DE69100404T2

DE69100404T2 - Verfahren zur herstellung einer isolationsschicht, element zum gebrauch beim verfahren und verfahren zur herstellung eines solchen elements.

Info

Publication number: DE69100404T2
Application number: DE91905881T
Authority: DE
Inventors: Ian Cridland
Original assignee: Rockwool International AS
Current assignee: Rockwool AS
Priority date: 1990-03-08
Filing date: 1991-03-08
Publication date: 1994-01-13
Anticipated expiration: 2011-03-09
Also published as: PL166959B1; ES2044728T3; FI923946A7; AU7488891A; FI923946L; DE69100404D1; FI923946A0; LV10124A; DK0518964T3; DK288190A; CA2077530A1; EP0518964B1; DK288190D0; WO1991014059A1; EP0518964A1; ATE94933T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Isolierschicht mit einem bewehrten Oberflächengebiet, bei dem eine Anzahl von Mineralfaserelementen zur Bildung einer derartigen Isolierschicht verbunden wird.
Die DE-C-25 86 33 offenbart ein Verfahren zum Erzeugen von Platten aus einem hydraulischen Bindemittel und Fasern, wie etwa Asbestfasern, bei dem ein eine Mischung des hydraulischen Bindemittels und der Fasern enthaltender Luftstrom in eine geschlossene Form mit luftdurchlässigen Wänden geblasen oder gesogen wird, um das Bindemittel und die Fasern darin zu halten und der Luft das Entweichen zu gestatten und bei dem der geformte Gegenstand nachfolgend zur Bildung einer Platte zusammengepreßt wird.
Die DK-Patentveröffentlichung Nr. 131952 offenbart ein Verfahren zur Herstellung isolierender Innenwände aus Steinwolleblöcken, bei dem die Steinwolleblöcke in flüssigen Gipsputz getaucht werden, so daß ihre Oberflächen vollständig mit Gipsputz beschichtet werden, bevor sie zu einer Wand zusammengesetzt werden und bei dem den Gips nachfolgend zur Bildung eines Putzmantels auf jedem Steinwolleblock abzubinden gestattet wird. Es wird festgestellt, daß die derartig erhaltene Isolierwand im hohem Maße feuerhemmend ist und ein hohes Schallisolationsvermögen aufweist, aber die Steinwolleblöcke als solche sind nicht bewehrt.
Die Herstellung eines Mantels auf einer aus derartigen Mineralfaserelementen gebildeten Wand durch Eintauchen in Gipsputz bringt eine Anzahl von praktischen Problemen mit sich. Zum ersten erfordert das Verfahren das Aufstellen von putzgefüllten Gefäßen mit einer das Eintauchen der Mineralfaserblöcke in den Putz gestattenden ausreichenden Größe auf der Baustelle und zum zweiten den Transport der mit Gipsputz beschichteten Elemente von dem Gefäß zum Ort der Benutzung und der Bau der Wand aus nassen Elementen gibt auch Anlaß zu einer Anzahl von Handhabungsproblemen, die das Verschütten von Gipsputz und das Verschmutzen von Transportgerät und der die Wand bauenden Personen einschließen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines kommerziell attraktiven Verfahrens zur Anfertigung einer Isolierschicht der vorstehend erwähnten Art mit einem dauerhaften einstückigen Oberflächengebiet.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren gelöst, das gekennzeichnet ist durch die Benutzung von Mineralfaserelementen von denen jedes ein ein spezielles trockenes aktivierbares Bindemittel in einer erhöhten Konzentration enthaltendes Oberflächengebiet aufweist und durch Aktivieren des Bindemittels zur Bildung eines einstückigen bewehrten Oberflächengebiets. Durch Benutzung von ein aktivierbares Bindemittel enthaltenden Faserelementen wird sowohl die Herstellung der Mineralfaserelemente als auch der Aufbau der Isolierschicht vereinfacht.
Daher kann die Herstellung der Mineralfaserelemente unter optimalen Herstellungsbedingungen bewirkt werden, was gewöhnlicherweise bedeutet in einer Fabrik, und die Elemente können ohne irgendwelche Probleme zum Benutzungsort transportiert und am Benutzungsort gespeichert werden, wobei es keine Rolle spielt ob das Bindemittel in der Fabrik oder in Verbindung mit dem Bau der Isolierschicht aktiviert wird.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Bindemittel am Benutzungsort aktiviert, d.h. während der Bildung der Isolierschicht.
Durch Bewirken der Aktivierung des Bindemittels während der Bildung der Isolierschicht, was bedeutet, daß die Aktivierung des Bindemittels bewirkt wird entweder so kurz vor dem Bau der Isolierschicht, daß das Abbinden des Bindemittels vor Fertigstellung der Isolierschicht verhindert wird, während des Baus oder im Anschluß an die Fertigstellung des Baus, wird der sehr wichtige technische Vorteil erzielt, daß die Mineralfasern während des Baus in einem solchen Maß zusammengedrückt werden können, daß keine Fugen oder nur unbedeutende Fugen zwischen den Elementen gebildet werden. Ferner ist es einfacher, die Elemente zu bilden/schneiden, bevor das Bindemittel aktiviert ist.
Durch Benutzung von Minerfaserelementen mit Randzonen, die einer mechanischen Behandlung unterzogen wurden, um sie biegsam zu machen, vgl. DE Patent Nr. 320 3622, und durch enges Zusammenpressen der Mineralfaserelemente während des Baus der Isolierschicht kann im Anschluß an die Aktivierung des Bindemittels eine fast fugenfreie Oberfläche erhalten werden.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Aktivierung bewirkt bevor die Mineralfaserelemente zum Benutzungsort transportiert werden und vorzugsweise in der Fabrik während der Herstellung der Mineralfaserelemente.
Die Menge des in dem Mineralfaserelement enthaltenen aktivierbaren Bindemittels kann innerhalb weiter Grenzen variieren und kann daher für die gewünschten Eigenschaften der fertigen Isolierschicht abgeglichen werden.
Daher wird durch das erfindungsgemäße Verfahren eine hohe Flexibilität bei der Herstellung von Isolierschichten erhalten.
Die Aktivierung des Bindemittels kann abhängig von der Beschaffenheit des Bindemittels auf verschiedene Arten bewirkt werden. Wenn die Mineralfaserelemente ein hydraulisches Bindemittel, wie etwa Zement, Gips, Kalk und puzzolanische Substanzen umfassen, wird das Bindemittel durch Zuführen eines wäßrigen Mediums an die Elemente aktiviert. Wenn das hydraulische Bindemittel während der Bildung einer Isolierschicht aktiviert wird, wird es in herkömmlicher Weise durch Auftragen von Wasser auf die Oberfläche der verbundenen Mineralfaserelemente oder durch Behandeln der Oberfläche mit einer Mischung aus Wasser und Wasserdampf, wodurch das Abbinden des hydraulischen Bindemittels beschleunigt wird, bewirkt. Die Aktivierung kann jedoch auch unmittelbar vor dem Zusammenfügen der Mineralfaserelemente zu einer Isolierschicht bewirkt werden.
Das zur Aktivierung des hydraulischen Bindemittels benutzte wäßrige Medium kann zweckmäßigerweise ein oder mehrere Additive, z.B. ein oder mehrere Abbindebeschleuniger, Pigmente, Hydrophobierungsmittel, wie etwa Silikon oder Wachs, und Katalysatoren enthalten. Ferner können haftungsverbessernde Additive, z.B. Polyvinalacetat oder Acrylverbindungen, hinzugefügt werden.
Wenn das Bindemittel ein wärmeaushärtender Kunststoff ist, kann die Aktivierung durch Blasen eines Stroms heißer Luft auf die Oberfläche der Isolierschicht oder auf die Oberfläche der einzelnen Mineralfaserelemente bewirkt werden, oder dadurch, daß die Oberfläche dem Einfluß von heißen Wärmewellen, z.B. von einer Heizlampe unterzogen wird.
Die Aktivierung des Bindemittels in einer Fabrik kann zweckmäßigerweise genauso durchgeführt werden wie die Aktivierung am Benutzungsort.
Wie vorstehend erwähnt wurde, kann die Menge des Bindemittels innerhalb weiter Bereiche variieren und hängt u.a. von der Art des benutzten Bindemittels und der gewünschten Bewehrung ab. Bei der Benutzung von schnell abbindendem Portlandzement wird das Bindemittel vorzugsweise in einer Menge von 2 bis 15 kg/m² benutzt.
Das Mineralfaserelement weist vorzugsweise eine Dichte von 50 bis 180kg/m³ auf und kann aus herkömmlichen Mineralfaserplatten, d.h. Platten aus mittels eines Bindemittels, wie etwa eines Phenolformaldehydbindemittels, miteinander verbundenen Mineralfasern, bestehen.
Die Mineralfasern sind vorzugsweise Steinwollefasern, aber Glasfasern, Schlackefasern und ähnliche Fasern können ebenfalls benutzt werden.
Bei einer herkömmlichen Mineralfaserplatte sind die Fasern gewöhnlicherweise so angeordnet, daß sie eine parallel zu der Plattenoberfläche verlaufende vorherrschende Faserorientierung aufweisen.
Eine Mineralfaserplatte kann jedoch auch aus benachbarten miteinander verbundenen stabförmigen Faserelementen zusammengesetzt sein (Lamelle) wobei die Fasern eine im wesentlichen senkrecht zu der Plattenoberfläche verlaufende vorherrschende Faserorientierung aufweisen.
Derartige Mineralfaserelemente sind für die Benutzung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren speziell geeignet, weil mit derartigen Mineralfaserschichten eine besonders hohe Durchdringungstiefe erhalten wird. Folglich ist es möglich, eine besonders zufriedenstelle Oberflächenbewehrung zu erhalten. Die vorstehend erwähnte Orientierung resultiert ferner in einem bemerkenswerten Anstieg der Kompressionsfestigkeit von Mineralfaserelementen derselben Dichte.
Das hydraulische Bindemittel ist vorzugsweise Portlandzement, weil dieses Bindemittel eine höhere Festigkeit aufweist als eine Anzahl von anderen hydraulischen Bindemitteln des bekannten Standes der Technik. Das bewehrte Oberflächengebiet weist vorzugsweise eine Dicke von zumindest 5 mm und besonders bevorzugt zwischen 7 und 15 mm auf.
Die gebildete bewehrte Schicht kann wahlweise nachbehandelt werden, z.B. durch Wasserspülen oder Sackspülen und/- oder durch Aufbringen einer Oberflächenbeschichtung, wie etwa einer Farbbeschichtung oder einer weiteren Zementschicht (vom Typ Cempexo ), oder einer dünnen Putzschicht, z.B. in einer Menge von 1 bis 3 kg/m².
Bei der Herstellung einer Gebäudefrontisolation können die Mineralfaserelemente zweckmäßigerweise mittels eines Haftungsmittels, z.B. eines Zementhaftungsmittels, eines Asphalthaftungsmittels, oder eines Acrylhaftungsmittels sicher an die Front angebracht werden. Das Haftungsmittel ist vorzugsweise von der Art, der eine sofortige Bindung nach dem Aufbringen möglich ist und das schnell abbindet.
Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Mineralfaserelement zur Benutzung bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren, wobei das Element dadurch gekennzeichnet ist, daß es ein ein teilchenförmiges, trockenes, aktivierbares Bindemittel mit einer erhöhten Konzentration enthält.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Mineralfaserelementes zur Benutzung beim Bau einer Isolierschicht aus verbundenen Mineralfaserelementen. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß ein ein teilchenförmiges, aktivierbares, trockenes Bindemittel enthaltender Gasstrom veranlaßt wird, auf eine solche Weise durch ein Mineralfaserelement zu strömen, daß ein Bindemittel enthaltendes Oberflächengebiet an zumindest einer Oberfläche des Mineralfaserelementes und in einem an diese Oberfläche angrenzenden Gebiet gebildet wird, und daß das aktivierbare Bindemittel wahlweise aktiviert wird.
Das vorstehend dargestellte Herstellungsverfahren stellt sicher, daß ein zufriedenstellendes und einförmiges Eindringen des teilchenförmigen Bindemittels in das Mineralfaserelement erreicht wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders zur Herstellung von Minerfaserelementen mit einem ein hydraulisches Bindemittel, wie etwa Zement, aufweisenden Oberflächengebiet geeignet.
Untersuchungen von mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Mineralfaserelementen haben gezeigt, daß es bei der Benutzung von Zement als Bindemittel möglich ist, eine Eindringtiefe des Bindemittels von bis zu näherungsweise 25 mm zu erreichen.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß es das Einführen von erheblich größeren Mengen von Bindemittel in ein Mineralfaserelement ermöglicht, als ein Naßverfahren nach dem bekannt Stand der Technik.
Daher haben Tests mit einer aus Lamellen hergestellen und eine Dichte von 140 kg/m³ aufweisenden Steinwolleplatte gezeigt, daß das Naßverfahren nicht gestattet, ohne Benutzung von Additiven mehr als etwa 2,9 kg Bindemittel pro m² einzufüllen und bei Benutzung von Additiven in Form von beispielsweise Betonverflüssigungsmitteln und/oder Anti- Flockungsmitteln und/oder Flußmitteln nicht gestattet mehr als 5,5 kg/m² einzufüllen, wohingegen das erfindungsgemäße Verfahren gestattet, Bindemittel ohne Additive in einer Menge von mehr als 10 kg/m² einzufüllen.
Als Ergebnis davon konnte die Punktbelastungsfestigkeit der derartig hergestellten Platte (bestimmt mit einem 0,25 mm Dorn mit einer Eindrückgeschwindigkeit von 7 mm/min) von etwa 400 N für eine mit dem Naßverfahren hergestellten Platte auf mehr als 2000 N für eine mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Platte erhöht werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird durch Erzeugen eines unteratmosphärischen Drucks an der Abströmseite des Elementes ein Luftstrom durch das Mineralfaserelement erzeugt, wodurch die Verschmutzung der Umgebung mit dem festen Bindemittel vermieden wird.
Es sollte jedoch erwähnt werden, daß es auch möglich ist, das teilchenförmige Bindemittel durch Erzeugen eines überatmosphärischen Drucks an der Anströmseite des Mineralfaserelementes und atmosphärischem Druck an der Abströmseite einzufüllen.
Das Einfüllen des festen teilchenförmigen Bindemittels in das Mineralfaserelement kann unter solchen Bedingungen bewirkt werden, daß die Bindemittelschicht sich in einer Entfernung unterhalb der Oberfläche absetzt, z.B. in einer Tiefe von mehr als 1 bis 2 mm. Auf diese Weise wird verhindert, daß die Oberfläche des Mineralfaserelements durch eine nachfolgende Aktivierung des Bindemittels versiegelt wird und die Oberfläche weist daher eine große Anzahl von herausragenden Faserenden auf. Das Vorliegen der Zuletztgenannten ist von großer Wichtigkeit für den Erhalt einer zufriedenstellenden Verankerung einer Oberflächenbeschichtung, die nachfolgend angebracht werden kann, z.B. in Form einer Schicht Farbe oder einer Asphaltbeschichtung.
Es ist ebenfalls möglich, das Einfüllen des Bindemittels so einzustellen, daß das Oberflächengebiet eine gewünschte Porosität oder eine mit der Tiefe variierende Dichte erhält. Beispielsweise war die Herstellung einer Mineralfaserplatte mit der folgenden Dichtevariation möglich:
Oberflächenschicht 1500-1600 kg/m³
10 mm von der Oberfläche 800-900 kg/m³
20 mm von der Oberfläche 300-400 kg/m³.
Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet die Herstellung von Mineralfaserelementen mit einem Oberflächengebiet von abgebundenem Bindemittel auf beiden Seiten, aber gewöhnlicherweise wird die Bewehrung einer Oberfläche genügen.
Das bewehrte Oberflächengebiet kann gefärbt werden, beispielsweise durch Benutzung eines gefärbten Bindemittels. Ein staubabweisendes Mittel, z.B. Polyglycol, Glyzerin, Öl, Tapetenkleister und geringe Mengen von Wasser (20-120/m²) können auf die nicht aktivierte Oberfläche aufgebracht werden.
Zur Darstellung des mit den durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Isolierplattenelementen erreichten Festigkeitsanstiegs wurden Punktbelastungsfestigkeitsmessungen an drei 80 kg/m³ wiegenden verschiedenen Steinwolleplatten durchgeführt.
Die Steinwolleplatten waren daher Lamellenplatten, d.h. aus benachbarten Lamellen zusammengesetzt und mit einer vorherrschenden Faserorientierung senkrecht zur Plattenoberfläche.
Die folgenden Platten wurden benutzt: (1) eine unbeschichtete Lamellenplatte, (2) eine Lamellenplatte, die eine daran durch Kleben angebrachte und eine Dichte von 180 kg/m³, eine Dicke von 20 mm und einen Bindemittelgehalt von 3,5 Gew.- % aufweisende Druckverteilungsplatte aufwies, und (3) eine mit einem 7 mm dicken Oberflächengebiet mit abgebundenem Zement bewehrte Lamellenplatte.
Die folgenden Ergebnisse wurden erhalten: Platte Gemessene Punktbelastungsfestigkeit kPa/cm²* *Eindruckfestigkeit, gemessen mit einem 50 mm Dorn mit einer Eindrückgeschwindigkeit von 7 mm/min.
Wie den vorstehenden Testergebnissen entnommen werden kann, ist die mit dem erfindungsgemäß hergestellten Element erhaltene Punktbelastungsfestigkeit überraschend hoch, verglichen mit der der Lamellenplatte mit einer eine erheblich größere Dicke als die Dicke der Zementschicht aufweisenden Druckverteilungsplatte.
Die Herstellung des Bindemittel enthaltenden Mineralfaserelements kann beispielsweise durchgeführt werden mit einer einen Behälter mit einer Einrichtung zum derartigen Sichern des Mineralfaserelements in dem Behälter, daß das Element eine Trennwand zwischen den zwei Kammern bildet, aufweisenden Vorrichtung, wobei die Vorrichtung mit einer Einrichtung zum Erzeugen eines Gasstroms durch das Mineralfaserelement und einer Einrichtung zum Liefern von teilchenförmigen aktivierbaren Bindemittel in den Behälter an der Anströmseite des Mineralfaserelements versehen ist.
Die Einrichtung zum Erzeugen eines Gasstroms durch das Mineralfaserelement besteht vorzugsweise aus einer Luftpumpe, wie einer Zentrifugalpumpe, deren Ansaugseite mit der einen Kammer und deren Ausströmseite mit der anderen Kammer verbunden ist. Die Pumpe weist vorzugsweise eine Leistungsfähigkeit auf, die das Errichten einer Druckdifferenz von 700 bis 5000 mms über dem Mineralfaserelement ermöglicht. Die Druckdifferenz wird vorzugsweise so eingestellt, daß ein Bindemittel enthaltendes Oberflächengebiet mit einer Dicke von 5 bis 15 mm gebildet wird.
Die Erfindung wird detaillierter unter Bezugnahme auf die eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Ausführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens darstellende Zeichnung beschrieben.
In der Zeichnung bezeichnet ein einen von dem durch eine Sicherungseinrichtung (nicht gezeigt) in dem Behälter 1 gehaltenen Mineralfaserelement 4 in zwei Kammern 2 und 3 geteilten Behälter. Die Kammer 3 ist mit der Ansaugseite einer Luftpumpe 6 über ein Rohr 5 verbunden und die Ausströmseite der Pumpe ist über ein Rohr 7 mit der Kammer 2 verbunden. In der Kammer 2 ist ein Luftverteilungsgitter 8 vorgesehen, das zur gleichmäßigen Verteilung der Luft über den Querschnitt der Kammer 2 dient.
Die Vorrichtung 1 umfaßt ferner ein mit einem Schaufelrad 9 für teilchenförmiges, aktivierbares Bindemittel versehenes Versorgungsrohr 10. Schließlich ist ein Entlüftungsstutzen 11 mit dem Rohr 7 verbunden.
Bei Inbetriebnahme der Pumpe 6 und des Schaufelrads 9 wird ein Luftstrom innerhalb des Rohrs 7 erzeugt und dieser Luftstrom trägt das durch das Schaufelrad und das Rohr 10 gelieferte teilchenförmige Bindemittel. Das angelieferte Bindemittel wird zur Kammer 2 befördert, worin die Luft nachdem sie das Gitter 8 passiert hat durch das Mineralfaserelement strömt, wodurch sich das Bindemittel zur Bildung eines Bindemittel enthaltenden Oberflächengebiets auf der Oberfläche des Elementes an dessen Anströmseite absetzt.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Isolierschicht mit einem bewehrten Oberflächengebiet, bei dem eine Anzahl von Mineralfaserelementen zur Bildung einer derartigen Isolierschicht verbunden werden, gekennzeichnet durch die Benutzung von Mineralfaserelementen, von denen jedes ein ein teilchenförmiges, trocknes aktivierbares Bindemittel mit einer erhöhten Konzentration enthaltendes Oberflächengebiet aufweist und durch das Aktivieren des Bindemittels zur Bildung eines einstückigen bewehrten Oberflächengebiets.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel während der Bildung der Isolierschicht aktiviert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel während der Herstellung der Mineralfaserelemente aktiviert wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als aktivierbares Bindemittel ein hydraulisches Bindemittel benutzt wird und daß die Aktivierung durch Zugabe von Wasser bewirkt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch die Benutzung von Zement, Gips, Kalk oder einer puzzolanischen Substanz als aktivierbares Bindemittel.

6. Mineralfaserelement zur Benutzung in dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es ein ein teilchenförmiges, trocknes aktivierbares Bindemittel mit einer erhöhten Konzentration enthaltendes Oberflächengebiet aufweist.

7. Mineralfaserelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es aus Mineralfaserlamellen mit einer Dichte von 50 bis 180 kg/m³ hergestellt ist.

8. Mineralfaserelement nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Oberflächengebiet Zement, Gips, Kalk oder eine puzzolanische Substanz enthält.

9. Verfahren zur Herstellung eines Mineralfaserelements zur Benutzung beim Aufbau einer Isolierschicht aus verbundenen Faserelementen, dadurch gekennzeichnet, daß ein ein teilchenförmiges, aktivierbares, trockenes Bindemittel enthaltender Gasstrom veranlaßt wird, auf eine solche Weise durch das Mineralfaserelement zu strömen, daß ein Bindemittel enthaltendes Oberflächengebiet an zumindest einer Oberfläche des Mineralfaserelements gebildet wird und daß das aktivierbare Bindemittel wahlweise aktiviert ist.