DE2234052A1

DE2234052A1 - Dachkonstruktion und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE2234052A1
Application number: DE2234052A
Authority: DE
Inventors: Peter Denton Chalmers; Mike Arthur Hyde; Walter Blair Mackie; Ontario Sarnia
Original assignee: Dow Chemical Co
Current assignee: Dow Chemical Co
Priority date: 1971-07-14
Filing date: 1972-08-14
Publication date: 1973-02-01
Also published as: AT322163B; BE786217A; FR2145481B1; SE384240B; NL7209308A; JPS5641779B1; FR2145481A1; CH550297A; NO136654B; GB1370872A; NO136654C; CA953870A; AU459657B2; US3763614A; AU4372572A

Description

8 MÜNCHEN 86, DEN POSTFACH 860 820 _; .MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

THE.DOW CHEMICAL COMPANY, 929 East Main Street,-Midland,

Michigan, V.St.Ao

Dachkonstruktion und Verfahren zu" ihrer Herstellung,,

Die Erfindung betrifft eine Dachkonstruktion und ein Verfahren zur Herstellung derselben,.

Seit vielen Jahren verwendet man Dachbeläge, "bei denen eine Dachdecke eine wetterfeste Außenhaut trägt, wobei diese wetterfeste Außenhaut oft aus mehreren Dachpappe- und Bitumenlagen besteht, die ein Eindringen von Feuchtigkeit in die Dachdecke verhindern« Meist ist es zweckmäßig, ein solches Dach zu isolieren, und zu diesem Zweck werden verschiedene Isolationsmaterialien und -verfahren verwendet. So wird z.B. oft unter der Dachdecke im Inneren des Gebäudes eine Isolation zwischen den Dachsparren oder sonstigen Trägern für die Dachdecke angebrachte Häufig wird ein Isolationsmaterial, etwa Schaumglas, Paserplatten, Schaumkunststoffe oder dergleichen, auf die Oberseite der Dachdecke gelegt und dann mit abwechselnden Lagen von Dachpappe und Bitumen bedeckt, so daß eine wasserundurchlässige Haut entsteht. Dann wird auf das Dach als Schutz gegen die Sonne Sand oder ein ähnliches Material gestreut. Derartige Dachkonstruktionen haben seit· vielen Jahren Mängel gezeigt. Oft kommt es zu einem Brechen der wasserundurchlässigen Haut, was wahrscheinlich auf das Entweichen der

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flüchtigen Bestandteile aus dem bituminösen Stoff zurückzuführen isto Einige der vielen Ursachen für den Mißerfolg . dieses Dachtyps sind die unmittelbare Beschädigung durch Begehen und die Kondensation an oder um die Dachdecke auf der dem Haus zugekehrten Unterseite bei kaltem Wetter» Viele dieser Mangel wurden durch eine Dachkonstruktion behoben, bei der die Schutzhaut auf der Dachdecke und die Isolationsschicht über der Schutzhaut angeordnet isto Wenn für eine solche Konstruktion auf einer Dachdecke aus Metall, beispielsweise aus Stahl, thermoplastische organische Stoffe, wie Asphalt und Schaumstoff verwendet werden, treten beträchtliche Schwierigkeiten auf, wenn im Inneren einer solchen Konstruktion ein Feuer entsteht. Innerhalb weniger Minuten werden meist die Wasserschutzhaut, etwa eine aus Dachpappe und Asphalt zusammengesetzte Haut, und eine Isolation aus thermoplastischem Schaumstoff durch Wärme plastiziert und flammende Tropfen können von den Dachkanten und den Nahtstellen zwischen die Teile der Dachdecke fallen«.

Daher wäre eine Dachkonstruktion von hohem Nutzen, die eine unverletzbare, dauerhafte Wasserschutzhaut hat und widerstand sähig gegen Feuer im Gebäude iste

Der Erfindung ist die Aufgabe gestellt, eine derartige Dachkonstruktion von einfachem Aufbau und ein Verfahren zu ihrer Herstellung zu schaffen©

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung eine Dachkonstruktion vor, die Dachträger und eine Dachdecke aus Netall hato Auf der Dachdecke ist eine feuersichere Iaolationsschicht vorgesehene Auf deren Oberseite grenzt eine Wasserschutzhaut an, die ein unter Hitze weich werdendes, brennbares, organisches Material enthält, und auf dieser

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Was s er schutzhaut ist eine thermische Isolationsschicht angebracht, die aus einem wasserundurchlässigen,, geschlossenzelligen, isolierenden Schaumstoff besteht, der an der Wasserschutzhaut befestigt isto . ,

Gemäß dem Verfahren der Erfindung wird zur Herstellung eines derartigen Daches auf die Oberseite einer Dachdecke aus Metall eine nicht brennbare thermische Isolationsschicht gelegt und auf diese eine wasserundurchlässige Schutzhaut und auf diese ein wasserundurchlässiger isolierender Schaumstoff mit geschlossener Zellstruktur.

Weitere Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten -Abbildung hervor, die schematisch eine isometrische Schnittansicht einer Dachkonstruktionveranschaulichte

In dieser Figur ist eine Dachkonstruktion 10 dargestellt, die eine Dachdecke 11 aus Metall aufweist. Die Dachdecke

11 hat eine Oberseite 12 und eine Unterseite 13c Sie ist durch Träger 11a abgestützt. Unmittelbar auf der Oberseite

12 der Dachdecke 11 ist eine nicht brennbare thermische Isolationsschicht 14 befestigt. Auf der Isolationsschicht 14 ist eine Wasser- oder Feuchtigkeitsschutzhaut 15 ange« ' bracht. Zweckmäßigerweise kann die Wasserschutzhaut 15 aus mehreren sich abwechselnden Schichten von Dachpappe und einem bituminösen Stoff oder Asphalt bestehen«, Auf der von der Dachdecke 12 abgekehrten Oberseite der Wasserschutzhaut 15 ist eine thermische Isolationsschicht 16 mit ei'ner Unterseite 17 und einer Oberseite 18 festgemacht. Diese thermische Isolationsschicht 16 ist von geschlossener Zellstruktur; sie ist wasserfest und wasserundurchlässige Auf der Oberseite 18 der thermischen Isolationsschicht 16 ist eine Schutzschicht 19 vorgesehen. Die Isolationsschicht

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16 bildet mehrere Zwischenräume oder Nahtstellen 20«,

Für das erfindungsgemäße Dach können im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Vielfalt von Materialien verwendet werden. Die als Unterlage dienende Dachdecke kann aus Stahl·· oder Aluminiumblech oder -maschengitter sein» Vorzugsweise wird ein Stahlblech verwendet, in dem mehrere Rippen ausgeformt sind, die ohne übermäßiges Gewicht eine hervorragende Steifigkeit ergebene

Die Dachdecke kann auf passende Weise abgestützt sein, etwa indem sie an den Trägern oder Dachbalken mit Nägeln, Schrauben, Bolzen oder dergleichen befestigt ist. Die Dachabdeckung kann aus Platten bestehen, die in entsprechende Vertiefungen eines Rahmens eingeschoben werden und deren Herstellung dem Fachmann geläufig ist·

Die nicht brennbare erste oder unterste Isolationsschicht kann aus einem von einer Vielzahl von Materialien bestehen oder ein solches Material enthalten. Zu den Materialien gehören Zement/Asbestpappe, Gipspappe, Schaumglas, keramischer Schaumstoff, wärmehärtender Schaumkunststoff, wie Phenolharzschaum, Epoxyharzschaum ο.dgl» Eine besonders brauchbare, nicht brennbare Isolationsschicht ist Pappe, hergestellt aus einem Gemisch von Gips, anorganischen Fasern, wie Glasfasern, und aufgeschäumtem Glimmer, etwa Vermiculite. Eine solche zusammengesetzte Gipspappe macht die erfindungsgemäße Dachkonstruktion hervorragend feuersichere

Die wasserundurchlässige Haut kann aus einer Vielzahl von wasserundurchlässigen Materialien bestehen oder solche enthalten. Dazu gehören herkömmliche asphaltartige und bituminöse Stoffe, wie sie als Dachbelag verwendet werden, und auch Schichtstoffe des bituminösen Materials mit Fa-

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serprodukten, wie beispielsweise Dachpappe, in dem organische und anorganische fasern Verwendung finden. Zweckmäßigerweise werden die Dachpappe und der "bituminöse Stoff in abwechselnden Schichten angeordnet, um eine wasserundurchlässige Haut der gewünschten Dicke und mechanischen Festigkeit zu. bilden,, die eine Sicherheit gegen eine Bewegung der Dachabdeckung und des zugehörigen Traggerüstes bietete In gewissen fällen kann eine wasserundurchlässige Haut aus einer thermoplastischen Kunststoffolie oder -platte bestehen, beispielsweise aus Polyäthylen, PVO, chloriertem Polyäthylen oder dergleichen, die an .der Dachabdeckung mit einem geeigneten Klebemittel befestigt wird«·

Es können eine oder mehrere Lagen eines solchen Materials Verwendet werden, je-nach der Beschaffenheit, die die fertige Struktur haben solle

Die obere oder zweite thermische Isolationsschicht, die nach der Lehre der Erfindung verwendet wird, ist vorzugsweise ein Material mit geschlossener Zellstruktur, das praktisch wasserundurchlässig ist* Besonders zweckmäßig im Rahmen der Erfindung sind geschlossenzellige Schaumstoffe, wie Polystyrolschaumstoffe, Schaumstoffe aus Mischpolymerisaten von Styrol und Acrylnitril oder von Styrol und Methylmethakrylat, weiter PVÖ-Schaumstoffe, Polyäthylen-Schaumstoffe und andere wasserundurchlässige Materialien, die als Schaumstoffe mit Zellstruktur verfügbar sind ο Solche Stoffe sind dem Fachmann bekannte Schaumglas ist besonders günstig, wenn die Schutzschicht über der thermischen Isolationsschicht weggelassen werden soll. Eine solche Schutzschicht wird jedoch zweckmäßigerweise verwendet, wenn als thermische Isolationsschichten organische Kunstharzschäume dienen«. Solche organischen Stoffe unterliegen einer Zersetzung, wenn sie der Witterung und vor allem dem Sonnenlicht ausgesetzt sind. Deshalb ist es vorteilhaft,

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auf die Außenfläche der thermische Isolationsschicht eine Schutzschicht aufzubringen.

Vorzugsweise besteht eine solche Schutzschicht aus gekörntem anorganischem Material, etwa grobem Sand,, das auf die Schaumstoffschicht verteilt wird. Wach Wunsch kann auch ein verhältnismäßig dünner wetter- und sonnenfester Schutzüberzug angebracht werden, indem man einen anorganischen Mörtel, etwa einen aus einem Gemisch von Portlandzement , und Sand, hernimmt und ihn dünn auf die Oberfläche der Isolationsschicht ausbreitet, so daß er Schutz gegen Sonne und Witterung bietet_o In manchen Fällen, je nach den Witterungsverhältnissen und dem Neigungswinkel des Daches, kann es zweckmäßig sein, eine bindende Zwischenschicht vorzusehen, um die Schutzschicht an der thermischen Isolationsschicht festzukleben.

Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Dachkonstruktion wird gewöhnlich die Dachdecke aus Metall an den Trägern oder dem Traggerüst befestigt, dann wird die nichtbrennbare Schicht auf der Oberseite der metallischen Dachdecke angebracht und die wasserundurchlässige Haut auf der nichtbrennbaren Isolationsschicht; letzteres geschieht beispielsweise, indem eine lage eines bituminösen Materials aufgebracht, darauf eine geeignete Lage von Dachpappe gelegt wird und die Lagen von bituminösem Material und Dachpappe so oft wiederholt werden, bis eine brauchbare Haut gebildet isto Vorzugsweise wird die oberste, geschlossenzellige thermische Isolationsschicht an der wasserundurchlässigen Haut unter Verwendung des gleichen oder eines anderen bituminösen Stoffes befestigt, wie er für die wasserundurchlässige Haut verwendet wurde,' und zwar bei einem heißplastischen Zustand dieses bituminösen Stoffes, indem die Platten oder Bahnen des thermischen Isolationsmaterials in die bituminöse Schicht hineingepreßt werden, so daß

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eine gute Bindung entsteht. Verwendet man als thermische Isolationsschicht ein thermoplastisches Kunstharz, so darf die Temperatur des bituminösen Materials nicht so hoch sein, daß ein größerer Teil des geschlossenzelligen Isolationsmaterials zerstört wird. Wenn beispielsweise Polystyrol-Schaumstoffplatten als thermische Isolationsschicht verwendet werden, ist es erwünscht, daß die Temperatur des bituminösen Materials nicht viel über etwa 1OO⁰C hinausgeht, damit es zu keiner Zerstörung oder Einschmelzung des Polystyrolschaumstoffes kommt. Erfindungswesentlieh ist, daß die thermische Isolationsschicht von geschlossener Zellstruktur ist. Die spezifische Dichte oder mechanische Festigkeit des Isolationsmaterials braucht lediglich den mechanischen Anforderungen der speziellen Installation zu genügen. Im allgemeinen sind Polystyrol-Schaumstoffplatten mit einer Dichte von etwa 0,024 g/cm (1,5 Pfund pro.Kubikfuß) brauchbar für Dächer, die keinem schweren Fußverkehr ausgesetzt sind. Wenn als Isolationsschicht geschlossenzellige Schaumstoffe von geringerer Dichte und/oder geringerer mechanischer Festigkeit verwendet werden, ist es oft zweckmäßig, eine Schutzschicht von ausreichender Festigkeit vorzusehen, um eine mechanische Beschädigung zu vermeiden. So kann in einem Dachbereich, wo nur wenig oder gar kein Fußverkehr zu erwarten ist, ein Überzug aus losem Schotter direkt auf die thermische Isolationsschicht aus geschlossenzelligem Schaumstoff aufgebracht werden, der genügend Schutz bietet. In den Bereichen"jedoch, wo häufiger oder schwerer Fußverkehr stattfindet, ist es oft wünschenswert, eine Schicht eines zementartigen Materials zu verwenden, wie man es aus einer Mischung von Portlandzement, Sand · und Wasser oder Magnesiumoxychloridzement und dergleichen erhälto

Es ist nicht notwendig, daß die Schutzschicht gegen das Eindringen von Feuchtigkeit widerstandsfähig ist; auch

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braucht die Isolationsschicht nicht eine Oberfläche zu haben, die einen Kontakt von Feuchtigkeit mit der wasserundurchlässigen Haut verhindert.

Vorzugsweise wird bei der Herstellung eines erfindungsgemäs sen Daches die thermische Isolationsschicht angebracht, indem Platten oder Bahnen von Polystyrolschaumstoff oder einem anderen Schaumstoff mit den Kanten aneinanderstossend nebeneinandergelegt werden, wobei man nicht versucht, die Stoßstellen oder Spalten dazwischen abzudichten,» Tatsächlich tritt bei manchen Installationen durch die Verwendung unvollständig getrockneter oder stabilisierter Kunstharzschäume ein Schrumpfen des Schaumstoffes auf, wobei sich Risse in willkürlichen Mustern bilden, ähnlich der Rißbildung im Schlamm, und der Mörtel bricht an seiner Oberfläche in einem ähnlichen Muster. Eine derartige Rißbildung beeinträchtigt die Punktionsfähigkeit und Zweckmäßigkeit einer solchen Dachstruktur nicht_o

Erfindungsgemäße Dachkonstruktionen werden durch das Gefrieren von Wasser in den kleinen Zwischenräumen zwischen aneinandergrenzend en Isolationselementen aus Schaumstoff nicht beschädigt. Diese Isolationselemente haben eine ausreichende Elastizität, um durch die Expansion des gefrierenden Wassers in den Spalten nicht zu zerbrechen« Außerdem erreicht bei Installationen auf einem geheizten Gebäude die Temperatur an der wasserundurchlässigen Haut gewöhnlich nicht den Gefrierpunkt. Bei Gebäuden mit einem erfindungsgemäßen Dach wird kaum Kondenswasser an der Innenseite der Dachabdeckung beobachtet. Im allgemeinen liegt für die meisten Verwendungszwecke die Wärmeleitfähigkeit der unteren, nicht brennbaren Isolationsschicht zwischen etwa 100 fo und 1000 $ der oberen Isolationsschicht aus geschlossenzelligenr Schaumstoff, vorzugsweise zwischen 100

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und 500 fa, !Olglioh ist der normale Temperaturzyklus der Schutzhaut verhältnismäßig gering im Vergleich zum zyklischen Wechsel der Außentemperatur, wobei man einen ausreichenden Schutz gegen feuer im Inneren erzielt} zwischen dem Entzünden des Feuers' und dem Schmelzen der Wasserschutzhaut und/oder der geschlossenzelligen Isolationsschicht liegt nämlioh eine zeitliche Verzögerung von vielen Minuten.

Zur genaueren Veransohauliohung wurden als Beispiele einige Dachplatten auf ihre lebensdauer in einem Testofen ge-■ prüft» Der Ofen ist ein quadratischer Hohlraum mit Schamottesteinen, der eine obere öffnung von 30 cm (12 Zoll) im Quadrat hat. Alle Proben wurden auf einem quadratischen Stück mit 35 cm Seitenlänge und 0,64 mm Dicke einer Dachdeckplatte aus Stahl hergestellt, das.im Abstand von 15 om rechteckige Rippen von 3,8 cm und einer Tiefe von 2,5 cm hatte. Die Rippen wurden an den Rändern entfernt, so daß die Platten in die obere Öffnung des Ofens paßten. Mehrere Dachtafeln wurden hergestellt, die alle die in der Figur gezeigte Struktur hatten. Bei jeder Probe bestand .die Wasser schutzhaut aus drei lagen von Dachpappe, von denen Jede mit zwei anliegenden Schichten (einschließlich der beiden Isolationsschichten) durch Asphalt verbunden war. Die gesohlossenzellige Isolationsschicht war 2,5 cm dioker PoIystyrolschaümstoff mit einer Dichte von etwa 0,032 g/om . Die Oberseite des Polystyrolschaumstoffes war mit Kieselsteinen bedeckt, so daß ein Gewicht der Bedeckung von 45j4 g entstand. In den Ofen war ein Propangasbrenner eingebaut; der Brenner war nach oben gerichtet und lag etwa 10 cm unter den Rippen der stählernen Dachplatte. Unmittelbar unter der Stahldachplatte war ein Thermoelement angebraoht, mit dem die Temperaturen der Proben zu bestimmten Zeitpunkten der Versuohe gemessen wurden: Es ergaben sich folgende Werte:

2 0 9 8 Ö f) / 0 2 7 0

Zeit in-Minuten . Temperatur in ⁰O

(Raumtemperatur)

0 20

2 593

5 649

10 ,732

15 760

25 800

30 815

Fünf Proben wurden hergestellt, die als Schicht 14 der Figur die unten aufgeführten Materialien verwendeten. Aus~ serdem ist in der nachfolgenden Tabelle die "Ausfallzeit" angegeben. Darunter wird die Zeit bis zur Entzündung des brennbaren Asphalts oder Polystyrolschaumstoffes oder bis zum Zusammenfallen des Polystyrolschaumstoffes verstanden.

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Tabelle

cc cc cr

Probe Material für Schicht

2 3

Ausfallzeit (Minuten)

Bemerkungen

1,27 cm dicke Gipspappe, etwa 12 fo Glasfasern und Vermiculite enthaltend

1,27 cm dicke Gipspappe 2,5 cm Holzfaserstoff

2,5 cm dicke zusammengesetzte Pappe aus Mineralfaser und expand. Glaslaya (Handelsbezeichnung: Fescoboard)

17 20

13

kein Ausfall innerhalb 30 Minuten

Feuer und Rauch

■ Feuer und Hauch

Schicht 14 weggelassen Schaumstoff kollabiert Asphalt bildet Blasen

Claims

Ansprüche

ί 1 ο/ Dachkonstruktion, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Traggerüst folgende Bestandteile in folgender Reihenfolge übereinander angebracht sind: eine metallische Dachdecke (11), eine feuerfeste thermische Isolationsschicht (14), eine Wasserschutzhaut (15), die ein unter Hitze erweichendes, brennbares organisches Material enthält, und eine thermische Isolationsschicht (16) mit geschlossener Zellstruktur, die auf der Wasserschutzhaut befestigt isto

Dachkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserschutzhaut (15) aus mehreren Lagen eines bituminösen Materials und Dachpappe besteht»

3. Dachkonstruktion nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die geschlossenzellige thermische Isolationsschicht (16) ein synthetischer Schaumstoff ist.

4· Dachkonstruktion nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die feuerfeste thermische Isolationsschicht (14) Gripspappe ist«

5. Dachkonstruktion nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gripspappe anorganische Fasern und expandierten Grlimmer enthalte

6. Dachkonstruktion nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberseite (18) der geschlossenzelligen thermischen Isolationsschicht (16) eine Schutzschicht (19) angebracht isto

7· Verfahren zur Herstellung eines Daches nach einem der

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vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberseite einer Dachdecke aus Metall eine nicht brennbare, thermische Isolationsschicht befestigt wird, daß dann auf dieser Isolationsschicht eine wasserundurchlässige Haut angebracht wird und auf dieser Haut eine wasserundurchlässige thermische Isolations-₍schicht in Form eines Schaumstoffes mit geschlossener Zellstruktur angeordnet wird.

8p Verfahren nach Anspruch Ί, dadurch gekennzeichnet, daß . die wasserundurchlässige Haut aus mehreren Lagen von Dachpappe und einem bituminösen Klebemittel hergestellt wird ο

9ο Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die geschlossenzellige thermische Isolationsschicht auf. der wasserundurchlässigen Haut festgeklebt wirdβ ■

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß auf der geschlossenzelligen thermischen Isolationsschicht eine anorganische Schutzschicht angebracht wird_e

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