DK153064B - Bygnings- eller konstruktionselement samt fremgangsmaade til brug ved fremstilling af et saadant element - Google Patents

Description

DK 153064 B

i

Opfindelsen angår et bygnings- eller konstruktionselement og af den i krav l's indledning angivne art.

Der kendes visse letvægtsmaterialer, som i sig selv har begrænset anvendelighed til lofter, skillevægge og Jette konstruktionsarbejder på 5 grund af iboende defekter i materialerne, som f.eks. lille spændviddeevne eller lille modstandsdygtighed over for brand. Blandt sådanne materialer er skumformede plastmaterialer som f.eks. skumformet polystyren og polyurethan. Sådanne skumformede plaster har også tendens til at have ydersider, som ikke kan accepteres til traditionelle indervægge og 10 overflader.

Alternative materialer, som anvendes til lofter, skillevægge og lette konstruktionsarbejder, udgøres af forskellige grader af mørtelplader, spånplader og bundne glas- eller stenfibermåtter. Nogle af disse materialer har overflader, som er acceptable til traditionelle indervægge, og 15 nogle har bedre flammemodstandsdygtighed end skumformede plaster, men de ville alle kunne nyde godt af en flammeretarderende, forstærkende overfladefinish.

Glas og andre uorganiske fibre er hyppigt blevet anvendt til forstærkningskonstruktioner til gips og andre cementlignende materialer, men 20 har sædvanligvis været indlejret i en masse af det cementlignende materiale, nemlig ved iblanding i den våde blanding i form af huggede fibre eller ved indføring i blandingen i form af dugter eller stof.

Syntetiske harpikser er tidligere blevet anvendt som tilsætning til cementlignende materialer, som f.eks. gips» med det formål at forøge 25 vandmodstandsdygtigheden eller for at formindske det størknede materiales skørhed.

I beskrivelsen til engelsk patentskrift nr. 717.109 er der beskrevet forskellige støbte paneler og andre elementer, som er sammensat af et cementlignende materiale, som f.eks. gips, syntetisk harpiks og glas-30 fibre. De.foretrukne produkter støbes af blandinger, som indeholder fra 5 til 25 vægtdele harpiks, specielt kondensationsharpikser, og fra 75 til 95 dele mørtel (d.v.s. et forhold mellem harpiks og mørtel på 1:3 og 1:19) sammen med glasfibre med forstærkningslængde, sædvanligvis i mængder på 1:10%. Typiske produkter fremstilles af en blanding af ca.100 dele gipsmørtel, 35 25 dele aminaldehydharpiks (som i denne forbindelse skal henføres til de i sædvanligvis tilgængelige,.væskeformede harpiskblandinger) 15 til 30 dele vand, 3 til 10 dele huggede glasfibre med en længde på 13 mm oa mindre mænader tiisætninasmidler. Sådanne blandinaer kan

. DK 153064B

2 støbes under tryk mellem plader til dannelse af konstruktionspaneler eller fliser, eller de kan støbes eller spartles på overfladen af en porøs, bundet måtte af glasfibre. Andetsteds i beskrivelsen er der henvist til anvendelsen af glasfibre i form af en bundet bane eller vævet måtte, som 5 kan indpresses i et lag af den mørtelholdige. blanding i koncentrationer på ind til 20% til fremstilling af bøjelige paneler med tykkelser på ca. 6,4 til ca. 3,2 mm. I en anden passage er det foreslået at forøge forholdet mellem harpiks og mørtel fra 1:3 til 7:3, hvor det vand, som frigives ved kondensering af harpiksen, optages af gips eller anden mørtel, som ti Ι-ΙΟ tager i volumen under hærdning.

Det er nu blevet opdaget, at der af disse samme basisbestanddele, nemlig gips, termohærdelig kondensationspolymer og glasfibre ved omhyggelig valg af formen og anvendelsesmåden af sådanne materialer kan tilvejebringes et forstærket og flammeretarderende dække med en 15 uventet, regelmæssig, hård finish på et bredt udvalg eller område af i det væsentlige stive, fortrinsvis porøse panelmaterialer.

Det, den foreliggende opfindelse vedrører, er at fremskaffe bygnings- eller konstruktionselementer eller andre komponenter af sædvanlige materialer, som sædvanligvis har lav vægt og har en overfladefinish, 20 som i stor grad udvider nytten af sådanne elementer eller komponenter.

Selv om komponenter af materialer med lille vægt har fordele med hensyn til lav vægtfylde og høje isolationsegenskaber, omfatter de også flere ulemper, f.eks. lille styrke, utilstrækkelig modstand mod brand og en grov eller porøs flade, som er vanskelig at dekorere uden væsentlig forudgå-25 ende behandling. Den foreliggende opfindelse tilvejebringer elementer af sådant materiale med et tyndt overfladelag med en fin tekstur og hårdhed, hvilket øger elementets styrke, i betydelig grad øger modstanden mod brand og tilvejebringer en hård, fin overflade, som er beredt til umiddelbar dekoration.

30 Følgelig tilvejebringer den foreliggende opfindelse et element, som omfatter et fast substrat af et hovedsageligt stift materiale,' som i det mindste på den ene side har en påklæbet yderflade sammensat af uorganiske fibre og en hærdet sammensætning af en termohærdnende kondensationspolymer og gips, og det, der er karakteristisk for elementet ifølge opfindelsen, er, 35 at fibrene findes i form af et tyndt, for sammensætningen i dennes ikke hærdede tilstand gennemtrængeligt ark, og at mængden af den sammensætning, som benyttes, er tilstrækkelig til alene at binde arket og danne en sammenhængende tynd film over yderfladen.

3

DK 153064B

En foretrukket sammensætning af det tynde overfladelag går ud på, at fibrene udgør fra 8-25 vægtprocent af harpiksfaststoffer og gips, og at vægtforholdet mellem harpiksfaststofferne og gips ligger mellem 1:1,6 og 1:4,0, fortrinsvis mellem 1:3,1 og 1:3,8.

5 Ifølge en anden side af opfindelsen tilvejebringes der en fremgangs måde til fremstilling af et bygnings- og konstruktionselement, hvor det uorganiske fibrøse ark og en flydende vandholdig sammensætning af forstadiet til en termohærdnende kondensationspolymerer og gipsmørtei påføres overfladen af substratet, og fremgangsmåden er ifølge opfindelsen 10 kendetegnet ved, at arket og en af sammensætningen tilstrækkelig mængde til alene at binde arket til substratet og til at danne en film over yderfladen af arket påføres substratet og dækkes med et slippeark.

Fordelen ved opfindelsen er en udvidelse af anvendelsesområdet for substratmaterialer, og som har visse ønskelige egenskaber, f.eks.

15 lav pris og lav vægt, samtidig med at egenskaber som flammebestandighed, fugtighedsbestandighed, slagmodstandsdygtighed og spændvidde øges.

Eksempler på substratmaterialer, søm overfladedækket kan påføres med betydelig fordel, er celleholdige eller andre lette materialer, f.eks. opskummede plaster, omfattende polystyren, ureaformaldehyd, poly-20 urethan, furan, polyisocyanurat og fenolskum, hvor styrken af produktet forøges, overfladen beskyttes, og materialets tendens til at absorbere vand reduceres eller elimineres. Andre materialer, som egner sig til tildækning i henhold til opfindelsen, omfatter bundne træflissammensætninger, f.eks. spånplader og glas- og mineralfibermåtter.

25 Det vil forstås, at selv om mange af disse materialer under alle normale omstændigheder er stive, kan andre have en grad af eftergive-Iighed eller bøjelighed. Med udtrykket "hovedsagelig stiv" skal der her forstås, at substratet er tilstrækkeligt modstandygtigt overfor ødelæggelse ved tryk under fremstillingen eller brug, til at integri-30 teten af det hærdede dække ikke bliver beskadiget.

Det calciumsulfat, som benyttes til dækkét, kan være semihy-drat og/eller vandfrit. Den foretrukne pastahoidige bestanddel er den semihydrate (semihydrat gips). Forskellige inaktive tilslagsmaterialer og opsvulmningsstoffer vil være kendt i forbindelse med 35 gips og også aktive stoffer, der virker som hærdningsmodifikatorer til f.eks. at accelerere eller retardere denne eller ændre strukturen.

4

DK 153064B

Når andre stoffer påtænkes i forbindelse med calciumsulfat i forbindelse med den foreliggende opfindelse, bør der udvises forsigtighed, for at stofferne ikke på skadelig måde påvirker hærdningsegenskaberne for den harpiks, der benyttes. Endvidere bør hærdningstiden for gipsmørtlen i 5 harpiksen fortrinsvis indrettes således, at hydreringshærdningen i væsentlig grad har fundet sted, før hærdningen eller størkningen af harpi-sen er fuldført. Ellers vil man ikke opnå maksimal styrke af dækket.

Den harpiks, som benyttes til dækket, er en, der hærdner fra en vandig tilstand til en fast tilstand, samtidig med at der frigøres vand.

10 Sådanne harpikser er generelt hærde-kondensationspolymerer og omfatter generelt formaldehyd i udgangsmaterialerne. Eksempler er fenolharpikser og aminoplaster, f.eks. ureaformaldehydharpikser og melaminformaldehyd-harpikser. Af disse foretrækkes ureaformaldehydharpikser, og disse anvendes sædvanligvis i form af vandige sammensætninger af deres grund-15 substanser. Ureaformaldehydharpikser har en tendens til at krympe noget ved hærdning for derved at påvirke og styrke dobbeltdække-elementer.

Det vand, der dannes af harpikssammensætningen, gør det muligt for gipsen at hydrere og hærdne, og det styres fortrinsvis på en sådan måde, at både harpiksen og calciumsulfatet hærdner fuldstændigt. Med ureaform-20 aldehydharpikser, som hærdner bedst under sure pH-forhold, er det tilrådeligt at undgå gipser med højt carbonindhold og anvendelsen af de acceleratorer eller retarderingsmidler, som forstyrrer de sure harpiks-hærdnende forhold.

De foretrukne forhold mellem harpikser og gips ved dækket i henhold 25 til opfindelsen ligger mellem 1:1,6 og 1:4,0, baseret på tørvægten af henholdsvis harpiksfaststoffer og gips. Kondensationsharpikser tilføres ofte i form af vandige præpolymere sammensætninger, specielt i det tilfælde hvor det drejer sig om amidaldehydharpikser, hvor faststofindholdet er ca. 60 - 75%. Med sådanne væskesammensætninger vil det 30 foretrukne forhold mellem væskeharpikser og gipsmørtel være fra 1:1 til 1:2,5, idet 1:1,8 til 1:2,2 specielt foretrækkes.

Hvis der findes store mængder af mørtel, er det fordelagtigt at tilsætte blandingen noget ekstra vand for at gøre hærdningen af den mørtelholdige gips lettere, således at gipskomponenten kan tilvejebringe 35 maksimal styrke og ikke blot virke som et inaktivt fyldemiddel med hensyn til harpiksen. Ved mindre mængder mørtel vil sammensætningen have en tendens til i højere grad at få harpiksens egenskaber, og med større mængde mørtel vil den få en tendens til at få de egenskaber, som har forbindelse 5

DK 153064B

med mørtlen. Området for forholdet harpiks: gips, som er angivet i det foregående, er at foretrække, fordi det repræsenterer de optimale proportioner med hensyn til flammebestandighed og binding til substratet samt til rimelig pris. Med harpiks over dette område er der en stigende tendens 5 til nedbrydning ved brand, og sammensætningen bliver dyrere. Med har piks under dette område er der en stigende tendens til, at dækket bryder sammen ved kalcinering af gips under brand. Optimale blandinger indeholder en brøkdel gips på fra 1,8 til 2,2 gange vægten af vandig harpikssammensætning, hvilket medfører en ønsket balance af virkningen fra 10 hver bestanddel.

Det har endvidere vist sig, at den maksimale armeringsvirkning af fiberforstærkningen opnås, når fibrene befinder sig så nær overfladen som muligt af den aktuelle komponent. Af denne grund samt af hensyn til materialeøkonomi foretrækkes det, at harpiks- og gipssammensætnin-15 gen ikke skal findes i en væsentlig tykkelse over den fibrøse armering.

Det er blot nødvendigt at påføre tilstrækkeligt af sammensætningen til at binde stoffet eller arket til substratets overflade,, fortrinsvis en kontinuerlig film med minimal tykkelse over overfladen af stoffet eller arket. Dækket kan have en samlet tykkelse på mindre én 1 mm på hver 20 overflade eller 2 mm, hvor der anvendes tykkere stoffer, f.eks. til vægpaneler.

På grund af den foretrukne minimale tykkelse af dæklaget danner den fibrøse forstærkning en væsentlig brøkdel af laget. Det foretrækkes, at fibrene udgør fra 8 til 25 vægtprocent af harpiksfaststofferne og 25 gips i det hærdede dække.

De uorganiske fibre er fortrinsvis vitrøse fibre, f.eks. glasfibre, sten-eller slaggeuld. Glasfibre foretrækkes og bør tilsættes i form af et sammenhængende væv, strikket eller ikke-vævet stof eller net eller på anden måde indbyrdes forbundne arrangementer. Et ikke-vævet glasfibervæv 30 er en foretrukket form, når det gælder et billigt og let håndterligt produkt.

Passende armering kombineret med en fin finish kan opnås med glas- 2 fibervæv med en vægt på 60-80 g/m . Der kan benyttes lettere stoffer, såfremt armeringen har mindre interesse end brandbestandigheden, men 2 35 i de fleste tilfælde bør stofvægten ikke overskride 100 g/m . Ved kraftigere konstruktioner, f.eks. vægpaneler, kan der imidlertid anvendes tungere stoffer til opnåelse af større styrke.

6

DK 153064B

Fiberdiametrene kan varieres betydeligt, idet grovere fibre giver større porøsitet. Graden af porøsiteten af stoffet eller vævet er ikke kritisk, skønt det lader til, at porøsitet er nødvendigt for at tilvejebringe et stærkt bindende dække, idet det til opnåelse af god vedheftning er 5 nødvendigt, at der sker nogen gennemtrængning af harpiks- og gips blandingen gennem stoffet eller banen, selv om sidstnævnte er imprægneret fra begge sider.

Fiberlængden har mindre betydning, fordi de fibre, der anvendes, har form af et stof eller et ark. De foretrukne væv er imidlertid sam-10 mensat af fibre med en længde på 1-2 cm og er ikke-vævede, er enten anbragt tilfældigt eller orienteret i afhængighed af de retningsstrækegenskaber, som er nødvendige og er bundet med kunstharpiks, f.eks. urea-formaldehyd.

Bindingen af overfladelaget til substratmaterialet vil blive forbedret, 15 såfremt materialet er noget porøst overfor matriksharpiksen og gipssammensætningen, før den hærdner, og fortrinsvis vil sammensætningen trænge ind i substratmaterialet.

Bygnings- eller konstruktionselementerne ifølge den foreliggende opfindelse kan have en række forskellige former, men de mest nyttige 20 elementer er paneler, plader og ark, som er konstrueret efter forhåndsbestemte dimensionsspecifikationer. Sådanne paneler, plader og ark er med fordel dækket på begge sider for at tilvejebringe et laminat, der omfatter en substratkerne mellem armerede harpiks/gipshudlag.

Et specielt foretrukket produkt er et lamineret panel, plade eller 25 ark, som kan bruges til lofter, skillevægge og let konstruktionsarbejde, omfattende en kerne af opskummet polystyren og andre plaster betrukket på begge sider for at tilvejebringe ydre hudlag, som hvert omfatter et armeret ark af glasfibervæv, indlejret i en hærdet sammensætning af ureaformaldehydharpiks og gips, hvor vægtforholdene 30 mellem harpiksfaststoffer og gips ligger mellem 1:3,1 og 1:3,8, Idet sammensætningen danner en kontinuerlig film over vævets overflade.

.Et sådant panel, plade eller ark kan fremstilles som en tagplade eller loftsplade, og når den fremstilles med en tykkelse på 25 mm, vejer den ca. 2,85 kg/m og giver en flammespredning af klasse 1 og en brand-35 forplantning af klassse 0 ifølge BS476.

Andre brugbare paneler kan fremstilles ud fra fibrøse grundmaterialer, f.eks. bundne glas- eller stenuldsmåtter, for hvilke der hidtil ikke har foreligget nogen tilfredsstillende overfladefinish.

DK 153064B

7

Ikke alene forbedrer den foreliggende opfindelse spændviddekarakteristikkerne for substratmaterialerne, som opfindelsen benyttes ved, men den tilvejebringer også en overflade med flammespredende egenskaber, som gør produkterne brugbare i alle situationer, undtagen hvor der er et abso-lut krav for ikke-brandbarhed (og selv da, dersom der bruges ikke-brand-bart substratmateriale). Overfladefinishen kan være perforeret for at tilvejebringe lydabsorptionsegenskaber, og slutproduktet kan bruges f.eks. til tagforinger og forsænkede lofter, hvor det opfylder funktionerne for akustisk beklædning.

^ Panelerne kan monteres i rammestøtter eller "lay-in" gitterstøtter, som ikke kræver mekanisk fastgørelse, navnlig i tilfælde af substratmaterialer, som lettere giver efter, f.eks. ekspanderet polystyren, som ikke kan modstå anvendelsen af mekaniske fastgørelser eller påvirkningerne fra sådanne fastgørelser efter montering. I de tilfælde, hvor der anvendt- des et robust substratmateriale, kan der selv sagt anvendes mere robuste monteringsteknikker.

Bygnings- eller konstruktionselementet kan bearbejdes ved et manuelt system eller ved et mere automatiseret eller kontinuerligt system. Generelt kan den flydende vandige blanding af grundsubstans af hærde-20 kondensationspolymerer og hydratiserbar gipsmørtel påføres overfladen af substratet efterfulgt af stoffet eller arket af fibre eller omvendt, eller stoffet eller arket kan imprægneres med blandingen af polymergrundsubstansen og gips, og det imprægnerede Stof eller arket påføres substratet.

25 Fortrinsvis holdes den flydende blanding og arket af uorganiske fibre mellem substratmaterialet og et slippeark, idet slippearket påføres tryk under hærdningen af harpiksen og gipsen, hvorefter slippearket fj'ernes.

Anvendelsen af tryk er ikke kritisk, men foretrækkes sædvanligvis, 3Q men den er afhængig i det mindste delvis af porøsitetsegenskaberne af det fibrøse stof eller bane. I nogle tilfælde vil det være tilstrækkeligt f.eks. at sammenstille de enkelte komponenter til et dækket panel på en slippeoverflade, efter at begge sider er dækket, påføre et slippeark der over og presse dem sammen i kort tid, f.eks. ved bevægelse under en 35 valse for at sikre fuldstændig kontakt, hvorefter komponenterne kan holdes mellem slippefladerne uden tryk, indtil dækket er hærdet, eller i det mindste er blevet hårdt nok til, at panelet kan føres bort.

, DK 153064B

8

Den foretrukne mængde af den vandige blanding af den vandige harpiks og gips i forhold til vægten af fibre er en sådan, at fibrene udgør fra 5 til 15% af blandingen.

Idet opfindelsen nu er blevet beskrevet i generelle vendinger, vil 5 den blive yderligere beskrevet ved hjælp af eksempler under henvisning til flere måder at fremstille elementerne på.

Fig. 1 viser et skematisk snit gennem et panel, der er udformet ifølge opfindelsen, fig. 2 et skematisk billede af et kontinuerligt anlæg til udøvelse af 10 fremgangsmåden ifølge opfindelsen.

Ved den foretrukne udførelsésform for fremgangsmåden fremstilles en klæbende vandig blanding ved intim blanding af hemihydratgipsmførtel og ureaformaldehyd-sirup med 68+ 5% faststofindhold i forholdet en vægtdel sirup til to vægtdele mørtel.

15 Denne klæbrige blanding kan påføres sammen med et ikke-vævet fibervæv ved hjælp af en hvilken som helst af de efterfølgende fremgangsmåder.

Fremgangsmåde 1.

Som vist på tegningen føres glasfibervævet 1 kontinuerligt fra en 20 valse 3 mellem spalten mellem et par valser 5, hvor vævet imprægneres på begge sider med den klæbrige blanding, der er beskrevet i det foregående. Ved udgangssiden fra valserne 5, der virker som klæbemiddel-spredere, kommer det imprægnerede væv i berøring med et transportbånd 7 af slippende materiale, f.eks. polypropylen. Når en tilstrækkelig 25 længde af slippematerialet, der bærer det klæbende imprægnerede væv, er tilgængelig, bliver en plade 7 presset mod oversiden af det imprægnerede væv.

Pladen eller panelet føres derefter under en anden fordeler, der omfatter valser 5', som tilføres en lignende klæbeblanding, til et 30 yderligere væv 1' fra en valse 3\ Et andet slippebånd 7' anbringes derefter på toppen af det dannede laminat, og laminatet føres enten til en varm eller en kold presse.

Den flydende blanding får lejlighed til at hærde, når den befinder sig Ϊ pressen, og slippearket fjernes derefter. Pladerne, som er frem-35 stillet, har en hård, glat, vaskelig overflade.

Claims (7)

1. 20 Lignende resultater opnås, men hærde- og luftningstiden er kortere. Disse fremgangsmåder kan på lignende måde anvendes i forbindelse med opskummede plastpaneler, hårde og stive panelmaterialer, som f.eks. spånplader, eller mindre stive panelkonstruktioner, f.eks. bundne glas-og stenuldsmåtter. I tilfælde af mindre stærke og stive materialer 25 bør det tryk, der anvendes, ikke være så stort, at det ødelægger pladerne eller panelerne under fremstillingen. Patentkrav.
2. 1. Bygnings- eller konstruktionselement omfattende et fast substrat af et hovedsageligt stift materiale, som i det mindste på den ene side 30 har en påklæbet yderflade sammensat af uorganiske fibre og en hærdet sammensætning af en termohærdnende kondensationspolymer og gips, kendetegnet ved, at fibrene findes i form af et tyndt, for sammensætningen i dennes ikke hærdede tilstand gennemtrængeligt ark, og at mængden af den sammensætning, som benyttes, er tilstrækkelig 35 til alene at binde arket og danne en sammenhængende tynd film over vderfladen. DK 153064B
3. 2. Element ifølge krav 1, -kendetegnet ved, at fibrene udgør fra 8-25 vægtprocent af harpiksfaststoffer og gips, og at vægtforholdet mellem harpiksfaststofferne og gips ligger mellem 1:1,6 og 1:4,0, fortrinsvis mellem 1:3,1 og 1:3,8.
4. 3. Element ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at det uorganiske fibrøse ark er et bundet, ikke vævet stof, fortrinsvis glasfibre, med en vægt, der ikke overskrider 100 g/m .
5. 4. Fremgangsmåde til fremstilling af et bygnings- eller konstruktionselement ifølge krav 1, hvor det uorganiske fibrøse ark og en fly— 10 dende vandholdig sammensætning af forstadiet til en termohærdnende kondensationspolymer og gipsmørtel påføres overfladen af substratet, kendetegnet ved, at arket og en af sammensætningen tilstrækkelig mængde til alene at binde arket til substratet og til at danne en film over yderfladen af arket påføres substratet og dækkes med et 15 slippeark. 5: Fremgangsmåde ifølge krav 4 til fremstilling af elementer i form af plader, kendetegnet ved, at pladerne dækkes ved en satsvis fremgangsmåde ved påføring af den flydende sammensætning og det fibrøse ark mellem overfladen af en plade og et slippeark, og 20 at lignende behandlede plader opbygges i en stabel, som derefter presses.
6. 6. Fremgangsmåde ifølge krav 4 eller 5, kendetegnet ved, at graden af hærdning af overfladebelægningen styres for på i og for sig kendt måde at tillade, at gipsen ikke hærder senere end størk-25 ningen af polymeren.
7. 7. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 4-6, kendetegnet ved at tilberede den flydende blanding af et vandholdigt forstadium til en polymersammensætning og gips, hvori der findes tilstrækkeligt af forstadiet til sammensætningen til, således 30 som det i og for sig er kendt, at muliggøre hydrering af al gipsen.