DE1947517C3

DE1947517C3 - Verfahren zum Herstellen von Bauteilen mit verbesserter Feuerwiderstandsfähigkeit

Info

Publication number: DE1947517C3
Application number: DE19691947517
Authority: DE
Inventors: Karl Dr.-Ing. 5100 Aachen Mienes; Heinz Dr. 5670 Opladen Schultheis
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-09-19
Filing date: 1969-09-19
Publication date: 1978-10-12
Also published as: DE1947517A1; DE1947517B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Bauteilen mit verbesserter Feuerwiderstandsfähigkeit, die zwischen zwei Deckschichten feuerhemmende Materialien enthalten.

Es sind zahlreiche Verfahren zur Herstellung von Bauteilen aus verschiedenen Leichtbaustoffen bekannt, die in zunehmendem Maße im Wohnungsbau, Bürobau, bei Schulbauten und dgl. eingesetzt werden.

In vielen Fällen handelt es sich bei den Leichtbauelementen um Verbundkonstruktionen, deren Außenfläche aus konventionellen Werkstoffen oder glasfaserverstärkten Kunststoffen gefertigt sind, während der Kern des Bauteiles aus Hartschaumstoff besteht. Insbesondere die letzteren haben sich hervorragend zum Wärmedämmen und auch zur Erhöhung der Festigkeit bewährt und werden entweder allein oder im Verbund mit Füllstoffen, Wabenkonstruktionen und dgl. eingesetzt. Zwar zeichnen sie sich bei geringem Gewicht durch die erwähnte hohe Wärmedämmung, leichte Montierbarkeit und gute Gebrauchsdauer aus. Ihre Anwendung im Bausektor ist jedoch — je nach Art des zu erstellenden Gebäudes — wegen der bestehenden Bauvorschriften erheblich eingeschränkt. Insbesondere wird eine Feuerwiderstandsdauer gefordert, welche die im wesentlichen aus brennbaren Baustoffen bestehenden Fertigteile nicht zu bieten vermögen,

Man hat bereits versucht, das örandverhalten von Kunststoffen und daraus hergestellten Schaumstoffen

■-, dadurch wesentlich zu verbessern, daß man ihnen vor dem oder beim Verarbeiten feuerhemmende Zusätze beimischte. Zusatzmittel der genannten Art sind beispielsweise organische Halogen- oder Phosphorverbindungen oder Antimontrioxid. Die Möglichkeiten für

in das Einverleiben entsprechender Stoffe sind jedoch beschränkt, da ihr Zusatz in wirksamen Mengen die übrigen physikalischen Eigenschaften verschlechtert. Somit gelang es im allgemeinen nicht, die unter Verwendung der genannten, zugleich weichmachenden

ι -, Zusätze hergestellten Baufertigteile ohne Beeinträchtigung ihrer sonstigen Eigenschaften so feuerwiderstandsfähig zu machen, wie die jeweiligen nationalen Testmethoden für die Klasse der feuerbeständigen Bauelemente dies vorschreiben.

2» Man hat zwar bereits vor Jahrzehnten ein Verfahren zum Herstellen von Bauteilen mit verbesserter Feuerwiderstandsfähigkeit vorgeschlagen, die zwischen zwei Deckschichten feuerhemmende Materialien enthalten (FR-PS 7 47 101). Die beiden Deckschichten bestehen

_,-, hierbei aus nicht brennbaren Platten, beispielsweise auf Asbestgrundlage, zwischen denen eine Vielzahl von kastenartigen Fächern angeordnet ist, die mit einem nicht brennbaren pulverförmigen Material gefüllt werden sollen. Die Herstellung dieser mit Deckschich-

)o ten versehenen Bauelemente ist außerordentlich kompliziert und arbeitsaufwendig. Zwischen den beispielsweise aus Asbest bestehenden Deckplatten müssen durch zahlreiche, einander kreuzende Lamellen aus unbrennbarem Material eine Vielzahl von relativ

π kleinen kastenartigen Fächern hergestellt werden. Diese aus einer Vielzahl von relativ kleinen Kästen bestehende Konstruktion muß dann zunächst mit einer der beiden Deckschichten beispielsweise durch Kleben verbunden werden. Im Anschluß hieran müssen dann die

.in zahlreichen Fächer mit einem nieiii brennbaren pulverförmigen Material gefüllt werden, worauf dann die andere Deckschicht beispielsweise durch Kleben mit der übrigen Konstruktion verbunden werden muß. Zum Füllen der zahlreichen kastenartigen Fächer ist eine sehr große Menge an feuerhemmendem Material erforderlich. Dies führt zu einem sehr hohen Gewicht des betreffenden Bauteils, so daß dieses schwer zu handhaben ist. Da außerdem die Herstellung dieses bereits seit Jahrzehnter, bekannten Bauelementes einen sehr hohen Anteil an Handarbeit erfordert, sind die Herstellungskosten dieses Bauelementes so hoch, daß es bei den heutigen Marktverhältnissen keine Chance hätte, in der Praxis verwendet zu werden.

Es ist ferner ein Verfahren zur Herstellung von Bauteilen mit verbesserter Feuerwiderstandsfähigkeit bekannt, welche eine Innenschicht besitzen, die aus einem sehr leichten oder eine geringe Dichte besitzenden Material, wie z. B. Zellfaserstoff oder zelligem Zelluloseacetat, besteht (US-PS 26 74 015). Diese Innenschicht ist beiderseits durch relativ dünne Metallbleche, wie z. B. Stahlplatten, abgedeckt. In der Innenschicht befinden sich durch Bohren hergestellte zylindrische oder aber auch rinnenförmige Hohlräume, welche mit Salzen gefüllt sind. Zwischen der Innenschicht und den diese beiderseits abdeckenden Metallplatten sind außerdem Asbestfolien als Feuerwiderstandsmaterialien vorgesehen. Die Herstellung dieser Bauteile mit verbesserter Feuerwiderstandsfähigkeit ist

ebenfalls sehr aufwendig und erfordert einen großen Anteil an Handarbeit Es muß zunächst in der beispielsweise aus ZeIIf aserstolf oder zelligem Zelluloseacetat bestehenden Kernzone eine Vielzahl von Hohlräumen durch Aufbohren hergestellt werden, in die man anschließend Salze einfüllt. Alsdann müssen die auf solche Weise behandelten Innenschichten beiderseits mit Asbestfolien versehen werden, wobei dann auf die Asbestfolien Metallbleche aufzubringen sind. Die Herstellung dieser Bauteile ist daher fertigungstechnisch sehr aufwendig und kann in der Praxis nicht zum Erfolg führen. Außerdem weisen die auf diese Weise hergestellten Bauelemente nur eine relativ begrenzte Feuerwiderstandsfähigkeit auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von Bauteilen zu entwickeln, die ein verbessertes Brandverhalten aufweisen und wirtschaftlicher herstellbar sind.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ausgehend von der eingangs beschriebenen Verfahrensweise die feuerhemmenden Materialien in geschlossene Hohlkörper verpackt werden, diese Hohlkörper zwischen die Deckschichten eingebracht werden und schließlich ein schaumstoffbildendes, flüssiges Reaktionsgemisch, insbesondere auf Basis Polyurethan, das die Hohlkörper umgibt und nach dem Aufschäumen den Kern des Bauteils bildet, eingegeben wird.

Bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren werden die mit feuerhemmenden Materialien gefüllten Hohlkörper zwischen die Deckschichten eingebracht, worauf dann ein Schaumstoff bildendes, flüssiges Reaktionsgemisch eingegeben wird, das die Hohlkörper umgibt und nach dem Aufschäumen den Kern des Bauteils bildet, etwa nach dem Zweistufen-Frothing-Verfahren. Die Schaumstoffe, die den Kern des Bauteils bilden, werden somit erst beim Herstellen des Bauteils, d. h. in situ, erzeugt Hierbei werden die mit Flammschutzmitteln versehenen Hohlkörper in die Form für das Bauelement gegebenenfalls zusammen mit den Deckschirhten und gegebenenfalls sonstigen Einbauten, wie Installationsrohren, Leitungen und dgl. eingelegt und durch Injizieren des schäumenden Gemisches in einen festen Verbund übergeführt Als Betspiele für Schaumstoffsysteme seien solche auf Grundlage von Polystyrol, Polyurethan, Phenolharz, Harnstofformsldehydharz, ungesättigten Polyesterharzen, Polyvinylchlorid, Polyolefinen oder Epoxidharz genannt

Die technische Durchführung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens Ht wesentlich einfacher als die umständlichen und kostenaufwendigen, eingangs beschriebenen bekannten Verfahrensweisen. Es läßt sich ferner weitgehend maschinell durchführen, wobei es im einzelnen die Herstellung von sehr unterschiedlich ausgebildeten Bauteilen gestattet, die überdies gegenüber den bekannten Bauteilen eine wesentlich höhere Feuerwiderstandsfähigkeit aufweisen. Außerdem besteht bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren die Möglichkeit, die feuerhemmenden Eigenschaften des herzustellenden Bauteiles in optimaler Weise den jeweiligen Anforderungen anzupassen.

Das Verfahren nach der Erfindung ist sowohl zur Verwendung bei Kunststoff-Bauelementen als auch bei anderen, z. B. kombinierten Bauelementen, z. B. auf der Grundlage von Metatl'Kunststoff, sowie bei Erzeugnissen aus anderen brandgefährdeten Werkstoffen, wie Holz, geeignet.

Als Bauteile, die durch das erfindungsgemäß vorgesphlagene Verfahren in ihrem Brandverhalten verbessert werden können, gelten unter anderem vorgehängte Fassadenteik, Brüstungselemente, Trennwände, Sanitärzellen, Raumzellen, Eckelemente und dgl.
, Im Gegensatz zu den bekannten Verfahrensweisen werden bei der Erfindung die feuerhemmenden Materialien zunächst in geschlossene Hohlkörper bzw. einsprechend geformte Gebilde verpackt. Als Hohlkörper bzw. Hohlgebilde können hierbei einer vorteilhaften

ni Ausgestaltung der Erfindung zufolge Hohlkugeln, kurze geschlossene Röhrchen oder schlauch-, taschen- bzw. beutelartige, verschweißte Foliengebilde verwendet werden. Hohlkugeln und Schläuche sowie andere Hohlgebilde der erfindungsgemäßen Art lassen sich aus

ι -, thermoplastischen Kunststoffen, wie Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polyamid und dgl. nach dem Extrusions- bzw. Blasverfahren in einfacher Art massenweise und preiswert herstellen, soweit erforderlich auch in Form von Kombinationsfolien, z. B auf der

j» Grundlage von Polyäthylen und Polycaprolactam. Diese Hohlkörper sind bereits bei ihrer Heiuiellung mit die Feuerwiderstandsdauer erhöhenden Stoffen auffüllbar. Einer Weiterbildung der Erfindung zufolge können die einzubringenden Hohlkörper mindestens teilweise mit

j-, Wasser gefüllt und anschließend versiegelt werden. Es ist auch möglich, die einzubringenden Hohlkörper mindestens teilweise mit Flammschutzmitteln bzw. deren Lösungen zu füllen und sie anschließend zu versiegeln. Als Material für die Füllung der Hohlkörper

„, können z. B. Ammoniumphosphat oder Ammoniumbromid, das beim Erhitzen sublimiert, verwendet werden, oder auch wäßrige Lösungen, Emulsionen und dgl. Stoffe, die eine feuerhemmende oder feuerlöschende Wirkung im Brandfalle zeigen. Ebenso sind wärmeent-

j-, ziehend wirkende Mittel, wie z. B. Wasser, verwendbar bzw. solche, die zu einer luftabsperrenden Verkrustung führen, z. B. Wasserglas, Borax oder Anfangskondensationsprodukte von Harnstoff-Formaldehydharzen.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform

.,„ werden die einzubringenden Hohlkörper mindestens teilweise mit »Wasser in Öl«-Emulsionen, nach Art eines Wasser/Polyester-Polymerisationssystems gefüllt und anschließend versiegelt, wobei die Polymerisation mindestens teilweise innerhalb oder außerhalb der

4^ Hohlkörper erfolgen kann. Derartige «Wasser in Öl«-Emulsionen können nach verschiedenen Verfahren aus polymerisierbaren Stoffen, Emulgatoren und Wasser bzw. wäßrigen Lösungen hergestellt und beispielsweise durch Redoxpolymerisation zum Erstarren

.-,„ gebracht werden. Die genannten Emulsionen gehen somit nach dem Auspolymerisieren des beispielsweise als kontinuierliche Ölphase fungierenden Polyesterharzes od. dgl. härtbaren Verbindungen in den festen Zus;anci über, in dem sie bis zu 90% und mehr Wasser

-- einschließen. Ihr erfindungsgemäßer Einsatz erfolgt a?n besten in der Weise, daß man die frisch hergestellten Emulsionen vor dem Erhärten in die Hohlkörper bzw. Schläuche einfüllt und darin auspolymerisieren läßt Die erhaltenen Körper werden anschließend in die zu

_hl) fertigenden Bauelemente eingelegt Im Falle der Verwendung formloser Schläuche bzw. Taschen können die polymerisationsfähigen Emulsionen ?uc'.i darin eingefüllt, die Taschen, beispielsweise durch Heißsiegeln, verschlossen und gegebenenfalls unverzüglich in

_h- die dafür vorgesehene.; Bauelemente eingelegt werden, so daß sie sich beim Polymerisieren den in den Bauelementen befindlichen Hohlräumen anpassen, dabei deren Festigkeit erheblich unterstützen.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand einiger Beispiele wie folgt erläutert:

Beispiel I

In den Hohlraum eines aus Verbundstoffen auf Grundlage von mit Polyvinylidenfluorid beschichteten Aluminiumblech und mit im Spritzgußverfahren aus Acetalharz hergestellten Abstandhaltern vorbereiteten Bauelement«; werden im Blasverfahren hergestellte llohlkugeln von etwa 2.5 cm Durchmesser eingefüllt, die .ms Polypropylen bestehen und bei ihrer Fabrikation ii,ich dem Form- und fulKerfahren mit Ammoniiimphosphatpulser oder einer wäßrigen Suspension son kalmmsilikat und Asbestfasern teilweise oder ganz gefüllt Hierauf ssird das Bauelement verschlossen und das kugelförmige Hillgut entweder mit Hartpolwir-

Beispiel :

Das Bauelement besieht aus glasfaserverstärkten Deckschichten, mit darunter profiliert angeordneten Han-.chaumemlagen. In die von letzteren bcgren/te Kern/one werden mit VN asser oder einem »Wasser in Cl" - f'ols ester Redov Pols niensalionsssstem gemäß der deutschen Auslegeschrift I I 48 382 gefüllte und alsdann s erschsseil.de F'olsathslentaschen eingelagert. Hierauf wird das Bauelement verschlossen und die l'i'Kathsleniaschen werden in ähnlicher Weise wie beim Beispiel I umsi haumt.

Beispiel 3

Das Bauelement enthält Deckschichten, die aus mi Glasgewebe verstärktem Epoxidharz bestehen, wäh rend die Kernzonen von einem miteinander durcl Kleben verbundenen, senkrecht zu den Decklaget angeordneten System von PVC-Röhrchen ausgefüll sind, die vor dem Verschließen mit der zweitet Decklagc mit einem Polyester/Wasser-Redoxgemisd gefüllt werden, das anschließend in den Röhrchci auspolymcrisicrt.

Anhand der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispie der Erfindung näher erläutert. Ks /eigen:

1' i g. I ein Bauteil nach der Erfindung im Schnitt,

Fig. 2 bis 4 verschiedene Ausführungsformen de: einzulegenden Hohlkörper.

In F-i g. I sind zwischen zwei Deckschichten I und ; mit die Fcucrwiderstandsiahigkcit verbessernden Stot fen gefüllte Hohlkörper 3 eingeschüttet und dit Zwischenräume mit einem schaumstoffbildendet Kunststoff 4 ausgefüllt. Die genannten Hohlkörper I können gemäß den in der Kunststofftechnik üblicher Verfahren, beispielsweise durch Tiefziehen, hergestell werden. Ebenso können schäumbare Polystyrul-Perler vor bzw. nach der Polymerisation oder dem Vorschau men mit leucrhemmenden (pulvcrförmigen) Matcrialier gefüllt otiir mit Hohlräumen versehene F'ormtcile dami angereichert werden.

1· i g. 2 zeigt eine kugelförmige Gestaltung dei Hohlkörper. In F i g. 3 ist eine beutel- oder kissenförmi ge Ausführungsform dargestellt. F i g. 4 zeigt eine röhrehenförmige Gestaltung.

iVTZU I Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Verfahren zum Herstellen von Bauteilen mit verbesserter Feuerwiderstandsfähigkeit, die zwischen zwei Deckschichten feuerhemmende Materialien enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß die feuerhemmenden Materialien in geschlossene Hohlkörper verpackt werden, diese Hohlkörper zwischen die Deckschichten eingebracht werden und schließlich ein schaumstoffbildendes, flüssiges Reaktionsgemisch, insbesondere auf Basis Polyurethan, das die Hohlkörper umgibt und nach dem Aufschäumen den Kern des Bauteils bildet, eingegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kohlkörper Hohlkugeln, kurze geschlossene Röhrchen oder schlauch-, taschen- bzw. beutelartige, verschweißte Foliengebilde verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzubringenden Hohlkörper mindestens teilweise mit Wasser gefüllt und anschließend versiegelt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einzubringenden Hohlkörper mindestens teilweise irat Flammschutzmitteln bzw. deren Lösungen gefüllt und anschließend versiegelt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die einzubringenden Hohlkörper miniLjstens teilweise mit »Wasser in öl«-Emulsionen, nach Art .eines Wasser-Polyester-Polymerisationssystems geff'llt und anschließend versiegelt werden, wobei die Polymerisation mindestens teilweise innerhalb oder außerhalb der Hohlkörper erfolgen kann.