| Dokumentenidentifikation |
DE102004049618B4 30.08.2007 |
| Titel |
Hohlbaustein und Verwendung einer rieselfähigen Mischung |
| Anmelder |
Knauf Perlite GmbH, 44147 Dortmund, DE |
| Erfinder |
Koslowski, Thomas, Dr., 44227 Dortmund, DE; Martin, Kai, 44225 Dortmund, DE; Schwiebacher, Werner, 50823 Köln, DE |
| Vertreter |
Becker und Kollegen, 40878 Ratingen |
| DE-Anmeldedatum |
12.10.2004 |
| DE-Aktenzeichen |
102004049618 |
| Offenlegungstag |
20.04.2006 |
| Veröffentlichungstag der Patenterteilung |
30.08.2007 |
| Veröffentlichungstag im Patentblatt |
30.08.2007 |
| IPC-Hauptklasse |
E04C 1/41(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
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| Beschreibung[de] |
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Die Erfindung betrifft ein Bauelement in Form eines Hohlbausteins,
dessen Hohlräume gefüllt sind mit einem Dämmmaterial auf Basis eines
porösen Schüttguts, sowie die Verwendung einer Mischung zur Konfektionierung
eines solchen Hohlbausteines.
Hohlsteine, deren Hohlräume gefüllt sind mit einem Dämmmaterial
auf Basis eines porösen Schüttgutes, sind durch die DE
30 37 409 A1 bekannt. Als poröses Schüttgut, auf dessen Basis
das Dämmmaterial gebildet ist, wird hier insbesondere auch geblähte Perlite
verwendet.
Bei geblähter Perlite handelt es sich um ein körniges, poröses
Schüttgut aus geblähter, natürlicher Perlite. Natürliche Perlite,
ein vulkanisches Gesteinsglas, wird bei Erhitzung in Folge Wasserverdampfung stark
expandiert (gebläht) und dadurch zu einem sehr porösen, leichten Schüttgut
mit einem Schüttgewicht von nur etwa 30 bis 100 kg/m3.
Aufgrund seiner geringen Dichte eignet sich geblähte Perlite
hervorragend als Isoliermaterial für Dämmzwecke.
Problematisch ist die Verwendung von geblähter Perlite zur Erstellung
eines Dämmmaterials, mit dem die Hohlräume in einem Hohlbaustein verfüllt
werden sollen. Denn um ein „Herausrieseln" der geblähten Perlite aus
den Hohlräumen zu verhindern, muss die geblähte Perlite mit einem Bindemittel
gebunden werden, so dass die geblähte Perlite nach dem Abbinden des Bindemittels
in den Hohlräumen haften bleibt.
Die hierfür bekannten Bindemittel bestehen unter anderem aus
Methylcellulose und/oder einer wässrigen Kunststoffdispersion. Aufgrund der
hohen Porosität von geblähter Perlite oder einem sonstigen porösen
Schüttgut dringt jedoch ein hoher Anteil dieser Kunststoffdispersion in die
Perlite ein. Es werden daher hohe Mengen an Kunststoffdispersion benötigt,
bis die geblähte Perlite stark „gesättigt" ist und überhaupt
ein ausreichender Anteil an Kunststoffdispersion auf der Oberfläche der geblähten
Perlite verbleibt, um die Körner aus geblähter Perlite miteinander verbinden
zu können.
Die Verwendung von Methylcellulose als Bindemittel ist ungeeignet,
da die klebenden Eigenschaften von Methylcellulose unzureichend sind. Ferner quillt
Methylcellulose stark auf, so dass keine Volumenbeständigkeit erreichbar ist.
Insgesamt stellt sich die Mischung aus geblähter Perlite und
Kunststoffdispersion damit als eine sehr feuchte, schlecht rieselfähige Masse
dar. Die Verfüllung der Hohlräume in den Hohlbausteinen mit einer entsprechenden
Mischung aus Kunststoffdispersion und geblähter Perlite ist daher problematisch,
da die feuchte Masse nur sehr schlecht in die Hohlräume eindringt.
Dies kann dazu führen, dass die Mischung aus geblähter Perlite
und Kunststoffdispersion nicht homogen in den Hohlräumen der Hohlbausteine
verteilt ist. Beispielsweise können im mittleren Bereich der Hohlräume
Freiräume verbleiben, die nicht mit der Mischung aus geblähter Perlite
und Kunststoffdispersion verfüllt sind. Auch kann es im Randbereich der Hohlräume
zur so genannten „Brückenbildung" kommen, also Bereichen, bei denen
die Mischung aus geblähter Perlite und Kunststoffdispersion nicht in Kontakt
mit der Wand des Hohlraumes steht, so dass die Verankerung der Mischung beziehungsweise
des daraus erstellten Dämmelementes im Hohlraum häufig nur unzureichend
ist. Im Extremfall kann dies dazu führen, dass die Mischung aus geblähter
Perlite und Kunststoffdispersion beziehungsweise ein daraus gebildetes Dämmmaterial
aus dem Hohlraum herausfällt.
Es hat zahlreiche Versuche gegeben, eine verbesserte Mischung zur
Verfügung zu stellen, mit der Hohlräume in Hohlbausteinen verfüllt
werden können. Beispielsweise wurde versucht, ein Eindringen des Bindemittels
in die geblähte Perlite dadurch zu verhindern, dass die Körner aus geblähter
Perlite vor dem Vermischen mit der Kunststoffdispersion an ihrer Oberfläche
hydrophobiert wurden. Das hydrophobierte Perlitekorn konnte dann jedoch nur unzureichend
von Bindemittel benetzt werden, wodurch der Kontakt zwischen den Körnern aus
geblähter Perlite und Kunststoffdispersion vermindert wurde.
Ein weiterer Nachteil der Mischung aus geblähter Perlite und
Kunststoffdispersion beziehungsweise eines daraus erstellten Dämmmaterials
liegt auch in dessen ungünstiger Baustoffklasse, so dass das Dämmmaterial
beziehungsweise ein unter Verwendung des Dämmmaterials erstellter Hohlbaustein
regelmäßig allein den Baustoffklassen A2 bis B zugeordnet werden kann.
Schließlich ist die Verwendung der Kunststoffdispersion mit einer
erheblichen Geruchsbelästigung in der Produktion verbunden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hohlbaustein, zum
Beispiel einen Hohlbauziegel, zur Verfügung zu stellen, dessen Hohlräume
mit einem Dämmmaterial auf Basis eines porösen Schüttgutes, beispielsweise
geblähter Perlite, gefüllt sind, wobei das Dämmmaterial homogen in
den Hohlräumen des Hohlbausteines verteilt ist und gut mit dem Hohlbaustein
verbunden ist. Ferner soll das Dämmmaterial beziehungsweise der unter Verwendung
des Dämmmaterials konfektionierte Hohlbaustein eine nur geringe
Brennbarkeit aufweisen, so dass der Hohlbaustein auch der Baustoffklasse A1 zuordenbar
ist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine rieselfähige
Mischung auf Basis eines porösen Schüttgutes und Wasser zur Verfügung
zu stellen, die sich vorteilhaft zur Verfüllung von Hohlräumen in Hohlbausteinen
eignet.
Zur Lösung der vorgenannten Aufgaben wird zum einen vorgeschlagen
ein Hohlbaustein, dessen Hohlräume gefüllt sind mit einem Dämmelement
auf Basis eines porösen Schüttgutes, wobei das Dämmmaterial gebildet
ist aus einer Mischung, enthaltend poröses Schüttgut, Wasser, Stärke
und gegebenenfalls weitere Komponenten.
Zur Lösung der weiteren Aufgabe wird erfindungsgemäß
vorgeschlagen die Verwendung einer abgebundenen Mischung, enthaltend poröses
Schüttgut, Wasser, Stärke und gegebenenfalls weitere Komponenten, zur
Verfüllung von Hohlräumen in Hohlbausteinen.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass die Rieselfähigkeit
der ein poröses Schüttgut enthaltenden Mischung erhöht werden muss,
um die Hohlräume in den Hohlbausteinen einfacher mit der Mischung füllen
zu können. Weiter wurde erkannt, dass die Rieselfähigkeit nur erhöht
werden kann, wenn gleichzeitig der Feuchtigkeits-, beziehungsweise Wasseranteil
in der Mischung aus porösem Schüttgut und Bindemittel verringert wird.
Es wurde herausgefunden, dass dies allein dann möglich ist, wenn die Mischung
aus porösem Schüttgut und Stärke zusammengesetzt ist, so dass ein
Eindringen von Bindemittel in das poröse Schüttgut, insbesondere beispielsweise
geblähter Perlite, ganz oder zumindest weitgehend verhindert wird.
Erfindungsgemäß wird ein Eindringen von Wasser in das poröse
Schüttgut dadurch verhindert, dass Stärke verwendet wird, die als Verdicker
und Bindemittel wirkt. Stärke weist gegenüber den bisher verwendeten Bindemittel
eine erhöhte Viskosität auf, so dass diese kaum oder überhaupt nicht
mehr in das poröse Schüttgut eindringt. Gleichzeitig wirkt die Stärke
klebend, so dass die Körner aus porösem Schüttgut miteinander verbunden
werden.
Anmeldungsgemäß wird unter einem „Verdicker" eine
Komponente verstanden, die Wasser verdickt, dessen Viskosität also erhöht.
Als Verdicker wird Stärke verwendet, insbesondere beispielsweise
eine kaltwasserlösliche Stärke und/oder eine warmwasserlösliche Stärke
(Kochstärke). Als kaltwasserlösliche oder warmwasserlösliche Stärke
kann beispielsweise Kartoffelstärke verwendet werden. Bei Verwendung einer
entsprechenden Stärke steht ein sehr effektiver und gleichzeitig kostengünstiger
Verdicker zur Verfügung.
Durch die Verwendung von Stärke weist die anmeldungsgemäße
Mischung aus porösem Schüttgut, Wasser, Stärke und etwaigen weiteren
Komponenten nur einen sehr geringen Wasseranteil auf. Die Rieselfähigkeit dieser
Mischung ist daher äußerst hoch, so dass die Mischung hervorragend in
die Hohlräume von Hohlbausteinen gefüllt werden kann. Die Hohlräume
können hierdurch problemlos vollständig mit der Mischung ausgefüllt
werden. Die Bildung von Freiräumen in den mit der Mischung verfüllten
Hohlräumen wird verhindert. Die Mischung ist mithin sehr homogen in den Hohlräumen
verteilt und ein fester Verbund der Mischung mit der Wand der Hohlräume ist
gewährleistet.
Ferner muss die Mischung, im Gegensatz zu den bisherigen Mischungen,
in wesentlich geringerem Umfang getrocknet werden. Hierdurch können Zeit und
Kosten gespart werden.
Unter einem Hohlbaustein wird im Sinne der Anmeldung ein beliebiges
Bauelement verstanden, das einen oder mehrere Hohlräume aufweist. Der Hohlbaustein
kann beispielweise ein Baustein, beispielsweise ein Wandbaustein oder auch eine
Bauplatte, eine Bodenplatte oder ein Deckenelement sein. Der Hohlbaustein kann aus
einem beliebigen Material bestehen, beispielsweise aus einem keramischen Material,
Beton, Zement, Kalksandstein, Gips, Holz, Bimsstein oder Naturstein.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als
Hohlbaustein ein Hohlziegel verwendet. Bekanntermaßen weist ein Hohlziegel
einen oder mehrere Hohlräume auf, die sich durch den Hohlziegel hindurch erstrecken.
Bei Verwendung eines Hohlziegels ergänzen sich die guten Baueigenschaften des
Hohlziegels (stabil, kostengünstig) hervorragend mit den guten Baueigenschaften
eines Dämmmaterials auf Basis eines porösen Schüttgutes, insbesondere
beispielsweise geblähter Perlite (leicht, hochisolierend).
Grundsätzlich kann die Mischung beziehungsweise das daraus gebildete
Dämmmaterial ein beliebiges poröses Schüttgut enthalten, also beispielsweise
Schaumglas, Blähglas, Blähton oder Bims. Bevorzugt wird für das poröse
Schüttgut jedoch geblähte Perlite oder geblähte Vermiculite eingesetzt.
Es können auch mehrere der vorgenannten Schüttgüter miteinander vermischt
als poröses Schüttgut eingesetzt werden.
Das poröse Schüttgut kann in der Mischung beispielsweise
in Anteilen zwischen 40 und 70 Gew.-%, also beispielsweise auch in Anteilen zwischen
45 und 60 Gew.-%, in Anteilen zwischen 50 und 60 Gew.-% oder in Anteilen zwischen
50 und 58 Gew.-% vorliegen.
Grundsätzlich kann ein poröses Schüttgut einer beliebigen
Körnung verwendet werden. Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass
das poröse Schüttgut eine Korngröße im Bereich von größer
0 mm bis 6 mm aufweist. Die besten Dämmeigenschaften konnten nachgewiesen werden
bei einem porösen Schüttgut mit einer Korngröße von etwa 1 mm.
In diesem Fall ist die Porosität des aus der Mischung erstellten Dämmmaterials
jedoch so gering, dass es gegebenenfalls nur schwer zu trocknen ist. 50 bis 80 Gew.-%
des porösen Schüttguts in der Mischung können daher in einer Korngröße
zwischen 2 und 4 mm vorliegen und 20 bis 50 Gew.-% des porösen Schüttguts
in einer Korngröße zwischen 0,5 und 1,5 mm (die Angaben in Gew.-% sind
jeweils bezogen auf den Anteil an porösem Schüttgut in der Mischung).
Der Anteil an Wasser in der Mischung kann beispielsweise 30 bis 50
Gew.-% betragen, also beispielsweise auch 34 bis 50 Gew.5-%, 42 bis 50 Gew.-% oder
42 bis 48 Gew.-%.
Dieser Wasseranteil liegt deutlich unter dem Wasseranteil der bisher
verwendeten Mischungen aus einer wässrigen Kunststoffdispersion und geblähter
Perlite.
Die Stärke kann in der Mischung beispielsweise in Gewichtsanteilen
von 2 bis 15 Gew.-% vorliegen, also beispielsweise auch in Gewichtsanteilen von
3 bis 15 Gew.-%, in Anteilen von 4 bis 10 Gew.-%. oder in Anteilen von 6 bis 10
Gew.-%.
Eine beispielhafte Mischung, aus der ein Dämmmaterial ausbildbar
ist, mit dem die Hohlräume des Hohlbausteines verfüllt sind, setzt sich
zum Beispiel wie folgt zusammen: 52 Gew.-% geblähte Perlite (als poröses
Schüttgut), 44 Gew.-% Wasser und 4 Gew.-% Kochstärke (als Verdicker).
Eine weitere beispielhafte Mischung setzt sich beispielsweise wie folgt zusammen:
58 Gew.-% geblähte Perlite, 38,4 Gew.-% Wasser und 3,6 Gew.-% Kochstärke.
Neben den vorgenannten Komponenten poröses Schüttgut, Wasser
und Stärke kann die Mischung noch eine oder mehrere weitere Komponenten enthalten.
Wenigstens eine der weiteren Komponenten kann beispielsweise ein Kieselsol,
ein Wasserglas oder eine Mischung daraus sein. Kieselsol und/oder Wasserglas oder
Mischungen daraus können im Versatz beispielsweise in Anteilen von 1 bis 10
Gew.-% vorliegen, also beispielsweise auch in Anteilen von 1 bis 5 Gew.-% oder in
Anteilen von 1,5 bis 4,5 Gew.-%. Kieselsol und/oder Wasserglas üben –
neben der Stärke – in der Mischung ebenfalls eine klebende Wirkung auf
das poröse Schüttgut aus. Dabei wurde festgestellt, dass die Stärke
als Haftvermittler wirken kann, die die verklebende Wirkung von Wasserglas und/oder
Kieselsol in der Mischung verstärkt, so dass sich die Stärke einerseits
und das Kieselsol/Wasserglas andererseits in der Mischung hervorragend ergänzen.
Wenigstens eine der weiteren Komponenten kann ein Hydrophobierungsmittel
sein. Durch ein in der Mischung verteiltes Hydrophobierungsmittel wird die Mischung
insgesamt wasserabweisend (hydrophobiert). Damit ist die Mischung beziehungsweise
das aus der Mischung erstellte Dämmmaterial über das gesamte Volumen hydrophobiert
(massehydrophobiert), wodurch insbesondere auch ein Eindringen von Wasser in das
poröse Schüttgut zusätzlich erschwert beziehungsweise verhindert
werden kann. Gleichzeitig kann durch die Massehydrophobierung ein Eindringen von
Wasser in das Dämmmaterial verhindert werden, wenn letzteres beschädigt
wird.
Hydrophobierungsmittel können der Mischung beispielsweise in
Mengenanteilen von 0,1 bis 0,5 Gew.-%, also beispielsweise auch in Mengenanteilen
von 0,2 bis 0,4 Gew.-% beigefügt sein. Dabei können beliebige Hydrophobierungsmittel
gemäß dem Stand der Technik verwendet werden, beispielsweise Silikonate.
Kumulativ oder alternativ zur vorgenannten Massehydrophobierung durch
ein Hydrophobierungsmittel können auch die Körner des porösen Schüttgutes
selbst (vor-)hydrophobiert sein, wenngleich auf eine solche Vorhydrophobierung vorteilhafterweise
auch verzichtet werden kann, insbesondere wenn der Mischung, wie vorstehend beschrieben,
ein Hydrophobierungsmittel beigefügt ist.
Als wenigstens eine der weiteren Komponenten kann die Mischung auch
eine Kunststoffdispersion enthalten. Entsprechende Kunststoffdispersionen können
insbesondere auch alternativ zu Kieselsol und/oder Wasserglas in der Mischung vorliegen,
da auch Kunststoffdispersionen, insbesondere wässrige Kunststoffdispersionen,
eine klebende Wirkung auf das poröse Schüttgut ausüben können.
Da Kunststoffdispersionen die Brennbarkeit der Mischung beziehungsweise die Brennbarkeit
des daraus erstellten Dämmmaterials jedoch erhöhen können, kann auf
die Verwendung von Kunststoffdispersionen auch verzichtet werden.
Die wässrigen Kunststoffdispersionen können beispielsweise
in Anteilen von 2 bis 12 Gew.-%, also beispielsweise auch in Anteilen von 4 bis
6 Gew.-% in der Mischung vorliegen.
Dabei können beliebige Kunststoffdispersionen nach dem Stand
der Technik eingesetzt werden, beispielsweise Reinacrylatdispersionen, Dispersionen
auf Basis Acrylat-vinylacetat-copolymeren, auf Basis von Ethylacetat und Methylmetacrylat-copolymeren,
auf Basis von Butylacetat und Methylmetacrylat-copolymeren, Carboxylierte Butadien-Styrol-Copolymerisate,
Polyvinylacetat Dispersionen, Polyurethandispersionen oder Mischungen aus den vorgenannten
Dispersionen.
Die vorgemachten Angaben in Gewichtsprozent beziehen sich –
soweit nicht anders angegeben – jeweils auf den Anteil am Gesamtgewicht der
Mischung.
Beim Abbinden der Mischung bildet diese das Dämmmaterial aus,
mit dem die Hohlräume des Hohlbausteines gefüllt sind. Der Wasseranteil
im (abgebundenen) Dämmmaterial kann beispielsweise unter 1 Gew.-% liegen. Das
(abgebundene) Dämmmaterial kann dabei beispielsweise zusammengesetzt sein aus
65 bis 95 Gew.-%, also beispielsweise auch 70 bis 90 Gew.-% porösem Schüttgut,
2 bis 25 Gew.-%, also beispielsweise auch 5 bis 10 Gew.-% Verdicker, unter 1% Wasser
und 1 bis 12 Gew.-%, also beispielsweise auch 2 bis 8 Gew.-% etwaigen weiteren Komponenten.
Ein Hohlbaustein, dessen Hohlräume unter Verwendung der anmeldungsgemäßen
Mischung verfüllt sind, zeichnet sich dadurch aus, dass das aus der Mischung
gebildete Dämmmaterial äußerst homogen in den Hohlräumen vorliegt
und gleichzeitig äußerst fest mit der Wand des jeweiligen Hohlraumes verbunden
ist. Eine Herausfallen der Mischung und des Dämmmaterials aus den Hohlräumen
kann dadurch vermieden werden. Gleichzeitig weisen die Hohlbausteine sehr gute und
gleichmäßige Eigenschaften, insbesondere auch (Wärme- und Schall-)
Isolationseigenschaften auf.
Das Dämmmaterial zeichnet sich schließlich durch eine nur
sehr geringe Brennbarkeit aus, so dass man dieses beziehungsweise einen unter Verwendung
anmeldungsgemäßen Mischung konfektionierten Hohlbaustein der Brennbarklasse
A1 zuordnen kann.
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| Anspruch[de] |
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Hohlbaustein, dessen Hohlräume gefüllt sind mit einem abgebundenen
Dämmmaterial auf Basis eines porösen Schüttgutes, wobei das Dämmmaterial
gebildet ist aus einer Mischung, enthaltend poröses Schüttgut, Wasser
und Stärke.
Hohlbaustein nach Anspruch 1 in Form eines Hohlziegels.
Hohlbaustein nach Anspruch 1, bei dem das poröse Schüttgut
geblähte Perlite oder geblähte Vermiculite ist.
Hohlbaustein nach Anspruch 1, bei dem das Dämmmaterial als wenigstens
eine weitere Komponente Kieselsol, Wasserglas oder eine Mischung daraus enthält.
Hohlbaustein nach Anspruch 1, bei dem das Dämmmaterial als wenigstens
eine weitere Komponente Hydrophobierungsmittel enthält.
Hohlbaustein nach Anspruch 1, bei dem das Dämmmaterial als wenigstens
eine weitere Komponente Kunststoffdispersion enthält.
Verwendung einer rieselfähigen Mischung, enthaltend poröses
Schüttgut, Wasser und Stärke zur Verfüllung von Hohlräumen in
Hohlbausteinen.
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