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Title:
BUILDING ELEMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/029576
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a building element for erecting internal walls, outer walls and or ceilings or roofs, preferably flat or slightly slanted roofs of a building, consisting of an insulating layer forming an insulating core made of mineral fibres bound by a binding agent, especially rock wool fibres and/or glass wool fibres bound with a synthetic resin, and at least one preferably metal covering layer which is disposed on a large surface of the insulating layer. An adhesive layer is placed between the covering layer and the insulating layer and used to glue the covering layer to the insulating layer. In order to further develop said type of building element so that it is easy to handle when said building elements are manufactured at the end of a continuous manufacturing process, while at the same time provided high protection against fire so that the buiding eleemnts can also be used for roofs with larger angles of inclination, the layer (5) consists of a first quick binding adhesive and a second adhesive which is effective during the direct effect of fire at temperatures of up to and exceeding 1.0000 °C, said adhesives arranged in separate areas (6, 7) of the layer (5).

Inventors:
NOWACK PETER (DE)
Application Number:
PCT/EP2002/009413
Publication Date:
April 10, 2003
Filing Date:
August 23, 2002
Export Citation:
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Assignee:
ROCKWOOL MINERALWOLLE (DE)
NOWACK PETER (DE)
International Classes:
E04C2/292; (IPC1-7): E04C2/292
Domestic Patent References:
WO1999045218A11999-09-10
Foreign References:
DE3824842A11989-10-12
GB1552411A1979-09-12
Attorney, Agent or Firm:
Wanischeck-bergmann, Axel (Wanischeck-Bergmann & Schwarz Rondorfer Strasse 5a Köln, DE)
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Claims:
Ansprüche
1. Gebäudeelement für die Erstellung von Innenwänden, Aussenwände und/oder Decken bzw. Dächern, vorzugsweise flachen oder gering geneigten Dächern eines Gebäudes, bestehend aus einer einen Dämmkern bildenden Dämm schicht, vorzugsweise aus mit einem Bindemittel gebundenen Mineralfasern, insbesondere mit einem Kunstharz gebundenen Steinwolleund/oder Glaswol lefasern, und zumindest einer vorzugsweise metallischen Deckschicht, die auf einer großen Oberfläche der Dämmschicht angeordnet ist, wobei zwischen der Deckschicht und der Dämmschicht eine Schicht eines Klebers angeordnet ist, der die Deckschicht mit der Dämmschicht verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (5) aus einem ersten schnell abbindenden Kleber und einem zweiten, bei direkter Brandeinwirkung mit Temperaturen bis über 1. 000° C wirksamen Kleber besteht, die in voneinander getrennten Bereichen (6,7) der Schicht (5) angeordnet sind.
2. Gebäudeelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kleber als einoder zweikomponentiger organischer Kleber ausgebildet ist.
3. Gebäudeelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kleber zumindest einen anorganischen Bestandteil, bei spielsweise auf Basis von Wasserglas, Zement, Gips und/oder anderen anor ganischen Bindemitteln aufweist.
4. Gebäudeelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche (6,7) der Kleber insgesamt eine vollflächige Beschichtung auf der Dämmschicht (2) und/oder einer Zwischenlage zwischen Dämmschicht (2) und Deckschicht (3) ausbilden.
5. Gebäudeelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche (6,7) der beiden Kleber alternierend angeordnet sind..
6. Gebäudeelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kleber aufschäumend ausgebildet ist.
7. Gebäudeelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämmschicht (2) aus großformatigen Mineralfaserplatten besteht.
8. Gebäudeelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (3) aus profilierten, insbesondere eine Sickengeometrie, aufweisenden Blechelementen besteht und der aufschäumende Kleber in je dem Bereich des von der Dämmschicht (2) beabstandeten Abschnitts ange ordnet ist, während in jedem auf der Dämmschicht (2) aufliegenden Bereich (6) eine Schicht (5) des zweiten Klebers angeordnet ist.
9. Gebäudeelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kleber in Form von Tropfen und/oder Raupen aufgetragen sind.
Description:
Gebäudeelement Die Erfindung betrifft ein Gebäudeelement für die Erstellung von Innenwänden, Aussenwände und/oder Decken bzw. Dächern, vorzugsweise flachen oder gering geneigten Dächern eines Gebäudes, bestehend aus einer einen Dämmkern bil- denden Dämmschicht aus mit einem Bindemittel gebundenen Mineralfasern, ins- besondere mit einem Kunstharz gebundenen Steinwolle-und/oder Glaswollefa- sern, und zumindest einer vorzugsweise metallischen Deckschicht, die auf einer großen Oberfläche der Dämmschicht angeordnet ist, wobei zwischen der Deck- schicht und der Dämmschicht eine Schicht eines Klebers angeordnet ist, der die Deckschicht mit der Dämmschicht verklebt.

Derartige Gebäudeelemente sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden auch als Sandwichelemente bezeichnet. Sandwichelemente mit metallischen Deckschichten und einem nichtbrennbaren Dämmkern, beispielsweise aus Stein- wolle, sind heute in einer Vielzahl von Varianten im Markt bekannt.

Es sind aber auch andere Sandwichelemente mit Deckschichten aus GFK (glasfa- serverstärktem Kunststoff), Holzwerkstoffen, Glas usw. bekannt, bei denen die Deckschicht mit Polyurethan-Klebstoffen auf die Dämmschicht aufgeklebt werden.

Aufgrund der in der Regel eingesetzten Polyurethan-Klebstoffe, die den Dämm- kern mit den Deckschichten verbinden, können diese Sandwichelemente nicht in die Baustoffklasse A (nichtbrennbar) eingestuft werden, so dass sie nur die Anfor- derungen der Baustoffklasse B1 (schwer entflammbar) erfüllen.

Derartige Sandwichelemente mit werden auch mit einem Dämmkern aus Polyu- rethan (PUR) ausgebildet, die ebenfalls in die Baustoffkiasse B1 eingestuft sind, so dass es für Anwender dieser Gebäudeelemente nicht ohne weiteres erkennbar ist, welche Vorteile Gebäudeelemente mit einem Dämmkern aus Faserdämmstof- fen haben. So sind Sandwichelemente mit einem Dämmkern aus Polyurethan im Gegensatz zu Sandwichelemente mit einem Kern aus Faserdämmstoffen nicht für klassifizierte Brandschutzlösungen F30-F120 geeignet. Prüfungen der Sand- wichelemente mit Dämmkernen aus Mineralfasern, insbesondere aus Steinwolle wurden inzwischen mehrfach bis zur Brandschutzklasse F120 bestanden.

Zur Erlangung der Baustoffklasse A sind nach DIN 4102 Teil 1 sowohl der ge- normte Brandschachttest als auch der genormte Ofentest oder die Bestimmung des unteren Brennwertes des Bauproduktes zu bestehen. Zusätzlich wird das Bauprodukt noch auf sein Rauchfreisetzungsverhalten überprüft.

Organische Kleber auf Polyurethanbasis haben sich zur Herstellung von Sand- wichelementen mit einem Dämmkern aus Mineralwolle und Deckschichten aus Blechtafeln als geeignet erwiesen. Die eingesetzten Ein-bzw. Zweikomponenten- Kleber auf organischer Basis sichern den erforderlichen Verbund zwischen dem Dämmkern und den Deckschichten. Neben den Mineralfasern kommen als Dämmmaterial für den Dämmkern geblähte mineralische Vormaterialien, bei- spielsweise Perlite zum Einsatz. Auch Baustoffplatten auf Basis Gips und Zement werden gelegentlich zum Schutz eines nicht temperaturbeständigen Dämmkerns zwischen der Deckschicht und dem Dämmkern eingebaut.

Die voranstehend dargestellten Sandwichelemente haben sich für die Verwen- dung in lotrechter Ausrichtung bewährt. Bei Deckenkonstruktionen oder geneigten Aufbauten ist aber bei derartigen Sandwichelementen zu erkennen, dass sich im Brandversuch die dem Brandherd zugewandte Deckschicht schon nach kurzer Zeit vom Dämmkern löst. Der Grund hierfür liegt darin, dass die fehlende Tempe- raturbeständigkeit des organischen Klebers dazu führt, dass bereits ab einer Temperatur von 100 bis 150°C dieser Kleber weich wird und bei höheren Tempe- raturen verbrennt, so dass der Verbund zwischen dem Dämmkern und der Deck- schicht aufgelöst wird und sich die Deckschicht derart verformen kann, dass sich eine brandsichere Verbindung zwischen den einzelnen Sandwichelementen, die beispielsweise eine Deckenfläche bilden, nicht mehr gegeben ist. Hieraus resul- tiert ein erhöhter Temperaturdurchschlag insbesondere im Fugenbereich.

Es wurden daher anstelle von organischen Klebern anorganische Kleber einge- setzt, die auch Temperaturen von über 1000°C ausgesetzt werden können. Diese Kleber verbessern zwar die Langzeitfestigkeit bei Brandschutzelementen in hori- zontalen oder geneigten Konstruktionen, sind aber aufgrund der langen Aushär- tungszeit und der beigemengten Wassermengen im Bereich der hier beschriebe- nen Gebäudeelemente nur bedingt einsetzbar, da sie eine kontinuierliche Ferti- gung, beispielsweise in einer Durchlauf-Doppelbandanlage nur bedingt ermögli- chen. Bei einer rationalen kontinuierlichen Fertigung steht nämlich im Vorder- grund, dass die fertiggestellten Gebäudeelemente möglichst unmittelbar nach dem Zusammenfügen ihrer Komponenten, somit des Dämmkerns und der Deckschich- ten handhabbar sind. Dieser schnellen Handhabbarkeit stehen die langen Aushär- tungszeiten der beispielsweise auf Wasserglasbasis basierenden anorganischen Kleber entgegen. Auch Kleber auf Gips-oder Zementbasis stellen keine Alternat- ve hierzu dar, da auch hier lange Aushärtungszeiten des Klebers in Kauf genom- men werden müssen.

Werden derart verklebte Gebäudeelemente zu früh angehoben, besteht die nicht unerhebliche Gefahr, dass sich einige oder eine Vielzahl von Klebepunkten lösen, die die Endfestigkeit derartiger Gebäudeelemente nachteilig beeinflussen.

Der Erfindung liegt daher die A u f g a b e zugrunde, ein gattungsgemäßes Ge- bäudeelement derart weiterzuentwickeln, dass eine schnelle Handhabung der fer- tiggestellten Gebäudeelemente am Ende einer kontinuierlichen Fertigung bei gleichzeitig hohem Brandschutz möglich ist, so dass die Gebäudeelemente auch im Dachbereich mit größeren Neigungswinkeln eingesetzt werden können.

Die L ö s u n g dieser Aufgabenstellung sieht bei einem gattungsgemäßen Ge- bäudeelement vor, dass die Schicht aus einem ersten schnell abbindenden Kleber und einem zweiten, bei direkter Brandeinwirkung mit Temperaturen bis über 1. 000° C wirksamen Kleber besteht, die in voneinander getrennten Bereichen der Schicht angeordnet sind.

Die Verbindung zwischen dem Dämmkern und der Deckschicht wird somit sowohl mit einem die schnelle Verbindung, nämlich Verklebung des Dämmkerns mit der Deckschicht erzielenden organischen Kleber, als auch einem einen hohen Brand- schutz gewährleistenden anorganischen Kleber erzielt, wobei die langsame Aus- härtung des anorganischen Klebers hinsichtlich der schnellen Handhabbarkeit im Produktionsprozess durch den schnell aushärtenden organischen Kleber kompen- siert wird und die mangelnde Brandfestigkeit des organischen Klebers durch die hohe Brandfestigkeit des anorganischen Klebers ersetzt wird. Beide Kleber sind darüber hinaus in voneinander getrennten Bereichen angeordnet, so dass sie sich einerseits chemisch nicht beeinflussen und andererseits in den Bereichen ange- ordneten werden können, die für die jeweilige Aufgabe der Kleber besonders ge- eignet sind.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteranprü- chen und werden nachfolgend erläutert.

Zur Herstellung eines nichtbrennbaren Gebäudeelementes mit metallischen Deck- schichten und einem Dämmkern aus Steinwolle können heute Dämmplatten ver- wendet werden, die geringste Dickentoleranzen aufweisen. Glatte metallische Deckschichten in Form von Blechen gewährleisten ein vollflächiges Aufliegen auf dem normalerweise unkaschierten nichtbrennbaren Dämmkern aus Steinwollefa- sern. Werden profilierte Bleche verwendet (Sickengeometrie, Mikrolinierungen, Mikrostrukturen) so ist es vorteilhaft, den Abstand zwischen der Deckschicht und der Oberfläche des Dämmkerns an keiner Stelle größer als 1,1 mm auszubilden.

Mit derartigen Gebäudeelementen können ergänzende Anwendungen im Gebäu- debau, insbesondere im Industriehallenbau erschlossen werden, die bislang auf- grund der Einstufung in die Baustoffklasse B1 nicht erreicht wurden. Beispiele sind nichtbrennbar ausgeschriebene Trennwände oder Fassaden, Brandwände, Kom- plextrennwände und nichtbrennbare Dachkonstruktionen mit dem erfindungsge- mäßen Gebäudeelement herstellbar.

Die Kombination der beiden Kleber führt somit zu einem schnellen Verbund zwi- schen den beiden Werkstoffebenen des Dämmkerns einerseits und der-Deck- schicht andererseits bzw. zwischen dem Dämmkern und einer unterhalb der Deckschicht angeordneten Brandschutzplatte. Hierdurch wird die wirtschaftliche Herstellung der Gebäudeelemente ermöglicht. Der zweite Kleber sichert bei direk- ter Brandbeanspruchung mit Temperaturen bis über 1000°C den Haftverbund und wirkt insbesondere im eingebauten Zustand des Gebäudeelementes.

Die unterschiedlichen Kleber können in Form von Raupen oder Tropfen im Sprüh- oder Walzenverfahren nebeneinander auf die Deckschichten oder den damit zu verklebenden Dämmkern aufgetragen werden.

Als geeignete organische Kleber haben sich solche auf ein-oder mehrkomponen- tiger Basis erwiesen. Den anorganischen Anteil der Kleber bilden solche Kleber, die den erhöhten Temperaturanforderungen eines Brandversuches bis über 1000°C Stand halten können und in der Regel auf Wasserglas, Zement, Gips oder dergleichen basieren.

Die einzelnen Bestandteile des Gebäudeelementes werden nach Auftrag der Kle- ber zusammengefügt und in einer kontinuierlichen bzw. diskontinuierlichen Anlage mit zugeführter Wärme ausgehärtet. In einer üblicherweise beheizten Doppel- bandanlage oder einer üblicherweise beheizten Presse reagiert zunächst der or- ganische Kleber in kurzer Zeit. Hierbei profitieren ein Komponentenkleber, die mit Wasser abbinden während des Härtevorgangs vom parallel eingesetzten wasser- haltigen anorganischen Kleber. Durch den zeitlich sehr kurzen Abbindevorgang des organischen Klebers können die Gebäudeelemente bereits kurze Zeit nach dem Aushärten des organischen Klebers manuell oder maschinell aus der Produk- tionsanlage entnommen und in üblicherweise gehandhabt werden. Der anorgani- sche Kleber härtet in der anschließenden Zwischenlagerung der Gebäudeelemen- te bis zu ihrer Auslieferung vollständig aus. Zu diesem Zeitpunkt hat das Gebäu- deelement seine maximale Festigkeit erreicht.

Die derart hergestellten Gebäudeelemente sind trotz des Einsatzes eines anorga- nischen Klebers schon nach kurzer Zeit handhabbar, ohne den Produktionsablauf der kontinuierlichen bzw. diskontinuierlichen Fertigung zu ändern, insbesondere zu verlangsamen.

Im Brandversuch und bei Realbränden wird sich nur der organische Kleber lösen oder verbrennen. Der anorganische Kleber sichert auch bei Temperaturbelastun- gen von über 1000°C den notwendigen Verbund zwischen den Deckschichten und dem Dämmkern bzw. den Deckschichten und auf dem Dämmkern angeordneten Brandschutzplatten, wobei eine entsprechende Anordnung von zwei Klebern selbstverständlich auch zwischen diesen Brandschutzplatten und dem Dämmkern vorgesehen sein kann. Derartige Gebäudeelemente können daher nicht nur in lot- rechter Ausrichtung, sondern auch in geneigter Ausrichtung im Gebäude verarbei- tet werden, so dass hiermit auch Dachkonstruktionen erstellbar sind.

Die voranstehend beschriebenen Gebäudeelemente können auch Deckschichten mit profilierter Oberfläche aufweisen. Bei derartigen Gebäudeelementen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass in den Bereichen, in denen durch das Aufbrin- gen der profilierten Deckschichten Hohlräume zum Dämmkern entstehen, auf- schäumende organische Kleber eingesetzt werden, während die Bereich der Deckschichten, die unmittelbar am Dämmkern anliegen, mit dem anorganische, nicht brennbaren Kleber mit dem Dämmkern verklebt sind.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Gebäudeelementes hat darüber hin- aus den Vorteil, dass die Langzeitstabilität eines derartigen Gebäudeelementes wesentlich verbessert wird, so dass die teilweise bei Gebäudeelementen nach dem Stand der Technik zu verzeichnende schnelle Alterung, insbesondere der Verbindung zwischen dem Dämmkern und den Deckschichten nicht auftritt, wo- durch ein Verlust der Gesamtfestigkeit vermieden wird. Ferner kann mit dem erfin- dungsgemäßen Gebäudeelement der Haftverbund zwischen kritischen, beispiels- weise extrem glatten oder oxidierten Flächen der Deckschichten verbessert wer- den.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der bevorzugte Ausführungsformen eines Gebäudeelementes in geschnitten dargestellter Seitenansicht dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen : Figur 1 einen Abschnitt einer ersten Ausführungsform eines Gebäu- deelementes in geschnitten dargestellter Seitenansicht ; Figur 2 einen Abschnitt einer zweiten Ausführungsform eines Gebäu- deelementes in geschnitten dargestellter Seitenansicht ; Figur 3 einen Abschnitt einer dritten Ausführungsform eines Gebäu- deelementes in geschnitten dargestellter Seitenansicht und Figur 4 einen Abschnitt einer Oberfläche eines Dämmkerns der Ge- bäudeelemente gemäß den Figuren 1 bis 3 mit darauf ange- ordneten Klebern.

Ein in den Figuren 1 bis 3 dargestelltes Gebäudeelement 1 für die Erstellung von Innenwänden, Aussenwände und/oder Decken bzw. Dächern, vorzugsweise fla- chen oder gering geneigten Dächern eines Gebäudes besteht aus einer einen Dämmkern bildenden Dämmschicht 2 aus mit einem Bindemittel gebundenen Mi- neralfasern, insbesondere mit einem Kunstharz gebundenen Steinwolle-und/oder Glaswollefasern, und zumindest einer metallischen Deckschicht 3, die auf einer großen Oberfläche 4 der Dämmschicht 2 angeordnet ist, wobei zwischen der Deckschicht 3 und der Dämmschicht 2 eine Schicht 5 bestehend aus zwei unter- schiedlichen Klebern angeordnet ist, mit denen die Deckschicht 3 mit der Dämm- schicht 2 verklebt ist.

Die Schicht 5 ist in Bereiche 6 und 7 unterteilt. Im Bereich 6 ist ein organischer Kleber angeordnet, der beispielsweise als zweikomponentiger Polyurethan-Kleber ausgebildet ist und ein schnelles Abbindeverhalten aufweist. Im Bereich 7 ist demgegenüber ein anorganischer Kleber angeordnet, der auf einem mineralischen Bindemittel, wie Wasserglas, Zement, Gips oder dergleichen basiert, so dass er eine hohe Brandfestigkeit aufweist und die Verbindung zwischen der Deckschicht 3 und der Dämmschicht 2 auch bei Temperaturen über 1. 000° C über zumindest einen bestimmten Zeitraum gewährleistet.

Der aufschäumend ausgebildete organische Kleber ist im Bereich 6 vollflächig auf der Dämmschicht 2 in einer Dicke von 1 mm aufgetragen, wobei auf der Dämm- schicht 2 ca. 0,3 kg/m2 Kleber angeordnet ist.

Die Dämmschicht 2 besteht aus großformatigen Mineralfaserplatten. Auf beiden großen Oberflächen 4 der Dämmschicht 2 ist jeweils eine Deckschicht 3 angeord- net, wobei die untere Deckschicht 3 einschalig und die obere Deckschicht 3 dop- pelschalig ausgebildet ist. Die obere Deckschicht besteht somit aus zwei Metall- schalen 8, die miteinander verklebt sind. Zwischen den Metallschalen 8 ist eine Schicht 5 zweier Kleber angeordnet, wobei die Schicht 5 der Schicht 5 zwischen der unteren Deckschicht 3 und der Dämmschicht 2 entspricht.

In Figur 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Gebäudeelementes 1 darge- stellt, das sich dadurch von dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 unterscheidet, dass einerseits zwischen der Dämmschicht und der unteren Deckschicht 3 eine Brandschutzplatte 9, beispielsweise eine gips-oder zementgebunden Bauplatte angeordnet ist und andererseits die obere Deckschicht einschalig ausgebildet ist.

Dieses Gebäudeelement 1 weist drei Schichten 5 zweier Kleber auf, die entspre- chend dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 in Bereiche 6 und 7 unterteilt sind. In diesen Bereichen 6 bzw. 7 sind wiederum ein organischer und ein anorganischer Kleber angeordnet.

Die beschriebenen Gebäudeelemente 1 weisen Deckschichten 3 auf, die als glatte Blechlagen ausgebildet sind. In Figur 3 ist ein Ausführungsbeispiel mit profilierten Blechlagen als Deckschichten 3 dargestellt, wobei die Blechlagen Sicken 9 auf- weisen. Alternative Profilierungen, wie beispielsweise eine Mikrolinierung oder andere Mikrostrukturen sind ebenfalls verwendbar. Im Bereich der Sicken 9 weist die Deckschicht 3 einen größeren Abstand zur Dämmschicht 2 auf. In diesem Be- reich 6 ist der organische Kleber angeordnet, während im Bereich 7 zwischen be- nachbarten Sicken 9 einer Deckschicht 3 anorganischer Kleber angeordnet ist. Die Blechlagen der beiden Deckschichten 3 bestehen aus verzinkten und/oder eine Zinklegierung aufweisenden Metalltafeln. Alternativ können Blechlagen aus Leichtmetall, insbesondere Aluminium vorgesehen sein.

Die Dämmschicht 2 weist einen Faserverlauf im wesentlichen rechtwinklig zu den großen Oberflächen 4 auf.

In Figur 4 ist die Oberfläche 4 der Dämmschicht 2 als Abschnitt dargestellt. Es ist zu erkennen, dass die beiden Kleber punktförmig in die Bereiche 6 bzw. 7 einge- bracht sind. Der punktförmige Auftrag ist durch Säulen 6'bzw. 7'dargestellt, wobei die Säulen 6'den organischen und die Säulen 7'den anorganischen Kleber dar- stellen.