DE102006028837A1

DE102006028837A1 - Mineralwolle-Dämmplatten mit benetzungsfähigen und haftvermittelnden Oberflächen, insbesondere geeignet für Wärmedämm-Verbundsysteme (WDVS), mit Beschichtungen auf den Oberflächen sowie Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE102006028837A1
Application number: DE102006028837A
Authority: DE
Inventors: Gerd-Rüdiger Klose
Original assignee: Deutsche Rockwool Mineralwoll GmbH and Co OHG
Current assignee: Deutsche Rockwool Mineralwoll GmbH and Co OHG
Priority date: 2005-06-21
Filing date: 2006-06-21
Publication date: 2006-12-28

Abstract

Verfahren zum Aufbringen einer haftvermittelnden oder haftfesten Schicht auf einem Dämmstoff, insbesondere einer Dämmstoffplatte, aufweisend die Verfahrensschritte:
– Abtragen von nicht im wesentlichen orthogonal zu den großen Oberflächen des Dämmstoffes verlaufenden Dämmstofffasern auf wenigstens einer Seite des Dämmstoffes, um im wesentlichen orthogonal zu den großen Oberflächen ausgerichtete Dämmstofffasern freizulegen;
– Aufbringen von feinkörnigen, trockenen, hydraulisch abbindbaren Partikeln auf die zuvor behandelte große Oberfläche, welche geeignet sind, nach einer hydraulischen Abbindereaktion eine haftvermittelnde oder haftfeste Schicht auf der Oberfläche auszubilden;
– Aufbringen einer Lösung, welche ein hydraulisches Abbinden der zuvor aufgebrachten Partikel ermöglicht;
– Trocknen des behandelten Dämmstoffes mit der Maßgabe, eine weitgehend vollständige Abbindereaktion zu gewährleisten.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Mineralwolle-Dämmplatten mit benetzungsfähigen und haftvermittelnden Oberflächen sowie Verfahren zu ihrer Herstellung.

Allgemein wird im Stand der Technik zwischen Mineralwolle-Steinwolle- und Glaswolledämmplatten unterschieden. Je nach verwendetem Ausgangsmaterial und Herstellungsmethode weisen die Dämmplatten unterschiedliche chemische und mechanische Eigenschaften auf. Mineralwolle-Dämmstoffe bestehen aus künstlich hergestellten glasig erstarrten Fasern mit mittleren Durchmessern von ca. 3 bis 8 μm, die mit vergleichsweise geringen Mengen an Bindemitteln verbunden und mit sonstigen Zusatzmitteln hydrophobiert sind. Bei diesen Zusatzmitteln handelt es sich vielfach um hochsiedende aliphatische Mineralöle oder Öl-in-Wasser-Emulsionen. Diese Zusatzmittel vermögen aufgrund ihrer Haftfähigkeit auch Faserbruchstücke oder allgemein Staub zu binden. Sie gelten trotzdem nicht als Bindemittel, weil sie aufgrund der schwachen Kräfte die mechanischen Eigenschaften der Dämmstoff-Struktur direkt nicht positiv beeinflussen.

Die Fasern der Glaswolle-Dämmstoffe bestehen aus sogenannten weichen Gläsern, die sich über Düsen zu Fasern ausziehen lassen. Die Dämmstoffe sind praktisch frei von nichtfaserigen Bestandteilen. Die Fasern sind jedoch nicht thermobeständig und schmelzen bereits bei Temperaturen in der Größenordnung von 700°C auf. Diese geringe Feuerwiderstandsfähigkeit gilt in vielen Anwendungsfällen als nicht ausreichend.

Steinwolle-Dämmstoffe hingegen weisen einen Schmelzpunkt > 1000°C nach DIN 4102 Teil 17 auf. Das ist eine für Steinwolle-Dämmstoffe und ähnliche Dämmstoffe charakteristische Größe. Die nachfolgend beschriebene Erfindung bezieht sich auf alle Dämmstoffe aus künstlich hergestellten glasig erstarrten Fasern mit diesem Schmelzpunkt.

Steinwolle-Fasern werden aus erdalkalireichen Schmelzen gebildet. Die Gläser weisen sehr enge Verarbeitungsintervalle auf, weil die Keimbildungszahlen und -geschwindigkeit und in der Folge die Kristallisationsgeschwindigkeit hoch sind. Eine wirtschaftliche Umformung großer Schmelzenmengen erfolgt deshalb zumeist auf sogenannten Kaskaden-Zerfaserungsmaschinen. Diese weisen in der Regel 4 um horizontale Achsen gegensinnig rotierende Räder auf, auf welche die zu verformenden Schmelzen nacheinander geleitet werden. Die Formgebung erfolgt vornehmlich unter dem Einfluss der auf die Schmelze ausgeübten großen Fliehkräfte. Die Faserlängen betragen nur wenige Millimeter bis vielleicht 1–2 cm. Mindestens die Hälfte der zur Verfügung stehenden Menge an Schmelzen wird in kugelförmige bis stengelige Körper überführt. Nur die gröberen nichtfaserigen Körper lassen sich durch eine Art Windsichtung abtrennen; die Dämmstoffe enthalten ca. 25 – ca. 35 Masse-% feine, zumeist kugelige bis stengelige Partikel, die gelegentlich miteinander sowie mit Fasern punktweise formschlüssig verbunden oder sogar zusammengeschmolzen sind. Quasi in statu nascendi oder in ganz knappen engen zeitlichen und somit auch engen räumlichen Abständen werden die Fasern bevorzugt mit einer in Wasser gelösten Mischung aus duroplastisch aushärtenden Phenol-, Formaldehyd-, Harnstoffharzen imprägniert. Diese Harzmischungen enthalten als haftvermittelnde Stoffe ganz geringe Mengen an wasserlöslichen Silanen. Die Duroplaste können mit Polysacchariden gestreckt werden. Der Anteil an Bindemitteln als Trockensubstanz in der Dämmstoffmasse beträgt bei der hier beschriebenen Verfahrenstechnik weniger als ca. 4,5 Masse-%.

Anstelle der genannten Mischungen von Aminoplasten mit Phenolen sind prinzipiell auch andere, vorzugsweise in Wasser dispergierbare Duroplaste verwendbar.

Zusatzmittel, beispielsweise in Form von Mineralölen sind in Mengen von ca. 0,2 Masse-% enthalten. Um jedes Gesundheitsrisiko auszuschalten, werden nur aliphatische Mineralöle verwendet, die selbst aber aus einer Vielzahl unterschiedlicher Alkane zusammengesetzt sind.

Aus dem Stand der Technik ist auch die Verwendung von Bindemitteln wie Polyacrylate oder organisch modifizierten Siliziumverbindungen bekannt.

Thermoplaste wie beispielsweise Polyacrylate und deren Copolymerisate werden gelegentlich für die Bindung sehr leichter Glaswolle-Dämmstoffe eingesetzt, eigenen sich aber nicht für druckbelastete Dämmstoffe. Die Verwendung von organisch modifizierten Siliziumverbindungen beschränkt sich derzeit wegen des hohen Preises auf spezielle thermisch belastete und/oder emissionsfreie Dämmstoffe.

Allgemein können die Fasern sofort nach der Faserbildung (Zerfaserung) mit Wasser abgekühlt werden.

Durch das verdampfende Wasser wird den gebildeten Glaskörpern schlagartig Wärmeenergie entzogen und somit deren Form und der amorphe Zustand eingefroren. Das Bindemittel wird sowohl durch den Wasserdampf wie auch in der turbulenten Luftströmung zunächst in feinste Tröpfchen dispergiert, die sich anschließend als klebrige Masse auf den Fasern niederschlagen. Das Bindemittel findet sich bevorzugt an den Stellen, an denen sich Fasern berühren und wo das flüssige Bindemittel seine energetisch günstigste Form findet. Deshalb sind partielle Filme auf einzelnen Fasern selten. Neben der Bindung über die Bindemitteltröpfchen verhaken die Fasern auch sehr schnell miteinander.

Es entstehen somit dreidimensionale Agglomerationen mit sehr unterschiedlichen Orientierungen der einzelnen Fasern. Die nichtfaserigen Partikel enthalten kaum oder keine Bindemittelanhaftungen. Gröbere Partikel werden wohl sehr früh aus dem Bindemittel-Nebel entfernt, die anderen Partikel kühlen aufgrund ihrer Form und Masse auch nicht so schnell ab, so dass auftreffende Bindemittelmengen früh aushärten und wirkungslos bleiben.

Aufgrund der hohen Faserkonzentrationen über den Umfängen der Räder der Zerfaserungsmaschinen und den turbulenten Luftströmungen in der Sammelkammer bilden sich unverzüglich lockere Faseragglomerationen. In deren zentralen Bereichen finden sich die mit den feuchten Bindemitteln ausreichend imprägnierten Fasern, während sich außen die weniger gebundenen Fasern verhaken. In diesen Flocken werden auch gröbere nichtfaserige Partikel eingefangen, aber nicht über Bindemittel eingebunden. Wenn die Strömungsverhältnisse in den Sammelkammern einigermaßen gerichtet sind, weisen die Flocken eine deutliche Längsform auf, während die einzelnen Fasern abweichend von den gedachten Flocken-Längsachsen nahezu regellos orientiert sind.

Die Flockenbildungen und die erwünschte Strukturierung des abzutransportierenden Fasermassenstroms sowie das Abscheiden der nichtfasrigen Partikel werden durch die übliche Praxis erheblich gestört, zerkleinerte, d.h. zumeist sogar noch gemahlene und somit extrem kurze, zumeist innerbetrieblich anfallende Dämmstoff-Abfälle gelegentlich noch örtlich konzentriert in die Sammelkammer einzublasen. Damit sich diese eingeblasenen Fasern besser verteilen lassen, werden sie nicht mit frischen Bindemitteln imprägniert. Hierdurch erhöht sich der ohnehin vorhandene Anteil an bindemittelfreien Fasern. Ihr Anteil in bezug auf die Dämmstoffmasse variiert zwischen ca. 3 bis ca. 30 Masse-%.

Die erhaltenen Flocken werden zusammen mit den recycelten Dämmstoff-Abfällen kontinuierlich auf einer luftdurchlässigen Fördereinrichtung in Form eines Bandes oder einer großen Trommel abgelegt, welche die Sammelkammer abschließt. Auf diese Weise wird eine endlose mit feuchten, klebfähigen Bindemitteln und mit Zusatzmitteln imprägnierte primäre Faserbahn gebildet. Zu deren Charakteristik gehört, dass sich auf deren Oberfläche völlig bindemittelfreie Fasern in Form flächiger Gespinste ablegen.

Die primäre Faserbahn wird mit möglichst geringen Flächengewichten und somit ohne sekundäre Verdichtung durch den Förderluftstrom abtransportiert. Um die Folgen der ungleichmäßigen Verteilung der Fasern in der primären Faserbahn in den herzustellenden Dämmstoffen abzumindern und dadurch eine gleichmäßigere Dämmstoffstruktur zu erzielen, werden die primären Faserbahnen mit Hilfe einer pendelnden Fördereinrichtung mehrfach versetzt übereinander liegend, auf eine zweite langsamer laufende Fördereinrichtung abgelegt.

Bei einer sogenannten Direktaufsammlung werden die mit Binde- und Zusatzmitteln imprägnierten Fasern in der Sammelkammer so lange aufeinander abgelegt, bis die erforderliche Schütthöhe erreicht ist. In dieser Schüttung sind die Fasern relativ flach übereinander angeordnet. Eine bevorzugte Orientierung ist nicht feststellbar. Diese Faserbahn wird anschließend weiter behandelt.

Nachfolgend wird auf eine Differenzierung zwischen den direkt aufgesammelten und den aufgependelten imprägnierten Faserbahnen verzichtet und es werden beide Varianten als imprägnierte Faserbahnen bezeichnet.

Diese imprägnierten Faserbahnen werden beispielsweise mit nur einem schräg angeordneten Rollensatz, der sich oberhalb eines Abschnitts der eigentlichen waagerecht angeordneten Fördereinrichtung befindet, zusammengedrückt und gleichzeitig durch die Erhöhung der Umfangsgeschwindigkeiten der oberen und gegebenenfalls unteren Rollen des betreffenden Abschnitts der Fördereinrichtung durch die asymmetrisch eingeleiteten, auf die beiden großen Oberflächen einwirkenden Kräfte in horizontaler Richtung gestaucht. Dabei werden die primären Faserbahnen zunächst von außen nach innen hin komprimiert, so dass sie Scherkräfte übertragen können.

Die Scherkräfte führen zu Relativbewegungen gegenüber den darunter liegenden bzw. zentralen Bereichen innerhalb der Fasermasse, wobei die Gleitbewegungen bevorzugt in den Bereichen der ungebundenen Fasergespinste oder schwach gebundener Fasern erfolgen. Bei der generell ungleichmäßigen Faserverteilung in jeder Volumeneinheit einer imprägnierten Faserbahn verändert sich das dadurch hergestellte Gefügebild zusätzlich.

Durch die auf die Fasermasse einwirkenden Kräfte werden die Fasern, genauer noch die zentralen Bereiche der aus den Sammelkammern abgezogen Faserbahnen oder Bereiche von Flocken mit bindemittelreicheren Fasern, zu bandartigen Strukturen verdichtet. Die Kernbereiche der aus mehreren imprägnierten Faserbahnen aufgependelten Faserbahnen werden hierbei zu Bändern von ca. 1 mm–ca. 3 mm Dicke zusammengedrückt. Diese Bänder verlaufen quer zu der horizontalen Stauchungsebene und auch quer zu der Förder- und Produktionsrichtung. Diese Bänder sind nunmehr in ganz unterschiedlichen Winkeln zu den großen Oberflächen angeordnet. Außerdem sind sie noch in sich, beispielsweise wie der Balg einer Ziehharmonika, verfaltet. Bei einer unvollkommenen Faltungstechnik treten auch Überfaltungen auf, so dass die bandartigen Verdichtungen sowohl in Förderrichtung abkippen als auch in die entgegengesetzte Richtung.

Die Bahnen wie auch die zwischen ihnen befindlichen, weniger gebundenen Fasern oder -flocken weisen relativ hohe Anteile in flachen Winkeln zu den beiden großen Oberflächen orientierten Strukturelemente auf. Diese flach liegenden Strukturelemente mindern die erreichbare Druckspannung und die Querzugfestigkeit orthogonal zu den großen Oberflächen der Dämmstoffe.

Diese Auf- und Verfaltungs-Techniken der imprägnierten Faserbahnen werden insbesondere zur Herstellung von ausdrücklich als druckbelastbar bezeichneten Steinwolle-Dämmstoffen entsprechend dem früheren Anwendungstyp WD nach DIN 18165 Teil 1 Ausgabe 1999 eingesetzt. Auf diese Weise können bereits ab Rohdichten von beispielsweise > ca. 70 kg/m³ eine relativ hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber auf die beiden großen Oberflächen wirkenden Drücke erreicht werden. Die Struktur der in sich verfalteten Faserbahn wird anschließend durch die Verfestigung des jeweiligen Bindemittels in einem Härteofen fixiert.

Der Härtofen besteht im wesentlichen aus zwei übereinander angeordneten Fördereinrichtungen. Deren Abstand voneinander ist variabel, um unterschiedlich dicke Faserbahnen aushärten zu können. Die der Einfachheit halber als Druckbänder bezeichneten Teile des Härteofens bestehen aus einer Vielzahl von eng hintereinander angeordneten biegesteifen Elementen, die jeweils zu einem in sich geschlossenen Förderband vereinigt sind. Die Breiten der Elemente betragen ca. 15 bis ca. 25 cm. Die Längsflanken der Elemente sind entweder glatt oder greifen zahnartig ineinander, so dass entweder eine glatte Fuge mit Breiten von ca. 5 bis ca. 7 mm oder ein der Zahnung entsprechendes zackenförmiges Fugenbild entsteht. Je breiter die einzelnen Lamellen sind, desto größer sind die Umlenkräder am Ein- und am Auslauf des Härteofens zu dimensionieren, so dass häufig Breiten von beispielsweise 16 cm oder 17,5 cm vorkommen. Die druckübertragenden Flächen selbst sind gelocht. Bei der Herstellung von Steinwolle-Dämmstoffen höherer und hoher Rohdichten werden Langlöcher, beispielsweise mit einer Länge von 25 mm oder 30 mm und einer Breite von 5 mm bevorzugt. Die gleichsinnigen Langlochreihen sind über die Länge des druckübertragenden Elements gegeneinander versetzt, um zusammen mit den offenen Fugen zwischen den Druckbandelementen eine gleichmäßige Durchströmung der Fasermasse zu erreichen. Bei anderen Ausführungsformen der Druckband-Lamellen sind die Langlöcher gleichgerichtet, aber auch gelegentlich im rechten Winkel zueinander angeordnet.

Die endlose Faserbahn wird zwischen beiden Druckbändern nur in vertikaler Richtung leicht zusammengedrückt, um in sich geschlossene, parallel zueinander angeordnete große Oberflächen herzustellen. Dabei werden die steil stehenden Faserbänder und die entsprechend angeordneten locker miteinander verhafteten Einzelfasern in Abhängigkeit von ihrer Steifigkeit, insbesondere in den oberflächennahen Zonen noch einmal zusammengedrückt und unterschiedlich verformt. Die imprägnierten Faserbahnen werden gleichzeitig in die Lochungen der Druckbänder und in die Fugen zwischen ihren druckübertragenden Elementen gedrückt.

Durch die Faserbahn sowie durch die Öffnungen in und zwischen den Druckbandelementen wird in vertikaler Richtung Heißluft gesaugt, wodurch eine intensive Energieübertragung auf die einzelnen Bestandteile der Faserbahn erfolgt. Dabei wird die Faserbahn erwärmt, die Feuchte ausgetrieben, das Bindemittel ausgehärtet bzw. verfestigt und die Dämmstoff-Struktur weitgehend fixiert. Die in den Dämmstoffen induzierten Spannungen werden zeitabhängig und insbesondere unter der Wirkung der Luftfeuchte durch Relaxationen abgebaut, was auch zur Verringerung der mechanischen Festigkeitseigenschaften führt.

Die einzelnen Fasern werden in den großen Oberflächen und zumindest in den unmittelbar darunter liegenden Zonen nahezu parallel zu den Oberflächen der Druckbänder angeordnet und bilden glatte Abschnitte zwischen den aus diesen Ebenen herausragenden, ca. 1,5 bis ca. 3 mm hohen Erhebungen. In diesen Erhebungen sind die Fasern relativ steil aufgewölbt, trotzdem werden die Fasern nicht an den relativ scharten Kanten der Lochungen bzw. der Druckbandlamellen in einem sichtbaren Umfang gebrochen. Fußpunkte und die Scheitelbereiche der Erhebungen sind stets abgerundet. In den Scheitelbereichen sind die Fasern am stärksten auf Zug beansprucht und weisen scheinbar größere Abstände zueinander auf als beispielsweise in den Flankenbereichen. Aus der Beobachtung, dass auch ungebundene Fasern oder nur aufgrund ihrer Form miteinander verhakte Fasern zu der gleichen Oberflächengestaltung führen wie gebundene Fasern und bestärkt durch geringe Farbunterschiede zwischen der äußeren Oberfläche mit dem Dämmstoffkern kann geschlossen werden, dass Bestandteile (Monomere) duroplastischer Bindemittel während der Wärmebehandlung verlagert werden und sich gegebenenfalls in der Grenzfläche zwischen den Druckbandlamellen und der Fasermasse niederschlagen.

Die Heißluft in dem Härtofen kann die Verbrennungsprodukte von Gas oder Heizöl enthalten. Hierdurch adsorbieren die Glasfaser-Oberflächen zusätzlich zu den bereits vorhandenen Mineralölen oder sonstigen Zusatzmitteln Kohlenstoff oder seine Verbindungen, so dass die Fasern generell mit Kohlenstoff oder seinen Verbindungen belegt sind. Die dem Anschein nach relativ glatten Oberflächenabschnitte zwischen den Erhebungen und deren verhältnismäßig einheitliche Färbungen lassen vermuten, dass die Oberflächen bzw. die unmittelbar darunter liegenden Zonen durch die angelegten Drucke und/oder durch Bindemittelanreicherungen höher verdichtet worden sind als beispielsweise die Kernzonen der Dämmstoffe. Diese Vermutungen werden aber bei einer Betrachtung der Dämmstoffoberflächen mit Hilfe einer Lupe oder eines Mikroskops nicht bestätigt. Die Fasern bilden nahezu unabhängig von der Rohdichte des jeweiligen Dämmstoff-Formkörpers ein regellos aufgeschichtetes Faserhaufwerk, in dem die einzelnen Fasern oder Abschnitte derselben auf-, neben- und untereinander liegen. Der Abstand voneinander sowohl in bezug auf die horizontale Ebene wie auch in der Tiefe ist generell gering, jedoch sehr unterschiedlich. Die Lagerung der Fasern wird zudem noch durch die eingeschlossenen gröberen nichtfaserigen Partikel gestört. Die Bindemittel liegen tröpfchenförmig oder als partielle Überzüge auf einzelnen Fasern in zudem unregelmäßiger Verteilung vor, während die Zusatzmittel selbst bei Verwendung von kohärentem Licht unter dem gewöhnlichen Lichtmikroskop nicht sichtbar sind.

Auch aus den im ersten Anschein glatten Oberflächenabschnitten ragen die Fasern aus einer gedachten Ebene heraus. Das gilt insbesondere auch für die Fasern, welche die Erhebungen auf den großen Oberflächen bilden. Die Dämmstoffe selbst weisen somit keine klar begrenzten Oberflächen auf, so dass nachfolgend beschriebene Eindringtiefen von Beschichtungen oder Imprägnierungen dementsprechend zu relativieren sind. Die beste Analogie für die Beschreibung der großen Oberflächen bilden noch Tierfelle.

Eine ca. 200 mm hohe Dämmplatte, die auf die übliche Weise aufgefaltet wird dient und als Ausgangsmaterial für sogenannte Lamellenplatten. Diese Dämmplatte weist deutlich von den Kernbereichen unterschiedlich strukturierte Bereiche unterhalb der großen Oberflächen auf, aber keine Verdichtung der Oberflächenschichten selbst. Die Kernbereiche weisen selbst auch keine gleichmäßig gefaltete Struktur auf.

Durch die Auffaltung der Faserbänder werden die Dämmstoffe widerstandsfähiger gegenüber Druckbelastungen und weisen gleichzeitig höhere Querzugfestigkeiten orthogonal zu den großen Oberflächen auf als Dämmstoffe vergleichbarer Rohdichte mit flach liegenden Fasern. Dennoch begrenzen auch hier die flach in der Grenzfläche liegenden Fasern die maximal erreichbare Querzugfestigkeit.

Herkömmlich verfaltete Steinwolle-Dämmplatten mit Rohdichten von ca. 120 kg/m³ bis ca. 160 kg/m³ und Bindemittelanteilen von < ca. 4,5 Masse-% erreichen deshalb nur Anfangs-Querzugfestigkeiten von ca. 15 bis ca. 35 kPa, die sich zudem zeitabhängig und unter der Wirkung von Wasserdampf um ca. 30 bis ca. 50 % vermindern.

Es werden auch Dämmplatten mit einer Zweischichtcharakteristik verwendet, bei der die äußere ca. 5 bis ca. 20 mm dicke Schicht auf ca. 150 bis 160 kg/m³ verdichtet worden ist, während der Dämmstoffkörper eine Rohdichte von nur ca. 80 bis 90 kg/m³ aufweist. Auch hierbei ist die Querzugfestigkeit der beiden großen Oberflächen maßgebend für die erreichten Querzugfestigkeiten, welche in dem bereits genannten Bereich liegen.

In Richtung der Faserbänder weisen die Dämmstoffe wesentlich höhere Biegezugfestigkeiten und ausgesprochen hohe Querzug- und Druckfestigkeiten auf. Diese Richtungsabhängigkeit der Querzugfestigkeit wird beispielsweise ausgenutzt, um sogenannte Lamellenplatten für den Einsatz in außenseitigen Wärmedämm-Verbundsystemen, abgekürzt WDVS, herzustellen. Dazu werden wegen der derzeit maximalen Durchlaufhöhe der Härteöfen höchstens 200 mm dicke Platten quer zu ihrer Auffaltungsrichtung in Scheiben entsprechend der gewünschten Dämmdicke aufgeteilt. Da die übliche Länge 1,2 m beträgt, weist die Bezeichnung auf das extreme Längen-Breiten-Verhältnis hin.

Die einzelnen Lamellenplatten werden üblicherweise mit Sägen von der endlosen Dämmstoffbahn oder von großformatigen Abschnitten derselben abgetrennt. Als Folge der unterschiedlichen Orientierungen der Fasern im Raum, dem Vorhandensein von Agglomerationen und daneben von faserärmeren Bereichen sowie den stark unterschiedlichen Bindungen der Fasern werden diese sowohl geschnitten oder gebrochen wie auch aus dem Gefüge herausgerissen bzw. dessen Zusammenhang gelockert.

Die auf diese Weise hergestellten großen Oberflächen sind im Vergleich zu den durch die Härteofen-Bänder geprägten ausgesprochen rauh und durch noch mehr frei in den angrenzenden Raum ragende Fasern und gestörte Oberflächenstrukturen gekennzeichnet. Die Schnittfläche ist in ihrer Art und in ihrem Aussehen beispielsweise mit einem Tierfell oder einer Grasfläche zu vergleichen. Eine Oberfläche existiert demzufolge nur virtuell, so dass jeder Punkt auf der Schnittfläche einen unterschiedlichen Abstand von dieser gedachten Oberfläche aufweist.

Mineralwolle-Dämmstoffe, insbesondere die Schnitt- und Schleifflächen derselben weisen keine echten, sondern nur definierte Oberflächen auf. Deshalb wird auch der Abstand zwischen den beiden großen Oberflächen, das ist die Dicke des Dämmstoffs, nach Auflegen einer Prüfplatte als Distanz zwischen der Auflage des Dämmstoff-Körpers und der Unterseite der aufgelegten Platte bestimmt. Dabei hat jeder Punkt ihrer jeweiligen Oberflächen einen anderen Abstand von der durch die aufgelegte Platte definierten gemeinsamen Oberfläche. Auf diesen Aspekt ist deshalb hinzuweisen, weil häufig die Wirksamkeit von Beschichtungen oder Oberflächenimprägnierungen als eine Funktion ihrer Eindringtiefe dargestellt wird.

Um darzustellen, wie gering die Eindringtiefe von handelsüblichen Klebern oder Klebemörtel in ein offenes Faserhaufwerk ist, soll hier auf Glasfaser-Wirrvliese als Beispiel verwiesen werden. Glasfaser-Wirrvliese bestehen aus mehrere Zentimeter langen textilen Glasfasern, deren Durchmesser ca. 10 μm bis ca. 12 μm betragen. Die Fasern sind generell geschlichtet und beispielsweise mit Aminoplasten an den Kreuzungspunkten gebunden. Die Glasfaser-Wirrvliese sind hydrophil. Dünne Glasfaser-Wirrvliese mit Flächengewichten von ca. 40 g/m² bis ca. 60 g/m² weisen mittlere Dicken von ca. 0,6 mm bis ca. 1,0 mm auf. Aufgrund der relativ steifen Fasern lassen sie sich unter Druck nicht oder nur wenig zusammendrücken. Derartige Wirrvliese werden auf die Rückseiten von relativ schweren Mineralwolle-Dämmplatten mit Flächengewichte von ca. 3,5 bis ca. 6 kg/m² mit Hilfe von Dispersionsklebern punkt- oder linienförmig oder nach Imprägnierung mit den in den Dämmstoffen vorhandenen Bindemitteln, letztlich auch punktförmig, aufgeklebt. In dieses Glasfaser-Wirrvlies werden Baukleber oder Klebemörtel intensiv eingearbeitet und anschließend deutlich dickere Raupen aufgetragen. Wie Prüfungen der Querzugfestigkeiten zeigen, reißen die Faservliese häufig auseinander, weshalb geschlossen werden kann, dass die Kleber bzw. Klebemörtel trotz des intensiven Eindrückens oder Einreibens mit der glatten Kante einer Traufel im Mittel nicht tiefer als bis zur halben Dicke oder ca. 0,5 mm tief in die Wirrvliese eindringen. Dennoch haften die Mineralwolle- Platten an den Flächen, weil diese langen, wirr angeordneten Glasfasern eine gute Verteilung der Lasten über die Fläche der Vliese gewährleisten.

An Lamellen-Dämmplatten mit Rohdichten von ca. 75 kg/m³ werden bereits Querzugfestigkeiten von > 80 kPa und selbst bei Rohdichten von ca. 60 kg/m³ noch mehr als ca. 40 kPa gemessen. Diese Festigkeitswerte genügen, um sogar mit entsprechenden Begrenzungen der Gebäudehöhen eine partielle Verklebung des Wärmedämm-Verbundsystems (WDVS) auf dem Untergrund zuzulassen. Die verbleibende Klebfläche muss dabei mindesten 50 % betragen, wobei aber der Kleber in gleichmäßig schmalen Wülsten von ca. 10 mm Breite aufgebracht wird, da sich der Kraftschluss nur auf die unmittelbar verklebten Bereiche erstreckt. Durch das Aufbringen von ca. 30 mm breiten Kleberwülsten in mehr oder minder regelmäßigen Abständen von ca. 30 bis ca. 50 mm auf die Wandfläche und deren nur unwesentliche Verbreiterung durch das Andrücken der Dämmplatten erfolgt keine optimale Krafteinleitung und somit keine vollständige Ausnutzung des Festigkeitspotentials des betreffenden Dämmaterials.

Das Festigkeitspotential der Mineralwolle-Dämmstoffe, d.h. die hier relevante Querzug- und Scherfestigkeit wird unter definierten Prüfbedingungen im Laboratorium ermittelt. Aus zeitlichen Gründen werden die Mineralwolle-Prüfkörper sehr häufig mit Hilfe von beispielsweise Schmelzklebern unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung (sogenannten hot melts) auf die biegesteifen Zug- bzw. Schubplatten aufgeklebt. Dabei werden die Prüfkörper leicht in die erhitzte Klebermasse eingetaucht. Im Allgemeinen sind Eintauchtiefen von ca. 2 bis 4 mm ausreichend, um eine nahezu vollständige Tränkung bzw. Durchtränkung des Faserhaufwerks einschließlich der Faserbänder und lose aufliegenden Fasern zu erreichen. Die aus der Oberfläche herausragenden Fasern können sich in dem erhitzten Schmelzkleber wieder aufrichten. Die einzelne Faser ist kraftschlüssig mit der Klebermasse verbunden. Offenbar sind die Schmelzkleber in der Lage, die auf den Fasern vorhandenen Schichten einzubinden oder sie zu verdrängen. Die nach dem Abkühlen zähplastische, durch die eingebundenen Fasern quasi armierte Klebermasse bewirkt darüber hinaus eine gleichmäßige Krafteinleitung unter Vermeidung von Spannungsspitzen in die im Dämmstoff liegenden Grenzflächen.

Annähernd ähnlich hohe Festigkeitswerte werden bei der Verklebung mit Polyurethan (PUR) – Klebern ermittelt. Es werden 1-Komponenten- und 2-Komponenten-Kleber verwendet. Hier läuft der Kleber teilweise in das Faserhaufwerk hinein, ohne dieses zu deformieren bzw. es dadurch zu verdichten.

Es werden sehr viele Fasern benetzt. Der thermoplastische Kleber haftet gut auf den Fasern oder Faserbändern. Durch das Aufschäumen des Klebstoffes wird das Faserhaufwerk gleichzeitig und gleichmäßig von innen her belastet, was dessen Durchdringung zusätzlich fördert. Durch das Aufschäumen des Klebstoffes werden die aus der Oberfläche herausragenden Fasern aufrecht gestellt. Die aufgeschäumte Schicht füllt ebenso wie die Schmelzkleberschicht die Hohlräume zwischen Dämmstoff und der aufzuklebenden Prüfplatte vollständig aus.

Wegen der extrem günstigen Krafteinleitung werden insbesondere bei der Verklebung mit Schmelzklebern (hot melts) wesentlich höhere Querzugfestigkeitswerte ermittelt als bei der Verbindung mit den in der Praxis verwendeten Klebemörteln, Bauklebern, Mineral- und Kunstharzputzen oder Mörteln. Die unter Verwendung von Schmelzklebern oder PUR-Klebern gewonnenen Laborwerte haben deshalb nur geringe praxisrelevante Bedeutung haben. Die Prüfmethodik eignet sich allenfalls für die Überprüfung der Gleichmäßigkeit der Qualität.

Durch den zähplastischen Klebemörtel wird nur ein Teil der Fasern erfasst, die Faserbänder nicht durchdrungen und die Vielzahl der schwach gebundenen Fasern können keine nennenswerten Beiträge zu der Festigkeit des Verbunds liefern. Bei der Prüfung auf Querzugfestigkeit können demzufolge nur niedrige Werte ermittelt werden. Das Bruchbild zeigt einen sogenannten Fellabriss dergestalt, dass zwar eine Vielzahl von nur ganz kurzen Fasern, gelegentlich auch kleinere Büschel, aus der Rückseite der Klebemörtelschicht herausragen. Nach der Verklebung mit einem Schmelzkleber zerreißt der Dämmstoff einmal an Flächen, die quer zu der Krafteinleitungsrichtung liegen, aber gleichzeitig auch entlang der Auffaltungsebenen bzw. in den dort konzentrierten schwach gebundenen Fasern.

Die auf diese Weise ermittelten Festigkeitswerte sind deshalb als das Festigkeitsmaximum der Dämmstoffstruktur anzusehen.

Die an herkömmlich verfalteten Dämmplatten gemessenen Querzugfestigkeiten werden nicht als ausreichend für die alleinige Sicherung einer WDVS-Dämmschicht durch Verklebung an der zu dämmenden Fläche angesehen.

Es wird zwar auf mindestens 40 % der Plattenfläche Baukleber, Klebemörtel o.ä. aufgetragen, der damit geformte umlaufenden Randwulst dient dabei vor allem der Aussteifung der Platten und der Vermeidung von Versprüngen der Plattenkanten relativ zueinander, während zentral angeordnete Kleberbatzen nur als Abstandshalter und Widerlager wirken sollen.

Um diese Effekte zu erreichen, bedarf es keiner hohen Haftzugfestigkeitswerte. Die Kleberhaftung ist in vielen Fällen so gering, dass der Baukleber o. ä. bereits bei dem Aufrichten der Dämmplatten oder vor dem Andrücken an die zu dämmenden Flächen wieder abfällt. Hierbei wirkt sich eine Profilierung der Oberflächen nicht haftverbessernd aus.

Wesentlich schneller lässt sich aber der Kleber mit Hilfe einer Förderpumpe auf der Wandfläche verteilen, so dass die Dämmplatten nur in die Masse hineingedrückt werden müssen.

Die eigentliche Sicherung gegenüber einem Abrutschen und dem Ablösen durch Windsog erfolgt durch eine übergroße Anzahl von im Untergrund eingedübelten Ankern, deren tellerartigen Köpfe auf den Dämmstoffoberflächen aufliegen.

Der übermäßige Einsatz dieser Dämmstoffhalter zeigt sich u.a. daran, dass die Mehrzahl an den Kanten und Ecken der Dämmplatten angeordnet werden, wo die Durchknöpfsicherheit am geringsten ist, somit der Dämmstoffhalter die geringste Wirkung entfaltet. Die spezifische Anzahl und die Anordnung der Dämmstoffhalter wurden deswegen aber nicht geändert, so dass eigentlich kein direkter Zusammenhang zwischen der spezifischen Anzahl, Größe sowie Anordnung der Dämmstoffhalter und der Standsicherheit des WDVS herzustellen ist. Die auf der Dämmschicht aufliegenden Teller der Dämmstoffhalter zeichnen sich auf der Oberfläche der zumeist nur noch dünnen Putzschichten durch Verfärbungen oder durch einen fehlenden Bewuchs mit Algen oder Flechten ab, was insgesamt das Erscheinungsbild der Fassade deutlich abmindert.

Diese Beeinträchtigungen des Erscheinungsbildes treten nicht auf, wenn die Dämmplatten mit Hilfe von waagerecht an den Wandflächen verankerten Schienen befestigt und mittels senkrecht angeordneter Profile ausgerichtet werden. Bei den horizontal angebrachten Schienen handelt es sich um T-förmige Schienen, deren Stege rechtwinklig, im Hinblick auf die Anordnung auf der Wand nach oben hin abgewinkelt sind. Der glatte wandseitige Schenkel ist wesentlich breiter als der vordere Schenkel des T-Profils, um sowohl die zur Verankerung der Dübel benötigten Löcher in die Wand bohren wie auch die Schrauben eindrehen zu können. Zur Überbrückung von Unebenheiten der Wandfläche und zur Vermeidung von Deformierungen der Schienen können Distanzscheiben zwischen der Wand und dem Schenkel eingefügt werden.

Die hierfür verwendeten Dämmplatten weisen in den ansonsten glatten Seitenflächen schmale und nur maximal 20 mm tiefe Nuten in einem rückseitigen Abstand von beispielsweise 30 mm auf. Die Abmessungen der Dämmplatten wiederum sind zumeist auf die übliche Größe der für die Lagerung und den Transport verwendeten Standardpaletten von 1200 mm × 800 mm abgestimmt und betragen deshalb beispielsweise 800 mm Länge × 600 mm Breite.

Vor dem Einbau werden einige Kleberbatzen mittig auf den Dämmplatten verteilt, anschließend wird die Dämmplatte mit ihrer Längsseite zwischen die zuvor befestigten Horizontalschienen geschoben. Dann wird eine vertikal gerichtete Schiene in die seitliche Nut der Dämmplatte eingefügt, deren beiden Enden jeweils hinter die parallel zu der Wandfläche gerichteten Schenkel geklemmt werden. Auf diese Weise werden die Dämmplatten umlaufend durch die Schienen gehalten und gleichzeitig eine glatte äußere Oberfläche erzeugt.

Der Abstand der Nut von der rückseitigen Oberfläche und die Breite des auskragenden Steges der Schienen sind primär dadurch festgelegt, dass die Belastungen der konsolenartig auskragenden Schienen gering gehalten werden sollen, um nicht die Wandstärke des Schienenprofils deutlich erhöhen zu müssen. Von Vorteil ist dadurch auch, dass die Wärmebrückenwirkung der tief unter der äußeren Oberfläche der Dämmschicht liegenden Metallschienen ganz deutlich verringert wird. Diese Aussagen gelten naturgemäß nicht für die unterste und die oberste Horizontalschiene einer Dämmschicht. Demgegenüber steht die nur schmale Standfläche der Dämmplatte und das mit zunehmender Dämmdicke sich vergrößernde Kippmoment der Dämmplatten mitsamt den Putzschichten, deren Schwerpunkt immer weiter vor der Kante des tragenden Profils steht.

Dadurch wird auch die Scherbelastung der wandseitigen Dämmstoffscheibe, bzw. des hier linear auf Quer- wie auch auf Biegezug beanspruchten Querschnitts des durch die Nut gebildeten Arms der Dämmplatte deutlich erhöht.

Da die Dämmplatten mit einer verfalteten Faserstruktur in Produktionsrichtung wesentlich leichter ausbeulen als quer dazu, ist es vorteilhaft, wenn die Dämmplatten so auf der Wand angeordnet werden, dass die in diesen Platten vorhandenen Faserbänder in vertikaler Richtung verlaufen.

Das gleiche gilt insbesondere auch für die Dämmplatten, die nach der EP 1 266 991 A2 sowie der US 5,981,024 beschriebenen Verfahren durch das schlaufenartige Aufstellen einer dünnen imprägnierten Faserbahn hergestellt werden. Durch das Zusammenschieben der Schlaufen ist die Struktur durch stegartig angeordnete Faserbänder charakterisiert. Die in den Schlaufen umgelenkten, somit flach liegenden Fasern werden von der Dämmstoffbahn durch Sägen und (oder) Abschleifen entfernt, so dass im Extremfall nur eine Kernschicht mit überwiegend orthogonal zu den großen Oberflächen angeordneten Fasern übrig bleibt. Diese Platten sind parallel zu diesen Faserbändern wesentlich steifer als quer dazu.

Derartige Dämmplatten können im übrigen auch wie normale Dämmplatten durch Dämmstoffhalter und eine Hilfsverklebung gesichert werden oder nach Entfernen der flachliegenden Fasern auf zumindest einer großen Fläche wie Lamellenplatten angeklebt werden, während auf der gegenüberliegenden großen Oberfläche Haftzugfestigkeitswerte erreicht werden, die den üblichen Dämmplatten mit aufgefalteter Struktur entsprechen.

Als Klebemittel für die Befestigung der Dämmplatten und zum gleichzeitigen Ausgleich der Wandunebenheiten wie auch der Dickentoleranzen der Dämmstoffe selbst werden am häufigsten die durch Kunststoffzusätze im Frischzustand zähplastischen Klebemörtel verwendet. Diese Klebemörtel dienen zugleich für die Herstellung der ersten bewehrten Grundputzschicht und in Sonderfällen auch als Deckschicht.

Klebemörtel sind Mörtel oder Putze, die neben den üblicherweise eingesetzten hydraulischen Bindemitteln wie Portlandzemente, Kunststoff-Dispersionen und weitere Zusätze wie oberflächenaktive Substanzen, Verdicker, Hydrophobierungsmittel u.a. enthalten. Die Klebemörtel werden zumeist in Form von Werk- Trockenmörtel (abgekürzt WTM) auf die Baustelle geliefert und erst dort mit Wasser angemacht.

Für die Verklebung von insbesondere Hartschaum-Dämmplatten sind auch wasserverdünnbare Dispersionskleber bekannt. Diese Art von Kleber ist aber nicht ausreichend viskos, um auch gröbere Unebenheiten des Untergrunds aufzunehmen.

Die Konsistenz der Kleber, Klebemörtel, Putze und Mörtel, sowie sonstiger für die Herstellung von Grund- und Deckschichten auf Außenwänden geeigneter Massen ist so eingestellt, dass sie auf den unterschiedlichen Untergründen wie ein stark saugendes Ziegelmauerwerk als auch auf dichtem Beton anhaften, dabei ihr Anmachwasser weitgehend halten, selbst aber nicht ablaufen oder gar wegen zu hoher Wassergehalte entmischen und selbstverständlich den Dämmstoff auch in der Frühphase über Kohäsionskräfte in situ halten.

Um ein Abfallen der Dämmplatte zu verhindern und überhaupt eine ausreichend feste Verbindung herzustellen, wird immer wieder empfohlen, den Klebemörtel mit einer Traufel in die Oberfläche der Lamellenplatten einzumassieren. Bei dieser Behandlung werden jedoch die lockeren wasserabweisenden Fasern zusammengepresst, so dass ihre Filterwirkung eher noch zunimmt und ein Eindringen selbst feinster Bestandteile des Klebemörtels in die Fasermasse verhindert wird. Diese Deformation der Fasermasse lässt weder eine vollständige Erfassung noch eine Durchdringung der in sich dichter gepackten festeren Faserbänder zu.

Derselbe Effekt tritt auch bei der der Klebefläche gegenüberliegenden großen Oberfläche während des Auftrags von Putzschichten ein. Da die Dicken dieser Schichten inzwischen nahezu auf die Maximalkorngröße reduziert werden, führt ein mehrmaliges Überreiben zudem noch zu Entmischungen und letztlich zu Festigkeitsverlusten beider Putzschichten und in der Regel zu einer ungleichmäßigen Oberfläche.

Die Eindringtiefen dieser Klebemörtel, aber auch anderer mit feinkörnigen Füllstoffen dotierten wasserhaltigen Klebemassen oder in Wasser dispergierten Farben in die eigentliche Fasermasse betragen in bezug auf die gemeinsame Oberflächenebene weniger als 1 mm, oftmals im Mittel lediglich Bruchteile eines Millimeters. Wegen der generellen Inhomogenitäten der Dämmstoffe und ihrer Oberflächen können örtlich auch schon einmal größere Tiefen erreicht werden. Das ist einmal an den Grenzflächen von Flocken möglich, wo sich Vertiefungen bilden oder ungebundene Fasern werden einfach zusammengedrückt. Generell sind die damit erreichten Haftfestigkeitswerte nicht ausreichend.

Um zumindest die in sich festen Faserbänder freizulegen, wird eine intensive Absaugung der Schnittflächen von Lamellenplatten empfohlen. In der DE 100 54 951 A1 wird eine in dieser Hinsicht wesentlich wirksamere, wenn auch aufwendige Methode beschrieben, bei der die durch den Trennschnitt gestörten Oberflächen zunächst mit thermoplastischen Massen getränkt und diese nach dem Erstarren mitsamt den darin gebundenen Fasern abgezogen werden.

In der EP 0 719 365 B1 wird ein Verfahren zur Vorbehandlung der zu verklebenden Schnittflächen von Mineralwolleplatten, insbesondere von Mineralwolle-Lamellenplatten beschrieben, wobei die Schnittfläche zunächst ganzflächig mit einer dünnen Schicht Klebemörtel oder mit wässriger Kunststoffdispersion vorbeschichtet wird. Nach dem Abbinden wird der zur Verklebung mit dem Untergrund erforderliche Klebemörtel aufgetragen oder die Platte wird in den bereits auf den Untergrund aufgetragenen Klebemörtel gepresst. Vor der Beschichtung mit Klebemörtel wird die Schnittfläche staubfrei geblasen.

Das beanspruchte Verfahren ist allein auf die werksseitige Vorbeschichtung mit Klebemörtel abgestellt. Das Abblasen des Staubes verändert nicht das grundsätzliche Problem der aus dem Faserhaufwerk oder einer gedachten Oberflächenebene herausragenden Fasern, die unter Druck des Klebemörtels das nennenswerte Eindringen selbst feinster Bestandteile verhindern. Zudem muss durch die Hydratationsreaktionen der beteiligten Zementmineralien eine ausreichende Festigkeit entwickelt werden, wobei die in dem Klebemörtel enthaltenden Kunststoff Dispersionen mit entsprechenden Filmbildungen reagieren. Die vorbeschichteten Platten können erst verpackt und aufeinander gestapelt werden, wenn ein Verkleben der Plattenoberflächen miteinander auszuschließen ist. In der praktischen Ausführung ist die Beschichtung nur mit den äußersten Fasern der Dämmstoffoberfläche bzw. der aus der gedachten Oberfläche herausragenden Fasern verbunden.

Wegen der geringen Verankerungstiefe in der Schnittfläche lösen sich leicht Stücke aus den Kleberwülsten, wenn die langen biegsamen Lamellen-Platten aus den Verpackung entnommen und in die an den Wandflächen aufgebrachten Klebermassen gedrückt werden.

Bei alleiniger Verwendung von Kunststoff-Dispersionen wird die Baustoffklasse der Dämmplatte deutlich herabgesetzt. Des weiteren wirken sich die auf und zwischen den obersten Fasern gebildeten Kunststoff-Filme eher wie Trennmittel aus, an denen die häufig verwendeten Klebemörtel nicht ausreichend haften.

Wasserhaltige Dispersionen aus mikrofein gemahlenen Zementen mit Zusätzen von Kunststoff-Dispersionen und Tensiden müssen durch mehrmaliges in wechselnden Richtungen erfolgendes Abziehen mit einer scharfkantigen Traufel in das Faserhaufwerk eingearbeitet werden. Diese Mischungen werden gemäß der Lehre der DE 41 19 353 C1 auf beide großen Oberflächen der Dämmplatten aufgetragen.

Derselbe Effekt lässt sich bei Klebmörtel erreichen, wenn die Prozedur sehr häufig wiederholt wird, so dass dabei eine Trennung der feinstkörnigen Bestandteile von den gröberen erfolgt. Die auf der Oberfläche angereicherten gröberen Körner wie auch die gelegentlich den Klebemörteln zugesetzten Fasern bilden bei einer Nass-in-Nass-Applikation einen guten Übergang zu den Klebemörteln, sonstigen Klebemassen oder Putzschichten. Diese Vorbehandlung ist für die Baustelle jedoch viel zu aufwendig und mit der erforderlichen Sorgfalt nicht durchzuhalten.

Um ein Eindringen der haftvermittelnden Schicht in die Mineralwolle-Dämmstoffe bis auf Tiefen von bis 3 mm zu erzwingen, wird eine Beschichtungsmasse bestehend beispielsweise aus 50 Masse-% Kieselsol (40%ig), 20 Masse-% gemahlenen Basaltfasern, 29,1 Masse-% Kaolin, 0,2 Masse-% Methylzellulose als Verdicker, pyrogene Kieselsäure, 0,1 Masse-% Alkylacryl-Sulfonat als Netzmittel sowie diversen Hilfsmitteln wie Entschäumer mit Hilfe einer Walze fest in die Dämmplatte gedrückt. Der Scheiteldruck der Walze soll der Beschreibung in der EP 0 114 965 B1 zufolge so hoch sein, dass die oberflächennahen Fasern der Dämmplatte zerquetscht werden und gleichzeitig die Beschichtungsmasse in die Bereiche eindringt.

Eine derartig rauhe Behandlung der Dämmplatten führt jedoch zu irreversiblen Beschädigungen der gesamten Dämmstoffstruktur.

Die beschriebene Beschädigung der Dämmstoffstruktur wird in der EP 0 728 124 B1 als Mangel erkannt und gleichzeitig der Material-Einsatz von üblicherweise ca. 300 g Trockensubstanz/m² als Nachteil bezeichnet. Es werden Beschichtungsmassen beschrieben, die beispielsweise aus 25 bis 40 Masse-% Kieselsol (40%ig), 2–10 Masse-% Byceram^®, eine 50%ige Polyester-Polyurethan-Dispersion der Bayer AG, 0,3 bis 1,5 Masse-% Schaumbildner und Schaumstabilisator sowie naturgemäß Wasser bestehen. Die einzelnen Schaumblasen wirken wie Rollenlager in der Masse, die sich deshalb wiederum leicht und gleichmäßig verteilen lässt. Gleichzeitig aber soll sich die aufgeschäumte Masse, ohne wesentliche mechanische Kräfte auszuüben, in die Oberfläche der Dämmstoff-Platten hineindrücken lassen. Dabei bleiben die Schaumblasen der Patentschrift zufolge noch bis zur Trocknung erhalten und bewirken eine netzartige Verteilung der eigentlichen Beschichtungsmasse. Für die als Imprägnierung der Oberflächen bezeichnete Beschichtung werden bei normalen Dämmplatten nicht mehr als 20 g Trockensubstanz/m², bei Lamellenplatten nur mehr ca. 100 g/m² benötigt.

Die Beschichtungsmassen können weiterhin mit Aluminiumhydroxid als Flammschutzmittel dotiert und damit auch gleichzeitig weiß eingefärbt werden.

Hierbei ist jedoch festzustellen, dass die aus stabilen Wasserfilmen bestehenden Blasen mit den in den Zwickeln konzentrierten Massebestandteilen ein Eindringen von Partikeln in das Faserhaufwerk geradezu verhindern. Bei der Untersuchung der nach diesem Verfahren behandelten Produkte finden sich die festen Massebestandteile nach dem Trocknen zumeist nur zwischen den äußersten, häufig zu den großen Oberflächen parallel liegenden Faserbündeln, wo sie nach dem Zusammenbrechen der umhüllenden Wasserfilme kapillar aufgenommen worden sind. Die lokal erreichte maximale Eindringtiefe in die Fasermasse wird mit ca. 0,3 mm bis ca. 0,5 mm abgeschätzt.

Diese Art der Imprägnierung dient somit in erster Linie der ersten Haftvermittlung des Klebemittels oder der Grundschicht während des Auftrags oder beim Andrücken der Dämmplatten an das Klebemittel. Die Wirksamkeit der Verankerung in der Fasermasse beruht somit im wesentlichen auf der zeitabhängigen physikalisch-chemischen Wechselwirkung der beispielsweise verwendeten Klebemörtel.

In der EP 1 039 058 B1 wird eine Klebe- und Spachtelmasse beschrieben, die gleichermaßen als dickschichtige nivellierende Kleberschicht wie auch als dünne Armierungsschicht, also als eine Art Putzersatz anzuwenden ist. Diese Massen sind mit beispielsweise 13 Masse-% Acrylat-Dispersionen gebunden und u.a. mit 74 Masse-% Quarzmehl gefüllt. Sie werden unmittelbar vor oder während der Applikation mit Luft oder anderen Gasen unter Mitwirkung von schaumbildenden Stoffen wie beispielsweise Ethylen- und Propylenoxid aufgeschäumt. Derart aufgeschäumte Massen lassen sich leicht fördern und verstreichen. Durch den hohen Schaumanteil können die spezifischen Einsatzmengen auf ein wirtschaftliches Maß verringert werden. Gleichzeitig reduziert sich dadurch auch der Anteil an brennbaren Stoffen in diesen Massen, so dass sich beispielsweise in Verbindung mit ohnehin brennbaren Hartschaum-Dämmstoffen die Brennbarkeit des gesamten WDVS nicht mehr wesentlich erhöht.

Durch die hohen Anteile an einer Kunststoff-Dispersion und den damit erforderlichen Gehalten an Dispergier-, Filmbildehilfsmitteln und weiteren aus organischen Verbindungen bestehenden Zusätzen ist eine ausreichende Benetzungsfähigkeit von allen Arten von Dämmstoffen gegeben. Die aufgeschäumte Masse lässt sich leicht und in geringen Konzentrationen verteilen.

Als nachteilig stellt sich bei der Anwendung dieser aufgeschäumten Massen heraus, dass sie aufgrund der Eigenspannungen der Schaumblasen nicht oder nur unwesentlich in das Faserhaufwerk eindringen können. Nach dem Aufplatzen der Schaumblasen liegen die Dispersionen auf den Fasern auf oder umfassen tröpfchenförmig einzelne Fasern, so dass sie zwar die Benetzung der Dämmstoffoberfläche durch die nachfolgenden Klebemörtel verbessern können, nicht aber die erreichbaren Querzugfestigkeiten wesentlich erhöhen.

Um eine Bewehrung der äußeren Grundputzschicht überflüssig zu machen, wird in der DE 40 32 769 A1 eine Schlussbeschichtung der Mineralwolle-Dämmplatten vorgeschlagen. Diese Beschichtung könnte auch als haftvermittelnde Schicht bei der Verklebung der Mineralwolle-Dämmplatten mit dem Untergrund wie auch bei dem Auftrag der Grundputzschicht angesehen werden.

Als Bindemittel für diese Schlussbeschichtung werden organische Stoffe wie Acrylate, Styrolacrylate, Terpolymerisat auf Basis PVC, PE, Acrylatester allein oder in Mischungen miteinander, vorteilhafter Weise auch lösungsmittelhaltige Kunstharzlacke, Silikonharzmassen, Polyurethan (PUR) oder Epoxidharze vorgeschlagen. Als anorganische Bindemittel werden aufgezählt: Zemente, hydraulische Kalke, als besonders vorteilhaft wird Wasserglas mit einer Kunststoff-Dispersion herausgehoben. Die Füllstoffe sind hier Quarzit, Kalzit, Bims, vorzugsweise in Korngrößen bis 6 mm.

Der Auftrag kann auch teilflächig erfolgen, um die schallabsorbierenden Eigenschaften der Mineralwolle-Dämmplatten zu erhalten.

Diese Beschichtung muss zwar auch ausreichend mit der Mineralwolle-Dämmplatte verbunden sein, um ein Abfallen der Beschichtung unter der Eigenlast aufgrund wechselnder hydrothermaler Beanspruchungen oder des Windsogs zu verhindern. Ein Festigkeitsniveau von ca. 30 bis ca. 80 kPa wird aber nicht erreicht.

Zur Behandlung der Oberflächen von Lamellenplatten werden diese gemäß der DE 41 10 454 A1 durch Absaugen von Staub befreit und möglichst gleichzeitig mit einem kunststoffvergüteten hydraulisch abbindenden Kleber ohne Zwangsbenetzung, wie z.B. ein Einarbeiten, vollflächig benetzt und damit auch gemäß Beschreibung bis zu einer Tiefe von 2 mm verklebt. Der Dämmstoff soll allerdings in einem Spritz-, Gieß- oder Walzenverfahren benetzt werden, was jedoch eine Zwangsbenetzung bedeutet. Vorzugsweise besteht die eingesetzte Lösung aus einer Alkali-Wasserglas-Lösung mit einem Massenverhältnis SiO₂ Alkalioxid ca. 1,8 bis 2,5:1. Um eine höhere Steifigkeit der Lösung herbeizuführen, können Füllstoffe wie Calciumcarbonat oder färbende Pigmente hinzugefügt werden. Überschüssige Lösung wird von der Oberfläche abgesaugt. Die Trocknung wird durch Mikrowellen beschleunigt.

Als für mineralische Untergründe generell geeignete wasserverdünnbare Beschichtungsstoffe (Beschichtungssysteme) werden in der ATV Maler- und Lackierarbeiten DIN 18363 unter anderen Silikatfarben und Dispersions-Silikatfarben aufgeführt. Silikatfarben bestehen im wesentlichen aus Kaliwasserglas und kaliwasserglasbeständigen Pigmenten. Dispersions-Silikatfarben enthalten zusätzlich zu diesen beiden Komponenten Zusätze von maximal 5 Masse-% organische Bestandteile, bezogen auf die Gesamtmenge des Beschichtungsstoffes und eine ganze Reihe von Hilfsstoffen und Additiven. Schultze et al. zählen dazu Dispergiermittel wie Polyphosphate, Polyacrylate, Naphthensulfonate, Netzmittel, Stabilisatoren, Entschäumer, Rheologische Hilfsmitttel, Filmbildehilfsmittel, Hydrophobierungsmittel, Biozide und bilden deshalb relativ komplexe Systeme.

Kunststoffdispersionsfarben selbst sind aus Kunststoffdispersionen nach DIN 55945, als Bindemittel, Pigmente und Füllstoffe aufgebaut. Dieser Gruppe sind auch Kunstharzputze gem. DIN 18558 zuzuordnen.

Insbesondere Dispersions-Silikatfarben haben sich gegenüber Klebemörteln, sonstigen auf hydraulisch erhärtenden Bindemitteln basierenden Bauklebern, Putzen, Mörteln, Putzen als haftvermittelnde Schichten geeignet erwiesen, wenngleich sie wegen offenbar ungeeigneter Applikationstechniken in ihrer Wirkung deutlich unter der mit Schmelzklebern erreichbaren Haftzugfestigkeiten bleiben.

Alkalisilikat-Lösungen sind Newtonsche Flüssigkeiten. Durch Wasserentzug beim Trocknen werden die Lösungen viskoser und dabei klebrig. Bei weiterer Steigerung der Konzentration gelieren sie und erstarren letztlich glasig. Das Wasser ist hierbei sowohl zwischen, an und in den Silanol-Gruppen gebunden, daneben liegt freies Wasser vor. Die Freisetzung des insgesamt vorhandenen Wassers bzw. der OH-Gruppen ist generell abhängig vom Mol-Verhältnis SiO₂:Me₂O, der Temperatur und von der Luftfeuchtigkeit. Werden Alkalisilikat-Filme oder größere Partikel mit ca. 25 Masse-% Restfeuchte schnell über 120°C aufgeheizt, wird diese Restfeuchte unter Schaumbildung freigesetzt. Diese Eigenschaft wird für die Verwendung in Brandschutzverglasungen genutzt.

Beim Auftrag von Alkalisilikatfilmen auf mineralische Substrate erfolgt eine Reaktion mit den dort vorhandenen Salzen entsprechend der Formel CaSO₄ + Me₂OSiO₂ → Ca·SiO₂ + Me₂SO₄; Me₂O = Oxide des Kaliums, Natriums, Lithiums. Eine diesbezügliche chemische Wechselwirkung mit bzw. in der Oberfläche der Mineralfasern vorhandenen Ca-Verbindungen ist jedoch nicht eindeutig nachgewiesen. Reaktionsprodukte sind jedenfalls auf den glasig erstarrten Mineralwolle-Fasern mit herkömmlichen Mitteln nicht auffindbar.

Die in der Luft enthaltenen sauren Gase wie Kohlendioxid CO₂ führen zu einer Bindung gemäß der Formel: Me₂O·nSiO₂·m H₂O + CO₂ → 2Me₂O·CO₂·10 H₂O n SiO₂·(m-10) H₂O.

Das allmählich austrocknende Kieselgel schrumpft dabei zusammen und bildet als Folge der Synärese ein sekundäres Kapillargerüst. Beschichtungssysteme auf der Basis von Alkalisilikat-Lösungen sind nicht filmbildend, aber diffusionsoffen und durch vor allem bei Vorhandensein von wasserlöslichen Verbindungen vollständig durch Wasser benetzbar. Die wasserlöslichen Verbindungen können beispielsweise durch Atmosphärilien herausgewaschen werden. bzw. durch deren Einwirkung herausdiffundieren.

Alkalisilikatlösungen sind stark basisch, der pH-Wert steigt zudem mit erhöhter Temperatur auf bis zu 13,5. Reine Alkalisilikatlösungen benetzen erst nach einiger Zeit die durch die Filme aus z. B. aliphatischen Mineralölen wasserabweisend imprägnierten Fasern. Die Wechselwirkung kann in einer Verdrängung dieser Moleküle und/oder in einer chemischen Wechselwirkung, gegebenenfalls unter Einwirkung anderer in dem Gesamtsystem vorhandener Stoffe bestehen. Die Benetzung bleibt auf die Kontaktbereiche beschränkt. Damit besteht keine Gefahr, dass durch diese Systeme die Wasserabweisung des Faserhaufwerks herabgesetzt wird, was u.a. zur Hydrolyse der üblicherweise verwendeten duroplastischen Bindemittel und einer Verringerung der mechanischen Festigkeit der Dämmstoffe führt.

Durch die in den Dispersions-Silikatfarben vorhandenen oberflächenaktiven Substanzen werden die Mineralwolle-Dämmstoffe deutlich besser benetzt, aber nicht wesentlich schneller kapillar aufgenommen. Farbtropfen liegen zunächst auf der Oberfläche auf und sinken unter ihrem Eigengewicht ein wenig in die Fasermasse ein. Durch die Filterwirkung der Fasern bleibt aber der größere Teil auf der Oberfläche liegen. Bei den Lamellen-Platten kann der Farbtropfen die angrenzenden Fasern beiseite drücken und deshalb als ein in sich geschlossener Körper in der Oberflächenzone liegen bleiben und sich dort durch Verdampfung des Wassers verfestigen.

Das Eindringen der großen Farbtropfen unter ihrem Eigengewicht dauert zumindest einige zehn Minuten; kleine Farbtröpfchen, die bei dem Verspritzen erzeugt werden, dringen trotz ihrer Gehalte an oberflächenaktiven Substanzen überhaupt nicht oder nicht in dem gewünschten Maß in die Oberflächenzonen ein, um den größten Teil der tragfähigen Fasern zu erfassen. Auch eine mechanische Nachbearbeitung würde zu keiner wesentlichen Verbesserung der Einbindung der Fasern führen, da durch die damit verbundenen Deformationen der Fasermasse deren Filterwirkung nur noch mehr verstärkt wird.

Die haftvermittelnden Farben, Lösungen oder Beschichtungen werden häufig im Spritzverfahren aufgetragen, um vor allem aus Kostengründen möglichst geringe Mengen auf der Oberfläche dennoch gleichmäßig zu verteilen.

Aus denselben Gründen erfolgt die nachgeschaltete Trocknung mit dem Ziel, die vorhandene Feuchte innerhalb kürzester Zeit zu entfernen. Da die Heizleistung in den meisten Fällen nicht an die Durchsatzmenge angepasst werden kann, wird diese auf eine konstante Durchlaufgeschwindigkeit abgestellt und die Temperatur auf einer kurzen Wegstrecke so gesteigert, dass das freie Wasser entfernt wird, aber das in den Kieselgelen eingeschlossene Wasser diese Gelpartikel aufschäumt. Das vergrößert zwar die spezifische Oberfläche der Partikel und verbessert dadurch die Haftfähigkeit der nachfolgenden Kleber, Klebemörtel oder Putze. Dieser Effekt bleibt aber in bezug auf die Festigkeit des Verbunds mit dem Dämmstoff weitgehend wirkungslos, da die aufgeschäumten Partikel selbst keine feste Verbindung mit der Fasermasse haben.

Da nach der Entfernung des freien Wassers dessen Kühlwirkung entfällt, werden durch einen zu schnellen Temperaturanstieg in den äußeren Zonen, im wesentlichen jedoch durch zu hohe Temperaturen die organischen Bindemittel in den oberflächenahen Zonen der Dämmstoffe geschädigt oder partiell bereits zerstört. Das führt zu einer Abminderung der erreichbaren Querzugfestigkeit und stellt die Gebrauchstauglichkeit der Dämmstoffe in einem WDVS in Frage.

Portlandzemente und verwandte Zemente sowie Tonerdeschmelzzemente binden hydraulisch in der Form ab, dass die durch Brennen gebildeten sogenannten Klinkerminerale durch eine Feinmahlung chemisch aktiviert werden und mit Wasser neue Hydrat-Verbindungen bilden.

Sorel-Zemente hingegen stellen Reaktionsprodukte aus schwach gebrannter Magnesia MgO mit konzentrierten Magnesiumchloridlösungen dar. Die anfänglich plastische Masse erstarrt nach einiger Zeit zu einer harten, glänzend weißen Masse. Der Wirkungsmechanismus wird mit der Bildung von MgCl₂·5Mg(OH)₂·7 H₂O erklärt, welches das Wasser aus dem Gemisch aufnimmt. Die Nadelform der Verbindung begünstigt die Festigkeit der Masse.

Nach einer anderen Auffassung nimmt das Magnesiumoxychlorid nur in einem geringen Umfang an dem Erhärtungsvorgang teil. Seine Wirkung soll darin bestehen, dass es sehr viel MgO in übersättigter Lösung aufnehmen kann, aus der sich in Abhängigkeit von Temperatur, Konzentration und Standzeit Mg(OH)₂ oder basisches Chlorid in Gelform ausscheidet. Die Verfestigung erfolgt vermutlich in der Weise, dass das im Überschuss vorhandene MgO dem kolloidalen Mg(OH)₂ im zunehmenden Maße Wasser entzieht. Die dabei gebildeten Kristallnadeln bewirken die Verfestigung der Masse.

Die Hydratationsgeschwindigkeit des MgO hängt im starken Maße von der Brenntemperatur und -dauer des für die Herstellung der Magnesia verwendeten Magnesiumkarbonats MgCO₃ ab. Für den Zersetzungsbeginn werden Temperaturen oberhalb ca. 350°C genannt, eine merkliche Dekarbonatisierung erfolgt oberhalb ca. 450°C. Die Partikelgrößen schwach gebrannter Magnesia werden mit ca. 5 μm bis ca. 100 μm angegeben. Die zunächst gallertartige Form des durch die Hydratation des MgO gebildeten Mg(OH)₂ führt zu der geschmeidigen Konsistenz der Masse.

Anstelle von MgCl₂-Lösungen können auch Lösungen der Salze CaCl₂ oder MgSO₄ verwendet werden.

Sorel-Zemente werden zur Bindung von Magnesiamörtel und in chemisch gebundenen feuertesten basischen Steinen eingesetzt. Mit Sägespänen oder Korkabfällen gemischt dienen die als Steinholz bezeichneten Massen beispielsweise als Fußbodenbeläge. Kunstgegenstände, Knöpfe oder Billardkugeln werden aus mit Baumwollfasern oder Holzschliff bewehrten Sorel-Zementen hergestellt.

Aus Glasfaser-Wirrvliesen, Glasfaser-Geweben oder Glas-Stapelfasern lassen sich wie bei den entsprechend glasfaserverstärkten Kunststoffen plattenförmige Bahnen laminieren, welche beispielsweise als leichte Trennwand-Konstruktionen im Schiffbau eingesetzt werden können. Hierbei werden unterschiedliche feinkörnige Füllstoffe verwendet, so unter anderen auch das feinkörnige Magnesiumhydrat Brucit.

Sorel-Zemente sind gegen andauernde Einwirkung von Wasser nicht beständig. Wie aber die Anwendungsbeispiele zeigen, ist die Feuchtebeständigkeit ausreichend hoch, zumal die anfänglich hohe Feuchtigkeitsempfindlichkeit der Masse im Laufe der Zeit durch Aufnahme von CO₂ aus der Luft und die anschließende Bildung einer karbonatischen Schutzschicht auf dem Mg(OH)₂ sinkt. Eine weitergehende Karbonatisierung hängt von den Feuchteverhältnissen ab, zumal das Mg(OH)₂ selbst die stabile Hydratform des Magnesiums darstellt.

Die Matrix der Sorel-Zemente ist allerdings nur eingeschränkt frostbeständig. Die Wasserdampfdiffusions-Widerstandszahl der Massen ist abhängig von den Anteilen und der Körnung der Zuschläge, in der Regel aber deutlich höher als die von Klebemörtel, Putzschichten oder Mauerwerk aus üblichen Steinen.

Mineralwolle-Dämmstoffe stellen keine in sich homogenen Stoffe dar. Ihre Struktur ist als eine statistische Größe aufzufassen, in der die Komponenten mit abnehmender Größe der Raumeinheit immer ungleicher verteilt und nach allen Raumrichtungen ausgerichtet sind. Viele Fasern sind nur schwach oder gar nicht gebunden bzw. starr an ihre Positionen in dem Faserhaufwerk gebunden. Die Oberflächen der Mineralwolle-Dämmstoffe sind wasserabweisend bzw. weisen sowohl eine verzögerte Wasseraufnahme wie auch eine verzögerte Wasserabgabe auf, wenn das Wasser einmal die natürliche Sperrwirkung überwunden hat. Dieser, auf der Differenz der Oberflächenspannungen des Wassers gegenüber den die Oberfläche der Dämmstoffe bildenden Fasern basierende Widerstand, ist jedoch bereits mit geringen Drucken zu überwinden.

Bei Lamellenplatten mit ihren rechtwinklig aus einer gedachten Oberfläche herausragenden Fasern und Faserbündeln kann Wasser entlang dieser Fasern leichter eindringen. Die Dämmstoffe sind gegen drückendes Wasser nicht widerstandsfähig.

Mit Wasser mischbare oberflächenaktive Stoffe wie Tenside, Alkohole reduzieren die Oberflächenspannung, so dass die Gemische ohne weiteres in das Faserhaufwerk eindringen können. Die offene Porosität der Dämmstoffe variiert gewöhnlich zwischen 90 bis 98 Vol.-%. In Abhängigkeit von der angebotenen Wassermenge wird das benetzte Dämmstoffvolumen aufgefüllt und das Wasser dort kapillaraktiv gehalten. Wasser, welches in flach gelagerte Dämmstoffe eingedrückt wird, wird dort in größeren Mengen zurückgehalten als in schräg liegenden Dämmstoffen. Am geringsten ist das Wassereindringvermögen von Dämmplatten, die auf senkrechte Wandflächen aufgeklebt sind und beispielsweise durch Schlagregen beaufschlagt werden. Bereits bei dem Auftreffen der Regentropfen wird ein großer Teil der kinetischen Energie durch die Verformungen der Fasern in mechanische Energie umgewandelt. Dann absorbiert eine wassergesättigte dünne Schicht die Auftreffenergie. Deren Dicke aber bleibt eng begrenzt, weil das überschüssige Wasser bereits auf der Oberfläche unter der Wirkung der Schwerkraft abläuft.

Das Wasserrückhaltevermögen ist bei Mineralwolle-Dämmstoffen mit laminarer Packung der Fasern geringer als bei Steinwolle-Dämmstoffen, die aus in sich verwirbelten kurzen und unterschiedlich orientierten Fasern bestehen.

Gegenüber Feststoffpartikel wirkt das Faserhaufwerk der Mineralwolle-Dämmplatten als dreidimensionales Filter, so dass nur sehr feine Einzelpartikel mit Durchmessern von deutlich unter ca. 125 μm in nennenswerten Mengen zwischen die Fasern gelangen, welche die Oberfläche bilden. Mit abnehmender Partikelgröße können die Partikel tiefer eindringen.

Werden Dispersionen von feinkörnigen hydrophilen Feststoffen in Wasser, gegebenenfalls mit Zusätzen an oberflächenaktiven Stoffen oder in Alkohol-Wasser-Gemischen auf die Dämmstoffoberflächen aufgegossen, bildet sich alsbald ein Gleichgewicht zwischen der kapillaren Saugkraft der körnigen Masse und der von der Fasermasse entwickelten Saugkraft. Durch eine Hydrathülle vergrößert sich der Durchmesser jedes Partikels. Bei sehr feinen Partikeln führt die Oberflächenspannung des Wassers dazu, dass mehrere Partikel in einer Hydrathülle gefangen sind. Die von Hydrathüllen umgebenen Partikel können nicht mehr zwischen die Fasern gelangen, selbst wenn ihr Durchmesser im trockenen Zustand deutlich geringer ist als die Zwischenabstände dreidimensional angeordneter Fasern. Unter hohem partiell wirksamen Druck könnten zwar Partikel zwischen die Fasern gedrückt werden, gleichzeitig werden aber insbesondere die vertikalen Abstände zwischen den Fasern drastisch reduziert, so dass ein tieferes Eindringen der Partikel und damit eine Verankerung in dem Faserhaufwerk verhindert wird. Diese Aussage gilt auch für gelartige Beschichtungssysteme wie Dispersionen mit kolloidalen Agglomerationen.

Unter Berücksichtigung des zuvor Ausgeführten ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Aufbringung haftvermittelnder oder haftfester Schichten auf Dämmplatten, insbesondere Mineralwoll-Dämmstoffplatten bereitzustellen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch das unterschiedliche Verhalten der Oberflächen von Mineralwolle-Dämmplatten gegenüber Feststoffen, Flüssigkeiten bzw. Lösungen und Dispersionen, um den Oberflächen kleber- oder putzaffine Eigenschaften zu verleihen und um Schichten aus Klebern, Klebemörteln, Putzen oder anderen Stoffen fester in dem Faserhaufwerk der Dämmstoffe zu verankern und auf diese Weise die in diesem vorhandenen Festigkeiten zu nutzen.

Durch die festere Verankerung der Kleberschichten kann beispielsweise in Wärmedämm-Verbundsystemen auf das Setzen von Dämmstoffhaltern zum Sichern der Dämmplatten verzichtet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren basiert darauf, dass gewöhnlich die zu behandelnden Dämmstoffe kontinuierlich zu den Behandlungsstationen gefördert werden. Es wird aber nicht ausgeschlossen, dass die Dämmstoffe chargenweise behandelt und danach weitergefördert werden.

Nachfolgend werden Mineralwolle-Dämmplatten unterschieden, die mechanisch, insbesondere auf Querzugfestigkeit beansprucht werden und Dämmplatten, bei denen diese Eigenschaft eine untergeordnete Bedeutung hat. Als Grenzwert wird 1 kPa festgelegt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders wirksam bei Dämmplatten, deren zu behandelnde Oberflächen durch Schneiden, Sägen oder Schleifen hergestellt worden sind und in denen die einzelnen Fasern oder Faserbänder in steiler Lage zu einer gedachten Oberflächenebene angeordnet sind.

Um die Querzugfestigkeit einer Dämmplatte mit der auf die übliche Weise durch Stauchungen u.a. in Produktionsrichtung aufgefalteten Struktur zu erhöhen, werden erfindungsgemäß die oberflächennahen Zonen als Vorbehandlung entfernt, um die aufgefalteten Fasern freizulegen. Diese Vorbehandlung kann an beiden großen Oberflächen oder nur an einer großen Oberfläche erfolgen.

Auf die Oberflächen werden nun verteilt feinkörnige trockene Partikel in der gewünschten Menge aufgestreut. Das Korngrößenspektrum beträgt > 0 bis 1,5 mm, wobei der Anteil an der Korngröße ≥ 250 μm ≤ 15 % beträgt, die 50%-Fraktile liegt im Allgemeinen bei < 45 μm, vorzugsweise < 10 μm. Das Korngrößenspektrum einzelner Partikel kann in Abhängigkeit von der gewünschten chemischen Reaktionsfähigkeit unterschiedlich sein.

Die körnigen Stoffe oder die Stoffgemische werden beispielsweise mit einer langsam laufenden Dosierwalze auf die zu behandelnden Oberflächen befördert. Da die Partikel nur in einem sehr begrenzten Umfang allein unter der Wirkung der Schwerkraft zwischen die Fasern fallen, werden erfindungsgemäß sowohl die Fasern als auch die einzelnen Partikel mehrfach angeregt, wobei sie unter ihrem Eigengewicht in das Faserhaufwerk hineinrutschen. Es muss jedoch darauf geachtet werden, dass durch die Anregung des Faserhaufwerks dessen innere Festigkeit nicht abgeschwächt wird. Um die Filterwirkung loser Fasern zu verhindern, können die zu behandelnden Oberflächen zuvor abgesaugt werden.

Die sanfte Anregung der die Oberflächen der Dämmplatten bildenden Fasern und die gleichzeitige Bewegung der Partikel erfolgt bevorzugt mit Bürsten. Die Bürstfasern weisen vorzugsweise sehr geringe Durchmesser und eine geringe Steifigkeit aus, um eine Beschädigung des Faserhaufwerks zu vermeiden oder in bezug auf gering gebundene Fasern zu begrenzen. Die Bürstfasern sollen anderseits keinen derartige Drucke auf die Fasern ausüben, dass die flach gelagerten Fasern komprimiert werden oder nach Aufheben des Drucks zurückschnellen und die eingebürsteten Partikel wieder herausgeschleudert werden. Denselben Effekt gilt es bei den senkrecht stehenden Fasern der reinen Lamellenplatten zu vermeiden. Gleichzeitig müssen die Bürstfasern aber in der Lage sein, die Partikel zu bewegen.

Die Bürstfasern sind entweder an langsam laufenden Walzen befestigt oder an Leisten, die vorzugsweise quer zu der Förderrichtung der Dämmplatten bewegt werden. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, beide Bürstelemente nacheinander anzuwenden, um die Partikel in mehreren Richtungen verschieben zu können bzw. das Eindringen in das Faserhaufwerk aus verschiedenen Richtungen zu ermöglichen. Als Behandlungsziel wird das Einbringen der aufgestreuten Partikelmasse in das Faserhaufwerk angesehen. Es wird in diesem ersten Schritt keine Abdeckung der Oberflächen-Fasern angestrebt.

Um das Freisetzen von Staub in die Umgebung zu vermeiden und das Eindringen der Partikel in die Fasermasse zu erleichtern, kann vorteilhafter Weise auf die Unterseite der Dämmplatten ein Unterdruck angelegt werden. Die Wirkung des unterseitig angelegten Unterdrucks kann durch Rütteln der Dämmplatten ergänzt werden.

Für einige Anwendungsfälle kann das Einbringen von hydrophilen, gegebenenfalls reaktiven Partikeln in die Oberflächen der Dämmplatten bereits als ausreichende Vorbehandlung angesehen werden. Hierzu zählen beispielsweise die äußeren Oberflächen von Dämmplatten in Wärmedämm-Verbundsystemen, auf die Putzschichten aufgezogen werden, Dämmplatten hinter belüfteten Fassaden-Bekleidungen oder Dämmplatten für Brandschutzkonstruktionen. In die Oberflächen von Dämmplatten für Brandschutz-Konstruktionen werden insbesondere Partikel aus wasser- oder kohlendioxidabspaltenden Stoffen eingebracht.

Um eventuelle vorzeitige Reaktionen der eingebrachten Partikel mit der Raumluftfeuchte und in der Folge ein Verkleben der in Verpackungseinheiten zusammengefassten Dämmplatten zu vermeiden, können erfindungsgemäß nicht haftende Folien als Zwischenlage verwendet werden.

Die nachfolgende Behandlungen der mit Partikeln behandelten Dämmstoffoberflächen ist von der Natur der aufgebrachten Partikel, den gewünschten Oberflächeneigenschaften und den Anwendungsfällen abhängig.

Die höchsten Anforderungen an die Querzugfestigkeit von verklebten Dämmplatten werden bei Wärmedämm-Verbundsystemen gestellt.

Zur erfindungsgemäßen Behandlung der hierfür geeigneten Dämmplatten eignen sich einmal feingemahlener Klebemörtel in den handelsüblichen Zusammensetzungen, jedoch in Form von Werktrockenmörtel oder ähnlich zusammengesetzte Stoffgemische, die letztlich aus hydraulischen Bindemitteln, körnigen Zuschlägen und filmbildenden Kunststoffen zusammengesetzt sind. Klebemörtel selbst bestehen aus hydraulisch erhärtenden Zementen wie Portlandzementen, Hüttenzementen, Tonerdeschmelzzementen, gegebenenfalls Zusätzen aus latent-hydraulischen Stoffen wie Hüttensand, Bims, Puzzolanen, inerten Zuschlägen wie beispielsweise Quarzsand, Kalkgestein, Marmor, gegebenenfalls anorganischen Pigmenten, redispergierbaren Kunststoff- Dispersionen, wasserhemmenden Zusätzen wie beispielsweise verschiedene Metallstearate. Redispergierbare Kunststoff-Dispersionen aus Thermoplasten werden durch Sprühtrocknung hergestellt und werden gewöhnlich nicht zusammen mit den spröd-brüchigen Bestandteilen fein gemahlen, sondern nach deren Zerkleinerung in den benötigten Korngrößen beigefügt.

Die im Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendeten Portlandzemente oder deren Mischungen mit Hüttensand enthalten vorteilhafter Weise keine oder deutlich geringere Mengen als üblich an abbindeverzögernden Stoffen wie beispielsweise Gips. Damit wird eine schnellere Erhärtung der Massen bewirkt.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden feingemahlene redispergierbare Wassergläser zusammen mit redispergierbaren Kunststoff-Dispersionen in die Oberflächen und gegebenenfalls mit feinkörnigen Zuschlägen, anorganischen Pigmenten eingearbeitet.

Es werden redispergierbare Kunststoff-Dispersionen allein oder in Mischungen mit feinkörnigen Partikeln in die Oberflächen eingeführt.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden nanoskalige keramische Pulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße < 100 nm, wie sie in der DE 42 12 633 A1 beschrieben werden, allein oder mit anderen Partikeln auf die zuvor beschriebene Weise in die Oberflächen eingearbeitet.

Im Anschluss an die zuvor beschriebenen Verfahrensschritte wird auf die in den Dämmstoff-Oberflächen bzw. oberflächennahen Zonen vorhandenen Partikel mit Tensiden in Anteilen < 0,5 Masse-% versetztes Wasser aufgesprüht. Durch den Zusatz von Tensiden wird erfindungsgemäß nicht nur die Bildung von Wassertröpfchen an den Dämmstoff-Fasern verhindert, sondern diese werden vorteilhaft sowohl an den Fasern in das Innere des Faserhaufwerks geleitet wie auch zunächst kapillar von den hydrophilen Partikeln aufgenommen, bevor es zu chemischen Wechselwirkungen mit den aufgebrachten reaktiven Partikeln kommt. Es hat sich herausgestellt, dass sich die Wirkung der oberflächenaktiven Substanzen weitgehend auf den Bereich des Faserhaufwerks beschränkt, so dass für die Dämmstoffplatten im Anwendungsfall keine negativen Wirkungen wie z. B. Durchnässungen auftreten.

Die Aufrechterhaltung eines gegebenenfalls zuvor angelegten Unterdrucks kann vorteilhaft das Eindringen des Wassers beschleunigen und die Beeinträchtigung der Umgebung vermindern. Die Wassertemperatur kann zur Reduktion der Oberflächenspannung, zur Beschleunigung von Lösungs- und Quellreaktionen und zur Beschleunigung der hydraulischen Reaktionen erfindungsgemäß deutlich erhöht sein. Hierzu können auch die zu behandelnden Oberflächen durch geeignete Mittel wie Wärmestrahler oder auch Mikrowellenbestrahlung angewärmt sein.

Um die Gelbildung bei der Verwendung von Wassergläsern zu beschleunigen, werden im Sinne der Erfindung schwach saure Lösungen von beispielsweise Borsäure gegebenenfalls bis zur Neutralisation aufgesprüht.

Nach der chemischen Aktivierung der reaktiven Bestandteile in den Dämmstoffoberflächen können in einem weiteren Verfahrensschritt beispielsweise handelsüblich zusammengesetzte Klebemörtel oder Klebemittel in pastöser Form auf die Oberflächen aufgebracht und dort mit Hilfe von federnden metallischen Abstreichleisten verteilt werden. Vorteilhafter Weise werden diese hintereinander und in einem Winkel < 180° zueinander angeordnet.

Das Verteilen der pastösen Massen kann auch oder zusätzlich mit Hilfe von rotierenden Scheibenglättern oder Walzen erfolgen.

Die Schichtdicken der Klebemörtel und ähnlicher spröd-brüchiger Stoffe sind vorteilhafter Weise auf < 5 mm, vorzugsweise < 2 mm begrenzt.

Auf mit Wassergläsern imprägnierten Oberflächen werden erfindungsgemäß bevorzugt Silikat- Dispersions-Systeme, insbesondere Silikat-Dispersionsfarben aufgesprüht.

In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens können in die Oberfläche Brucit-Partikel eingearbeitet und anschließend mit Magnesiumchlorid- Lösungen übergossen oder übersprüht werden, um eine Sorel-Zementbindung in der Fasermasse zu bewirken. Diese Grundschicht wird anschließend mit einer vorgemischten pastösen Masse überschichtet, die ihrerseits körnige Zuschläge aus Gesteinen, Perlit enthalten kann. Die Beschichtungsmasse wird vorzugsweise mit Abstreifern in gleichmäßiger Dicke auf dem Dämmstoff verteilt. In die Masse können eine oder mehrere Lagen eines Glasfaser-Wirrvlieses, bevorzugt mit einem Flächengewicht < ca. 80 g/m², nacheinander eingebettet werden.

Allgemein folgt nach den zuvor beschriebenen Verfahrensschritten des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Trocknungsschritt, in welchem die in die Oberfläche eingebrachten Partikel oder Stoffe haftfest abbinden.

Die Wirksamkeit der in die Oberflächen ein- und auf diese aufgebrachten Stoffe hängt in einem starken Maße von der Trocknungsart und der Geschwindigkeit der Trocknung ab.

Grundsätzlich ist die atmosphärische Trocknung die günstigste Methode, weil hier die Austrocknungsgeschwindigkeit gewöhnlich am geringsten ist. Dadurch bleibt auch der angestrebte Zusammenhang der in die oberflächennahen Zonen des Faserhaufwerks eingebrachten Partikel und/oder Filme weitgehend erhalten, was hohe Auszugswiderstände gewährleistet.

Aus wirtschaftlichen Gründen kann aber die atmosphärische Trocknung spätestens dann abgebrochen werden, wenn die Klebfähigkeit der Oberflächenschichten abgeklungen ist.

Die atmosphärische Trocknung kann durch Bewegung der ca. 50 bis 60 % rel. Feuchte enthaltenden Umgebungsluft beschleunigt werden.

Die maximale Trocknungstemperatur beträgt wegen der Gefährdung der in den Dämmstoffen enthaltenen organischen Bindemitteln 175°C, vorzugsweise jedoch nur 150°C. Die Steigerung der Temperatur erfolgt vorteilhaft so langsam, dass das beispielsweise in dem Kieselgel eingeschlossene Wasser weitgehend entweichen kann und nicht zum Aufblähen der Partikel führt.

Claims

Verfahren zum Aufbringen einer haftvermittelnden oder haftfesten Schicht auf einem Dämmstoff, insbesondere einer Dämmstoffplatte, aufweisend die Verfahrensschritte: – Abtragen von nicht im wesentlichen orthogonal zu den großen Oberflächen des Dämmstoffes verlaufenden Dämmstofffasern auf wenigstens einer Seite des Dämmstoffes, um im wesentlichen orthogonal zu den großen Oberflächen ausgerichtete Dämmstofffasern freizulegen; – Aufbringen von feinkörnigen, trockenen, hydraulisch abbindbaren Partikeln auf die zuvor behandelte große Oberfläche, welche geeignet sind, nach einer hydraulischen Abbindereaktion eine haftvermittelnde oder haftfeste Schicht auf der Oberfläche auszubilden; – Aufbringen einer Lösung, welche ein hydraulisches Abbinden der zuvor aufgebrachten Partikel ermöglicht; – Trocknen des behandelten Dämmstoffes mit der Maßgabe, eine weitgehend vollständige Abbindereaktion zu gewährleisten.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämmstoff ein Mineralwoll-Dämmstoff ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämmstoff aus in Produktionsrichtung aufgefalteten Faserbahnen gebildet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die im wesentlichen orthogonal zu den großen Oberflächen verlaufenden Fasern durch Schneiden, Sägen oder Schleifen freigelegt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die Oberfläche aufgebrachten Partikel ein Korngrößenspektrum von > 0 bis 1,5 mm aufweisen.
Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Korngröße ≤ 250 μm wenigstens 15 % beträgt.
Verfahren gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die 50 %-Fraktile der Korngrößenverteilung bei < 45 μm, vorzugsweise < 10 μm liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die Oberfläche aufgebrachten Partikel fein gemahlener Klebemörtel, Zement, eine getrocknete redispergierbare Kunststoffdispersion, ein nanoskaliges keramisches Pulver oder Mischungen der zuvor genannten, auch mit weiteren Füll- oder Hilfsstoffen sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die Oberfläche aufgebrachten Partikel durch Anregung wenigstens der die Oberfläche des Dämmstoffes bildenden Fasern und/oder Bewegung der aufgebrachten Partikel in die Oberfläche eingebracht werden.
Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern und/oder Partikel mittels Bürsten, Walzen, Rackeln, Traufen, Rütteleinrichtungen oder Ultraschallschwingern, einzeln oder in Kombination, angeregt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der der behandelten Oberfläche gegenüberliegenden Seite des Dämmstoffes ein Unterdruck angelegt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung zur Ermöglichung einer hydraulischen Abbindereaktion der Partikel Wasser, eine wässrige Lösung von Wassergläsern oder eine andere Lösung, welche eine Abbindereaktion ermöglicht, ist.
Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung ein Tensid oder andere Hilfsstoffe, die ein Eindringen der Lösung in die Oberfläche erleichtern, aufweist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung sauer, vorzugsweise schwach sauer ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämmstoff nach Aufbringen der Lösung bei einer Temperatur < 175° C, bevorzugt < 150° C getrocknet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf die aufgebrachte haftvermittelnde oder haftfeste Schicht eine weitere Schicht aufgebracht wird.
Verfahren gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Schicht auf eine noch feuchte oder restfeuchte erste Schicht aufgebracht wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mörtel-, Putz- oder Zementschicht als weitere Schicht aufgebracht wird.
Dämmstoffplatte, hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18.