EP1382764A1 - Tragendes, dämmendes, luftdichtes Sandsichbauelement insbesondere für Decken und Dächer - Google Patents

Tragendes, dämmendes, luftdichtes Sandsichbauelement insbesondere für Decken und Dächer Download PDF

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EP1382764A1
EP1382764A1 EP03015288A EP03015288A EP1382764A1 EP 1382764 A1 EP1382764 A1 EP 1382764A1 EP 03015288 A EP03015288 A EP 03015288A EP 03015288 A EP03015288 A EP 03015288A EP 1382764 A1 EP1382764 A1 EP 1382764A1
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EP
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load
bearing
ceilings
core
roofs
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EP03015288A
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English (en)
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Edgar Asmussen
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B7/00—Roofs; Roof construction with regard to insulation
    • E04B7/20—Roofs consisting of self-supporting slabs, e.g. able to be loaded
    • E04B7/22—Roofs consisting of self-supporting slabs, e.g. able to be loaded the slabs having insulating properties, e.g. laminated with layers of insulating material
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C2/00—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels
    • E04C2/02—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials
    • E04C2/26—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials composed of materials covered by two or more of groups E04C2/04, E04C2/08, E04C2/10 or of materials covered by one of these groups with a material not specified in one of the groups
    • E04C2/284—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials composed of materials covered by two or more of groups E04C2/04, E04C2/08, E04C2/10 or of materials covered by one of these groups with a material not specified in one of the groups at least one of the materials being insulating
    • E04C2/296—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials composed of materials covered by two or more of groups E04C2/04, E04C2/08, E04C2/10 or of materials covered by one of these groups with a material not specified in one of the groups at least one of the materials being insulating composed of insulating material and non-metallic or unspecified sheet-material

Definitions

  • the invention relates in particular to a load-bearing, insulating, airtight sandwich component for ceilings and roofs according to the preamble of the main claim.
  • Sandwich elements as wall and roof components are so far, for example, by Approval Z-9.1-315 from the German Institute for Building Technology, March 17, 1995, Berlin, known.
  • Such components of the prior art consist of two outer Cover layers made of 16 mm flat pressed panels according to DIN 68763 and a 110 mm thick foamed-in polyurethane (PUR) rigid foam core according to DIN 18164 part 1.
  • PUR foamed-in polyurethane
  • the permitted height of the wall components is further disadvantageously 2.7 m limited and at the head and foot of the wall component is one over several individual elements continuous frame or a threshold made of softwood, sorting class S10 nail with a height of more than 50 mm and a width of 110 mm.
  • the span of the slab panels may not exceed 3.5 m, the cantilever length 1 m.
  • a hard foam sheet namely a styrofoam sheet
  • the flat surface of which is visible and controllable even before it is glued.
  • Two plywood panels from at least five layers with a thickness of at least 5 mm, glued on with a two-component melanin resin adhesive, and plywood in the end areas can, as confirmed by the Research and Materials Testing Institute for Building (FMPA), already without additional support elements unglued joints with 9 mm plywood panels and a 30 cm thick core layer as a 1 ⁇ 2.5 m element can take loads of up to 52 tons.
  • the average for the modulus of elasticity E D (0) (plywood panel) is 4500 MN / m 2 .
  • the calculated shear modulus of the core foam is G K (0) : 2.3 MN / m 2 .
  • the plywood panels are also preferably sanded, to roughen the surfaces.
  • the frame timbers can be made of glulam of the strength class BS11 the individual layers are connected to each other by the same adhesive be used for gluing to the styrofoam or hard foam core becomes.
  • This adhesive is from BASF under the trade name Kauramin 681 with hardener 686 as a two-component adhesive on the market.
  • the adhesive is applied in a high-frequency stray field press, as described in the patent application 198 52 633 is described, activated and cured. Compared to the state of the art this results in a much more intimate non-positive connection (without bulge Kink) of the two waterproof glued plywood panels with the Foam core than in the prior art, this and the other stiffness of the cover layers and the core contribute to the outstanding strength.
  • the achieved in the prior art Adhesion has a similar tear strength, but it is through very firm, glass-hard adhesive layer - albeit a very thin fourth and fifth layer given that can explain the surprisingly high strength properties.
  • the wall elements advantageously consist of two external plywood panels 12 with at least five layers and an inner one, advantageously made of polystyrene existing rigid foam core 10 with a height of 3 m, and can without grid vary in total length from 3 m to 12 m. It is a variable Unbonded vertical joint 20 is provided between the core foam panels, over the the plywood panels overlap by at least 50 cm.
  • the thickness of the polystyrene rigid foam core 10 can be between 60 mm for thin inner walls and 350 mm vary for the heat-insulating outer walls of passive houses.
  • All planking and core layer joints run parallel to this element Wall height and are at least one another in the longitudinal direction of the element Dimension offset 50 cm. Elements are therefore airtight and moistureproof without a vapor barrier.
  • the grain direction ("A") of the cover veneers (18) should be parallel to the wall height run.
  • the wall elements have one at the bottom and one at the top of the wall height continuous glued-in sleeper or timber 14 made of glulam of the strength class BW11 or a one-piece wood of sorting class S10, the cross-sectional dimension the sleepers and timbers 14 by the thickness of the core 10 are specified and are 100mm thick at wall height.
  • the length of the rigid foam strips 16 is determined by those of the roof elements.
  • the elements For roof elements up to 5 m length, the elements have no joints of the rigid foam in the longitudinal direction of the element on. Otherwise they are staggered overlapping each other. That means in particular that the polystyrene rigid foam strips are blunt for roof elements over 5 m Have joints in the longitudinal direction of the element, the joints being arranged according to statics in according to the statics.
  • each two plywood panels glued together with decomposed joints, so that in the roof elements the joints and the grain and the veneers of the planking run transverse to the clamping direction.
  • the sandwich elements are manufactured using the cycle shift method of a high-frequency stray field press with a press quantity and width of 1.3 m or 3 m.
  • the polystyrene rigid foam cores are covered with the approved adhesive Kauramin 681 and Hardener 616 from BASF glued.
  • This adhesive is a melanin resin system adhesive from BASF.
  • the press time of a bar is 4 minutes with the top and bottom alternately for 30 minutes for 4 minutes Seconds and then a post-curing time of 45 seconds in the Press is done.
  • the length of the sandwich elements is mainly due to the open time of the Limited adhesive, so is not critical.
  • the core is glued to the planking and the sleepers and frames (for the wall elements) takes place in one press cycle for ceiling elements without frames the core layer was glued to the two-layer cladding also with a pressing process.

Abstract

Tragendes, dämmendes, luftdichtes Sandwichbauelement insbesondere für Decken und Dächer, bei dem wenigstens eine den Kern bildende Hartschaumplatte (10) und zwei mit einem Zwei-Komponenten-Melaninharz-Kleber auf die Flächen aufgeklebten, wenigstens 5 mm dicken, aus wenigstens fünf Lagen wasserfest verklebten Sperrholzplatten (12) besteht. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein tragendes, dämmendes, luftdichtes Sandwichbauelement insbesondere für Decken und Dächer nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
Sandwichelemente als Wand- und Dachbauteile sind bisher beispielsweise durch die Zulassung Z-9.1-315 des Deutschen Institutes für Bautechnik, 17.03.1995, Berlin, bekannt. Derartige Bauelemente des Standes der Technik bestehen aus zwei äußeren Deckschichten aus 16 mm Flachpressplatten nach DIN 68763 und einer 110 mm dicken, eingeschäumten Polyurethan (PUR)-Hartschaumkern nach DIN 18164 Teil 1.
Sie werden hergestellt, indem kontinuierlich in einer Durchlaufpresse zwischen die im Abstand von 110 mm zugeführten Flachpressplatten ein flüssiges Schaumgemisch gesprüht wird, das beim Aufschäumen eine Haftverbindung mit den Flachpressplatten eingeht. Die Sandwich-Elemente werden unmittelbar nach der Herstellung für den speziellen Einsatzzweck zugeschnitten und danach zum Aushärten gelagert. Dabei ist an die einwandfreie Arbeitsweise der Produktionsanlagen und die Überwachung des Herstellungsprozesses hohe Anforderungen zu stellen, da schon geringe Defekte in der Klebverbindung die Lastaufnahme erheblich vermindern.
Dabei ist weiter nachteiligerweise die zugelassene Höhe der Wandbauteile auf 2,7 m begrenzt und am Kopf und Fuß des Wandbauteils ist ein über mehrere Einzelelemente durchlaufender Rähm bzw. eine Schwelle aus Nadelschnittholz der Sortierklasse S10 mit einer Höhe von mehr als 50 mm und einer Breite von 110 mm einzunageln. Die Stützweite bei Einfällplatten darf 3,5 m, die Kragarmlänge 1 m nicht überschreiten.
Diese Bauelemente haben bisher beim Einsatz unzulängliche Dämmeigenschaften, der vergleichsweise schwere Polyurethanschaum (Rohdichte mindestens 33 kg/m3) leitet Wärme, die durch die ebenfalls wärmeleitenden Pressplatten zugeführt wird, für viele Anwendungen in zu großem Maße.
Weiter ist es notwendig, Einzelelemente auf komplizierte Weise im Stoßbereich der Flachpressplatten jeweils innenseitig durch Verbindungselemente aus Flachpressstäben (Federn, Vollholzstäben oder dergleichen) zu verbinden. An diesen Stellen sind die Bauteile zudem nicht optimal luftdicht, so dass bereits vorgeschlagen wird, einen Ortschaum in nicht näher erläuterter Weise in entsprechende Rillen der Stöße einzubringen.
Die Erfindung hat sich dagegen zur Aufgabe gestellt, ein Sandwichbauelement zu schaffen, das diese Nachteile nicht aufweist. Erfmdungsgemäß wird dies durch ein Sandwichbauelementen mit den Merkmalen des Hauptanspruches gelöst. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung wieder.
Erfindungsgemäß wird eine Hartschaumplatte, nämlich eine Styroporplatte, als Kern verwandt, deren ebene Oberfläche schon vor dem Verkleben einsehbar und kontrollierbar ist. Zwei mit einem Zwei-Komponenten-Melaninharz-Kleber aufgeklebte Sperrholzplatten aus wenigstens fünf Lagen mit einer Dicke von wenigstens 5 mm sowie Rähmhölzem in den Endbereichen können, wie die Forschungs- und Materialprüfanstalt für das Bauwesen (FMPA) bestätigt hat, ohne weitere Stützelemente bereits mit unverklebten Stößen bei 9 mm Sperrholzplatten und einer 30 cm dicken Kernschicht als 1 × 2,5 m großes Element Lasten von bis zu 52 Tonnen aufnehmen. Im Mittelwert ergeben sich für das E-Modul ED(0)(Sperrholzplatte): 4500 MN/m2. Das rechnerische Schubmodul des Kernschaumes beträgt GK(0) : 2,3 MN/m2.
Vorteilhafterweise werden dabei die Faserrichtungen des Deckfurniers und damit - bei einer ungeraden Zahl von Furnierlagen - von einer Lage mehr als in Querrichtung in vertikaler Ausrichtung eingesetzt. die Sperrholzplatten werden bevorzugt zudem geschliffen, um die Oberflächen aufzurauhen.
Die Rahmenhölzer können aus Brettschichtholz der Festigkeitsklasse BS11 hergestellt werden, wobei die einzelnen Schichten durch den gleichen Kleber miteinander verbunden werden, der auch zur Klebung an den Styropor bzw. Hartschaumkern eingesetzt wird. Dieser Kleber ist von der Firma BASF unter dem Handelsnamen Kauramin 681 mit Härter 686 als Zweikomponentenkleber auf dem Markt.
Der Kleber wird in einer Hochfrequenz-Streufeldpresse, wie sie in Patentanmeldung 198 52 633 beschrieben ist, aktiviert und ausgehärtet. Gegenüber dem Stand der Technik ergibt sich damit eine wesentlich innigere kraftschlüssige Verbindung (ohne Beulund Knickmöglichkeit) der beiden wasserfest verklebten Sperrholzplatten mit dem Schaumkern als im Stand der Technik, dies und die andere Steifigkeit der Deckschichten und des Kern tragen zur überragenden Festigkeit bei. Der im Stand der Technik erzielten Klebung kommt zwar eine ähnliche Reißfestigkeit zu, allerdings ist die durch sehr feste glasharte Kleberschicht eine - wenn auch sehr dünne vierte und fünfte Lage gegeben, die die überaschend hohen Festigkeitseigenschaften erklären kann.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Zeichnung. Dabei zeigt:
Fig. 1
den Querschnittsaufbau und die Abmessungen eines Wandelementes, und
Fig. 2
ein Dachelement mit einer Länge von mehr als 5 m mit stumpfgestossenen Polystyrol-Hartschaumstreifen in Element-Längsrichtung.
Die Wandelemente bestehen vorteilhafterweise aus zwei außenliegenden Sperrholzplatten 12 mit wenigstens fünf Lagen und einem innenliegenden, vorteilhafterweise aus Polystyrol bestehenden Hartschaumkern 10 mit einer Höhe von 3 m, und können ohne Raster in der Gesamtlänge von 3 m bis 12 m variieren. Es ist dabei ein variabler unverklebter vertikaler Stoß 20 zwischen den Kernschaumplatten vorgesehen, über den die Sperrholzplatten wenigstens 50 cm überlappen. Die Dicke des Polystyrol-Hartschaumkerns 10 kann dabei zwischen 60 mm für dünne Innenwände und 350 mm für die wärmedämmenden Außenwände von Passivhäusern variieren.
Alle Beplankungs- und Kernschichtstöße verlaufen bei diesem Element parallel zur Wandhöhe und sind hierbei zueinander in Element-Längsrichtung mindestens um das Maß 50 cm versetzt. Elemente sind daher ohne Dampfsperre luft- und feuchtigkeitsdicht. Die Faserrichtung ("A") der Deckfurniere (18) sollte dabei parallel zur Wandhöhe verlaufen.
Die Wandelemente besitzen am unteren und am oberen Rand der Wandhöhe jeweils ein durchgehendes eingeklebtes Schwellen- bzw. Rähmholz 14 aus Brettschichtholz der Festigkeitsklasse BW11 oder ein einteiliges Holz der Sortierklasse S10, wobei die Querschnittsabmessung der Schwellen- und Rähmhölzer 14 durch die Dicke des Kerns 10 vorgegeben sind und in Wandhöhe 100mm dick sind.
Insbesondere Dachelemente als Sonderfall der Sandwichbauelemente weisen Polystyrol-Hartschaumstreifen 16 mit einer Breite von 50 cm und wechselnden Dicken auf, die statikabhängig im Bereich zwischen 20 - 30 cm liegen. Die Länge der Hartschaumstreifen 16 wird durch diejenigen der Dachelemente vorgegeben. Bei Dachelementen bis 5 m Länge weisen die Elemente keine Stöße des Hartschaumes in Elementlängsrichtung auf. Ansonsten werden sie einander versetzt überlappend vorgesehen. Das heißt insbesondere, daß bei Dachelementen über 5 m die Polystyrol-Hartschaumstreifen stumpfe Stöße in Element-Längsrichtung aufweisen, wobei die Stöße statikgemäß angeordnet in der Statik entsprechend berücksichtigt werden. Die Stöße der Polystyrol-Hartschaumstreifen werden zudem versetzt zu den Stößen der Beplankungen angeordnet, wobei die Dicke der Sperrholzplatten 12 für die Dachelemente beidseitig 2 × 9 mm = 18 mm (oder auch 2 × 12 mm) beträgt. Zur Erzielung der Belastungsdicke werden jeweils zwei Sperrholzplatten vollflächig mit zersetzten Stößen miteinander verklebt, so dass bei den Dachelementen die Stöße und die Faserrichtung und Deckfurniere der Beplankungen quer zur Spannrichtung verlaufen.
Die Herstellung der Sandwichelemente erfolgt im Taktschiebeverfahren einer Hochfrequenz-Streufeldpresse mit einer Pressenmenge und -breite von 1,3 m bzw. 3 m. Die Beplankungen der Polystyrol-Hartschaumkerne werden mit dem zugelassenen Kleber Kauramin 681 und Härter 616 der Firma BASF verklebt.
Dieser Kleber ist ein Melaninharzsystemkleber der Fa. BASF. Die Presszeit eines Taktes beträgt 4 Minuten wobei die Ober- und Unterseite 4 Minuten lang abwechselnd je 30 Sekunden erwärmt werden und anschließend eine Nachhärtezeit von 45 Sekunden in der Presse erfolgt. Die Länge der Sandwichelemente ist vor allem durch die offene Zeit des Klebstoffes begrenzt, ist also wenig kritisch.
Die Verklebung des Kern mit dem Beplankungen und den Schwellen und Rähmhölzern (für die Wandelemente) erfolgt in einem Pressgang bei Deckenelementen ohne Rähmhölzer erfolgte Verklebung der Kernschicht mit den zweischichtig aufgebauten Beplankungen ebenfalls mit einem Pressvorgang.
Falls statt einer HF-Streufeldpresse eine Mikrowellenanlage zum Einsatz kommt, können Holzzementwerkstoffplatten o.ä. statt der Sperrholzplatten eingesetzt werden, da Mikrowellen auch durch diese Materialien dringen. Allerdings ist bei gleicher Schichtdicke die Tragkraft geringer.

Claims (5)

  1. Tragendes, dämmendes, luftdichtes Sandwichbauelement insbesondere für Decken und Dächer, gekennzeichnet durch
    wenigstens eine den Kern bildende Hartschaumplatte (10) und zwei mit einem Zwei-Komponenten-Melaninharz-Kleber auf die Flächen aufgeklebte, wenigstens 5 mm dicke, aus wenigstens fünf Lagen wasserfest verklebte Sperrholzplatten (12).
  2. Tragendes Sandwichbauelemente, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserrichtung (A) der Deckfurniere (18) der eingesetzten Sperrholzplatten (12) beim Einsatz als Wandelement in vertikaler Einbaurichtung ausgerichtet ist.
  3. Tragendes Sandwichbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Wandelement je ein Rähmholz (14) an den oberen und unteren Seiten zwischen den Sperrholzplatten (12) den Kern (10) begrenzt.
  4. Tragendes Sandwichbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einsatz als Dachelement stumpf stoßende Polysterol-Hartschaumstreifen (16) in Element-Längsrichtung angeordnet untereinander unverklebt eingesetzt werden.
  5. Tragendes Sandwichbauelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Sandwich-Dach-Bauelement mit einer auf Stoß aufgebrachten Beplankung von zwei Lagen Sperrholzplatten (12) auf wenigstens der Oberseite bedeckt ist.
EP03015288A 2002-07-15 2003-07-07 Tragendes, dämmendes, luftdichtes Sandsichbauelement insbesondere für Decken und Dächer Withdrawn EP1382764A1 (de)

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