DE19708991C2 - Verfahren zur Herstellung von platten- oder profilförmigen Bauelementen zur Befestigung an Gebäudewänden sowie deren Verwendungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von platten- oder profilförmigen Bauelementen zur Be­ festigung an Gebäudewänden und die Verwendung solcher Elemente. Dabei können diese Bauelemente, insbesonde­ re zu Dekorationszwecken an Gebäudeaußenwänden als sogenannte Bossen Verwendung finden.

Es ist bekannt, Bossen oder auch Profile unter Ver­ wendung von Polystyrolkernen, die mit einer kunst­ stoffvergüteten mineralischen Beschichtung versehen sind, zu verwenden. Solche Bauelemente unterliegen jedoch extremen thermischen und hygrischen Belastun­ gen, wobei sich der Kompositaufbau solcher Bauelemen­ te nachteilig auswirkt und dadurch Schäden an der Fassade von Gebäuden auftreten, die sich insbesondere in Form von Rissen und dort wiederum besonders stark im Stoßbereich der Profile bemerkbar machen.

Neben anderen, ist es beispielsweise aus EP 0 290 881 B1 bekannt, Leichtbauelemente in der Form herzustel­ len, daß ein leichter Füllstoff (Schaumglas) mit ei­ nem relativ elastischen Bindemittel gebunden wird. Dabei wird ein relativ großer Anteil Blähglaskugeln als Hauptbestandteil verwendet, wobei an die Bläh­ glaskugeln bestimmte Eigenschaften gebunden sein müs­ sen. Außerdem wird ein Zweikomponenten-Epoxidbinde­ mittel, das schäumbar sein muß, verwendet und es soll außerdem Polysiloxan zur Benetzung der Oberfläche der Blähglaskugeln zugemischt werden.

Nach Herstellung einer entsprechenden Mischung der genannten Bestandteile wird diese in einer Matrize abgefüllt und die Schaumstruktur des Bindemittels unter Einwirkung von Wärme und ggf. Druck, im Tempe­ raturbereich bei etwa 100°C, ausgebildet.

Nachteilig bei in dieser Form hergestellten Leicht­ bauelementen ist die relativ aufwendige Verfahrens­ führung und dabei insbesondere die unabdingbare Tem­ peraturbehandlung. Des weiteren wirken sich die an das geschäumte Glas gestellten Anforderungen negativ aus, da eine entsprechende Auswahl und Kontrolle der ge­ forderten Eigenschaften erforderlich ist.

Außerdem sind auch Leichtbetone in verschiedenen Kom­ positionen bekannt. Diese sind in ihren Eigenschaften und dabei insbesondere durch ihr sprödes Verhalten, für die erfindungsgemäß vorgesehenen Bauelemente nicht geeignet. Dabei führt die Sprödigkeit zu Schwierigkeiten bei einer eventuell erforderlichen mechanischen Nachbearbeitung, dem Handling der plat­ ten- oder profilförmigen Bauelemente während der Mon­ tage an Gebäudewänden und im eingebauten Zustand können durch mechanischen Angriff schnell Beschädigungen auftreten.

So ist in DE 42 12 442 A1 ein plattenförmiges Leicht­ bauelement in Naturstein bekannt, das im Betongußver­ fahren hergestellt werden soll. Dabei soll dem Zement als weiterer Inhaltsstoff ausschließlich Blähglas in verschiedenen Körnungen neben für die Hydratation er­ forderlichem Wasser zugegeben werden.

In EP 0 480 070 A1 ist ein wärmeisolierendes Material beschrieben, das Zement, eine Kunstharzemulsion, Koh­ lenstoffasern, organische Hohlkugeln, anorganische Hohlku­ geln in einem Partikeldurchmesser von 5 bis 200 µm, ein Verdickungsmittel, ggf. weitere Inhaltsstoffe und die als Deckschicht auf eine bereits vorhandene Ober­ fläche aufgebracht werden soll, um die Wärmeisolation zu verbessern.

In WO 89/01918 A1 sind Betonelemente beschrieben, die aus einer Mischung poröser leichter Ausgangsstoffe, Zement, Wasser, einem Mittel zur Erhöhung der Biege­ festigkeit und einem Mittel zur Erhöhung des Wasser­ aufnahmevermögens der porösen, leichten Inhaltsstoffe enthalten soll, wobei letztere insbesondere dazu füh­ ren sollen, daß die Wasserabgabe zur Hydratation ver­ langsamt werden soll, um eine 100%ige Hydratation des verwendeten Zementes zu erreichen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Bauelemente her­ zustellen, die eine geringe Dichte, eine geringe Was­ seraufnahme, bei einer relativ hohen mechanischen Stabilität, die auch beim Transport und Montage aus­ reichend ist, sowie Freiheit von Lunkern und eine me­ chanische Bearbeitbarkeit aufweisen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 für das Herstellungsverfahren gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich bei Verwendung der in den untergeordneten Ansprüchen genannten Merkmale.

Außerdem können die erfindungsgemäß hergestellten Bauelemente, in einer vorteilhaften Ausgestaltungs­ form, z. B. einer optimierten Kornverteilung der Füll­ stoffe aufgrund der dadurch erzielten Eigenschaften, auch als Akustikplatten bzw. entsprechend geformten Profilen mit besonderen akustischen Eigenschaften verwendet werden.

Erfindungsgemäß werden die entsprechenden Bauelemente in der gewünschten Form so hergestellt, daß minde­ stens 40 Masse-% und maximal 66 Masse-% geschäumtes Glas in einer Körnung zwischen 0,25 und 4 mm und zwi­ schen 0 und 5 Masse-% expandiertes Polystyrol in ei­ ner Körnung zwischen 0, 25 und 4 mm sowie ggf. Fa­ sern, Hydrophobierungsmittel, Flammschutzmittel, Pig­ mente und/oder andere anorganische Leichtfüllstoffe mit einem Bindemittelgemisch vermischt werden. Dabei kommen zwischen 13 und 21 Masse-% einer H₂O- enthaltenden Kunstharz-Dispersion und zwischen 13 und 21 Masse-% Zement als Bindemittel zur Anwendung und außerdem kann Wasser in geeigneter Menge z. B. 1-5 Masse-% Wasser zur Einstellung der Viskosität dazugegeben werden und das Gemisch wird in einer entsprechend ausgebildeten Form ausgehärtet und abgebunden.

Geeignete Dispersionen sind z. B. Polymerisate/Copoly­ merisate aus z. B. Acrylsäureester/Styrol, Vinylace­ tat/-versatat, Vinylacetat/Ethylen, Vinylacetat/Veo- Va, Vinylchlorid/-laurat/Ethylen oder auch daraus hergestellte redispergierbare Pulver (Dispersionspul­ ver). Zur Verbesserung der Elastizität kann dem Gemi­ sch aus geschäumten Glas und Bindemitteln expan­ diertes Polystyrol zugegeben werden. Diese Zugabe bewirkt eine Gewichtsreduzierung oder auch eine Ver­ besserung der Elastizität, so daß, obwohl zumindest teilweise Zement als Bindemittel verwendet wird, auch diese Eigenschaft in ausreichendem Maße erfüllt wer­ den kann. Das expandierte Polystyrol wird dabei be­ vorzugt kugelförmig, annähernd mit der gleichen Kör­ nung, mit einem Anteil von mindestens 1 Masse-%, wie das geschäumte Glas, zugegeben. Die Zugabe des expan­ dierten Polystyrols bedingt einen erhöhten Bindemit­ telanteil, so daß mindestens 15 Masse-% Zement und in der gleichen Größenordnung Dispersion zugegeben wer­ den sollte.

Die Anteile an organischen Bindemitteln (Dispersion) und expandiertem Polystyrol können unter Berücksich­ tigung technischer und technologischer Aspekte, der Kosten und gegebenenfalls der Erfordernisse des Brandschutzes eingestellt werden. An das zu verwen­ dende geschäumte Glas werden normalerweise keine er­ höhten Anforderungen gestellt, und es sollte die Kör­ nung der jeweiligen Anwendung angepaßt sein. Dabei kann es unter Umständen sinnvoll sein, geschäumtes Glas auch in größeren Körnungen bis 8 mm Größtkorn einzusetzen.

Neben geschäumten Glas können aber auch andere leich­ te Füllstoffe, wie z. B. Blähton, expandiertes Perlit­ gestein, Bims, u. a. mit ähnlichen Eigenschaften ver­ wendet werden.

Für bestimmte Einsatzfälle können herkömmliche Flamm­ schutzmittel, beispielsweise Calciumcarbonat, Alumi­ niumhydroxid, Aluminiumsilikat oder andere minerali­ sche Füllstoffe zugegeben werden.

Die Biegefestigkeit der erfindungsgemäßen Bauelemente kann durch Zugabe von Fasern erhöht werden. Dabei sollten bevorzugt mineralische Fasern verwendet wer­ den.

Die erfindungsgemäß hergestellten Bauelemente weisen aufgrund des relativ hohen Anteils an Dispersion eine ausreichend hohe Elastizität auf, können lunkerfrei hergestellt werden und bilden ein aus einem homogen aufgebauten Material basierendes Bauelement.

Durch die relativ geringe Dichte und damit eine ent­ sprechend geringe Masse ist es möglich, die erfin­ dungsgemäß hergestellten Bauelemente mittels Klebe­ verbindung mit bekannten Bindemitteln an Fassaden oder Gebäudewänden zu befestigen.

Die Bauelemente weisen eine geringe Wasseraufnahme auf, so daß sie auch problemlos an Gebäudeaußenwänden (Fassaden) angebracht werden können und Frostschäden nicht zu befürchten sind.

Sie können in Abmessungen bis zu mehr als 2 m Länge als Profil ohne weiteres hergestellt werden und sind auch in solchen Abmessungen ausreichend mechanisch stabil, so daß sie ohne weiteres transportiert und montiert werden können, ohne daß Schäden zu befürch­ ten sind.

Für die Herstellung in dem erfindungsgemäßen Verfah­ ren ist es vorteilhaft, daß keine hohen Temperaturen während der Fertigung erforderlich sind, da nahezu ausschließlich hydraulisch abgebunden wird.

Sämtliche Bestandteile sind Lösemittel- und Weichma­ cherfrei, so daß eine unkomplizierte Entsorgung als Bauschutt ohne negative Beeinträchtigung der Umwelt erfolgen kann.

Der homogene Aufbau führt weiter dazu, daß sie nach der Entnahme aus der jeweiligen Form mechanisch nach­ bearbeitbar sind. Hierfür kommen die verschiedensten Bearbeitungsverfahren in Frage. Die Bauelemente kön­ nen ohne weiteres in die gewünschte Form gefräst, geschliffen, geschnitten werden.

Der zu verwendende Zement kann neben anderen, nach den jeweiligen technologischen Anforderungen, die herstellerseitig oder verbraucherseitig gegeben sind, ausgewählt werden. Ein mögliches Beispiel ist dabei die Verwendung von Schnellzement, mit dem es möglich ist, die ausgeformten und abgebundenen Bauteile rela­ tiv schnell zu entformen und einer weiteren Bearbei­ tung zuzuführen.

Vorteilhaft kann das Verhältnis Zement/Dispersion so eingestellt werden, daß der zu Hydratation des Zemen­ tes nötige Wasserbedarf vollständig über den Wasseranteil der Dispersion gedeckt werden kann. Dies führt dazu, daß auf eine Trocknung vor einer weiteren Ver­ wendung verzichtet werden kann.

Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, die erfindungsgemäß hergestellten Bauelemente insbesonde­ re an ihren sichtbaren Oberflächen mit einer Dekora­ tions- bzw. Kaschierschicht zu versehen oder farbig durch Zugabe von Pigmenten oder Pigmentpasten zu ge­ stalten.

Für die Herstellung der verschiedenen erfindungsgemä­ ßen Bauelemente und dabei insbesondere solche wie Bossen und ähnliche Formteile, z. B. Schlußsteine von Fenstereinfassungen, werden in ein- oder mehrteilige Formen aus Stahl, Kunststoff, Holz oder anderen ge­ eigneten Materialien verwendet und mit Drücken bis ca. 10 bar oder darüber eingepreßt. Der erforderliche Druck kann verringert werden, wenn die Form gleich­ zeitig bei einwirkendem Druck mit hoher Frequenz, (z. B. 9000 U/min) gerüttelt wird, wobei der angewen­ dete Druck dabei bis unterhalb 1 bar reduziert werden kann.

Bei den beschriebenen Vorgehensweisen kann eine lun­ kerfreie homogene Struktur im letztendlich herge­ stellten Bauteil erreicht werden.

Für die Herstellung von verschiedenen jeweils vorgeb­ baren Profilen, definierter Länge, können ebenfalls Formen, wie o. g. unter Einwirkung von Druck mit Rüt­ teln hergestellt werden. Sie können aber auch mit kontinuierlich arbeitenden Pressen, wie z. B. Strang­ pressen, hergestellt werden.

In jedem Fall sind die Bauteile nach dem Pressen je­ doch so lange in der Form oder auf einer Trägerplatte zu halten, bis die Hydratation des Zementes genügend fortgeschritten und eine ausreichende Festigkeit zur weiteren Bearbeitung erreicht worden ist.

Sonderprofile können z. B. durch nachfolgendes Fräsen aus vorgefertigten Strängen hergestellt werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, vorgefertigte Bau­ elemente, wie Platten und Stränge, zu verkleben und anschließend die endgültige Formgebung durch Fräsen zu erzeugen, wobei damit eine Materialeinsparung mög­ lich wird.

Nachfolgend sollen mögliche Ausführungsbeispiele für geeignete Rezepturen in erfindungsgemäß herzustellen­ den Bauelementen genannt werden.

Beispiel 1

Schaumglas in einer Körnung 0,25 bis 2 mm 66 Masse-%;
Zement 16 Masse-%;
Kunstharz-Dispersion 16 Masse-% und
Wasser 2 Masse-%.

Beispiel 2

Schaumglas in einer Körnung 0,25 bis 2 mm 49 Masse-%;
expandiertes Polystyrol 5 Masse-%;
Zement 21 Masse-%;
Kunstharz-Dispersion 21 Masse-% und
Wasser 4 Masse-%.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung von platten- oder pro­ filförmigen Bauelementen zur Befestigung an Ge­ bäudewänden, bei dem
40 bis 66 Masse-% geschäumtes Glas in einer Kör­ nung zwischen 0,25 und 4 mm, 0 bis 5 Masse-% ex­ pandiertes Polystyrol in einer Körnung zwischen 0,25 und 4 mm, ggf. Fasern, Hydrophobierungsmit­ tel, Flammschutzmittel, Pigmente und/oder andere anorganische Leichtfüllstoffe
mit einem Bindemittelgemisch, bestehend aus
13 bis 21 Masse-% Zement und
13 bis 21 Masse-% einer H₂O-enthaltenden Kunst­ harz-Dispersion, bezogen auf die Gesamtmasse, vermischt,
anschließend in einer Form ausgehärtet und abge­ bunden werden,
wobei der für die Hydratation des Zementes er­ forderliche Wasseranteil ausschließlich mit dem in der Dispersion enthaltenem Wasser oder durch weitere Zugabe von 1 bis 5 Masse-% gedeckt wer­ den.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß expandiertes Poly­ styrol in einer Körnung zwischen 0,25 und 4 mm, bei einem Bindemittelanteil von mindestens 15 Masse-% Zement und mindestens 15 Masse-% Disper­ sion zugegeben wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine abschließende Formgebung durch Fräsen, Schleifen und/oder Schneiden durchgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Oberfläche eine Dekor- oder Kaschierbeschichtung aufge­ bracht wird.

5. Verwendung des nach einem der Ansprüche 1 bis 4 hergestellten Bauelementes zur Befestigung an Gebäudewänden, wobei die Platten oder Profile flächig mit einem Bindemittel an einer Fassade oder Gebäudewand befestigt werden.

6. Verwendung des nach einem der Ansprüche 1 bis 4 hergestellten Bauelementes als Akustikplatte.