DE19937314A1 - Mehrschichtiger Fußbodenaufbau und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Mehrschichtiger Fußbodenaufbau und Verfahren zu seiner Herstellung

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen mehrschichtigen Fußbodenaufbau, bestehend aus einer Isolierschicht (22), die auf einem tragfähigen Untergrund aufgetragen ist, die mindestens mehrere Zentimeter dick ist, die besteht aus Körnern aus hartem Kunststoffschaum ohne Verbindung der Körner miteinander durch ein separates Bindemittel und die durch eine mechanische Behandlung, die eine Gewichtsbelastung der locker aufgebrachten Isolierschicht (22) einschließt, kompaktiert ist, so dass die Körner miteinander einen Zusammenhalt eingehen, einer vorzugsweise flexiblen Abdeckschicht (32), insbesondere Abdeckfolie, die auf dieser Isolierschicht (22) aufliegt und sie nach oben hin abdeckt und einer Estrichtschicht (34) mit einer innenliegenden Bewehrung (36) in Form eines Gitters. Sie bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Fußbodenaufbaus, bei dem eine Isolierschicht (22) auf einen tragfähigen Untergrund aufgetragen wird, die mindestens mehrere Zentimeter dick ist und hergestellt ist aus Körnern aus einem harten Kunststoffschaum, diese Isolierschicht (22) durch eine mechanische Behandlung, die eine Gewichtsbelastung der locker aufgebrachten Isolierschicht (22) einschließt, so verdichtet und kompaktiert wird, dass die Körner miteinander einen Zusammenhalt eingehen, anschließend die so hergestellte Isolierschicht (22) mit einer Abdeckschicht (32) abgedeckt wird und schließlich eine Betonschicht als Estrich mit einer innenliegenden Bewehrung (36) in ...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen mehrschichtigen Fussbodenaufbau und ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Aus der WO 96/30315 ist ein Isolationsmörtel bekannt, der auch für den Aufbau von Fussböden benutzt wird. Er bildet die Isolierschicht. Danach wird auf einen tragfähigen Untergrund in Form einer Betondecke ein Isolati­ onsmörtel aufgebracht, der einen hohen Anteil von Körnern aus wiederauf­ bereitetem, zerkleinertem Hartpolyurethanschaum, weiterhin Zement und Abbindewasser aufweist. Die so gebildete Isolierschicht wird durch eine un­ mittelbar darüber aufgebrachte Lage Estrich abgedeckt.
Dieser Aufbau eines Fussbodens hat sich grundsätzlich bewährt. Die Isolier­ schicht hat gute thermische Isoliereigenschaften, der gesamte Aufbau führt auch zu einer guten akustischen Isolierung. Günstig ist es weiterhin, dass ein Abfallprodukt verwendet werden kann, das in grossem Umfang anfällt und als wertvolles Produkt verarbeitet wird. Polyurethan fällt aus verschie­ denen industriellen Branchen an. Beispiele hierfür sind Stossstangen von Autos, isolierende Dachpanele, Kühlschränke, Isolierungen von Heizungen usw.
Das harte schaumförmige Polyurethan wird in ein Gemisch von Stücken und feinem Granulat zerkleinert, Stücke und Granulat werden vermischt. Wei­ terhin erfolgt ein Homogenisieren, indem die aus unterschiedlichen Aus­ gangsmaterialien gewonnenen Körner miteinander vermischt werden, weil die angelieferten Materialien unterschiedliche Dichte im Bereich von 35 kg/m3 bis 200 kg/m3 haben.
Bei der Isolierschicht der genannten Art werden die Körner mit Zement und Wasser gemischt. Es wird ein Mörtel erstellt. Das abgebundene Produkt hat einen sehr hohen Volumenanteil an Körnern, die miteinander durch den Zementleim verbunden sind.
Dieser Isoliermörtel hat sich grundsätzlich als sehr günstig erwiesen, er hat aber den Nachteil, dass er einige Zeit benötigt, um abzubinden. Während dieser Zeit muss die Isolierschicht in Ruhe gelassen werden, sie darf also nicht betreten werden. Weiterhin müssen die Arbeiten ruhen, es kann also nicht weiter gearbeitet werden. Dies ist nachteilig.
Hier setzt nun die Erfindung ein. Sie hat es sich zur Aufgabe gemacht, einen mehrschichtigen Fussbodenaufbau anzugeben, bei dem zwischen Auftragen der Isolierschicht und den sich anschliessenden Arbeiten möglichst wenig Zeit gewartet werden muss, man also zügig weiter arbeiten kann. Dabei sol­ len die Vorteile des Fussbodenaufbaus nach dem Stand der Technik beibe­ halten werden, insbesondere die hohe thermische Isolierfähigkeit, weiterhin die hohe akustische Isolierfähigkeit.
Diese Aufgabe wird durch einen mehrschichtigen Fussbodenaufbau mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst, verfahrensmässig wird sie gelöst durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8.
Bei diesem mehrschichtigen Fussbodenaufbau hat die Isolierschicht kein ei­ genes Bindemittel, das die Körner der Isolierschicht miteinander verbindet. Die Verbindung der Körner untereinander wird vielmehr durch die mechani­ sche Behandlung erreicht. Erfindungsgemäss macht man sich hier eine Ei­ genschaft von Körnern aus hartem Kunststoffschaum zunutze, die beispiels­ weise bei offenporigen Körnern aus Polyurethan beobachtet wurde. Bei Ein­ lagern einer grösseren Menge von Körnern aus aufbereitetem Polyurethan­ hartschaum konnte überraschend festgestellt werden, dass sich die Körner zu einer kompakten Masse verdichten, also einen grossen Körper bilden, der internen Zusammenhang hat. Dies zeigt sich wie folgt.
Schüttet man eine grosse Menge von Körnern aus Polyurethanhartschaum auf einen Haufen, so bildet sich ein Schüttkegel. Wartet man nun einige Ta­ ge und Wochen, verfestigt sich dieser Kegel ohne irgendein Zutun von au­ ssen, er wird ein grosser, kompakter Körper. Dies zeigt sich, wenn man die Körner wieder entnehmen will. Der Schüttwinkel ist nun nicht mehr wie bei der lockeren Schüttung, sondern man kann Böschungen von 90 Grad und darüber erreichen. Nach wie vor kann man die Körner mit etwas mechani­ schem Aufwand entnehmen. Es fliesst aber nicht bei jeder Entnahme wieder Material nach, wie dies bei der frischen Schüttung oder trockenem Sand bei­ spielsweise bekannt ist, vielmehr ist der Böschungswinkel nunmehr nicht definierbar. Es kann mit einem Radlader Material entnommen werden, ohne dass darüber befindliches Material nachfliesst oder -rollt.
Diese Eigenschaft von Körnern aus Kunststoffschaum, insbesondere Hart­ polyurethan, einen Zusammenhalt einzugehen, wird als Selbstverfestigung bezeichnet. Auf dieser Selbstverfestigung basiert die vorliegende Erfindung.
Um nun nicht die natürliche Selbstverfestigung, die mindestens einige Tage braucht, abwarten zu müssen, wird die locker aufgebrachte Schicht aus den Körnern durch eine mechanische Behandlung kompaktiert. Diese mechani­ sche Behandlung umfasst zumindest eine Gewichtsbelastung zum Unter­ grund hin. Sie kann zusätzlich noch ein Rütteln, Stampfen usw. aufweisen. Durch diese mechanische Behandlung wird die Selbstverfestigung in einer relativ kurzen Zeit, beispielweise maximal wenige Minuten Behandlung pro Quadratmeter, erreicht.
Erfindungsgemäss wird die so erstellte Isolierschicht durch eine vorzugswei­ se flexible Abdeckschicht abgedeckt. Diese vermeidet einerseits ein Stauben, das Freikommen von Körnern usw. und ermöglicht zudem ein einfacheres Aufbringen der Betonschicht für den Estrich. Sie bildet vorzugsweise eine Wassersperre. Dadurch kann die Isolierschicht nicht das Wasser aus der Betonschicht aufnehmen.
Der besondere Vorteil des erfindungsgemässen Fussbodenaufbaus liegt darin, das kein Abbinden des Bindemittels, das die Körner miteinander ver­ bindet, abgewartet werden muss. Es kann vielmehr zügig weiter gearbeitet werden, nachdem die mechanische Behandlung durchgeführt wurde. Zudem wird das Bindemittel gespart. Eine Zeitverzögerung tritt damit nicht mehr auf.
Dabei ist es allerdings durchaus möglich, die Körner mit Zement zu vermi­ schen und so einen einsatzfähigen Trockenmörtel zu bekommen, wie in der o. g. WO 96/30315 beschrieben ist. Der Zement bindet später, wenn bereits der sonstige Aufbau erfolgt ist, ab. Auf diese Weise sind später die Körner nicht nur durch die Selbstverfestigung, sondern auch durch Zementbrücken miteinander verbunden.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist so ausgelegt, dass der mehrschichtige Fussbodenaufbau nach den Vorrichtungsansprüchen erhalten wird. In einer Verbesserung ist es möglich, auf die erstellte Isolierschicht fertige Platten aus Isoliermaterial, beispielsweise Polyurethanschaumplatten aufzulegen, die dann auch die Funktion der Abdeckschicht übernehmen können.
Beim Zerkleinern von grösseren Teilen aus Hartschaumstoff fällt immer auch ein Feinanteil und ein Feinstanteil an. Erfindungsgemäss sollen diese in einer verbesserten Ausführung der Erfindung durchaus verwendet wer­ den. Es werden also nicht nur Körner mit einer Grösse von bis zu 8, oder bis zu 12 oder bis zu 20 mm für die Isolierschicht eingesetzt, vielmehr wird auch ein Feinstoffanteil und ein Feinststoffanteil verwendet. Dadurch werden die Hohlräume zwischen den grösseren Körnern ausgefüllt und es wird eine kompaktere Schicht erreicht.
Als Abdeckschicht kommen insbesondere flexible, wasserundurchlässige Fo­ lien in Betracht, z. B. Polyethylenfolie. Die Abdeckschicht kann aber auch eine Filzmatte, eine Mineralwollmatte und dergleichen sein.
In einer bevorzugten Ausführung haben die Körner, zumindest die grösseren Körner, Oberflächen, die offenporige Flächen haben. Es ist also der überwie­ gende Anteil der Oberfläche, vorzugsweise die gesamte Oberfläche offenporig. Es hat sich gezeigt, dass bei ausreichendem Kontakt zweier offenporiger Flä­ chen benachbarter Körner die beschriebene Selbstverfestigung erreicht wird.
Weiterhin hat es sich als günstig erwiesen, wenn nach der mechanischen Behandlung der zwischen den Körnern verbleibende Leerraum kleiner als 20%, vorzugsweise kleiner als 10 und insbesondere kleiner als 5% des Ge­ samtvolumens ist, die Prozente sind jeweils Volumenprozente. Eine relativ kompakte Masse als Isolierschicht hat die notwendige Tragfähigkeit für die darüber liegende Estrichschicht.
Der Wärmeleitwert der Isolierschicht beträgt typischerweise:
lambda = 0,05 W/mK.
Wenn die akustischen Eigenschaften verbessert werden sollen, kann eine isolierende Matte, beispielsweise eine sogenannte Akustikmatte als Abdeck­ schicht eingesetzt werden. Sie kann auch auf die Isolierschicht aufgelegt und mit einer flexiblen Abdeckfolie überdeckt werden.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird die durch die mecha­ nische Behandlung kompaktierte Isolierschicht oberflächlich mit einem Bin­ der übersprüht, dieser ist vorzugsweise anorganisch, wie beispielsweise eine dünnflüssige Zementsuspension. Es können aber auch organische Binde­ mittel eingesetzt werden, wie beispielsweise Polyurethane, Acrylate, Vinyla­ cetate, Styrenbutadiene usw.
Die Estrichschicht aus Beton wird in üblicher, bekannter Weise hergestellt. Sie hat eine innenliegende Armierung aus einem Metallgitter, vorzugsweise Eisengitter. Dieses wird vor dem Aufbringen der Betonschicht auf die Ab­ deckfolie gelegt und vorzugsweise mit Abstandshaltern von dieser beabstan­ det, so dass es in der Schicht eingebettet ist.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen und der Beschreibung einschliesslich der nun folgenden Erläu­ terung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung, die unter Be­ zugnahme auf die Zeichnung erfolgen. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch eine locker aufgebrachte Isolierschicht (links) nach der Erfindung und eine kompaktierte Isolierschicht (rechts) und
Fig. 2 einen Schnitt durch einen fertiggestellten mehrschichtigen Fussbo­ denaufbau.
In den Figuren ist ein tragfähiger Untergrund in Form einer Betonplatte 20 dargestellt. Auf ihn ist eine Isolierschicht 22 unmittelbar aufgetragen. Als Grundstoff für sie dient wiederaufbereitetes Polyurethan in Schaumform, das aus verschiedenen industriellen Branchen kommt. Einige Beispiele hierfür sind Stossstangen von Autos, isolierende Dachpanele, Kühlschränke, Isoliermatten, die Hart-Polyurethan (hartes PUR) aufweisen.
Dieser harte Polyurethanschaum wird in ein Gemisch von Stücken und fei­ nem Granulat mit einer Korngrösse von typischerweise kleiner als 12 mm, zumeist kleiner als 8 mm vermahlen und miteinander vermischt, um ein konstantes Volumen zu bekommen. Üblicherweise sind die angelieferten Ausgangsmaterialien unterschiedlich, so dass unterschiedliche Dichten im Bereich von 35 kg/m3 bis mehr als 200 kg/m3 zusammenkommen.
Auf die Stückgrösse des Polyurethans kommt es nicht entscheidend an. Es hat sich aber gezeigt, dass Körner unter 20 mm, vorzugsweise unter 8 mm sich günstig verarbeiten lassen. Beim Zerkleinern fällt auch immer ein Fein­ stoffanteil und ein Feinststoffanteil an. Letzterer ist staubförmig. Beide An­ teile bewirken, dass sonst auftretende Hohlräume zwischen den grösseren Körnern gefüllt werden.
Für die Herstellung einer Isolierschicht 22 werden derartige Körner auf die Betonplatte 20 aufgebracht, beispielsweise mit einer Schichtdicke von etwa 10 cm. Die Schüttung ist locker. Es wird kein zusätzliches Bindemittel oder dergleichen eingesetzt.
Es folgt nun eine mechanische Behandlung, die den Zweck verfolgt, die Schicht zu verdichten und dabei einen Zusammenhalt der Körner der Schicht zu erreichen. Hierzu wird eine Vorrichtung verwendet, wie sie in Fig. 1 skizziert ist. Sie hat eine Platte 24, die oben auf der Schicht aufliegt. Die Platte ist durch ein Gewicht im Sinne des Pfeils 26 belastet. Zusätzlich kann noch eine Bewegung im Sinne des Doppelpfeils 28 erfolgen, dabei wird mit kurzen Hüben im Frequenzbereich 0,1 bis 10 Hz eine vertikale Bewe­ gung der Platte durchgeführt. Ebenso und alternativ zu dieser verdichtenden Bewegung kann auch eine Querbewegung allein oder in Kombination mit der Bewegung im Sinne des Doppelpfeils 28 erfolgen. Dabei wird im Sinne des Doppelpfeils 30 die Platte 24 in horizontale Bewegungen gebracht. Die Fre­ quenz kann zwischen 0,1 Hz und 100 Hz liegen, sie kann auch noch höher sein.
Andere Vorrichtungen zur mechanischen Behandlung sind möglich, bei­ spielsweise ist ausschliesslich Gewichtsbelastung ausreichend, zusätzliche Bewegung wie ein Rütteln oder Stampfen verkürzt die Zeit bis zur Selbstver­ festigung.
Nach der mechanischen Behandlung ist die Dicke der Isolierschicht 22 auf etwa 6 bis 7 cm geschrumpft, die Isolierschicht 22 hat nun eine glattere Oberfläche als die lockere Schüttung.
Auf diese Oberfläche wird nun eine Polyetylenfolie als flexible Abdeckschicht 32 gelegt.
Während der mechanischen Behandlung und auch zum Aufbringen der Ab­ deckschicht 32 kann die Isolierschicht 22 betreten werden. Unmittelbar nach Aufbringen der Abdeckschicht kann eine Estrichschicht 34 aufge­ bracht werden, dies geschieht nach dem Stand der Technik. Die Estrich­ schicht 34 ist durch eine innenliegende Bewehrung 36 in Form einer netz­ förmigen Matte bewehrt. Andere Bewehrungen sind möglich, beispielsweise stabförmige Bewehrungen, Bewehrungen durch Fasern und dergleichen.
Erreicht wird der in Fig. 2 gezeigte mehrschichtige Fussbodenaufbau.
Die Selbstverfestigung und das Kompaktieren der Isolierschicht 22 kann durch Zugabe einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser, beschleunigt und ver­ bessert werden, es wird dadurch auch die Staubbildung verringert. Hierzu wird auf das nachfolgende Beispiel verwiesen:
75 Liter Polyurethanschaumkörner werden mit 30 l Wasser gemischt und gleichmässig auf die Oberfläche eines tragenden Untergrunds ausgebreitet mit einer Dicke von etwa 7,5 cm. Durch eine mechanische Behandlung, bei der ausschliesslich Druck auf die Oberfläche ausgeübt wird, wird diese Schicht auf eine Schichtdicke von 5 cm reduziert. Die Schicht wird sodann durch eine Akustikmatte abgedeckt. Auf diese wird eine Estrichschicht mit 5 cm Dicke aufgebracht. Diese Estrichschicht ist bewehrt durch eine Eisen­ matte aus Stäben mit 2 mm Durchmesser und Öffnungen von 5 × 5 cm. Sie wird auf die Akustikmatte aufgelegt und hat durch geeignete Abstandshalter einen Abstand von dieser Akustikmatte.

Claims (11)

1. Mehrschichtiger Fussbodenaufbau bestehend aus
  • - einer Isolierschicht (22), die auf einem tragfähigen Untergrund aufge­ tragen ist, die mindestens mehrere Zentimeter dick ist, die besteht aus Körnern aus hartem Kunststoffschaum ohne Verbindung der Körner miteinander durch ein separates Bindemittel und die durch eine me­ chanische Behandlung kompaktiert ist, die eine Gewichtsbelastung der locker aufgebrachten Isolierschicht (22) einschliesst, so dass die Körner miteinander einen Zusammenhalt eingehen,
  • - einer vorzugsweise flexiblen Abdeckschicht (32), insbesondere Ab­ deckfolie, die auf dieser Isolierschicht (22) aufliegt und sie nach oben hin abdeckt und
  • - einer Estrichschicht (34) mit einer innenliegenden Bewehrung (36) in Form eines Gitters.
2. Mehrschichtiger Fussbodenaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Körner Oberflächen haben, die zumindest überwie­ gend offenporig sind.
3. Mehrschichtiger Fussbodenaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Körner die Eigenschaft zum wechselseitigen Verzah­ nen benachbarter Körner aufweisen.
4. Mehrschichtiger Fussbodenaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Körner bestehen aus einem Grobstoffanteil mit Korn­ grössen unterhalb 20 mm, einem Feinstoffanteil mit Korngrössen un­ terhalb 1 mm und einem pulverförmigen Feinststoffanteil.
5. Mehrschichtiger Fussbodenaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass als Körner wiederaufbereitetes, zerkleinertes, schaum­ förmiges Hartpolyurethan verwendet wird.
6. Mehrschichtiger Fussbodenaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Körner angefärbt sind, insbesondere mittels eines an­ organischen Farbstoffs gefärbt sind.
7. Mehrschichtiger Fussbodenaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass nach Gewichtsbelastung der zwischen den Körnern ver­ bleibende Leerraum kleiner ist als 20%, vorzugsweise kleiner als 10 und insbesondere kleiner als 5 Vol.-% bezogen auf das Gesamtvolu­ men.
8. Verfahren zum Herstellen eines mehrschichtigen Fussbodenaufbaus nach Anspruch 1, bei dem
  • - eine Isolierschicht (22) auf einen tragfähigen Untergrund aufgetragen wird, die mindestens mehrere Zentimeter dick ist und hergestellt ist aus Körnern aus einem harten Kunststoffschaum, diese Isolierschicht (22) durch eine mechanische Behandlung, die eine Gewichtsbelastung der locker aufgebrachten Isolierschicht (22) einschliesst, so verdichtet und kompaktiert wird, dass die Körner miteinander einen Zusammen­ halt eingehen,
  • - anschliessend die so hergestellte Isolierschicht (22) mit einer flexiblen Abdeckschicht (32), insbesondere einer Abdeckfolie, abgedeckt wird und
  • - schliesslich eine Betonschicht als Estrich mit einer innenliegenden Bewehrung (36) in Form eines Gitters aufgebracht wird.
9. Verfahren zum Herstellen eines mehrschichtigen Fussbodenaufbaus nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass vor der mechanischen Behandlung Wasser zugegeben wird, insbesondere weniger als 50 Vol.-% Wasser.
10. Verfahren zum Herstellen eines mehrschichtigen Fussbodenaufbaus nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Be­ handlung mindestens eines der folgenden Verfahren einschliesst: Rüt­ teln, Stampfen, Aufbringen eines flächigen Gewichts.
11. Verfahren zum Herstellen eines mehrschichtigen Fussbodenaufbaus nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach der mechani­ schen Behandlung die Oberfläche der Isolierschicht (22) mit einem Kleb- oder Bindemittel besprüht wird.
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