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Dokumentenidentifikation DE10146755C1 30.04.2003
Titel Gebäudeelement
Anmelder Deutsche Rockwool Mineralwoll GmbH & Co. oHG, 45966 Gladbeck, DE
Erfinder Nowack, Peter, 45879 Gelsenkirchen, DE
Vertreter Wanischeck-Bergmann und Kollegen, 50968 Köln
DE-Anmeldedatum 22.09.2001
DE-Aktenzeichen 10146755
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 30.04.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.04.2003
IPC-Hauptklasse E04C 2/284
IPC-Nebenklasse E04B 1/78   E04C 2/292   
Zusammenfassung 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 bildenden Dämmschicht aus mit einem Bindemittel gebundenen Mineralfasern, insbesondere mit einem Kunstharz gebundenen Steinwolle- und/oder Glaswollefasern, 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 verklebt. Um ein gattungsgemäßes Gebäudeelement derart weiterzuentwickeln, dass eine schnelle Handhabung der fertiggestellten 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, ist vorgesehen, dass die Schicht (5) aus einem ersten schnell abbindenden Kleber und einem zweiten, bei direkter Brandeinwirkung mit Temperaturen bis über 1000°C wirksamen Kleber besteht, die in voneinander getrennten Bereichen (6, 7) der Schicht (5) angeordnet sind.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Gebäudeelement für die Erstellung von Innenwänden, Aussenwänden und/oder Decken bzw. Dächern, vorzugsweise flachen oder gering geneigten Dächern eines Gebäudes, bestehend aus einer einen Dämmkern bildenden Dämmschicht, vorzugsweise aus mit einem Bindemittel gebundenen Mineralfasern, insbesondere mit einem Kunstharz gebundenen Steinwolle- und/oder Glaswollefasern, zumindest einer vorzugsweise metallischen Deckschicht, die auf einer großen Oberfläche der Dämmschicht angeordnet ist, und gegebenenfalls einer Zwischenlage, wobei zwischen den Schichten eine Klebstoffschicht angeordnet ist, die die Schichten miteinander verbindet.

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 Steinwolle, sind heute in einer Vielzahl von Varianten im Markt bekannt.

Es sind aber auch andere Sandwichelemente mit Deckschichten aus GFK (glasfaserverstärktem Kunststoff), Holzwerkstoffen, Glas usw. bekannt, bei denen die Deckschichten mit Polyurethan-Klebstoffen auf die Dämmschicht aufgeklebt werden. Aufgrund der in der Regel eingesetzten Polyurethan-Klebstoffe, die den Dämmkern mit den Deckschichten verbinden, können diese Sandwichelemente nicht in die Baustoffklasse A (nichtbrennbar) eingestuft werden, so dass sie nur die Anforderungen der Baustoffklasse B1 (schwer entflammbar) erfüllen.

Derartige Sandwichelemente werden auch mit einem Dämmkern aus Polyurethan (PUR) ausgebildet, die ebenfalls in die Baustoffklasse B1 eingestuft sind, so dass es für Anwender dieser Gebäudeelemente nicht ohne weiteres erkennbar ist, welche Vorteile Gebäudeelemente mit einem Dämmkern aus Faserdämmstoffen 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 Sandwichelemente 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 genormte 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 Sandwichelementen 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, beispielsweise 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 Verwendung 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 Temperaturbeständigkeit des organischen Klebers dazu führt, dass bereits ab einer Temperatur von 100 bis 150°C dieser Kleber weich wird und bei höheren Temperaturen verbrennt, so dass der Verbund zwischen dem Dämmkern und der Deckschicht 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 resultiert ein erhöhter Temperaturdurchschlag insbesondere im Fugenbereich.

Es wurden daher anstelle von organischen Klebern anorganische Kleber eingesetzt, die auch Temperaturen von über 1000°C ausgesetzt werden können. Diese Kleber verbessern zwar die Langzeitfestigkeit bei Brandschutzelementen in horizontalen oder geneigten Konstruktionen, sind aber aufgrund der langen Aushärtungszeit und der beigemengten Wassermengen im Bereich der hier beschriebenen Gebäudeelemente nur bedingt einsetzbar, da sie eine kontinuierliche Fertigung, beispielsweise in einer Durchlauf-Doppelbandanlage nur bedingt ermöglichen. Bei einer rationellen kontinuierlichen Fertigung steht nämlich im Vordergrund, dass die fertiggestellten Gebäudeelemente möglichst unmittelbar nach dem Zusammenfügen ihrer Komponenten, somit des Dämmkerns und der Deckschichten handhabbar sind. Dieser schnellen Handhabbarkeit stehen die langen Aushärtungszeiten der beispielsweise auf Wasserglasbasis basierenden anorganischen Kleber entgegen. Auch Kleber auf Gips- oder Zementbasis stellen keine Alternative hierzu dar, da auch hier lange Aushärtungszeiten des Klebers in Kauf genommen 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 Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Gebäudeelement derart weiterzuentwickeln, dass eine schnelle Handhabung der fertiggestellten 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 Lösung dieser Aufgabenstellung sieht bei einem gattungsgemäßen Gebäudeelement vor, dass die Klebstoffschicht 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 Klebstoffschicht 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 Brandschutz gewährleistenden anorganischen Kleber erzielt, wobei die langsame Aushärtung des anorganischen Klebers hinsichtlich der schnellen Handhabbarkeit im Produktionsprozess durch den schnell aushärtenden organischen Kleber kompensiert 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 angeordneten werden können, die für die jeweilige Aufgabe der Kleber besonders geeignet sind.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteranprüchen und werden nachfolgend erläutert.

Zur Herstellung eines nichtbrennbaren Gebäudeelementes mit metallischen Deckschichten und einem Dämmkern aus Steinwolle können heute Dämmplatten verwendet werden, die geringste Dickentoleranzen aufweisen. Glatte metallische Deckschichten in Form von Blechen gewährleisten ein vollflächiges Aufliegen auf dem normalerweise unkaschierten nichtbrennbaren Dämmkern aus Steinwollefasern. 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 Gebäudebau, insbesondere im Industriehallenbau erschlossen werden, die bislang aufgrund der Einstufung in die Baustoffklasse B1 nicht erreicht wurden. Beispiele sind nichtbrennbar ausgeschriebene Trennwände oder Fassaden, Brandwände, Komplextrennwände und nichtbrennbare Dachkonstruktionen mit dem erfindungsgemäßen Gebäudeelement herstellbar.

Die Kombination der beiden Kleber führt somit zu einem schnellen Verbund zwischen den beiden Werkstoffebenen des Dämmkerns einerseits und der Deckschicht 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 direkter 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 mehrkomponentiger 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 Kleber zusammengefügt und in einer kontinuierlichen bzw. diskontinuierlichen Anlage mit zugeführter Wärme ausgehärtet. In einer üblicherweise beheizten Doppelbandanlage oder einer üblicherweise beheizten Presse reagiert zunächst der organische Kleber in kurzer Zeit. Hierbei profitieren Einkomponentenkleber, die mit Wasser abbinden während des Härtevorgangs vom parallel eingesetzten wasserhaltigen 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 Produktionsanlage entnommen und in üblicherweise gehandhabt werden. Der anorganische Kleber härtet in der anschließenden Zwischenlagerung der Gebäudeelemente bis zu ihrer Auslieferung vollständig aus. Zu diesem Zeitpunkt hat das Gebäudeelement seine maximale Festigkeit erreicht.

Die derart hergestellten Gebäudeelemente sind trotz des Einsatzes eines anorganischen 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 Temperaturbelastungen 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 lotrechter Ausrichtung, sondern auch in geneigter Ausrichtung im Gebäude verarbeitet 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 Aufbringen der profilierten Deckschichten Hohlräume zum Dämmkern entstehen, aufschäumende 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 hinaus 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, wodurch ein Verlust der Gesamtfestigkeit vermieden wird. Ferner kann mit dem erfindungsgemäßen Gebäudeelement der Haftverbund zwischen kritischen, beispielsweise extrem glatten oder oxidierten Flächen der Deckschichten verbessert werden.

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:

Fig. 1 einen Abschnitt einer ersten Ausführungsform eines Gebäudeelementes in geschnitten dargestellter Seitenansicht;

Fig. 2 einen Abschnitt einer zweiten Ausführungsform eines Gebäudeelementes in geschnitten dargestellter Seitenansicht;

Fig. 3 einen Abschnitt einer dritten Ausführungsform eines Gebäudeelementes in geschnitten dargestellter Seitenansicht und

Fig. 4 einen Abschnitt einer Oberfläche eines Dämmkerns der Gebäudeelemente gemäß den Fig. 1 bis 3 mit darauf angeordneten Klebern.

Ein in den Fig. 1 bis 3 dargestelltes Gebäudeelement 1 für die Erstellung von Innenwänden, Aussenwände und/oder Decken bzw. Dächern, vorzugsweise flachen oder gering geneigten Dächern eines Gebäudes besteht aus einer einen Dämmkern bildenden Dämmschicht 2 aus mit einem Bindemittel gebundenen Mineralfasern, insbesondere mit einem Kunstharz gebundenen Steinwolle- und/oder Glaswollefasern, und auf den großen Oberflächen 4 der Dämmschicht 2 angeordneten metallischen Deckschichten 3, wobei zwischen der Deckschicht 3 und der Dämmschicht 2 eine Schicht 5 bestehend aus zwei unterschiedlichen Klebern angeordnet ist, mit denen die Deckschicht 3 mit der Dämmschicht 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 Dämmschicht 2 ca. 0,3 kg/m2 Kleber angeordnet ist. Die Dämmschicht 2 besteht aus großformatigen Mineralfaserplatten.

In Fig. 1 ist auf beiden großen Oberflächen 4 der Dämmschicht 2 ist jeweils eine Deckschicht 3 angeordnet, wobei die untere Deckschicht 3 einschalig und die obere Deckschicht 3 doppelschalig ausgebildet ist. Die obere Deckschicht besteht somit aus zwei Metallschalen 8, die miteinander mittels einer Klebstoffschicht 5' verklebt sind, wobei diese der Klebstoffschicht 5 zwischen der unteren Deckschicht 3 und der Dämmschicht 2 entspricht.

In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Gebäudeelementes 1 dargestellt, das sich dadurch von dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 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 beschriebenen Gebäudeelemente 1 weisen Deckschichten 3 auf, die als glatte Blechlagen ausgebildet sind. In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel mit profilierten Blechlagen als Deckschichten 3 dargestellt, wobei die Blechlagen Sicken 9 aufweisen. 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 Bereich 6 ist der organische Kleber angeordnet, während im Bereich 7 zwischen benachbarten 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 Fig. 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 eingebracht sind. Der punktförmige Auftrag ist durch Säulen 6' bzw. 7' dargestellt, wobei die Säulen 6' den organischen und die Säulen 7' den anorganischen Kleber darstellen.


Anspruch[de]
  1. 1. Gebäudeelement für die Erstellung von Innenwänden, Aussenwänden und/oder Decken bzw. Dächern, vorzugsweise flachen oder gering geneigten Dächern eines Gebäudes, bestehend aus einer einen Dämmkern bildenden Dämmschicht, vorzugsweise aus mit einem Bindemittel gebundenen Mineralfasern, insbesondere mit einem Kunstharz gebundenen Steinwolle- und/oder Glaswollefasern, zumindest einer vorzugsweise metallischen Deckschicht, die auf einer großen Oberfläche der Dämmschicht angeordnet ist, und gegebenenfalls einer Zwischenlage, wobei zwischen den Schichten eine Klebstoffschicht angeordnet ist, die die Schichten miteinander verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebstoffschicht (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 Klebstoffschicht (5) angeordnet sind.
  2. 2. Gebäudeelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kleber als ein- oder zweikomponentiger organischer Kleber ausgebildet ist.
  3. 3. Gebäudeelement nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kleber zumindest einen anorganischen Bestandteil, beispielsweise auf Basis von Wasserglas, Zement, Gips und/oder anderen anorganischen Bindemitteln, aufweist.
  4. 4. Gebäudeelement nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche (6, 7) der Kleber insgesamt eine vollflächige Beschichtung ausbilden.
  5. 5. Gebäudeelement nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche (6, 7) der beiden Kleber alternierend angeordnet sind.
  6. 6. Gebäudeelement nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kleber aufschäumend ausgebildet ist.
  7. 7. Gebäudeelement nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämmschicht (2) aus großformatigen Mineralfaserplatten besteht.
  8. 8. Gebäudeelement nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (3) aus profilierten, insbesondere eine Sickengeometrie, aufweisenden Blechelementen besteht und der aufschäumende Kleber in jedem Bereich des von der Dämmschicht (2) beabstandeten Abschnitts angeordnet ist, während in jedem auf der Dämmschicht (2) aufliegenden Bereich (6) eine Schicht (5) des zweiten Klebers angeordnet ist.
  9. 9. Gebäudeelement nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kleber in Form von Tropfen und/oder Raupen aufgetragen sind.






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