0,024 bis 0,072 g/cm3, um die Festigkeit zu besitzen, um derartige Personen und ihre Ausrüstung zu tragen.
Geschäumtes Material auf der Basis von Phenolformaldehydharz kann zwischen Schutzhäuten aus Papier, etwa Pappe auf Holzfaserbasis oder gekrepptem Kraftpapier, angeordnet werden. Mit einer Verringerung der Dichte des Schaums muß notwendigerweise die Festigkeit und die Starrheit des Schutzhäute erhöht werden, um-eine Last zu tragen und zu verteilen, die auf die Isolierplatte gestellt werden kann. Wenn Pappe verwendet wird, um den Schaum zwischen sich aufzunehmen, wird das Krümmen zu einem Problem. Ein Krümmen tritt deshalb auf, weil die Feuchtigkeit, die in dem Schaum vorhanden oder absorbiert ist, von der warmen Seite der Platte zur kalten Seite wandert, wenn die Platte der Sonne während des Bedachens ausgesetzt wird.
Um dieses Krümm- oder Wellproblem zu lösen, wurde vorgeschlagen, daß gekrepptes Kraftpapier anstelle von Holzfaserpappe verwendet wird.
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Eine derartige isolierende Verbundplatte ermöglicht jedoch dann, wenn sie in einem zusammengebauten Dachsystem dicht zwischen einem flachen Träger, der mit einem Dampfverzögerer bedeckt ist, und der darüber liegenden Dachhaut eingeschlossen ist, keine schnelle Entlastung für den Druck, der durch die Expansion von Luft und/oder Wasserdampf zwischen der Platte und der Dachhaut während der Zeiträume aufgebaut wird, in denen eine hohe Temperatur herrscht. Dies ergibt Blasenbildung in der Haut, wodurch gegebenenfalls diese beschädigt wird und das Dach undicht wird.
Der Vorteil von mit gewelltem Material beschichteten Isolierplatten besteht darin, daß die gleichmäßige Verteilung des Drucks unter diesen Bedingungen bei einem solchen Dach durch die Anwesenheit der gewellten Rippen begünstigt wird, die als Druckausgleichkanäle wirken.
Daher ist es besonders wünschenswert, eine Dachisolierplatte zu schaffen, die starke Außenhäute besitzt, wodurch eine Reduzierung der Schaumdichte zwischen den Häuten ermöglicht wird, während die erforderlichen mechanischen und thermischen Isoliereigenschaften der Platte beibehalten werden. Es ist besonders wünschenswert, eine Dachisolierplatte zu schaffen, die ein verringertes Krümmen oder Wellen unter der Wärmeeinstrahlung der Sonne zeigt. Zusätzlich ist es besonders wünschenswert, eine Dachisolierplatte zu schaffen, die die Tendenz zur Blasenbildung von dichten zusammengebauten Dachsystemen unter Bedingungen vermindert, bei denen sich ein Druckaufbau aufgrund von hohen Temperaturen ergibt. Es ist ferner wünschenswert, eine Dachisolierplatte zu schaffen, die hohe mechanische Festigkeit bei hoher Feuchtigkeit in zusammengebauten Dachsystemen aufweist, so daß sie dem Auftrieb wiederstehen, der durch starke Winde erzeugt wird.
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• · · ■ · f
Die US-PS 2 973 295 beschreibt ein Verfahren zum Einarbeiten von schäumbaren Materialien in Wellpappe. Die US-PS 3 821 337 beschreibt ein Verfahren zum kontrollierten Härten von Schäumen, etwa von geschäumten Phenolaldehyden, die in Isolierplatten verwendet werden. Die US-PS 3 536 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von sandwichartigen wärmeisolierenden Platten. Die US-PSen 3 741 920 und 3 726 708 beschreiben Phenolharzschäume, die als Kernwerkstoff bei der Herstellung von Wärmeisolierplatten verwendet werden können. Die US-PSen 3 694 387, 3 779 956, 3 877 und 3 953 645 beschreiben Phenolharze, die bei der Herstellung von Wärmeisolierplatten verwendbar sind.
Gegenstand der Erfindung ist eine Isolierplatt'= aus einem geschäumten Harz, etwa einem wärmehärtbaren Phenolaldehydharz und insbesondere einem Phenolformaldehydharz, wobei die Wärmeisolierplatte ein sandwichartiger Verbundwerkstoff darstellt, der als Kernwerkstoff ein geschäumtes Harz aufweist, das zwischen Häuten aus gewelltem Material, etwa einseitig planes Wellpapier, angeordnet und daran befestigt ist. Das gewellte Material ist mit einer Vielzahl von Perforationen versehen, die vor dem Ausschäumen der schäumbaren Harzverbindung angebracht sind. Die Isolierplatte ist ferner mit Perforationen versehen, die angebracht werden, nachdem das geschäumte Harz einen Grad an Aushärtung erreicht hat, das es fest genug ist, perforiert zu werden.
Die Verwendung von perforiertem gewelltem Material als Schutzhaut für das geschäumte Harz ermöglicht eine Reduzierung der Dichte des geschäumten Harzes, während die erforderlichen mechanischen und wärmeisolierenden Eigenschaften beibehalten werden.
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte wärmeisolierende Verbundplatte zu schaffen, die einen sandwichartigen Verbundwerkstoff darstellt, der aus einem Kernwerkstoff aus einem geschäumten Harz besteht, das zwischen gewelltem Material angeordnet und an diesem befestigt ist, wodurch sich ein verringertes Krümmen oder Wellen ergibt, wenn die Platte erhöhten Temperaturen von einer Seite aus ausgesetzt werden, wodurch die Neigung bei dichten Dachsystemen reduziert wird, Blasen zu bilden, wenn sie erhöhten Temperaturen ausgesetzt werden, die sich als Ergebnis des Schrumpfens des geschäumten Materials nicht krümmen und/oder reißen und die eine gute Verbindung zwischen dem Schaum und der Schutzhaut zeigen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Abbildungen näher erläutert.
Figur 1 zeigt im Schnitt einseitig planes Wellpapier als Schutzhaut für das geschäumte wärmeisolierende Harz.
Figur 2 zeigt im Schnitt und perspektivisch den wärmeisolierenden Verbundwerkstoff.
Figur 3 zeigt im Schnitt den wärmeisolierenden Verbundwerkstoff bedeckt mit einem Bedachungsmaterial wie Asphalt und mit dem Dachträger mit einem geeigneten Klebstoff verbunden.
Figur 1 zeigt eine einseitig plane gewellte Haut 10 mit einer äußeren Verkleidung 11 und gewelltem Material 12. Vorzugsweise ist das Material 12 Wellpappe. Um eine sichere Verbindung zwischen der äußeren Verkleidung 11 und dem gewellten Material 12 sicher zu stellen, sind diese durch einen hoch naßfesten Klebstoff 13 miteinander verklebt. Vorzugsweise ist die gewellte Haut 10 mit vorher angebrachten Perforationen 14 versehen, die sich durch das gewellte
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Material 12 erstrecken. Andere vorher angebrachte Perforationen verlaufen durch die äußere Verkleidung 11.
Wie in Figur 2 dargestellt ist, besitzt eine Dachisolierplatte 15 eine obere und eine untere gewellte Haut 10, zwischen denen das geschäumte Harz 17 mit verbesserter Haftung zwischen der Haut 10 und der dem Schaum 17 als | Ergebnis der Reduzierung der Menge an flüchtigen Materialien angeordnet ist, die sich unter der Haut während des Herstellungsvorganges angesammelt haben, und aufgrund dessen, daß die schäumbare Harzverbindung durch die Perforationen 14 gemäß Figur 1 hindurchtritt und Schaumpfropfen zwischen der Verkleidung 11 und dem gewellten Material hoher Dichte bilden, wodurch eine bessere Haftfestigkeit zwischen dem Schaum und der Haut sowie zwischen der Verkleidung und dem gewellten Material in der Haut erzielt wird.
Die Wärmeisolierplatte wird dann mit einer Vielzahl von | nachträglichen Perforationen 19 versehen, die zu einer verbesserten Haftung zwischen dem Schaum, den Häuten und dem Dachträger auf einer Seite der Isolierplatte und der Dachhaut auf der anderen Seite durch Klebstoff oder Asphalt 24 führt, der durch die Öffnungen 19 während des Anbringens der Isolierplatten auf dem Dach eindringt und Pfropfen 25 bildet, wie in Figur 3 dargestellt ist. Die Pfropfen 25 liefern eine feste gegen Wasser widerstandsfähige Verbindung zwischen dem Asphalt oder dem Klebstoff und der Wärmeisolierplatte. Eine ähnlich feste gegen Wasser widerstandsfähige Verbindung ist durch den Boden der gewellten Haut zu dem Dachträger durch Klebstoff 26 vorgesehen, der durch die Perforationen 19 im Boden der Platte eindringt.
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Die gewellte Haut, wie sie in den Zeichnungen dargestellt ist, kann aus einer Vielzahl von Materialien, beispielsweise aus metallischem gewelltem Material wie Aluminium, hitzehärtbaren und thermoplastischen Harzen wie Polyester, Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polycarbonat und dergleichen hergestellt sein. Bevorzugt handelt es sich jedoch um einseitig planes Wellpapier oder -pappe. Zusätzlich zu den erhaltenen verbesserten Eigenschaften, etwa der Verringerung in der Schaumdichte, der geringen Neigung zum Krümmen oder Wellen und dem Vorhandensein von druckausgleichenden gewellten Rinnen, die die Blasenbildungsgefahr bei der Dachhaut verringern, schrumpft die Papierhaut 10 mit dem Schaum während des Härtens, wobei praktisch ein Brechen des Schaums und ein Wellen des endgültigen Produktes ausgeschaltet wird, das auftreten kann, wenn die Häute des Verbundwerkstoffes nicht im selben Grad wie der Kernwerkstoff, d.h. der Schaum, schrumpfen oder expandieren. Vorzugsweise besitzen die Verkleidung und das gewellte Material, das bei der Herstellung einer einseitig planen Haut verwendet wird, ein Gewicht im Bereich von 126,9 bis 205 g/m2.
Der Kernwerkstoff kann aus irgendeiner Anzahl von Schäumen hergestellt sein, die aus Harzen wie Polyisocyanurate^ Polystyrol, Polyurethan, Harnstofformaldehyd und Phenolaldehyd oder Glas hergestellt sind. Vorzugsweise besitzen die erfindunggemäß verwendeten Schäume einen solchen Wärmeisolationswert, daß die Reduktion der Schaumdichte durch Verwendung der festen Häute und das Nichtvorhandensein eines Teils des Schaums zwischen den beiden flachen Außenflächen der Platte aufgrund der gewellten Rippen den Wärmeisolierwert der Verbundplatte nicht wesentlich beeinträchtigt.
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Schäumbare Phenolresolharze werden bevorzugt und sind Kondensationsprodukte von einem Mol eines Phenols mit 1 bis 3 Molen eines Aldehyds. Die Kondensation kann in einem alkalischen Medium vorgenommen werden. Das Phenol kann nicht nur selbst, sondern auch seine Homologen und alkylsubstituierten Produkte wie Resorzinol, Pyrocatechol, Kresole, Xylenole oder Mischungen hiervon verwendet werden. Die Aldehyde, die mit den Phenolen reagieren, umfassen Formaldehyd, p-Formaldehyd, Trioxan, Acetaldehyd, Furrural und Hexamethylentetramin als auch Mischungen hiervon. Bevorzugt werden schäumbare Harze auf der Basis von Phenolformaldehydharz.
Die Herstellung des Harzes und seiner Schäume sind an sich bekannt. Die Herstellung von Phenolaldehydharzen ist in den vorgenannten Patentschriften beschrieben. Die Dichte des Schaums liegt im allgemeinen zwischen 0,024 und 0,072 g/cm3 und vorzugsweise zwischen 0,032 und 0,056 g/cm3.
Unter einem naßfesten Klebstoff wird ein Klebstoff verstanden, der seine Bindefähigkeit zwischen der Verkleidung und dem gewählten Material über einen langen Zeitraum beim Eintauchen in Wasser aufrecht erhalten kann. Vorzugsweise wird als naßfester Klebstoff ein solcher auf der Basis eines hitzehärtbaren Polyvinylacetats verwendet.
Das gewählte Material wird vor der Aufbringung des schäumbaren Harzes mit Perforationen versehen. Durch das Ausschäumen dringt das schäumbare Harz in diese Perforationen ein und verriegelt sich in dem Wellpapier während des Aushärtens, wodurch eine verbesserte Adhäsion zwischen der Papierhaut und dem Schaum erzeugt wird. Ferner ermöglichen es die vorher angebrachten Perforationen, das flüchtige Materialien während des Ausschäumens entweichen, wodurch ein ausgezeichneter Kontakt zwischen dem Schaum und dem
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Papier erleichtert wird, an dem der Schaum natürlicherweise haftet.
Die später angebrachten Perforationen ermöglichen es Asphalt oder einem anderen beim Dachdecken verwendeten Klebstoff, durch die Haut und bis in den Schaum einzudringen und auf diese Weise die Verbindung der Dachhaut und des Dachträgers mit der Isolierplatte sogar bei hohen Feuchtigkeitsgehalten zu verbessern.
Die wärmeisolierenden Platten können :Ln bekannter Weise hergestellt werden. Beispielsweise kann das schäurobare Harz zwischen einer oberen und einer unteren Haut aus Wellpapier, die die vorher angebrachten Perforationen aufweisen, angeordnet werden. Das schäumbare Harz wird dann ausgeschäumt, wonach man es aushärten läßt. Die Isolierplatte kann mit nachträglichen Perforationen während des Aushärtens versehen werden, jedoch müssen diese in der Platte angebracht werden, nachdem der Schaum genügend fest geworden ist, um gehandhabt und perforiert zu werden.
Wünschenswerter Weise kann die Herstellung der Platten kontinuierlich ähnlich zu dem Verfahren hergestellt werden, das in der US-PS 3 821 337 beschrieben ist. Dort sind außerdem Harze angegeben, die verwendet werden können.
Beispiel 1
61 χ 122 cm große wärmeisolierende Dachplatten werden mit einem Schaum auf Phenolformaldehydharz mit einer Dichte von etwa 0,048 g/cm3 hergestellt, wobei der Schaum zwischen einseitig planer Kraftwellpappe angeordnet ist, die aus einer Verkleidung und gewelltem Material mit einem Gewicht von 127 g/m2 (B-förmige Wellungen) besteht und etwa 1052 Perforationen gleichmäßig verteilt zwischen vorher und nachher
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angebrachten Perforationen aufweist. Diese Platten wurden auf einem Dach befestigt und der warmen Sonne (etwa 70° C) ausgesetzt. Nach 1 h ergab sich nur ein minimales Wellen der Ecken. Die Wellungen gingen langsam zurück, nachdem 4 Schichten aus asphaltgesättigter organischer Dachpappe mit Asphalt aufgebracht und das gesamte mit Kies abgedeckt wurde.
Die Anzahl der Perforationen pro Flächeneinheit kann stark variieren. So können 1000 bis 27000 Perforationen pro m2 verwendet werden. Jedoch können auch größere oder kleinere Mengen in der Platte angebracht werden, vorzugsweise etwa 4800 bis 6500 Perforationen pro m2. Die Perforationen können in die Platte in verschiedenster Weise eingestochen werden, etwa mit Hilfe eines spitzen Werkzeuges. Es ist jedoch wichtig, 5 bis 25 % der gewählten Rippen unperforiert zu lassen, um ein Blockieren der Druckausgleichswege zu vermeiden, die die Neigung der Dachhaut zur Blasenbildung reduzieren.
Beispiel 2
61 χ 122 cm große wärmeisolierende Dachplatten gemäß Beispiel 1 wurden für eine Dachfläche verwendet, wobei sie zwischen Dampfverzögerern am Boden und einer vierschichtigen asphaltgesättigten Zellulosefaserpapphaut angeordnet wurden, die mit Kies bedeckt wurde. Die Dachfläche wurde auf etwa 70° C von oberhalb der Oberfläche zyklusweise | erhitzt, um die Bedingungen des Anstiegs und des Absin- „ kens der Temperatur aufgrund des Sonnenaufgangs und -unter- | gangs während eines sonnigen Sommertages in einer gemäßig- |
ten Klimaregion zu reproduzieren. Nach mehr als hundert | derartiger Zyklen wurde keinerlei Blasenbildung der Dachhaut beobachtet. In einem ähnlichen Experiment, bei dem
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Schaum auf der Basis von Formaldehydharz zwischen gekreppten Kraftpapierhäuten angeordnet war, wurden Platten dergleichen Größe in der gleichen Weise angeordnet, wobei sich aufgrund der zyklischen Erhitzung unter gleichen Bedingungen Blasen zwischen der Dachhaut und den Wärmeisolierplatten innerhalb der ersten 40 Zyklen ergaben.
Beispiel 3
61 χ 122 cm große wärmeisolierende Dachplatten gemäß Beispiel 1 wurden auf einem Wellblechdachträger angeordnet. Eine fahrbare Asphaltwanne mit einem Gesamtgewicht von etwa 200 kg wurde mehrere Male über diese Platte gefahren. Danach ging eine Person etwa 20 mal auf der Oberseite eines bestimmten Streifens der Platten hin und her. Die Platten zeigten keinerlei Beeinträchtigung als Ergebnis dieser Beanspruchung, so daß die Platten eine ausreichende Festigkeit aufwiesen.

Claims (9)

ft « ■■ · · t · ■ t · · - ' Schutzansprüche
1. Wärmeisolierende Verbundplatte auf Schaumstoffbasis, gekennzeichnet durch einen Kern aus geschäumten Harz, das zwischen gewelltem Material angeordnet und an diesem befestigt ist, wobei das gewellte Material einseitig planes Wellpapier ist.
2. Verbundplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das geschäumte Harz ein Phenolaldehydharz ist.
3. Verbundplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das geschäumte Harz Phenolformaldehydharz ist.
4. Verbundplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Wellpapier eine Vielzahl von vorher angebrachten Perforationen aufweist.
5. Verbundplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Vielzahl von nachträglich angebrachten Perforationen aufweist.
6. Verbundplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkleidung und das gewellte Material, die die zusammengesetzte Haut der Verbundplatte bilden, mit einem naßfesten Klebstoff miteinander verbunden sind, der aus den Klebstoffen ausgewählt ist, die die Verkleidung und das gewellte Material über längere Zeiträume beim Eintauchen in Wasser zusammenhalten.
7815597 02.11.78
t ·
7. Verbundplatte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Klebstoff ein Polyvinylacetat oder ein ähnliches hitzehärtbares Polymer enthält.
8. Verbundplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte des Schaums im Bereich von o,o24 bis o,1o8 g/cm liegt.
9. Verbundplatte nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte des Schaums im Bereich von etwa o,o32 bis o,o56 g/cm liegt.
7815597 011178
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