NL8000196A

NL8000196A - Laagsgewijs samengestelde plaat.

Info

Publication number: NL8000196A
Application number: NL8000196A
Authority: NL
Original assignee: Stamicarbon
Priority date: 1979-03-01
Filing date: 1980-01-12
Publication date: 1980-09-03
Also published as: EP0015613B1; ES489071A1; US4361616A; DE3066227D1; BR8001229A; EP0015613A1

Description

ύ

Stamicarbon B.V.

Uitvinder: Joseph J.P. BOMERS te Weert 1 3070

IAAGSGEWIJS SAMENGESTELDE PLAAT

De uitvinding heeft betrekking op een laagsgewijs samengestelde plaat, in het bijzonder een bouwplaat, welke opgebouwd is uit een laag thermisch en/of akoestisch isolerend materiaal en een laag vezel-versterkte met water geharde cement, 5 Dergelijke platen welke, geschikt zijn voor het samenstellen van goedkope woningen b.v. in ontwikkelingslanden en tropische gebieden, maar ook voor b.v. vakantiewoningen, zijn o.a. bekend uit de Nederlandse octrooiaanvrage 7514263, het Duitse Offenlegungsschrift 2 756 820; en uit Plastics Technology van September 1977, pag. 11 e.v.

10 De in de Nederlandse octrooiaanvrage 7514263 beschreven platen bestaan uit een laag polyurethaanschuim welke omhuld is door een glasvezelversterkte cementlaag. Deze worden vervaardigd door het met schuim injecteren van een holle plaatvorm uit glasvezelversterkte cement. Deze vervaardiging is gecompliceerd en daarom duur. Verder 15 dient de vorm ondersteund te worden bij het opschuimen van de polyure-thaan om blijvende vormverandering te voorkomen.

De in het Duitse Offenlegungsschrift 2 756 820 beschreven platen bestaan eveneens uit een laag polyurethaanschuim, welke omhuld is door een glasvezelversterkte cementlaag. De wijze van vervaardiging 20 is echter anders. In een vorm wordt eerst een laagje glasvezelversterkte cementmortel gebracht. Hierop wordt een harde polyurethaanschuimplaat gelegd en vervolgens wordt de vorm verder opgevuld met glasvezelversterkte cementmortel. De vorm wordt getrild en daarna laat men de mortel uitharden. Er kunnen behalve ongeoriönteerde glasvezels ook nog 800 0 1 96 -Λ 2 glasvezelmatten om de schuimlaag aangebracht worden. Na uitharden van de mortel wordt het geheel uit de vorm genomen.

In Plastics Technology is verder beschreven dat de glasvezelversterkte cementlaag om een voorgeschuimde plaat aangebracht wordt.

5 Het nadeel van al deze platen is dat de glasvezelversterkte cementlaag niet voldoende hecht aan de schuimlaag. Dit betekent dat de mechanische eigenschappen, zoals kniksterkte, belastbaarheid en slag-vastheid van dergelijke platen niet of nauwelijks verbeterd zijn t.o.v. de cementlaag alleen. Om deze nadelen op te kunnen heffen is een goede 10 hechting vereist tussen de isolerende laag en de glasvezelversterkte cementlaag. Verder is gebleken dat bij belasting onder druk dergelijke platen sterk vervormen en zelfs afbrokkelen, hetgeen vooral bij grote platen optreedt, bij voorbeeld groter als 1 m, in de richting van de drukbelasting. Bovendien wordt bij het aanbrengen van een vezelversterk-15 t9 cementlaag aan een reeds uitgeharde polyurethaanschuimlaag en minder goede hechting verkregen; zoals ook reeds vermeld in de Nederlandse Octrooiaanvrage 7514263, pag. 3 regel 23 e.v. en pag. 10 regel 2 e.v.

Doel van de uitvinding is het verschaffen van een in de aanhef genoemde plaat waarbij de genoemde nadelen niet optreden en een 20 zeer goede hechting tussen de isolerende laag en de vezelversterkte cementlaag wordt verkregen.

*

Volgens de uitvinding wordt dit verkregen wanneer de laag isolerend materiaal aan de laag vezelversterkte met water geharde cement is gehecht door middel van een waterige kunststofdispersie, bevattend 25 een additie-polymeer met een gemiddelde deeltjesgrootte die ligt tussen 0,05 en 5 μ. Bij voorkeur bevat het additie-polymeer zuurgroepen. In de laag vezelversterkte met water geharde cement wordt in de uithardende massa een water-cementverhouding toegepast die bij voorkeur ligt tussen 0,2 en 0,5. Het is van voordeel om de kunststofdispersie op te nemen in 30 tenminste dat deel van de cementlaag dat in contact is met de isolerende laag. Een andere mogelijkheid is om de kunststofdispersie op te nemen in de laag vezelversterkte met water geharde cement. De gewichtsverhouding van hars ten opzichte van cement ligt bij voorkeur tussen 0,02 en 0,4.

Als vezelmateriaal kunnen minerale vezels toegepast worden, 35 zoals glasvezels, glaswol, steenwol, maar ook vezels uit organische polymeren, zoals bijvoorbeeld continue netwerken uit gefibrilieerde polypropeenfolie.

80 0 0 1 96 ' ' 3' . '*

De volgens de uitvinding verkregen plaat vertoont een uitstekende kniksterkte, belastbaarheid en slagvastheid, welke in de tijd nog toenemen. Een ander voordeel van de plaat volgens de uitvinding is dat door de laag isolerend materiaal de sterkte van de plaat vergroot 5 wordt, in tegenstelling tot de in de aanhef genoemde platen.

Het isolerende materiaal kan licht of zwaar materiaal zijn, waarbij het zware materiaal, zoals b.v, gips, in hoofdzaak voor akoestische isolatie toegepast wordt. Bij voorkeur wordt echter een licht materiaal toegepast, zoals schuim, dat een volumineuze massa heeft 10 welke veel lucht bevat en een kleine soortelijke massa bezit.

Onder schuim kan verstaan worden, geschuimd gips, glaswol, steenwol, schuimbeton, holle gipsprofielen met grote cellen of kanalen, pvc-schuim, polystyreenschuim, polyurethaanschuim, polyetheenschuim.

De soortelijke massa van deze materialen is <2, bij voorkeur <0,5.

15 Hierdoor kruinen platen verkregen gorden die licht in gewicht zijn en toch een grote sterkte bezitten. Zelfs met schuimmassa's uit apolaire polymeren welke bij voorkeur worden toegepast, zoals polystyreen en polyetheen, kunnen goede hechtingen en daardoor goede mechanische eigenschappen verkregen worden.

20 Het thermisch en/of akoestisch isolerende materiaal kan aan een vlakke zijde, aan beide vlakke zijden of zelfs alzijdig omhuld zijn met een 0 laag veielversterkte cement.

Teneinde een goede verdeling van de vezelversterkte cement bij het opbrengen op de laag van thermisch en/of akoestisch isolerend 25 materiaal te verkrijgen kan aan de vezelversterkte cement een thixotroop makende stof toegevoegd worden in een hoeveelheid tot 0,1 vol.-%, b.v. methylcellulose. Dit is in het bijzonder van belang indien de vezelversterkte cement door sproeien en of spuiten wordt opgebracht, waarbij een of meer zijden vertikaal staan.

30 De mortals die bij voorkeur toegepast worden blijken uitstekend verwerkbaar te zijn ondanks de relatief lage watercementfactor en de aanwezige zuurgroepen in de kunststofdispersie. Een bijzonder voordeel is dat door de opname van een harsdispersie van een zuurgroepen bevattend .....polymeer in de met" gëwöne^ E-gl ais vezels versterkte cement geen achteruitgang 35 van de mechanische eigenschappen meer plaatsvindt, welke mogelijk veroorzaakt wordt door de alkalische aantasting van de vezels.

80 0 0 1 96 7 4

De voorkeur gaat uit naar polymeerharsen die zijn bereid uit vinylgroepen bevattende monomeren. Bijvoorkeur bevatten de polymeerharsen zuurgroepen zoals fosforzuur- of sulfonzuurgroepen en zeer in het bijzonder carboxylgroepen. Deze carboxylgroepen kunnen afkomstig zijn 5 van ingebouwde eenvoudig onverzadigde zuren zoals acrylzuur, methacryl-zuur, fumaarzuur, itaconzuur, crotonzuur of halfesters van maleïnezuur, fumaarzuur of itaconzuur, ze kunnen ook door enting op het polymeer zijn aangebracht. Verder kunnen ze door modificatie, in het bijzonder oxidatie of verzeping van bepaalde polymeren worden gevormd. De voorkeur 10 gaat echter uit naar carboxylgroepen die afkomstig zijn van eenvoudig onverzadigde monomeren die een of meer carboxylgroepen bevatten en die in de polymere hars zijn ingepolymeriseerd. Deze monomeren worden om optimale resultaten te verkrijgen bij voorkeur opgenomen in een hoeveelheid van 2,5 tot 30 gew.-% ten opzichte van het polymeer. Zeer 15 goede resultaten worden verkregen bij een gehalte carboxylgroepen bevattend onverzadigd monomeer van 5 tot 25 gew.-%, in het bijzonder van 10 tot 20 gew.-%.

De polymeren bestaan voor de rest uit vinylmonomeren zoals styreen, arme thy1s tyreen, vinylchloride, cyclohexylmethacrylaat, acrylonitril, 20 vinylacetaat, vinylversataat, methylmethacrylaat, ethyl, butyl en hexylacrylaat, dibutylfumaraat, of dibutylmalëlnaat, raethylvinylether, etheen en propeen.

Het is voor het bereiken van optimale eigenschappen wenselijk dat de water-cementfactor gekozen wordt tussen 0,2 en 0,4.

25 Een bijzonder voordeel is gelegen in de mogelijkheid een snelle uitharding te bewerkstelligen door hogere temperaturen toe te passen. Hierbij wordt een in de tijd toenemende sterkte gevonden.

Verder is het oppervlak van de uitgeharde laag vrij van scheurtjes.

Deze eigenschappen zijn des te opmerkelijker daar in ongemodificeerd 30 met vezels versterkte cement de buigsterkte en de scheurvorming nadelig worden beïnvloed door versnelde uitharding. Verder zijn de uithardings-omstandigheden in het bijzonder de relatieve vochtigheid voor dit ongemodificeerd cement zeer kritisch. Het is derhalve van bijzonder voordeel de uitharding bij de werkwijze volgens de uitvinding teminste 35 ten dele te laten plaatsvinden bij een temperatuur tussen 35 en 100 °C, 80 0 0 1 96 5 * in het bijzonder tussen 50 en 95 °C. De relatieve vochtigheid is hierbij weinig kritisch maar bevindt zich bijvoorkeur tussen 40 en 80 %.

De gemiddelde deeltjesgrootte Van de toegepaste dispersie ligt bijvoorkeur tussen 0,05 en 1,5 μ, in het bijzonder tussen 0,1 en 0,75 μ.

5 De cementmortel die toegepast wordt kan tot 40 vol.-% vul stoffen, zoals zand bevatten, hij voorkeur echter met een maximale korreldiameter van ca. 500 micron.

Het is ook mogelijk om de vezels in de vorm van vezelmatten toe te passen. Deze matten worden dan geïmpregneerd met cementmortel 10 waarin een zuurgroepen bevattende harsdispersie is opgenomen.

De hoeveelheid aanwezige synthetische minerale vezels, in het bijzonder glasvezels, is niet kritisch en bedraagt maximaal ca. 40 vol.-%, bij voorkeur echter tot 10 vol.-% en in het bijzonder 5 tot 10 vol.-%. Ook de vezellengte is niet kritisch maar bedraagt in de regel 15 1 tot 5 cm.

De vezelversterkte cement kan op velerlei wijzen opgebracht worden, b.v. door opspuiten van cementmortel met vezels, of door aanbrengen van een met mortel geïmpregneerde mat van vezels of anderszins.

De meest geschikte platen kunnen worden gevormd door het combineren 20 van een vezelversterkte cemen’tlaag van 1-5Ó mm, bij voorkeur 16 mm, _______ met_een isolerende laag met een dikte van ÏQ-5ÖÖ mm.

De vervaardiging van de platen volgens de uitvinding kan op continue wijze plaatsvinden en wel door het continu aanvoeren van de isolerende plaat door het continu fabriceren hiervan of door het achter 25 elkaar plaatsen van afzonderlijke isolerende platen.

De platen volgens de uitvinding zijn voor vele doeleinden geschikt, zoals voor uitwendig en inwendig dragende bouwwanden, vloeren voor woningen en gebouwen, gevelelementen, boten, zwembaden, opslagtanks en andere constructieve toepassingen.

30 Voorbeeld 1

Een isolerende plaat van polystyreenschuim, dikte 5 cm, lengte 240 cm en breedte 60 cm, werd alzijdig voorzien van een cementmortel bestaande uit: 800 0 1 96 6 .-f 7

Portlandcement 1 gew. deel

Polymeerdispersie 0,3

Zand 20 gew.-% t.o.v. cement

Ontschuimmiddel 0,01 vol.-% 5 Methylcellulose 0,01 vol.-%

Aan deze mortel was water toegevoegd, waardoor de water-cement factor van de mortel 0,35 bedroeg. De polymeerdispersie, bestaande uit een in water gedispergeerd copolymeer van 10 gew.-% methacrylzuur, 50 gew.-% styreen en 40 gew.-% butylacrylaat had een gemiddelde deeltjesgrootte 10 van 0,5 μ en een vaste stof gehalte gehalte van 50 gew.-%.

Na aanbrengen van de mortel op de plaat polystyreenschuim werden glas-matten, bestaande uit E-glasvezels, in de mortel gerold, zodat na droging een laagdikte van 0,3 cm werd bereikt met een glasvezelgehalte van 7 vol.-%.

o

15 Na uitharding van het verkregen paneel gedurende 28 dagen bij 20 C

en 65 % relatieve vochtigheid werd het paneel, na over de breedte doorgezaagd te zijn zodat de lengte 120 cm werd, aan drukproeven onderworpen. Als vergelijking werden identieke elementen beproefd waarin geen polymeerdispersie was opgenomen.

20 De beproevingsresultaten zijn in de onders taande tabel weergegeven: _Max, belasting_

Paneel volgens Paneel zonder uitvinding_po lymeerdi spers i e 7200 kg 4350 kg 25 De max. belasting werd bepaald op het moment dat er een zodanig ernstige deformatie en/of afbrokkeling van het materiaal plaatsvond dat de proef niet verder voortgezet kon worden.

De druk-· resp. kniksterkte was derhalve groter als de hier opgegeven waarden.

30 Om afbrokkelen te onderdrukken is een proef uitgevoerd met panelen van een veel geringere hoogte, nl. 30 cm (zelfde breedte en dikte, resp. 60 en 5 cm).

De beproevingsresulaten zijn in onderstaande tabel weergegeven.

80 0 0 1 96

7 V

* _Max, belasting

Paneel volgens Paneel zonder uitvinding polymeerdlspersie 7200 kg 4350 kg 5 Bij deze belasting van 12300 kg trad breuk op en bij het paneel zonder polymeerdispersie moest de proef gestopt worden wegens ernstige deformatie en afbrokkelen van het materiaal. Uit deze resul-' taten blijkt dat het deformeren en/of afbrokkelen een veel groter probleem vormt dan eenvoudige breuk. Vooral voor panelen van gebruikelijke 10 afmetingen blijkt dat de uitvinding een oplossing voor deze problemen geeft.

Voorbeeld 2

Een isolerende plaat van polystyreenschuim, dikte 5 cm, lengte 240 cm en breedte 60 cm, werd alzijdig besproeid met een mengsel even-15 eens bestaande uit Portlandcement polymeerdispersie (vaste stofgehalte 50 %), ontschuimmiddel en methylcellulose, alles in dezelfde hoeveelheden als in voorbeeld 1.

De gemiddelde deeltjesgrootte van de polymeerdispersie was eveneens 0,5 μ. De mortel bevatte 7,5 vol.-% normale glasvezel. De water-cement-20 factor van de mortel was eveneens 0,35. De dikte van de opgebrachte glasvezelversterkte cementlaag bedroeg 0,5 cm.

Bij beproeving onder druk werden gelijkwaardige resultaten verkregen.

80 0 0 1 96

Claims

1. Laagsgewijs samengestelde plaat, i.h.b. bouwplaat opgebouwd uit een laag thermisch en/of akoestisch isolerend materiaal en een laag vezelversterkte met water geharde cement, met het kenmerk, dat de laag isolerend materiaal aan de laag vezelversterkt met 5 water geharde cement · is gehecht door middel van een waterige kunststofdispersie bevattend een additie-polymeer met een gemiddelde deeltjesgrootte die ligt tussen 0,05 en 5 μ.

2. Laagsgewijs samengestelde plaat volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het additie-polymeer zuurgroepen bevat.

3. Laagsgewijs samengestelde plaat volgens conclusie 1 en 2, met het kenmerk, dat in de laag vezelversterkte met water geharde cement in de uithardende massa een water-cementverhouding is toegepast die ligt tussen 0,2 en 0,5.

4. Laagsgewijs samengestelde plaat volgens conclusie 1-3, met het ken-15 merk, dat de kunststofdispersie is opgenomen in tenminste dat deel van de cementlaag dat in contact is met de isolerende laag.

5. Laagsgewijs samengestelde plaat volgens conclusie 1-3, met het kenmerk, dat de kunststofdispersie is opgenomen in de laag vezelversterkte met water geharde cement.

6. Laagsgewijs samengestelde plaat volgens conclusie 1-5, met het kenmerk, dat de gewichtsverhouding hars ten opzichte van cement ligt tussen 0,02 en 0,4.

7. Laagsgewijs samengestelde plaat volgens conclusie 1-6, met het kenmerk, dat de laag vezelversterkte met water geharde cement versterkt 25 is met glasvezels. 80 0 0 1 96 '' 9· ' ' t V*

8. Laagsgewijs samengestelde plaat volgens conclusie 1-6, met het kenmerk, dat de laag vezelversterkte met water geharde cement versterkt is met polymeervezels.

9. Laagsgewijs samengestelde plaat volgens conclusie 8, met het kenmerk, 5 dat de polymeervezels zijn opgenomen in de laag in de vorm van continue netwerken.

10. Laagsgewijs samengestelde plaat volgens conclusie 1-9, met het kenmerk, dat de laag thermisch en/of akoestisch isolerend materiaal aan beide vlakke zijden van een laag vezelversterkte cement is 10 voorzien.

11. Laagsgewijs samengestelde plaat volgens conclusie 1-10, met het kenmerk, dat de laag thermisch en/of akoestisch isolerend materiaal alzijdig omhuld is met een laag vezelversterkte cement.

12. Laagsgewijs .samengestelde plaat volgens conclusie 1-11, met het 15 kenmerk, dat bij de bereiding van vezelversterkte cement een thixotroop makende stof is toegevoegd in een hoeveelheid tot 0,1 vol.-%.

13. Laagsgewijs samengestelde plaat volgens conclusie 1-2, met het kenmerk, dat de zuurgroepen afkomstig zijn van onverzadigde mono- 20 meren die een carboxylgroep bevatten en die in de hars zijn ingepolymeriseerd.

14. Laagsgewijs samengestelde plaat volgens conclusie 1-13, met het kenmerk, dat in de hars maleïnezuur, itaconzuur, glutaarzuur, fumaarzuur of halfestersdaarvan, acrylzuur of methacrylzuur is 25 ingebouwd.

15. Laagsgewijs samengestelde plaat volgens conclusie 1-14, met het kenmerk, dat de water-cement-verhouding ligt tussen 0,2 en 0,4.

16. Laagsgewijs samengestelde plaat volgens conclusie 1-15, met het kenmerk, dat de uitharding tenminste ten dele plaats heeft gevonden 30 bij een temperatuur tussen 35 en 100 °C.

17. Laagsgewijs samengestelde plaat volgens conclusie 1-16, met het kenmerk, dat de hoeveelheid minerale vezels ligt tussen 1 en 20 gew.-%.

18. Laagsgewijs samengestelde plaat volgens conclusie 1-15, met het 35 kenmerk, dat als minerale vezels glasvezels zijn .toegepast·. 80 0 0 1 96 Jt s

19. Laagsgewijs samengestelde plaat volgens een of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de vezel versterkte cementlaag dunner is als de isolerende laag.

20. Laagsgewijs samengestelde plaat volgens conclusie 19, met het kens' merk, dat de dikte van de vezelversterkte cementlaag 1-50 mm bedraagt en die van de isolerende laag 10-500 mm.

21. Werkwijze voor het vervaardigen van een laagsgewijs samengestelde plaat volgens conclusie 1-20 door een plaat isolerend materiaal te besproeien met een mengsel van glasvezels en cementmortel. 10' 22.'Plaat en werkwijze voor het vervaardigen van deze plaat zoals in hoofdzaak beschreven in de beschrijving en het voorbeeld. i 300 0 1 96