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Feuerbeständige, schalischluckende, leinierte Wandtafel und Verfahren
zu deren Herstellung Die Erfindung betrifft eine feuerbeständige, schalischluckende,
laminierte Wandtafel zur Außer- und/oder Innenverwendung und ein Verfahren zu deren
Herstellung.
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Selbsttragende Bautafeln sind seit langem bekannt, beispielsweise
Tafeln aus Holz, Beton, Gips, metallummanteltem Gips, Holzfaser und vielen anderen
Materialien. Ebenso werden Laminate verwendet, beispielsweise dreischichtige Laminate,
deren Oberfläche auf verschiedene Weise behandelt ist. Derartige Tafeln sollen unter
anderem leicht schallschluckend, wärmeisolierend, feuerbeständig und starr se-in
und gleichmäßige Abmessungen aufweisen. Die meisten der erhältlichten Tafeln weisen
einige dieser Eigenschaften auf, wenige jedoch sämtliche. Insbesondere sind bisher
Tafeln mit sämtlichen oben aufgetührten Eigenschaften nicht bekannt, die zur Innen-
oder Außenverwendung mit der notwendigen Behandlung versehen sind und bei geringen
kosten in großen Mengen hergestellt werden können.
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Beispielsweise sind Platten mit Metallkanten bekannt, die aus Blech
bestehen oder extrudiert sind. Die Kanten dienen zur Verstärkung der Tafeln, bilden
Befestig-ngseinrichtungen für dieselben und schützen die Tafeln vor ihrer Verwendung.
Die Kanten werden üblicherweise nach der Berstellung der Tafeln an deren Kanten
angebracht, so daß die Kanten in vielen Fallen in die freien F1achen der Tafeln
ragen. Derartige Tafeln lassen sich jedoch meist nicht an die geTF~nschte Dekoration
anpassen. Bei anderen bekannten tafeln werden die Kanten während der Herstellung
der Tafeln gebildet, d. h., sie werden an Ort und Stelle angebracht und gegossen.
Ferner sind mit Kanten versehene Platten bekannt, die aus einem Laminat aus Metall
oder einer anderen äußeren Schicht mit einem Kern aus Styrolschaum, Glasfaser- oder
Steinwolle oder einem anderen Kernfüller bestehen. Tafeln dieser Bauart sind nicht
sehr steif und das Kanteraterial muß ausreichend fest sein, damit es die am Bau
und während des Gebrauchs auftretenden Belastungen aushalten kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine feuerbeständige, schallschluckende,
laminierte Bauplatte anzugeben, bei der die Nachteile des Standes der Technik vermieden
sind und die sich insbesondere an jedes gewünschte Muster anpaßt, die außen und
innen verwendbar ist und eine ausreichende Festigkeit sowohl während des 3aus als
auch bei der späteren Verwendung gewährleistet. Ferner soll ein Verfahren zur HerstellurE
einer derartigen Platte angegeben werden.
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Die erfindungsgemäße feuerbeständige, schallschluckende, laminierte
WandyF e enthält eine Hohlräume enthaltende Anordnung, die feuerbeständig genacht
ist. Die Kanten des Kerns sind abgeschrägt und mit Nuten versehen. Eine steife Trägerleiste,
deren Breite etwas größer ist als die Stärke des Kerns, bedeckt jede Kante des Kerns
tind griS in eine darin vorgesehene tfut. Die Trägerleisten sind an ihren Enden
aneinander befestigt und bilden einen Trägerrahmen. Der
Trägerrahmen
ist so geformt, daß er eine Einrichtung zur Befestigung an anderen Platten und anderen
Gebäudeteilen bildet. Die zwei Ränder des Grägerrahmens bilden eine erste und zweite
Ebene, die parallel zu den beiden Oberflächen des Kerns liegen. Eine tragende Laminatschicht
aus Beton, deren Außenfläche in der oben geannnten ersten Ebene liegt, befindet
sich auf einer ersten Oberfläche des Kerns und ist an dieser und am Trägerrahmen
befestigt. Eine zweite ähnliche Laminatschicht ist mit ihrer Außenfläche auf der
oben erwähnten zweiten Ebene und auf der zweiten Oberfläche des Kerns angeordnet.
Der Beton enthält ein Sandaggregat und hydraulischen Zement, der zur Verbesserung
seiner Zugfestigkeit modifiziert ist.
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Die Außenflächen des Betons können bei der Herstellung mit dekorativen
Beschichtungen versehen werden, die als Innen- undXoder Außendekoration geeignet
sind.
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Die erfindungsgemäße Platte ist überraschend fest und leicht. Sie
erfüllt vollständig die ASTM-Forderungen für die Feuerbeständig keit. Sie kann schnell
und leicht in eine Gebäudekonstraktion eingefügt werden und fordert nach ihrer Anbringung
weder innerhalb noch außerhalb des C-ebäudes weitere Behandlungen. Der Trägerrahmen
sorgt für genaue 4bmessungen der Platte, deren Toleranzen beträchtlich geringer
sind als die bisher bei Bauplatten möglichen. Dies gewährleistet einen schnellen
und leichten Einbau der Platten in ein Gebäude. Durch den Trägerrahmen und den schnell
aushärtenden, in hohem Maße zugfesten Beton ist die Herstellungszeit und damit der
RersteIlungspreis der Platten minimal.
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Anhand der in der Zeichnung dargestelllten Ausführungsbeispiele wird
die Erfindung im folgenden näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 den Querschnitt einer
Kernplatte; Fig. 2 der Querschnitt einer Ennt cr,--rägerleiste; Fig. 3 eine auseinandergezogene
Draufsicht eines Kerns und von Ranten-2rägerleisten; Fig. 4 den Querschnitt einer
teilweise fertiggestellten Wandplatte; und
Fig. 5 eine Wandplatte,
bei der drei typische Oberflächenbehardlungen angewandt wurden.
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Fig. 1 zeigt einen Kern 10 für eine erfindungsgemäße Wandplatte.
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Der Kern besteht aus Materialien, die feuerhemmend, leicht und schallschluckend
sowie billig sind. Der Kern besteht vorzugsweise aus porösen, schaumartigen Materialien
oder aus einer Hohlräume enthaltenden Anordnung. Die Hohlräume können wie bei vielen
Schaummaterialien voneinander getrennt oder mehr oder weniger miteinander verbunden
sein, wie es bei Anordnungen rius Mehrfachfasern oder bei körnigen Materialien der
Fall ist. Ein bevorzugter Kern besteht aus langen Holzfasern mit einer Länge von
bis zu etwa 30 cm (12 inch) und Querschnittsabmessungen von etwa 1,6 x 0,8 mm (l/15
x 1/32 inch). Die Fasern sind gegen organische Veränderungen oder andere Änderungen
ihrer Eigenschaften chemisch behandeit. Sie sind mit einer Portlandzement-Aufschlemmung
beschichtet und unter Druck durch den Zement miteinander verbunden, so daß sich
eine feuerbeständige Platte mit vielen willkürlich verteilten Hohlräumen ergibt.
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Eiaterialnen dieser Art werden von vielen Herstellern angeboten. Sie
sind beispielsweise als Holz-Langfaser-Dachdeckmaterial bekannt.
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Dieses Material eignet sich besonders für den Kern der erfindungsgemaßen
Platte. Es ist billig und leicht und hat ein hohes Wärme-und Schall-Isolationsvermögen.
Ebenso können auch andere feuerbeständige Kerne verwendet werden.
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In der Kante des Kerns ist eine Nut 12 ausgebildet. Die Ecken der
Kanten des Kerns sind vorzugsweise mit Abschrägungen 14 versehen.
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Fig. 2 zeigt eine Kanten-Trägerleiste 20 im Schnitt bzw. in Draufsicht
auf das Ende derselben. Der Kantenträger besteht aus einem zähen langlebigen Kunststoff
wie Polypropylen, oder auch aus Metall.
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Ein aus Kunststoff bestehender Kantenträger kann extrudiert oder gegossen
werden, ein aus Metall bestehender kann beispielsweise aus
Aluminium
extrudiert oder aus Blech oder plattiertem Stahl geformt werden. Der Träger weist
einen nach innen vorstehenden Steg 22 auf, der in die an der Kante des Kerns ausgebildete
Sut 12 eingreift.
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An der Außenseite des Stegs 22 können Zähne 24 vorgesehen sein, um
die Tragerleiste 20 sicher am Kern zu verankern. Zur weiteren Verbesserung der Befestigung
an anderen Teilen der Wandplatte können auf der innenseite der Trägerleiste 20 Elemm,rippen
26 und 28 vorgesehen sein, die bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel einen Kle:ntnschlitz
30 bilden. Die Stärke A des Kerns 10 ist kleiner als die Breite B der Trägerleiste
20. Der Steg 22 bildet in der Trägerleiste 20 einen äußeren Schlitz 32, mittels
dessen die Wandplatte befestigt und mit anderen Platten oder mit dem Rahmen des
Gebäudes dicht verbunden werden kann.
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Fig. 3 zeigt in auseinandergezogener Ansicht einen Kern 10, vier Trägerleisten
20 und vier Eckklemmen 33. Die Eckklemmen 33 greifen in die Klemmschlitze 30 der
Trägerleisten 20, so daß sich ein einheitlicher Trägerrahmen ergibt. Dieser kann
durch Befestigungseinrichtungen, beispielsweise durch Nieten oder Schrauben verstärkt
werden, dde die Trägerleisten 20 mit den Eckklemmen 33. verbinden.
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Die Eernplatten 10 haben nicht notwendigerweise gleiche Längen, Breiten
oder Stärken. Die mangelnde Gleichmäßigkeit ist vielmehr eine Eigenschaft des Materials,
aus dem sie hergestellt sind.
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Jedoch können die Trägerleisten mechanisch geformt, genau geschnitten
und fertiggestellt werden. Beispielsweise kann die Länge und Breite der Kerne um
etwa 9,5 mm (3/8 inch) und die Stärke um etwa 6,4 mm (1/4 inch) variieren. Dagegen
kann die Länge der Trçgerleisten auf etwa 0,8 mm (1/92 inch) und die Breite derselben
auf etwa 0,12 mm (0,005 inchj genau hergestellt werden.
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Wenn daher die Trägerleisten um einen Kern gelegt sind, so daß sich
ein Trägerrahmen ergibt, können mit diesem genaue Abmessungen eingehalten werden,
unabhängig von der Genauigkeit des von ihm umschlossenen Kerns.
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Fig. 4 zeigt den Querschnitt eines von einen Trägerrahmen 44 umschlossenen
Kerns 10. Der obere urd untere Rand 40 bzw. 42 des TIrägerrahmens liegt in einer
ebenen Fläche. Der Kern ist horizontal so angeordnet, daß der Rand 40 an der Oberseite
liegt. Eine LflminatUberzugsschicht 50 füllt den Raum zwischen der oberen Oberfläche
52 des Kerns 10 und der Ebene 54 aus, die durch den Rand 40 des Trägerrahmens 44
gebildet wird. Die Laminatschicht 5 besteht aus einem Beton aus hyarnullschem Zement
und Sand. Sie wird im feuchten Zustand auf den Kern gegossen und verbindet sich
mit diesem von selbst zu einem Laminat. Sie füllt dabei die abgeschragte Kante des
Kerns und den Klemmschlitz 30 aus. Eine Ausgleichplatte 56, eine Abstreichplatte,
eine Ausgleichrolle oder ein Spachtel dienen zum Ausgleich der oberen Fläche der
Betonschicht mit der Ebene 54 des oberen Randes 40 des Trägerrahmens 44.
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Der in der Nut 12 des Kerns liegende Steg 22 verhindert, daß der nasse
Beton durch den Spalt zwischen den Kern und dem Rahmen hindurchtritt. Nach Aushärtung
des Betons haftet die Laminatschicht sicher und dauerhaft am Kern und am Rahmen.
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Der die Laminatschicht bildende Beton kann aus einer beliebigen Portlandzement-Sandmischung
bestehen. Vorzugsweise wird jedoch ein ein grundlegendes Merkmal der Erfindung bildender
spezieller Zement verwendet, der bestimmte Vorteile bietet. Erfindungsgemäß verwendete
Zemente sind sogenannte modifizierte hydraulische Zemente. Dies sind Portlandemente,
die so modifiziert sind, daß sie schnell oder extrem schnell aushärten und eine
erhöhte Zugfestigkeit besitzen. Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Platte
muß eine or-m vorgesehen werden, die den Zement bi3 zur Aushärtung aufnimmt. Bei
normalem Zement kann die Aushärtzeit einen oder mehrere Tage betragen, während beim
Bau mehrere hundert Platten pro Tag erforderlich sind. Bei Verwendung von normalem
Zement sind daher bei vernünftigen Produktionszahlen mehrere hundert Formen erforderlich,
die einen beträchtlichen Raumbedarf haben. Bei Verwendung von schnellhärtendem Zement
können die Zahl der Formen und der Platzbedarf für die Aushärtung vermindert werden.
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Eine erste bekannte Maßnahme zur Verminderung der Aushärtzeit von
Portlandzement ist die Verwendung von sehr fein gemahlenem Material.
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Derartige Zemente haben nach extrem kurzer Aushärtzeit eine sehr hohe
Festigkeit. Eine zweite Maßnahme ist die Zugabe bestimmter chemischer Beschleuniger,
insbesondere von Kalziumsalzen, Phophorsäure und ihren Salzen und bestimmten Aminen.
Mit Kalziunchlorid, Kalziumfluorid, Kalziumsulfat, Phosphorsäure, Kalziumphosphat,
Natriuhophat und Triäthanolamin kann die Aushärtung von Portlandzement beschleunigt
werden. Eine dritte aßnahme zur Beschleunigung der Aushärtung von Portlandzement
ist die Zugabe bestimmter latexförmiger organischer Materialien zum Zement. Dies
sind unter anderem (nicht sämtlich feuerfest): Acryllatex, natürlicher Kautschuklatex,
Styrol-Butadien, Neopren, Polyvinylchlorid, Vinylchlorid, Vinylazetat, Vinylalkohol
+ Acrylharz, Polyvinylidenchlorid, Bisphenol A-Epoxyharz-Emulsion.
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Von diesen Materialien wird vorzugsweise Bisphenol A-Epoxyharz Emulsion
verwendet. Die Zugfestigkeit von durch Zugabe von Acryllatex oder Bisphenol A-Epoxyharz-3mulsion
modifizierten hydraulischen Zementen ist bis zu viermal größer als die von Zementen
ohne Zusatzmittel. Wenn Bisphenol A-Epoxyharz-Emulsion zur Modifikation von Portlandzement
verwendet wird, werden gemäß der US-PS 3 310 511 Maßnahmen ergriffen, um die Emulsion
zusammen mit der Aushärtung des Portlandzements auszuhärten. Hierzu können Härter
wie Polyamine, Polyamide oder andere ähnliche modifizierte Amine verwendet werden.
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Das als Ergebnis gebildete Harz ist ein typischEpoxyharz.
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Die Epoxyharz-Portlandzementmischung hat mehrere wünschenswerte 3igenschaften.
Sie härtet schnell, hat eine ungewöhnlich hohe Zug-und Druckfestigkeit und ist vor
allem feuerbeständig, wie in mehrernASTM-Feuertests festgestellt werden konnte.
Die Verwendung von Material mit hoher Druckfestigkeit führt zu einer trägerartigen
Anordnung, die die erfindungsgemäße bildet. Sie ist wesentlich
steifer
als der unbeschichtete Kern und fester als laminierte, aus üblichem Portlandzement
hergestellte Platten.
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Der im Beton verwendete Sand besteht aus feinem Sand, vorzugsweise
Siliziumdioxid (Kieselerde). Hierbei ergeben sich beste Festigkeitswerte sowie ferner
eine glatte und ebene Oberfläche. Eine typische erfindungsgemäße Betonmischung besteht
aus: wässrige Emulsion von Diglyzidyläther von Bisphenyl A (Wassergehalt 35 ;o)
20 Teile Aliphatische 5 Amidoamin 4 Teile Portlandzement (Type III) 50 Teile feiner
Kieselerde-Sand 100 Teile Wasser 20 Teile Fig. 5 zeigt eine auf verschiedene Weise
mit einer Dekorationsschicht versehene Platte 60. Ein Teil 62 der Platte ist mit
einer Bahn aus Dekorationsmaterial, beispielsweise einer Tapete beklebt.
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Die Tapete besteht aus feuerfestem Papier, feuerfestem Stoff oder
texturiertem Kunststoff, beispielsweise einem mit Holzfarbe und -muster versehenen
Kunststoffmaterial.
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Zur äu3eren Anwendung ist ein Teil 64 der Oberfläche der Laminatschicht
beispielsweise mittels einer Rolle vor der Aushärtung bedruckt, so daß sich ein
dreidimensionales dekoratives Muster in Form von Schindeln, Schuppen oder dergleichen
ergibt. In einen Teil 66 sind willkürlich Steinteilchen vor der Aushärtung gestreut,
so daß sich eine rauhe, putzartige Außenfläche ergibt. Die so hergestellte natürliche
Steinschicht ist besonders beständig gegen Sonnenlicht. Diese drei Beispiele zeigen
nur einen gaingen Teil der Mö£lichReit von Dekorationen, die auf die erffndungsgemäßen
Platten aufgebracht werden können. Andere brauchbare und gutaussehende Aufträge
bestehen unter anderem aus sonnenlichtbeständigen Farben, Putz (Sandteilchen, die
durch anorganischen oder organischen Mörtelschlamm haftend aufgebracht slnd), Ziegelnachbildungen,
Steinnachbildungen usw., sowie Innenflächen in Form von Mörtelputz, Farbe
und
dergleichen. Bei bestimmten organisch modifizierten hydraulischen Zementen ist es
besonders wünschenswert, Außenflächen mit einer sonnenlichtbeständigen Farbe zum
Schutz des darunterliegenden Harzes zu beschichten.
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Die erfindungsgemäßen Platten wurden folgendermaßen getestet: Simulierter
Windlasttest Ein unbehandelter Plattenkern mit einer Breite von etwa 81 cm, einer
Länge von etwa 244 cm und einer Stärke von etwa 6,35 cm (32 x 96 x 2 1/2 inch) wurde
auf zwei horizontal und parallel zueinander angeordnete Auflageträger gelegt, deren
Abstand etwa 228 cm (90 inch) betrug. Zwei Punkte in einem Abstand von etwa 57 cm
(22 1/2 inch) von dem Auflageträger wurden allmählich belastet, bis die Mitte der
Platte um 1/180 der Länge oder um etwa 1,3 cm (0,5 inch) ausgebogen war. Diese Belastung
entsprach einer Flächenbelastung von etwa 8,3 g/cm2 (17 lbs/square foot).
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Xine ahnliche Platte, die jedoch eine erste und zweite Laminatschicht
von je im Mittel etwa 0,3 mm (1/8 inch) enthielt, wurde auf die gleiche Testeinrichtung
gelegt und bis zur Ausbiegung um 1,3 cm mit etwa 23,45 g/cm2 (48 lbslsquare foot)
belastet. Durch die beiden Schichten aus mit Epoxydharz modifiziertem hydraulL-schem
Zement wurde also die Wndlastfestigkeit fast um das Dreifache erhöht.
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Feuertest Entsprechend dem ASTM-Test E-84 wurden Plattenabschnitte
längs des Daches eines etwa 7,3 m (24 foot) langen Feuertesttunnels gelegt.
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Ein erster Teil der Platte wurde 10 Minuten lang einer Gasflamme ausgesetzt
und der Rest hinsichtlich Plammenverbreitung und Brenn--barkeiB beobachtet.
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In einem ersten Test wurde eine Platte mit einem Laminat aus mit Acryl
modifiziertem hydraulischen Zement untersucht. Die Flamme breitete sich über die
gesante Länge des Plattenabschnitts aus, so daß sie zerstört wurde. In einem zweiten
Test wurden Platten mit einem Laminat aus mit Epoxyharz modifiziertem hydraulischem
Zement untersucht, auf die eine Vinylbahn aufgebracht war. Die Flamme breitete sich
etwa über die halbe Länge der Platten aus, so daß diese unbrauchbar wurden. In einem
dritten Test wurden Platten mit einem Laminat aus mit Epoxidharz modifiziertem hydraulischem
Zement untersucht, die mit Acrylfarbe beschichtet waren.
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Diese Platten zündeten nicht und bestanden daher den Test.
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Es ist bekannt, daß bestimmte, Halidatome enthaltende organische Naterialien
feuerhemmend sind. Derartige Materialien werden zur Behandlung von Holz und Stoffen
benutzt. Es wäre zu erwarten gewesen, daß Chl-orin enthaltende Zementmodifikatoren
wie Polyvinylchlorid und Polyvinylidenchlorid die gewünschte feuerhemmende Wirkung
haben. Die feuerhemmenden Eigenschaften von mit Epoxidharz modifiziertem Portlandzement
waren jedoch vor dem Test nicht zu erwarten.
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Eine typische Arbeitsschrittfolge bei der Herstellung von erfindungsgernäßen
Platten enthält folgende Schritte: a) die Kanten einer Kernplatte werden mit Nuten
versehen und abgeschrägt; 1>) um den Kern wird ein Trägerrahmen mit einer oberen
und einer unteren Kante gelegt, der auf seiner Innenseite Stege aufweist, die in
die in die Kanten des Kerns eingearbeiteten Kuten eit.Õeleg' werden. Dabei bildet
die obere Eante eine erste und die untere Kante eine zweite Ebene; c) der Kern wird
in horizontale Stellung gebracht; d) es wird ein Betongemisch aus modifiziertem
hydraulischem Zement und Sand auf die obere Oberfläche des Kerns gegossen; e) der
Beton wird auf die durch den Trägerrahmen definierte Ebene ausgeglichen und zum
Aushärten steliengelassen;
f) der Kern wird umgedreht und es wivd
wiederum Beton aus modifiziertem hydraulischem Zement und Sand auf die nunmehr obere
Oberfläche des Kerns gegossen; und g) die zweite Betonmenge wird auf die durch den
Trägerrahmen definierte zweite Ebene abgeglichen.
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Die so hergestellte Platte kann dann je nach dem Verwendungszweck
weiter behandelt werden. Bei Imnerverwenellng wird sie mit Putz, Tapete oder dergleichen
versehen, für Außenanwendung kann beispielsweise ein Gemisch aus Sand und einem
Binder wie Acryl-Emulsionsfarbe verwendet werden, daslauf eine Oberfläche der ausgehärteten
Platte aufgebracht wird.
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Ist eine offene Endbehandlung gewünscht, so werden gebrochene Steine
auf die Oberfläche des Betons gestreut, wahrend dieser noch nicht ausgehärtet ist.
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Die erfindungsgemäße Platte hat dem Verwendungszweck entsprechend
überlegene Eigenschaften und eignet sich zur Herstellung in kleinen oder großen
Serien bei niedrigsten Kosten.
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Pat entansprüche