CH684832A5

CH684832A5 - Verbundplatten mit zwei Deckschichten und einem Kern.

Info

Publication number: CH684832A5
Application number: CH1761/92A
Authority: CH
Inventors: Rainer Ehrat; Rene Bregenzer; Kai Uwe Stark
Original assignee: Alusuisse Lonza Services Ag
Priority date: 1992-06-02
Filing date: 1992-06-02
Publication date: 1995-01-13
Also published as: DE4317315B4; DE4317315A1

Description

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CH 684 832 A5

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Beschreibung

Vorliegende Erfindung betrifft Verbundplatten mit zwei Deckschichten und einem Kern, wobei der Kern eine Kernmischung aufweist, welche eine Mischung eines Füllmaterials und Bindemittel enthält und die Verwendung solcher Verbundplatten.

Verbundplatten aus zwei Deckblechen und einem Kern, welcher aus einer Mischung eines körnigen Füllmaterials und einem Bindemittel besteht, sind aus der DE-PS 2 842 858 bekannt. Es wurde beschrieben, dass das Kernmaterial wenigstens 42,5 Gew.-% AI(OH)3 enthalten müsse und dass als Bindemittel flüssige, organische Reaktionsharzgemische, d.h. im wesentlichen Duroplaste, verwendet werden müssen.

Solche Verbundplatten vermögen nicht allen Anforderungen gerecht zu werden, da deren Verar-beitbarkeit, bedingt durch die Sprödigkeit der Bindemittel beschränkt ist. Insbesondere die Biegbarkeit von bekannten Verbundplatten, beispielsweise bei der Verarbeitung zu Struktur- und Fassadenelementen, ist begrenzt.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, Verbundplatten vorzuschlagen, die leicht verarbeitbar und insbesondere geformt, wie gebogen oder geknickt werden können und dabei den Erfordernissen der Klassierung zu unbrennbaren Baustoffen bzw. Bauteilen entsprechen.

Erfindungsgemäss wird das mit einer Kernmischung erreicht, enthaltend 50 bis 90 Gew.-% von Verbindungen des Calciums und/oder Magnesiums der Reihe der Hydroxide und/oder Carbonate, 5 bis 47 Gew.-% Füllstoff und 3 bis 15 Gew.-% Bindemittel.

Verbundplatten nach vorliegender Erfindung weisen zwei Deckschichten aus folien-, band- oder plattenförmigem Material auf. Solche Materialien können Kunststoffe, wie z.B. Polyvinylchlorid, Poly-olefine, Polyamide, Polyester, faserverstärkte Kunstharze und dergleichen, beispielsweise in einer Dik-ke von 0,1 bis 5 mm sein. Bevorzugt werden metallische Materialien, wie Eisen- oder Nichteisenmetalle, insbesondere der Reihen des Eisens, Stahls, Zinks, Zinns, verzinkten Eisens, Kupfers, der Bronze, der Buntmetalle, des Aluminiums oder der Aluminiumlegierungen. Besonders bevorzugt sind Aluminium und Aluminiumlegierungen. Üblicherweise ist die Dicke der Deckschichten zwischen 0,1 und 3 mm, zweckmässig zwischen 0,3 und 2 mm und vorzugsweise zwischen 0,5 und 1,25 mm, für Aluminium- und Aluminiumlegierungsdeckschichten. Es können beide Deckschichten aus dem gleichen Material und in gleicher Dicke sein. Es ist auch möglich, die beiden Deckschichten aus verschiedenen Materialien zu wählen. Die Dicken der beiden Deckschichten können gleich oder verschieden sein.

Beispielsweise kann die eine Deckschicht aus Metall, die andere Deckschicht aus Kunststoff sein. Der Kunststoff seinerseits kann durch Flammhemmittel feuerfest gemacht sein. Der Kunststoff kann auch verstärkt z.B. durch Fasern oder z.B. geschäumt sein.

Der Kern kann aus der Kernmischung bestehen oder der Kern kann aus mehreren Schichten gleicher oder verschiedener Kernmischungen bestehen, wobei die Schichten gegebenenfalls durch eine oder mehrere Lagen von flächigen Werkstoffen, wie Metallfolien, -bändern oder -platten, Papieren, Pappen, Kunststoffolien und/oder Kunststoff-Platten voneinander getrennt sein können.

Beispielsweise sind Verbünde aus zwei Deckschichten und dazwischen einem Kern, der aus einer Metallfolie, wie z.B. einer Aluminiumfolie, und beidseitig der Folie je einer Schicht aus Kernmischung besteht, möglich.

Die Deckschichten können mit dem Kernmaterial beispielsweise nach dem Verfahren gemäss der EP-A 0 423 074 miteinander verbunden werden. Falls die Kernmischung bei den gegebenen Bedingungen genügend Haftkraft aufweist, kann die Kernmischung direkt mit den Deckschichten verbunden werden. Zwischen den Deckschichten und dem Kernmaterial können zum trennfesten Verbinden auch Klebstoffe oder Haftvermittler oder andere Klebehilfen, wie Klebebänder, vorgesehen werden. Sinngemäss gilt dies auch für andere Kernaufbauten, die aus zwei oder mehreren Kernschichten und gegebenenfalls flächigen Materialien dazwischen, aufgebaut sind.

Die erfindungsgemässen Verbundplatten enthalten in der Kernmischung 50 bis 90 Gew.-%, zweckmässig 60 bis 80 Gew.-% und bevorzugt 65 bis 75 Gew.-% von Verbindungen des Calciums und/oder Magnesiums der Reihe der Hydroxide und/oder Carbonate.

Beispiele solcher Verbindungen sind die Formen des Kalksteins. Kennzeichnender Bestandteil des Kalksteins ist das Calciumcarbonat. Die Herkunft des Kalksteins ist nicht kritisch. Es kann natürlicher Kalkstein oder auf chemischem Wege hergestelltes Calciumcarbonat angewendet werden. Der Kalkstein kann je nach Herkunft Kalkstein, dolomitischer Kalkstein, Dolomit, mergliger Dolomit, Mergel-Kalk-stein, dolomitisierter Mergel-Kalkstein, Mergel-Dolomit, Kalkstein-Mergel usw. sein.

Aus der Reihe der Magnesiumverbindungen können beispielsweise Mg(OH)2, Mg(C03), Mg3Ca(C03)4, Huntit, Mg3Ca(C03)4, Hydromagne-sit, Mg4(C03)3(0H)2 - 3H2O usw. genannt werden.

Die Verbindungen können auch von den üblichen natürlichen und technisch bedingten Verunreinigungen begleitet sein. Die Verbindungen werden zweckmässig pulverförmig und bevorzugt in einer Siebfraktion von 0,1 bis 2,0 mm und insbesondere von 0,3 bis 0,75 mm angewendet. Solche Fraktionen sind z.B. für Kalkstein aus natürlichen Abbaustätten durch Brechen, Mahlen, Sieben, Waschen und Trocknen erhältlich.

Die Unbrennbarkeit der Verbundplatten vorliegender Erfindung, auch bei Anwesenheit von organischen Stoffen, wie Kunststoffen und Gemischen, wird durch die Einarbeitung der grossen Mengen an Verbindungen des Calciums und/oder Magnesiums erreicht. Insbesondere werden bei den genannten Verbindungen im Brandfall endotherm unbrennbare, nicht toxische Gase freigesetzt.

Die Wirkungsweise beruht einmal auf einer Verminderung des Heizwertes pro kg Mischung entsprechend dem Füllungsgrad und andererseits dar5

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auf, dass beispielsweise zur Zersetzung des CaCC>3 nach der Formel

CaCC>3 -> CaO + CO2 bei Temperaturen über 800°C

Energie verbraucht wird. Darüberhinaus wirkt das CO2 als sauerstoffverdrängendes Gas.

Die Kernmischung der Verbundplatten enthält des weiteren wenigstens einen, bevorzugt einen, Füllstoff. Die Füllstoffe können bevorzugt in Mengen von 20 bis 30 Gew.-% und besonders bevorzugt von 20 bis 25 Gew.-% angewendet werden. Solche Füllstoffe können Kaoline, künstliche Aluminiumsili-cate und -oxidhydrate, Titandioxid, Talk, Gipse, Bariumsulfat, Baryt, Calciumsilikat, Kieselgur, Zinkoxid, allein oder Gemische davon darstellen.

Bevorzugt als Füllstoffe sind Leichtfüllstoffe, beispielsweise Lavaschlacken, Bims, Zuschläge von Ton, Tonschiefer, Flugasche, Müll, die z.B. nass zu Granalien verarbeitet und durch Verdampfen des Wassers gebläht werden, Blähton, Hohlkugelkorund, Steinkohlenschlacke, Ziegelsplitt, Vermiculite, Perlite, Blähglimmer, Blähperlit, Kieselgur, Schaumsand, Schaumkies usw. Besonders bevorzugt als Leichtfüllstoff sind Glashohlkugeln und Schaumglas. Glashohlkugeln und Schaumglas können beispielsweise aus boroxid-, aluminiumoxid-, natriumoxid-oder bleioxidhaltigen Silicatgläsern hergestellt werden. Die Dichte von Glashohlkugeln kann beispielsweise von 0,4 bis 0,9 g/cm3 betragen (Schüttdichte).

Besonders bevorzugte Leichtfüllstoffe sind Hohlkugeln aus Aluminiumsilikat in einer Grösse von 5 bis 500 um und einem mittlerem Durchmesser von 60 bis 200 um.

Die Leichtfüllstoffe werden zweckmässig in Mengen von 10 bis 25 Gew.-% in der Kernmischung angewendet.

Die Kernmischung in Verbunden nach vorliegender Erfindung enthält 3 bis 15 Gew.-% eines Bindemittels. Solche Bindemittel können beispielsweise anorganische Bindemittel, wie Phosphate, Phosphorsäure, Aluminiumorthophosphate, Kaolin, Ben-tonit, Chromoxid (Cr2C>3), Magnesiumorthoborat, Aluminiumhydroxychlorid, Alkalimetallsilicate, wie Natriumsilicate, feinstteiliges (mikronisiertes) Aluminiumhydroxid, Zemente, Portlandzemente, Calcium-aluminate, Tone und Mischungen solcher Bindemittel und/oder organische Bindemittel sein.

Bevorzugt sind Kernmischungen enthaltend 5 bis 15 Gew.-% organisches Bindemittel. Als organische Bindemittel können beispielsweise Polymer-Mi-schungen, Homopolymere oder Copolymere und zweckmässig thermoplastische Kunststoffe, insbesondere der Reihe der Polyolefine, angewendet werden.

Beispiele für thermoplastische Kunststoffe der Reihe der Polyolefine sind Polyolefine, wie Polyethylen, z.B. Polyethylen hoher Dichte (HDPE, Dichte grösser als 0,944g/cm3), Polyethylen mittlerer Dichte (MDPE, Dichte 0,926-0,940 g/cm3), lineares Polyethylen mittlerer Dichte (LMDPE, Dichte 0,926-0,940 g/cm3), Polyethylen niedriger Dichte (LDPE, Dichte 0,910-0,925 g/cm3) und lineares Polyethylen niedriger Dichte (LLDPE, Dichte 0,916-

0,925 g/cm3), Polypropylen, ataktisches, isotaktisches, amorphes und kristallines Polypropylen, sowie beliebige Mischungen davon, Poly-1-buten, Poly-3-methylbuten, Poly-4-methyl-penten und Copolymere davon, wie z.B. von Polyethylen mit Vinylacetat, Vinylacetat und Acrylestern, Vinylalko-hol, Acrylsäure, z.B. lonomerharze, wie Copolymeri-sate von Ethylen mit etwa 11% Acrylsäure, Me-thacrylsäure, Maleinsäure, Acrylestern, Maleinestern, Methacrylestern, Tetrafluorethylen oder Polypropylen, sowie statistische Copolymere, Block-Copolymere oder Olefinpolymer-Elastomer-Mischun-gen. Polyethylene, Polyethylen-Copolymere und Polypropylen werden bevorzugt.

Zweckmässige Kernmischungen enthalten 5 bis 15 Gew.-% eines polyethylenhaltigen Bindemittels.

Besonders zweckmässig sind als Bindemittel thermoplastische Kunststoffe in Pulver- oder Granulatform in einer Korngrösse von 5 bis 150 um. Von den thermoplastischen Kunststoffen in dieser Korngrösse sind wiederum die Polyethylen-Copolymere mit Heteropolymeren, wie z.B. Ethylen, Pfropfpolymerisate mit 5 bis 25% Acrylsäure oder Acrylsäu-reester und Maleinsäure oder Maleinsäureester besonders bevorzugt.

Besondere Bedeutung haben Verbundplatten nach vorliegender Erfindung, deren Kernmischung 60 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise 65 bis 75 Gew.-% Kalkstein, 20 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 20 bis 25 Gew.-% Füllstoffe oder 10 bis 25 Gew.-% Leichtfüllstoffe, und 5 bis 15 Gew.-%, thermoplastische Bindemittel enthält.

Die Kernmischungen können noch weitere Hilfsmittel enthalten. Bevorzugt sind Kernmischungen enthaltend Flammschutzmittel, Rauchverminderer und/oder Verarbeitungshilfsmittel, wie Dispergiermittel.

Als Flammschutzmittel können beispielsweise anorganische Zusatzstoffe, wie Antimontrioxid, gegebenenfalls zusammen mit halogenhaltigen organischen Zusätzen, Aluminiumoxidhydrat, Ammonium-ortho- bzw. polyphosphat oder Ammoniumsulfonat oder halogenierte organische Verbindungen, wie bromierte Aromaten, gegebenenfalls in Kombination mit Antimontrioxid, Chlorparaffine, Additionsprodukte des Hexachlorcylopentadiens, Tetrabrombisphenol A, Tetrabromphthalsäureanhydrid, roter Phosphor, organische Phosphorverbindungen, wie Phosphate, Phosphite und Phosphonate oder halogenierte organische Phosphor-Verbindungen, Diphosphonat-Phosphat, quarternäre Phosphoniumhalogenide, wie das Äthyliden-bis-[tri-(2-cyanoäthyl)-phosphonium]-bromid und dessen 1:1 Mischung mit Hexabrom-benzol, angewendet werden.

Als Rauchverminderer können beispielhaft das Zinkchlorat Zn(B02)2 • 2H2O oder 2ZnO • (6203)3 ■ (H2Û)3 • 5 oder Wirkstoffe der Reihe der Metallo-cene, insbesondere Ferracene, oder der Reihe der Metallacetylacetonate, genannt werden.

Die Flammschutzmittel und Rauchverminderer resp. Rauchunterdrücker können in Mengen von z.B. 0,1 bis 2 Gew.-%, bezogen auf die Kernmischung, angewendet werden.

Das Kernmaterial kann auch ein Dispergiermittel enthalten, bevorzugt Aluminiumoxid, insbesondere

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in feinpulvriger Form mit einer Teilchengrösse von 4-50 nm (Nanometer). Als Dispergiermittel kann allenfalls auch poröses, feinteiliges, hochreines, aus einem Verdampfungsprozess gewonnenes Silicium-oxid und insbesondere Siliciumdioxid angewendet werden. Die Menge an Dispergiermittel kann z.B. 0,01 bis 1 Gew.-%, bezogen auf die Kernmischung, betragen.

Das Flammhemm-Mittel, der Rauchverminderer und/oder der Rauchunterdrücker kann in einem er-findungsgemässen Herstellungsverfahren mit dem Dispergiermittel durch Mahlen und Mischen oder durch Mischen zu einer Vormischung verarbeitet werden und die Vormischung kann mit den Verbindungen des Calciums und/oder Magnesiums und den Füllstoffen zur Kernmischung verarbeitet werden.

Die Kernmischung kann durch Vermischen der verschiedenen Bestandteile, z.B. trockenes Vermischen in einem Feststoffmischer, wie einem Zwangsmischer, Schneckenmischer, Taumelmischer oder Fluidmischer oder anderen kontinuierlich oder diskontinuierlich arbeitenden Mischern, hergestellt werden.

Die weitere Verarbeitung der Kernmischung zu Verbundplatten kann beispielsweise nach einem Verfahren, wie in der EP-A 0 087 546 oder EP-A 0 0423 074 beschrieben, erfolgen.

Die Verbundplatten nach vorliegender Erfindung können beispielsweise nach den oben genannten Verfahren insbesondere durch Anwendung von Drücken von 1 bis 50 bar (1 • 105 bis 50 ■ 105 Pa), zweckmässig von 5 bis 25 bar (5 • 105 bis 25 • 105 Pa) und gleichzeitig Temperaturen von 120 bis 250°C, zweckmässig bis 220°C, insbesondere bei der Anwendung einer Bandpresse, hergestellt werden. Die Deckschichten werden dabei, gegebenenfalls mit Klebehilfen, wie Klebefolien, trennfest mit der Kernschicht verbunden und die Kernmischung verfestigt sich bei der Druck- und Hitzeeinwirkung. Die derart herstellbaren Verbundplatten können nach Massgabe des Bedürfnisses verarbeitet, z.B. auf die gewünschte Grösse abgelängt werden, z.B. durch Sägen, Fräsen oder Schneiden oder durch z.B. Bohren oder Schneiden mit Ausnehmungen versehen werden. Es ist auch möglich, die Verbundplatten zu verformen, beispielsweise zu biegen oder zu knicken. Dabei ist es hilfreich, wenn eine der Deckschichten, insbesondere auf der Innenseite des Biegeradius mit einer oder mehreren Kerben oder Schnitten versehen wird. Die Kerben oder Schnitte können sich bis in den Kern hinein fortsetzen.

Beim Biegen vermag der mit thermoplastischen Kunststoffen gebundene Kern die Biegebewegung aufzunehmen und die Aussenseite der Verbundplatte erfährt, gestützt durch den Kern oder Kernrest, eine saubere Biegelinie.

Die erfindungsgemässen Verbundplatten können als Baumaterialien, Fassadenplatten, Verkleidungen von Hochbauten, Trennwände in Gebäuden, im Fahrzeug- und Schiffsbau und im Apparate- und Maschinenbau Verwendung finden.

Bevorzugt ist die Verwendung als biegbare Baumaterialien, wie Fassadenplatten, Verkleidungen von Hochbauten, oder Trennwände in Gebäuden, im Fahrzeug- und Schiffsbau und im Apparate- und Maschinenbau.

Alle Angaben in Prozenten oder Teilen beziehen sich auf das Gewicht, sofern nicht anders angegeben.

Claims

Patentansprüche

1. Verbundplatten mit zwei Deckschichten und einem Kern, wobei der Kern eine Kernmischung aufweist, welche eine Mischung eines Füllmaterials und ein Bindemittel enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernmischung 50 bis 90 Gew.-% von Verbindungen des Calciums und/oder Magnesiums der Reihe der Hydroxide und/oder Carbonate, 5 bis 47 Gew.-% Füllstoff und 3 bis 15 Gew.-% Bindemittel enthält.

2. Verbundplatten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernmischung als Füllstoff 5 bis 47 Gew.-% Leichtfüllstoff enthält.

3. Verbundplatten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernmischung als Bindemittel 5 bis 15 Gew.-% organisches Bindemittel enthält.

4. Verbundplatten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernmischung als Bindemittel 5 bis 15 Gew.-% thermoplastisches Bindemittel enthält.

5. Verbundplatten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernmischung als Bindemittel 5 bis 15 Gew.-% polyethylenhaltiges Bindemittel enthält.

6. Verbundplatten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernmischung 60 bis 75 Gew.-% Kalkstein, 20 bis 30 Gew.-% Füllstoff oder 10 bis 25 Gew.-% Leichtfüllstoff, und 5 bis 15 Gew.-% thermoplastisches Bindemittel enthält.

7. Verbundplatten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernmischung 60 bis 80 Gew.-% Kalkstein, 10 bis 25 Gew.-% Leichtfüllstoff, und 5 bis 15 Gew.-% thermoplastisches Bindemittel enthält.

8. Verbundplatten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernmischung Flammschutzmittel, Rauchverminderer und/oder Disper-gierhilfsmittel enthält.

9. Verfahren zur Herstellung von Verbundplatten nach Anspruch 1 mit zwei Deckschichten und einem Kern, wobei der Kern eine Kernmischung aufweist, welche eine Mischung eines Füllmaterials und Bindemittel enthält, dadurch gekennzeichnet, dass das Flammhemm-Mittel, der Rauchverminderer und/oder der Rauchunterdrücker mit dem Dispergiermittel durch Mahlen und Mischen oder durch Mischen zu einer Vormischung verarbeitet werden und die Vormischung mit den Verbindungen des Calciums und/oder Magnesiums und den Füllstoffen zur Kernmischung verarbeitet werden.

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