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DE19902025A1 - Bauelement aus Schaumstoff, vorzugsweise Hartschaumstoff und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Bauelement aus Schaumstoff, vorzugsweise Hartschaumstoff und Verfahren zu dessen Herstellung

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DE19902025A1
DE19902025A1 DE19902025A DE19902025A DE19902025A1 DE 19902025 A1 DE19902025 A1 DE 19902025A1 DE 19902025 A DE19902025 A DE 19902025A DE 19902025 A DE19902025 A DE 19902025A DE 19902025 A1 DE19902025 A1 DE 19902025A1
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LOEWE WANDSYSTEME GmbH
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich einerseits auf ein Bauelement (12) aus Schaumstoff, vorzugsweise Hartschaumstoff, mit einer zelligen Materialstruktur und geringer Dichte und andererseits auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauelementes (12). Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf ein Wandelement, das zuvor erwähnte Bauelemente (12) umfasst. DOLLAR A Das Bauelement (12) sowie das Verfahren zur Herstellung des Bauelementes sollen derart weiterentwickelt werden, dass das Bauelement (12) bei einem hohen Wärmedurchgangswiderstand einen niedrigen Dampfdiffusionsfaktor aufweist. Auch soll das Bauelement (12) zum Aufbau eines Wandaufbaus (10) geeignet sein. DOLLAR A Dazu wird vorgeschlagen, dass das Bauelement (12) eine kapillare Materialstruktur aufweist. Die kapillare Materialstruktur wird dadurch erreicht, dass an das Bauelement (12) eine Spannung angelegt wird, wobei aufgrund von in dem Material enthaltener Restfeuchtigkeit ein Stromfluss zumindest im Grenzbereich zwischen den angrenzenden Partikeln erzeugt wird und wobei die Stromflusswege ein Netz von kapillaren Kanälen bilden. Zur Bildung eines Wandaufbaus (10) ist das Bauelement (12) als Formstein mit zumindest zwei Seitenwandungen (14, 16) ausgebildet, die über zumindest einen integralen Steg (18) miteinander verbunden sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Bauelement aus Schaumstoff, vorzugsweise Hartschaum­ stoff, mit einer zelligen Materialstruktur und geringer Dichte sowie auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauelementes.
Bauelemente aus Schaumstoff sind als Isolationsbaustoffe aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Dabei handelt es sich um künstlich hergestellte Werkstoffe mit zelliger Struktur und geringer Dichte. Sie zeichnen sich außerdem durch geringe Wärmeleitfähigkeit aus, wodurch diese Bauelemente oft als Wärmeisolierung z. B. zum Isolieren von Außenwänden eingesetzt werden. Zur Herstellung von Schaumstoffen werden geschmolzene Thermoplaste oder niedermolekulare Vorstufen von Duromeren mit Gasen oder Treibmitteln verschäumt. Insbesondere bei der Herstellung von Polystyrol-Partikel-Schaumstoff (Styropor) wird grießartiges Polystyrol mit Polyäther als Treibmittel bei etwa 100°C zu kleinen Bläschen vorgeschäumt. Diese werden anschließend zu Blöcken oder Formteilen mit einer Dichte von 10 bis 100 kg/m3 verschweißt bzw. verschmolzen.
Bisher bekannte Bauelemente aus Schaumstoff weisen jedoch den Nachteil auf, dass sie einen hohen Diffusionswiderstandsfaktor aufweisen, wodurch die Wasserdampf-Diffusion erschwert wird. Diese Eigenschaft spielt jedoch insbesondere bei Aufbau von Außenwänden eine wesentliche Rolle. Unter Wasserdampf-Diffusion wird die Bewegung von Wasserdampf von Stellen mit höherem zu solchen mit niederem Dampfdruck verstanden.
Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Bauelement sowie ein Verfahren zur Herstellung des Bauelementes derart weiterzuentwickeln, dass das Bauelement bei einem hohen Wärmedurchgangswiderstand einen niedrigen Dampfdiffusionsfaktor aufweist. Auch soll das Bauelement zum Aufbau eines Wandaufbaus geeignet sein.
Das Problem wird durch ein Bauelement gelöst, das eine kapillare Materialstruktur aufweist. Nach dem Stand der Technik weisen Bauelemente aus Schaumstoff eine geschlossenzellige Struktur auf, wobei die einzelnen Partikel bzw. aufgeschäumten Bläschen dicht aneinander liegen, wodurch jegliche Dampfdiffusion verhindert wird. Durch die kapillare Material­ struktur, d. h. kapillare Kanäle zwischen den aufgeschäumten Bläschen, ist die Möglichkeit gegeben, dass das Bauelement wasserdampfdurchlässig ist.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform besteht das Bauelement aus zumindest bereichsweise miteinander verschmolzenen Polystyrol-Partikeln, vorzugsweise aus geschäum­ ten, geschlossenen Polystyrol-Kugeln, wobei zwischen den Partikeln kapillare Kanäle zur Bildung der kapillaren Materialstruktur ausgebildet sind. Dabei handelt es sich um einen Hartschaumstoff, der sich besonders durch seinen hohen Verformungswiderstand und seine geringe elastische Verformbarkeit auszeichnet.
Auf diese Weise ist das Bauelement wasserdampfdurchlässig und weist einen Diffusions­ widerstandsfaktor von ≦ 30 µ auf. Gleichzeitig können sehr hohe Wärmedurchgangswider­ stände im Bereich von 0,040 m2K/W erzielt werden.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das Bauelement zur Bildung eines Wandaufbaus, vorzugsweise einer Außenwand ausgebildet ist. Dabei ist das Bauelement als Formbaustein mit zumindest zwei Seitenwandungen ausgebildet, die über zumindest einen integralen Steg miteinander verbunden sind.
Als Ausführungsform mit eigenständigem Erfindungscharakter wird ein Wandaufbau be­ schrieben, der zumindest ein zuvor beschriebenes Bauelement umfasst. Der Wandaufbau zeichnet sich dadurch aus, dass das Bauelement als Formbaustein mit zumindest zwei Seitenwandungen ausgebildet ist, die über zumindest einen integralen Steg beabstandet miteinander verbunden sind, wobei die Formbausteine zur Bildung des Wandaufbaus form­ schlüssig ineinandergreifen, so dass die einzelnen Seitenwandungen jeweils eine innere und eine äußere Wandfläche bilden und wobei ein zwischen den Seitenwandungen gebildeter Hohlraum mit einem Füllmaterial ausgefüllt ist und wobei die innere und äußere Wandfläche zumindest eine weitere Beschichtung aufweisen. Hierdurch wird ein Wandelement mit einem sehr hohen Wärmedurchgangswiderstand, aber einem niedrigen Diffusionswiderstandsfaktor zur Verfügung gestellt. Des Weiteren zeichnet sich der Wandaufbau aufgrund der verwende­ ten Baustoffe als absolut wohngesund und trocken aus. Insbesondere werden die Anforderun­ gen an ein Niedrigenergiehaus übertroffen, da der K-Wert je nach Wandausführung in einem Bereich von 0,19 bis 0,34 W/m2K beträgt.
Das Füllmaterial ist vorzugsweise als Leichtbeton ausgebildet, wobei es sich dabei um einen ökologischen Baustoff handelt, der hauptsächlich aus Dämmstoffanteilen, wie z. B. gebrann­ ten Tonkugeln aus Basaltstoffen, monolithischen oder geschäumten Granulaten mit einer Mischung aus gebranntem Kalkstein (Zement) und Gips besteht.
Die auf die Wandfläche aufgebrachte weitere Beschichtung ist außenwandseitig als eine Folge aus Zementgrundputz, Leichtdämmschutz und monolithischem Strukturputz und wandinnen­ seitig als Gipsgrundputz bzw. Gipsputz ausgebildet. Zur Verstärkung der Grundputze können Gewebeeinlagen eingebracht werden. Selbstverständlich kann die Beschichtung auch als Plattenelement, vorzugsweise Zementbauplatte, ausgebildet werden.
Schließlich zeichnet sich der Wandaufbau durch einen hohen Schalldämmwert im Bereich von 54 dB aus.
Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Bauelementes aus Schaumstoff, vorzugsweise Hartschaumstoff, werden geschmolzene Thermoplaste mit einem Treibmittel zu kleinen Partikeln vorgeschäumt und zu einer geschlossenzelligen Materialstruktur verschmolzen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass an das Bauelement eine Spannung angelegt wird, wobei aufgrund von in dem Material enthaltener Restfeuchtigkeit ein Stromfluss zumindest im Grenzbereich zwischen den angrenzenden Partikeln erzeugt wird und dass die Stromflusswege ein Netz von kapillaren Kanälen bilden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ausgenutzt, dass der Schaumstoff nach seiner Herstellung eine Restfeuchte von ca. 38% besitzt. Diese Restfeuchte wird als Stromleiter benutzt, indem das Bauelement einer Spannung ausgesetzt wird, die einen Stromfluss innerhalb des Bauelementes bewirkt.
Vorzugsweise ist die Spannung als Spannungsstoß mit einer Spannung im Bereich von 100.000 Volt ausgelegt. Die kapillaren Kanäle erstrecken sich entlang der Strombahnen, die aufgrund eines Schmelzvorganges von zwischen den Partikeln enthaltener Feuchtigkeit gebildet werden. Dabei wird die Feuchtigkeit erwärmt, wodurch ein Kontaktbereich zwischen den einzelnen Partikeln zumindest teilweise aufgeschmolzen wird. Als Grundmaterial wird vorzugsweise Polystyrol verwendet.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination -, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispiels.
Die einzige Figur zeigt einen Wandaufbau 10, bei dem ein Bauelement 12 aus Schaumstoff, vorzugsweise Hartschaumstoff, mit einer geschlossenzelligen Materialstruktur und geringer Dichte Anwendung findet. Das Bauelement 12 zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass es eine kapillare Materialstruktur aufweist. In bevorzugter Ausführungsform besteht das Bauelement 12 aus zumindest bereichsweise miteinander verschmolzenen Polystyrol-Partikeln, vorzugsweise aus geschäumten, geschlossenen Polystyrol-Kugeln, wobei zwischen den Partikeln kapillare Kanäle zur Bildung der kapillaren Materialstruktur ausgebildet sind. Dadurch wird das Bauelement 12 wasserdampfdurchlässig und hat einen Diffusionswider­ standsfaktor von ≦ 30 µ.
In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Bauelement zur Bildung eines Wandaufbaus, vorzugsweise einer Außenwand, verwendet. Dazu ist das Bauelement 12 als Formbaustein mit zumindest zwei Seitenwandungen 14, 16 ausgebildet, die über zumindest einen integralen Steg 18 miteinander verbunden und mit Abstand zueinander angeordnet sind.
Der Wandaufbau 10 umfasst einen oder mehrere Formbausteine 12, wobei die Formbausteine formschlüssig ineinandergreifen und wobei die Seitenwandungen 14, 16 jeweils eine äußere und eine innere Wandfläche 20, 22 bilden. Zwischen den Seitenwandungen 14, 16 des Formbausteins 12 ist ein Hohlraum vorhanden, der mit einem Füllmaterial 24, das vorzugs­ weise aus Leichtbeton besteht, ausgefüllt wird. Leichtbeton ist ein ökologischer Baustoff, der hauptsächlich aus Dämmstoffanteilen, wie z. B. gebrannten Tonkugeln aus Basaltstoffen, monolithischen oder geschäumten Granulaten mit einer Mischung aus gebranntem Kalkstein (Zement) und Gips besteht.
Die innere und äußere Wandfläche 20, 22 ist jeweils mit einer kontinuierlichen Beschichtung 24, 26 bedeckt. Die Beschichtung 24 der inneren Wandoberfläche 20 ist dabei als Gips­ grundputz bzw. Gipsputz ausgebildet, wobei die Beschichtung 26 der äußeren Wandfläche 22 als Zementgrundputz ausgebildet ist. Auf dem Zementgrundputz wird zur Wärme- und Schallisolierung ein Leichtdämmschutz 28 aufgebracht, auf den wiederum ein mineralischer Strukturputz 30 aufgebracht ist.
Zur Verstärkung der auf den Wandflächen aufgebrachten Putzschichten können diese mit einer Gewebeeinlage versehen werden.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Wandaufbau 10 mit einer integrierten Decken­ randschalung 32 ausgebildet, wobei die außenliegende Seitenwandung eines deckenseitigen Formbausteins 12 zur Bildung eines im Querschnitt L-förmigen Absatzes über den Rand des Formbausteins hinaus ausgebildet ist, um auf diese Weise eine Deckenrandschalung zur Verfügung zu stellen.
Der so ausgebildete Wandaufbau 10 kann als Umfassungswand eines Erd- bzw. Obergeschos­ ses eines Bauwerkes verwendet werden.
Durch die Verwendung der wasserdampfdurchlässigen Formbausteine 12 aus Hartschaum erhält der gesamte Wandaufbau einen sehr hohen Wärmedurchgangswiderstand bei einem niedrigen Diffusionswiderstandsfaktor. Der Diffusionswiderstandsfaktor liegt vorzugsweise im Bereich ≦ 30 µ.
Die Wanddicke beträgt mindestens 27,8 cm bei folgendem Aufbau, von außen nach innen ausgeführt:
  • - mineralischer Strukturputz (30)
  • - 20 mm Leichtdämmschutz (28)
  • - 50 mm kapillares, wasserdampfdurchlässiges Hartschaumelement (16)
  • - 150 mm Leichtbeton (24)
  • - 50 mm kapillares, wasserdampfdurchlässiges Hartschaumelement (14)
  • - Gipsgrundputz mit Gewebeeinlage (20) und/oder Gipsputz, glatt
Bei einem derartigen Wandaufbau können K-Werte im Bereich von 0,19 bis 0,34 W/n2K erreicht werden.
Die Herstellung der zum Aufbau des Wandaufbaus 10 benötigten Bauelemente 12 aus Schaumstoff, vorzugsweise Hartschaumstoff, wird im Folgenden beschrieben. Zunächst werden geschmolzene Thermoplaste mit einem Treibmittel zu Körpern wie Bläschen vor­ geschäumt und zu einer geschlossenzelligen Materialstruktur verschmolzen. Als Basis werden Polystyrol-Formsteine mit Hohlkörper verwendet. Diese besitzen nach der Herstellung eine Restfeuchte von ca. 38%, die jedoch innerhalb weniger Stunden verdunstet.
Unmittelbar nach der Herstellung werden die Bauelemente mit einer Spannung, bzw. einem Spannungsstoß in einer Höhe von ca. 100.000 Volt beaufschlagt, wodurch in der geschlossen­ zelligen Materialstruktur ein Stromfluss entsteht. Die Spannungsbeaufschlagung erfolgt nach Art eines Kondensators, wobei das Bauelement seitlich mit leitenden Platten in Berührung kommt, an denen die Spannung angelegt wird. Aufgrund des elektrischen Feldes entsteht ein Stromfluss, der sich seinen Weg zwischen den verschmolzenen Körpern bzw. Polystyrol- Kugeln sucht, wodurch aufgrund der vorhandenen Feuchtigkeit Schmelz-Verdampfungswärme zwischen den Körpern bzw. Kugeln entsteht. Auf diese Weise wird ein Netz von kapillaren Kanälen gebildet, die einen Wasserdampf-Widerstandsfaktor 30 µ ermöglichen. Dabei bilden sich Kanäle entlang der Strombahnen, die aufgrund eines Schmelzverdunstungsvor­ gangs von zwischen den Körpern bzw. Kugeln gelagerter Feuchtigkeit gebildet werden.

Claims (16)

1. Bauelement (10) aus Schaumstoff, vorzugsweise Hartschaumstoff, mit einer zelligen Materialstruktur und geringer Dichte, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement (10) eine kapillare Materialstruktur aufweist.
2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement (12) aus zumindest bereichsweise miteinander verschmolzenen Polystyrol-Partikeln, vorzugsweise aus geschäumten, geschlossenen Polystyrol-Kugeln besteht und dass zwischen den Partikeln kapillare Kanäle zur Bildung der kapillaren Materialstruktur ausgebildet sind.
3. Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement (12) wasserdampfdurchlässig ist und einen Diffusionswider­ standsfaktor von ≦ 30 µ aufweist.
4. Bauelement nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement (12) einen Wärmedurchgangswiderstand im Bereich von 0,040 m2K/W aufweist.
5. Bauelement nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement (12) zur Bildung eines Wandaufbaus (10), vorzugsweise einer Außenwand verwendbar ist.
6. Bauelement nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement (12) als Formbaustein mit zumindest zwei Seitenwandungen (14, 16) ausgebildet ist, die über zumindest einen integralen Steg (18) miteinander ver­ bunden sind.
7. Wandaufbau mit einem Bauelement nach zumindest einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement (12) als Formbaustein mit zumindest zwei Seitenwandungen (14, 16) ausgebildet ist, die über zumindest einen integralen Steg (18) beabstandet mitein­ ander verbunden sind, dass die Formbausteine zur Bildung des Wandaufbaus (10) formschlüssig ineinandergreifen, so dass die einzelnen Seitenwandungen (14, 16) jeweils eine innere und eine äußere Wandfläche (20, 22) bilden und dass ein zwischen den Seitenwandungen (14, 16) gebildeter Hohlraum mit einem Füllmaterial (24) ausgefüllt ist.
8. Wandaufbau nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die innere und äußere Wandfläche (20, 22) zumindest eine weitere Beschichtung (24, 26, 28, 30) aufweisen.
9. Wandaufbau nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial ein Leichtbeton ist, der im Wesentlichen aus Dämmstoffanteilen wie z. B. gebrannten Tonkugeln aus Basaltstoffen, monolithischen oder geschäumten Granulaten mit einer Mischung aus gebranntem Kalkstein (Zement) und Gips besteht.
10. Wandaufbau nach zumindest einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Beschichtung (24, 26) einen Zementgrundputz und/oder Gipsgrund­ putz mit vorzugsweise einer Gewebeeinlage ist.
11. Wandaufbau nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Beschichtung (24, 26) als Plattenelement, vorzugsweise Zementbau­ platte ausgebildet ist.
12. Wandaufbau nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Beschichtung (20, 26) mit einer Isolationsschicht (28) wie Leicht­ dämmschutz und einer Verputzung (30) wie monolithischem Strukturputz bedeckt ist.
13. Verfahren zur Herstellung eines Bauelementes (12) aus Schaumstoff, vorzugsweise Hartschaumstoff, wobei geschmolzene Thermoplaste mit einem Treibmittel zu kleinen Partikeln vorgeschäumt und zu einer geschlossenzelligen Materialstruktur verschmol­ zen werden, dadurch gekennzeichnet, dass an das Bauelement (12) eine Spannung angelegt wird, wobei aufgrund von in dem Material enthaltener Restfeuchtigkeit ein Stromfluss zumindest im Grenzbereich zwischen den angrenzenden Partikeln erzeugt wird und dass die Stromflusswege ein Netz von kapillaren Kanälen bilden.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannung als Spannungsstoß mit einer Spannung im Bereich von 100.000 Volt angelegt wird.
15. Verfahren nach Ansprüchen 13 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass durch die kapillaren Kanäle entlang von Strombahnenstrecken, die aufgrund eines Schmelzvorganges von zwischen den Partikeln enthaltener Flüssigkeit gebildet werden.
16. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Grundmaterial Polystyrol verwendet wird.
DE19902025A 1999-01-20 1999-01-20 Bauelement aus Schaumstoff, vorzugsweise Hartschaumstoff und Verfahren zu dessen Herstellung Withdrawn DE19902025A1 (de)

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EP1270837A3 (de) * 2001-06-28 2003-12-03 Austyrol Dämmstoffe Ges.m.b.H. Wärmedämmung von Wänden und/oder Decken von Gebäuden
DE102005011970A1 (de) * 2005-03-14 2006-09-21 SLT Systemtechnik Ladungsträger GmbH Fertiggebäude

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