PL208874B1 - Element budowlany - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest element budowlany do budowy ścian wewnętrznych, ścian zewnętrznych i/lub stropów lub też dachów, korzystnie płaskich lub lekko nachylonych dachów budowli, składający się z tworzącej rdzeń izolacyjny warstwy izolacyjnej z włókien mineralnych związanych spoiwem, w szczególności związanych żywicą syntetyczną włókien z wełny mineralnej i/lub z wełny szklanej, i z co najmniej jednej korzystnie metalowej warstwy osłonowej, umieszczonej na dużej powierzchni warstwy izolacyjnej, przy czym między warstwą osłonową i warstwą izolacyjną jest umieszczona warstwa kleju, który łączy warstwę osłonową i warstwę izolacyjną.

Znane są ze stanu techniki tego rodzaju elementy budowlane określane jako elementy warstwowe (przekładkowe). Takie elementy warstwowe z metalowymi warstwami osłonowymi i niepalnym rdzeniem izolacyjnym, na przykład z wełny mineralnej, są obecnie spotykane na rynku w wielu wariantach.

Znane są też inne elementy warstwowe z warstwami osłonowymi wykonanymi z GFK (tworzywo sztuczne wzmocnione włóknem szklanym), z tworzyw drzewnych, szkła i tak dalej, w których warstwa osłonowa jest przyklejana na warstwie izolacyjnej za pomocą klejów poliuretanowych. Z reguły stosowane kleje poliuretanowe, łączące rdzeń izolacyjny z warstwami osłonowymi, uniemożliwiają zakwalifikowanie tych elementów warstwowych do klasy A materiału budowlanego (niepalny), a więc elementy te spełniają tylko wymagania klasy B1 (trudnopalne).

Tego rodzaju elementy warstwowe są kształtowane również z rdzeniem izolacyjnym z poliuretanu (PUR) i także są zaliczane do klasy B1, a więc użytkownik tych elementów budowlanych nie może łatwo zorientować się, jakie zalety mają elementy budowlane z rdzeniem izolacyjnym z włóknistych materiałów izolacyjnych. Tak więc elementy warstwowe z rdzeniem izolacyjnym z poliuretanu, w przeciwieństwie do elementów warstwowych z rdzeniem z włóknistych materiałów izolacyjnych, nie nadają się na rozwiązania techniczne w klasie F30 - F120 ochrony przeciwpożarowej. Badania elementów warstwowych z rdzeniami izolacyjnymi z włókien mineralnych, w szczególności z wełny mineralnej, wykazały wielokrotnie, że elementy te wytrzymują próby aż do klasy F120 ochrony przeciwpożarowej.

Aby materiał budowlany uzyskał klasę A według DIN 4102 część 1, musi on przejść z powodzeniem zarówno znormalizowany test szybu ogniowego, jak też znormalizowany test piecowy albo oznaczenie dolnej wartości opałowej produktu budowlanego. Dodatkowo produkt budowlany jest sprawdzany pod względem właściwości dymotwórczych.

Kleje organiczne na bazie poliuretanu okazały się odpowiednie do produkcji elementów warstwowych z rdzeniem izolacyjnym z wełny mineralnej i warstwami osłonowymi z arkuszy blachy. Zastosowane kleje jedno- lub dwuskładnikowe na bazie organicznej zapewniają niezbędne połączenie między rdzeniem izolacyjnym i warstwami osłonowymi. Jako materiał izolacyjny na rdzenie izolacyjne wykorzystuje się oprócz włókien mineralnych także porowate mineralne materiały wyjściowe, na przykład perlity. Także płyty budowlane na bazie gipsu i cementu montuje się czasem między warstwą osłonową i rdzeniem izolacyjnym dla ochrony takiego rdzenia nie odpornego na wysoką temperaturę.

Przedstawione wyżej elementy warstwowe potwierdziły swoją przydatność, gdy są wykorzystywane w ustawieniu pionowym. Jednakże w przypadku użycia tego rodzaju elementów warstwowych w konstrukcjach stropowych lub w przypadku zabudowy z nachyleniem daje się zauważ y ć , ż e w próbie ogniowej już po krótkim czasie następuje odspojenie od rdzenia izolacyjnego warstwy osłonowej po stronie ogniska pożaru. Powodem jest to, że klej organiczny nie ma odpowiedniej odporności termicznej, wobec czego już od temperatury od 100 do 150°C klej ten mięknie, a w wyższej temperaturze spala się, toteż następuje rozłączenie połączenia między rdzeniem izolacyjnym i warstwą osłonową i warstwa ta może zdeformować się tak, że nie istnieje już ognioodporne połączenie między poszczególnymi elementami warstwowymi, które tworzą na przykład powierzchnię stropu. W efekcie zwiększa się przenikanie ciepła zwłaszcza w obrębie spoin.

Dlatego zamiast klejów organicznych zastosowano kleje nieorganiczne, które mogą być wystawione na działanie temperatury nawet powyżej 1000°C. Kleje te poprawiają wprawdzie trwałość elementów ognioodpornych w konstrukcjach poziomych lub nachylonych, ale ze względu na długi czas twardnienia i domieszki wody w strefie opisanych tu elementów budynku mogą być stosowane warunkowo, gdyż tylko warunkowo umożliwiają one ciągłą produkcję, na przykład na ciągłej instalacji dwupotokowej. Racjonalna produkcja wymaga mianowicie, żeby wykonane elementy budynku możliwie zaraz po złączeniu ich komponentów, a więc rdzenia izolacyjnego i warstw osłonowych, nadawały się do dalszych operacji. Jednak na ich manipulacje nie pozwala długi czas twardnienia klejów

PL 208 874 B1 nieorganicznych na przykład na bazie szkła wodnego. Również kleje na bazie gipsu lub cementu nie są tu alternatywą, bo także w tym przypadku trzeba liczyć się z długim czasem twardnienia takiego kleju.

Gdy zacznie się zbyt wcześnie manipulować tak sklejonymi elementami budowlanymi, to istnieje znaczne niebezpieczeństwo odspojenia w kilku lub nawet wielu miejscach sklejenia, co wpływa niekorzystnie na ostateczną wytrzymałość takich elementów budowlanych.

Dlatego u podstaw wynalazku leży zadanie rozwinięcia tego rodzaju elementu budowlanego tak, żeby umożliwić szybkie manipulowanie wykonanymi elementami po zakończeniu ciągłego procesu produkcyjnego i jednocześnie uzyskać wysokie zabezpieczenie ogniowe tak, aby elementy budowlane można było zastosować także w dachu o większym kącie nachylenia.

Rozwiązanie takiego zadania przewiduje w tego rodzaju elemencie budowlanym warstwę złożoną z pierwszego szybko wiążącego kleju i drugiego kleju zachowującego skuteczność pod bezpośrednim działaniem ognia w temperaturze do ponad 1000°C, które są usytuowane w oddzielonych od siebie strefach tej warstwy.

Tak więc połączenie między rdzeniem izolacyjnym i warstwą osłonową uzyskuje się zarówno za pomocą kleju organicznego umożliwiającego szybkie połączenie, mianowicie sklejenie rdzenia izolacyjnego z warstwą osłonową, jak też za pomocą kleju nieorganicznego zapewniającego wysokie zabezpieczenie ogniowe, przy czym powolne twardnienie kleju nieorganicznego - z punktu widzenia potrzeby szybkiej manipulacji w procesie produkcyjnym - jest kompensowane przez szybko twardniejący klej organiczny, a niedostateczna odporność ogniowa kleju organicznego jest zastąpiona wysoką odpornością kleju nieorganicznego. Ponadto oba te kleje są umieszczone w oddzielonych od siebie strefach, toteż po pierwsze nie oddziałują na siebie chemicznie i po drugie mogą być umieszczone tam, gdzie dany klej spełnia szczególnie dobrze swoje zadanie.

Inne cechy i zalety wynalazku wynikają z zastrzeżeń zależnych i są objaśniane niżej.

Do wytwarzania niepalnego elementu budowlanego z metalowymi warstwami osłonowymi i rdzeniem izolacyjnym z wełny mineralnej mogą być wykorzystane obecne płyty izolacyjne, które mają minimalne tolerancje grubości. Gładkie metalowe warstwy osłonowe w postaci blach zapewniają przyleganie na całej powierzchni do zwykle nielaminowanego niepalnego rdzenia izolacyjnego z włókien wełny mineralnej. W przypadku stosowania blach profilowanych (karbowane, z mikroliniowaniem, mikrostrukturą) dobrze jest, gdy odstęp między warstwą osłonową i powierzchnią rdzenia izolacyjnego w ż adnym miejscu nie przewyższa 1,1 mm.

Takie elementy budowlane mogą znaleźć szersze zastosowanie w budownictwie, w szczególności przy budowie hal przemysłowych, gdzie nie mogły być dotychczas używane ze względu na zakwalifikowanie materiału budowlanego do klasy B1.

Za pomocą zgodnego z wynalazkiem elementu budowlanego mogą być wykonywane ścianki działowe lub fasady, ściany ogniowe, kompleksowe ścianki działowe i niepalne konstrukcje dachowe, które można zakwalifikować do niepalnych.

Tak więc kombinacja dwóch klejów pozwala na szybkie połączenie między dwiema płaszczyznami materiałowymi rdzenia izolacyjnego z jednej strony i warstwą osłonową z drugiej strony lub też między rdzeniem izolacyjnym i umieszczoną pod warstwą osłonową płytą przeciwpożarową. Dzięki temu możliwe jest efektywne wytwarzanie elementów budowlanych. Drugi klej w razie pożaru zapewnia przyczepność przy bezpośrednim działaniu temperatury do ponad 1000°C i działa w szczególności w stanie zamontowania elementu budowlanego.

Różne kleje można nanosić obok siebie w postaci ściegów lub kropli metodą rozpylania lub walcowania na warstwach osłonowych lub przyklejanym do nich rdzeniu izolacyjnym.

Jako odpowiednie kleje organiczne sprawdziły się kleje na bazie jedno- lub wieloskładnikowej. Z klejów nieorganicznych mogą być użyte kleje, które w próbie ogniowej spełniają wymagania w temperaturze zwiększonej do ponad 1000°C i z reguły są oparte na szkle wodnym, cemencie, gipsie lub podobnej bazie.

Poszczególne części składowe elementu budowlanego po naniesieniu kleju łączy się ze sobą i poddaje twardnieniu z doprowadzaniem ciepła w urządzeniu działającym w sposób ciągły lub nieciągły. W zwyczajnie ogrzewanej instalacji dwutokowej albo w zwyczajnie ogrzewanej prasie reaguje najpierw w krótkim czasie klej organiczny. Przy tym z równolegle stosowanych uwodnionych klejów nieorganicznych preferowane są kleje jednoskładnikowe, które twardnieją z wodą podczas procesu twardnienia. Dzięki bardzo krótkiemu procesowi twardnienia kleju organicznego elementy budowlane krótko po stwardnieniu kleju organicznego mogą być wyjmowane ręcznie lub mechanicznie z urządzenia

PL 208 874 B1 produkcyjnego i można nimi manipulować w zwykły sposób. Klej nieorganiczny twardnieje całkowicie podczas tymczasowego składowania elementów budowlanych przed ich wysyłką. Do tego czasu element ten uzyskuje swoją maksymalną wytrzymałość.

Tak wytworzone elementy budowlane, mimo zastosowania kleju nieorganicznego, nadają się już po krótkim czasie do manipulowania nimi, przy czym nie trzeba zmieniać, w szczególności wydłużać ciągłego lub przerywanego procesu produkcyjnego.

W próbie ogniowej i podczas rzeczywistych poż arów odspajają się lub spalają się tylko kleje organiczne. Klej nieorganiczny nawet w temperaturze powyżej 1000° C zapewnia niezbędne połączenie między warstwami osłonowymi i rdzeniem izolacyjnym lub też warstwami osłonowymi i umieszczonymi na rdzeniu izolacyjnym płytami ogniotrwałymi, przy czym oczywiście także między tymi płytami ogniotrwałymi i rdzeniem izolacyjnym można przewidzieć odpowiednio rozmieszczone dwa kleje. Dlatego takie elementy budowlane mogą być stosowane w budynku nie tylko w ustawieniu pionowym lecz także z nachyleniem, tak że nadają się one również na konstrukcje dachowe.

Opisane wyżej elementy budowlane mogą mieć także warstwy osłonowe o profilowanej powierzchni. W przypadku takich elementów budowlanych korzystnie jest, gdy do wnęk powstających w wyniku nał o ż enia profilowanych warstw osł onowych na rdzeń izolacyjny wprowadza się spienione kleje organiczne, natomiast strefy warstw osłonowych przylegające bezpośrednio do rdzenia izolacyjnego są sklejane z tym rdzeniem za pomocą nieorganicznego, niepalnego kleju.

Zgodne z wynalazkiem ukształtowanie elementu budowlanego ma poza tym tę zaletę, że znacznie poprawia się trwałość takiego elementu budowlanego, przy czym nie występuje zauważalne częściowo w znanych elementach budowlanych szybkie starzenie, zwłaszcza połączenia między rdzeniem izolacyjnym i warstwami osłonowymi, dzięki czemu nie zmniejsza się ogólna wytrzymałość elementu budowlanego. Poza tym za pomocą elementu budowlanego według wynalazku można poprawić przyczepność między krytycznymi, na przykład bardzo gładkimi lub oksydowanymi powierzchniami warstw osłonowych.

Inne cechy i zalety wynalazku wynikają z poniższego opisu przynależnego rysunku, na którym przedstawiono w przekroju i widoku z boku preferowane odmiany realizacji elementu budowlanego, przy czym:

fig. 1 przedstawia w przekroju i widoku z boku fragment elementu budowlanego w pierwszej odmianie realizacji;

fig. 2 - fragment elementu budowlanego w drugiej odmianie realizacji, ukazany w przekroju i widoku z boku;

fig. 3 - fragment elementu budowlanego w trzeciej odmianie realizacji, ukazany w przekroju i widoku z boku i fig. 4 - fragment powierzchni rdzenia izolacyjnego elementów budowlanych według fig. 1 do 3 z umieszczonymi na niej klejami.

Przedstawiony na fig. 1 do 3 element budowlany 1 przeznaczony na ściany wewnętrzne, ściany zewnętrzne i/lub stropy lub też dachy, korzystnie płaskie albo lekko nachylone dachy budowli, składa się z tworzącej rdzeń izolacyjny warstwy izolacyjnej 2 z włókien mineralnych związanych spoiwem, w szczególności związanych żywicą syntetyczną włókien z wełny mineralnej i/lub z wełny szklanej, i z co najmniej jednej korzystnie metalowej warstwy osłonowej 3, która jest umieszczona na dużej powierzchni 4 warstwy izolacyjnej 2, przy czym między warstwą osłonową 3 i warstwą izolacyjną 2 jest umieszczona warstwa 5 składająca się z dwóch różnych klejów, za pomocą których warstwa osłonowa 3 jest sklejona z warstwą izolacyjną 2.

Warstwa 5 jest podzielona na strefy 6 i 7. W strefie 6 jest umieszczony klej organiczny, który ma przykładowo postać dwuskładnikowego kleju poliuretanowego i cechuje się szybkim twardnieniem. Natomiast w strefie 7 znajduje się klej nieorganiczny bazujący na spoiwie mineralnym, jak szkło wodne, cement, gips lub tym podobne, tak że posiada on wysoką odporność ogniową i zapewnia co najmniej przez określony czas połączenie między warstwą osłonową 3 i warstwą izolacyjną 2 także w temperaturze przewyższającej 1000°C.

Spieniony klej organiczny jest naniesiony w strefie 6 na całej powierzchni warstwy izolacyjnej 2 na grubości 1 mm, przy czym na warstwę izolacyjną 2 przypada około 0,3 kg/m² kleju.

Warstwa izolacyjna 2 jest wykonana z mających duży format płyt z włókien mineralnych. Na każdej z dwóch dużych powierzchni 4 warstwy izolacyjnej 2 jest umieszczona warstwa osłonowa 3,

PL 208 874 B1 przy czym dolna warstwa osłonowa 3 jest ukształtowana jednopowłokowo a górna warstwa osłonowa 3 jest dwupowłokowa. Tak więc górna warstwa osłonowa składa się z dwóch sklejonych ze sobą powłok metalowych 8. Między powłokami metalowymi 8 jest usytuowana warstwa 5 dwóch klejów, przy czym warstwa 5 odpowiada warstwie 5 usytuowanej między dolną warstwą osłonową 3 i warstwą izolacyjną 2.

Na fig. 2 przedstawiono drugi przykład realizacji elementu budowlanego 1, który różni się od przykładu z fig. 1 tym, że po pierwsze między warstwą izolacyjną i dolną warstwą osłonową 3 jest ukształtowana płyta ogniotrwała 9, na przykład związana gipsem lub cementem płyta budowlana, i po drugie górna warstwa osłonowa jest ukształtowana jednopowłokowo.

Taki element budowlany 1 ma trzy warstwy 5 dwóch klejów, które są rozdzielone na strefy 6 i 7 podobnie jak w przykładzie realizacji według fig. 1. Z kolei w tych strefach 6 i 7 znajduje się klej organiczny i klej nieorganiczny.

Opisane elementy budowlane 1 mają warstwy osłonowe 3, które są ukształtowane jako gładkie warstwy blaszane. Na fig. 3 przedstawiono przykład realizacji z profilowanymi warstwami blaszanymi jako warstwami osłonowymi 3, przy czym warstwy blaszane mają garby. Mogą być też wykorzystane alternatywne wyprofilowania, jak na przykład mikroliniowanie lub inne struktury. W obrębie garbów 9 warstwa osłonowa 3 ma większy odstęp od warstwy izolacyjnej 2. W tej strefie 6 znajduje się klej organiczny, natomiast w strefie 7 między sąsiednimi garbami warstwy osłonowej 3 znajduje się klej nieorganiczny.

Blaszane warstwy obu warstw osłonowych 3 są wykonane z ocynkowanych i/lub zawierających stop cynku arkuszy metalowych. Alternatywnie mogą być przewidziane warstwy blaszane z metalu lekkiego, w szczególności z aluminium.

Warstwa izolacyjna 2 ma włókna przebiegające w zasadzie prostopadle do dużych powierzchni 4.

Na fig. 4 przedstawiono fragment powierzchni 4 warstwy izolacyjnej 2. Można zauważyć, że oba kleje są naniesione punktowo w strefach 6 lub też 7. To punktowe nałożenie jest przedstawione w postaci słupków 6' lub też 7', przy czym słupki 6' odwzorowują klej organiczny a słupki 7' klej nieorganiczny.

Claims (9)

1. Element budowlany do budowy ścian wewnętrznych, ścian zewnętrznych i/lub stropów lub też dachów, korzystnie płaskich lub lekko nachylonych dachów budowli, składający się z tworzącej rdzeń izolacyjny warstwy izolacyjnej, korzystnie z włókien mineralnych związanych spoiwem, w szczególności związanych żywicą syntetyczną włókien z wełny mineralnej i/lub z wełny szklanej, i z co najmniej jednej korzystnie metalowej warstwy osłonowej, która jest umieszczona na dużej powierzchni warstwy izolacyjnej, przy czym między warstwą osłonową i warstwą izolacyjną jest umieszczona warstwa kleju, który łączy warstwę osłonową z warstwą izolacyjną, znamienny tym, że warstwa (5) składa się z pierwszego szybko wiążącego kleju i drugiego kleju zachowującego skuteczność pod bezpośrednim działaniem ognia w temperaturze do ponad 1000°C, które to kleje są usytuowane w oddzielonych od siebie strefach (6, 7) warstwy (5).

2. Element budowlany według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwszy klej stanowi jedno- albo dwuskładnikowy klej organiczny.

3. Element budowlany według zastrz. 1, znamienny tym, że drugi klej zawiera co najmniej jeden składnik nieorganiczny, na przykład na bazie szkła wodnego, cementu, gipsu i/lub innych spoiw nieorganicznych.

4. Element budowlany według zastrz. 1, znamienny tym, że strefy (6, 7) klejów tworzą w sumie powłokę na całej powierzchni na warstwie izolacyjnej (2) i/lub na warstwie pośredniej między warstwą izolacyjną (2) i warstwą osłonową (3).

5. Element budowlany według zastrz. 1, znamienny tym, że strefy (6, 7) klejów są umieszczone naprzemiennie.

6. Element budowlany według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwszy klej ma postać spienioną.

7. Element budowlany według zastrz. 1, znamienny tym, że warstwa izolacyjna (2) jest wykonana z wielkoformatowych płyt z włókien mineralnych.

PL 208 874 B1

8. Element budowlany według zastrz. 6, znamienny tym, że warstwa osłonowa (3) jest wykonana z profilowanych, w szczególności żłobkowanych elementów blaszanych i spieniony klej wypełnia każde odsadzenie od warstwy izolacyjnej (2), natomiast w każdej strefie (6) przylegającej do warstwy izolacyjnej (2) jest usytuowana warstwa (5) drugiego kleju.

9. Element budowlany według zastrz. 1, znamienny tym, że kleje są nanoszone w postaci kropel i/lub ściegów.