CH708688B1 - Stabiler Formkörper als Brandschutz und/oder Wärmedämmung und Leichtbauplatte mit einem solchen, Herstellverfahren und Verwendung davon sowie Bauwerk enthaltend einen stabilen Formkörper oder eine Leichtbauplatte. - Google Patents

Abstract

Stabiler Formkörper zur Verwendung als Wärmedämmung und/oder als Brandschutz, hergestellt auf der Grundlage von geblähtem Perlit als wesentlichem Bestandteil. Der eingesetzte geblähte Perlit ist ein geschlossenzelliger Perlit, das heisst, er besteht aus mit Luft gefüllten Kugeln aus expandierten, geschlossenzelligen Silicasanden. Die Perlitkugeln weisen eine Druckfestigkeit von mindestens 0.4 N/mm 2 und im trockenen Zustand eine Schüttdichte von 50 bis 400 Gramm/Liter auf. Der Restbestandteil des Formkörpers besteht aus wenigstens einem Bindemittel. Die Erfindung betrifft weiter eine Leichtbauplatte mit einem solchen Formkörper für den Einsatz im Baugewerbe, ein Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers und einer Leichtbauplatte, eine Verwendung einer Leichtbauplatte sowie ein Bauwerk mit einer Leichtbauplatte oder einem Formkörper.

Description

Beschreibung [0001] Diese Erfindung betrifft einen speziellen stabilen Formkörper und eine stabile Leichtbauplatte mit einem solchen Formkörper, für Anwendungen aller Art und insbesondere wenn als Platten ausgeführt zum Verbauen als Innen- und Aussenwärmedämmung von Bauwerken. Die Platten und Formkörper sind auch für den Brandschutz vielseitig ersetzbar. Andererseits betrifft die Erfindung das Verfahren zur Herstellung dieser stabilen Formkörper und Platten, ihre Verwendung und schliesslich Bauwerke, die aus solchen Formkörpern oder Platten bestehen oder solche enthalten, oder Bauwerke, an denen Aussen- oder Innenwände damit gegen den Wärmedurchgang ausgerüstet sind, d.h. in branchenüblicher Ausdruckweise «isoliert» sind - das heisst wärmegedämmt sind.

[0002] Altbauten sind zwar oftmals schön - manchmal eigentliche Baudenkmäler - aber sie weisen meist eine schlecht wärmedämmende Bauhülle auf und sind im Allgemeinen nachträglich schwer zu dämmen. Die Entwicklung effizienter Dämmsysteme, etwa eines guten wärmedämmenden Dämmputzes oder gut wärmedämmender Dämmplatten ist daher eine Herausforderung. Heute gibt es Dämmputze und Dämmplatten auf der Basis von Aerogel, die doppelt so gut Wärme dämmen wie sonst übliche Dämmputzsorten. Der Referenzwert für die Dämmung ist der Wärmedurchlass, und dieser wird als Wärmeleitzahl oder Lambda-Wert (λ = Lambda) ausgedrückt. Aerogel-Dämmputze weisen eine Wärmleitzahl bzw. einen Lambda-Wert von 30 mW/mK auf, als reiner Laborwert, und Dämmplatten aus Aerogel-Vlies einen solchen von 12 bis 15 mW/mK. Diese Aerogel-Dämmplatten sind daher wesentlich effizienter. Dazu kommt, dass der Aerogel-Dämmputz, wenn er gepumpt wird, seine Wirkung teilweise verliert, weil das Aerogel durch die Pumpe mechanisch gestresst wird.

[0003] In der Schweiz zum Beispiel gibt es etwa 1.5 Millionen Altbauten. Mit dieser Bausubstanz muss gelebt werden, ja, man will sie oft bewusst erhalten. Doch zugleich steigt der Energieverbrauch des Landes. 4.5 Millionen Tonnen leichtes Heizöl und 3 Millionen Kubikmeter Erdgas werden laut dem Schweizer Bundesamt für Energie jährlich importiert. 43 Prozent davon werden für das Heizen von Gebäuden verbrannt. Um sparsamer mit diesen Energieträgern umzugehen, führt kein Weg um eine bessere Isolation dieser alten Häuser herum. Wie dämmt man aber einen historischen Altbau -sei es nun ein Riegelhaus, ein Haus aus der Art-Deco-Epoche oder ein altes Bürgerhaus? Der Heimatschutz erlaubt es nicht, historische Fassade einfach mit modernen Dämmplatten einzupacken.

[0004] Um die Optik einer alten Hauswand zu erhalten, eignet sich ein Verputz am besten. Das Auskleiden von verwinkelten Treppenhäusern, Rundbögen und Stützmauern mit herkömmlichen dicken Dämmplatten ist zuweilen aufwändig. Eine Verkleidung aus Dämmputz lässt sich besonders an verwinkelten Bereichen entschieden einfacher anbringen. Ausserdem liegt der Putz direkt auf dem Mauerwerk auf und lässt keine Lücken frei, in denen Feuchtigkeit kondensieren kann. In der Praxis greift man deshalb oft auf Kombinationen von Dämmplatten und Dämmputzen zurück. Grosse, ebene Flächen werden mit Dämmplatten verkleidet, verwinkelte Bereiche des Baukörpers hingegen mit Dämmputz versehen.

[0005] Einer der besten, wenn nicht der allerbeste Dämmstoff, der industriell hergestellt werden kann, ist Aerogel. Das Material, wegen seiner Optik auch als «gefrorener Rauch» bekannt, besteht zu rund 5 Prozent aus Silikat - der Rest ist Luft. Aerogel wurde bereits in den Sechzigerjahren zur Dämmung von Raumanzügen eingesetzt und brachte es auf 15 Einträge im Guinness-Buch der Rekorde, darunter denjenigen als «bester Isolator» und «leichtester Feststoff» mit Wärmeleitzahlen bzw. Lambda-Werten von 2 bis 5 mW/(mK). Im Baubereich wird Aerogel bereits eingesetzt, etwa als einblasbarer Dämmstoff für Mauerzwischenräume oder in Form von Dämmplatten aus Faservlies. Tatsächlich sind Aerogel-Kügelchen extrem leicht, fast gewichtslos, und sie lassen sich zwischen Daumen und Zeigefinger festhalten. Doch sobald man die Finger aneinander reibt, zerbröseln diese Kügelchen. Nach zwei, drei Bewegungen ist nur noch ein feines Pulver übrig. Wenn das Pulver sachte mit Wasser angerührt wird und der damit versetzte Putz von Hand aufgetragen wird, lassen sich zwar gute Ergebnisse erzielen, aber wenn der Putz mit einem Druck von 5 bis 20 bar durch den Schlauch einer professionellen Putzmaschine gepumpt wird, so zerstört die mechanische Beanspruchung das Aerogel und seine wärmedämmende Wirkung. Aerogel müsste daher in so einer Weise in den Putz integriert werden, dass seine Wirkung auch beim maschinellen Pumpen des Dämmputzes erhalten bleibt. Laborproben dieses von der Eidgenössischen Materialprüfungsanstalt EMPA in CH-Dübendorf entwickelten Aerogel-Putzes ergaben eine Wärmeleitfähigkeit λ von 30 mW/ (mK). Damit wäre dieser Aerogel-Dämmputz mehr als doppelt so gut. Wärme dämmt wie ein herkömmlicher Dämmputz und vergleichbar oder gar noch besser dämmend als eine Platte aus extrudiertem Polystyrol (EPS). Die herkömmlichen Dämmputze weisen Wärmeleitzahlen bzw. Lambda-Werte zwischen 65 und 90 mW/(mK) auf, die schlechtesten bloss einen λ-Wert von 110 oder 130 mW/(mK).

[0006] Zur praktischen Applikation wird der Aerogel-Dämmputz mit einer Verputzmaschine auf das Mauerwerk aufgespritzt und anschliessend glatt gezogen. Dieser weiche Dämmputz muss anschliessend in einem weiteren Arbeitsgang mit einem gewebearmierten Einbettmörtel geschützt werden. Es hat sich allerdings gezeigt, dass ein Aerogel als gepumpter Putz aufgebracht, deutlich mehr Wärme durchlässt, vor allem wenn die Pumpstrecke lang ist. Aufgrund der mechanischen Beanspruchung des Aerogels in der Pumpe fällt seine Wirkung zusammen und die Wärmeleitzahl bzw. der Lambda-Wert steigt. Bei einer 30 Meter langen Pumpleitung steigt der Wärmedurchlass und somit die Wärmeleitzahl bzw. der Lambda-Wert von sonst 30 auf 40 bis 45 mW/mK.

[0007] Wärmedämmplatten andererseits erleiden durch ihre Montage keine Verschlechterung ihres λ-Wertes. Eine Aerogel-Platte bringt einen λ-Wert von 15 bis 20 mW/mK, ist also besser als eine extrudierte Polystyrolplatte (EPS-Platte) mit ihrem λ-Wert von 33 mW/mK. Wenngleich nicht überall Wärmedämmplatten einsetzbar sind, so sind solche doch in vielen Situationen ideal, denn sie bieten einen tiefen λ-Wert. Aerogel-Platten oder Aerogel-Dämmputze sind im Allgemeinen sehr teuer. Könnte man eine Wärmedämmplatte mit vergleichbaren λ-Werten zu wesentlich tieferen Preisen einsetzen, so wäre eine solche für sehr viele Anwendungen hochinteressant. Eine dünne und leichte Dämmplatte kann grundsätzlich rasch und einfach verbaut werden, und sie lässt sich beliebig zuschneiden.

[0008] Anders als bei Wärmedämmplatten geht es beim Brandschutz darum, eine grosse Hitze - hohe Temperaturen -infolge eines Brandes auf der einen Seite der Brandschutzplatte möglichst lange von der andere Seite der Brandschutzplatte fernzuhalten. Hier spielt die Dichte der Platte eine andere Rolle. Sie sollte hoch sein, damit die Platte aufgrund ihres Materials und dessen Masse im Brandfall eine endotherme Reaktion aufweist, das heisst, bei Hitzeeinwirkung grosse Energiebeträge aufnehmen kann auf Grund der Abspaltung von grossen Mengen an Wasser und anderen Reaktionsprodukten. Eine Kühlwirkung des Systems ist die Folge. Herkömmlich setzt man dazu als Basismaterial zum Beispiel Werkstoffe auf der Basis von Gips, Calziumsilikat, Blähglimmer, Blähton ein. Als Bindemittel dienen Wasserglas, Gips, Phosphate und Zement, im Speziellen Magnesiumzement oder Glaszement. Eine Brandschutzplatte sollte so leicht wie möglich und aber unbedingt so schwer wie nötig bei bestmöglichen Brandschutz-Eigenschaften sein.

[0009] Die Aufgabe dieser Erfindung ist es daher, stabile Formkörper und Leichtbauplatten mit einem solchen Formkörper zur Wärmedämmung oder zur Verwendung als Brandschutz zu schaffen sowie das Verfahren zu ihrer Herstellung anzugeben, nämlich für stabile Formkörper sowie auch für Leichtbauplatten mit einem solchen stabilen Formkörper, die einen tieferen λ-Wert als herkömmliche Wärmedämmplatten bieten und welche eine solche Stabilität und Dauerhaftigkeit aufweisen, dass sie sich als Leichtbaumaterial für Anwendungen aller Art, für das Verbauen auf Innen- und Aussenwänden von Gebäuden eignen oder in einer besonderen Ausführung als Brandschutzplatten einsetzbar sind.

[0010] Ausserdem sollen diese stabilen Formkörper und Platten kostengünstig herstellbar sein, damit sie auch ökonomisch konkurrenzfähig gegenüber den etablierten Wärmedämmverfahren wie dem Aufträgen von Dämmputz oder dem Anbauen von herkömmlichen Dämmplatten, etwa solchen aus extrudiertem Polystyrol und anderem Wärmedämmmaterial, einsetzbar sind. Ebenso sollen sie als Brandschutzplatten technisch überzeugen und preislich konkurrenzfähig sein. So ist es denn eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, nach welchem solche stabilen Formkörper einerseits und Platten andererseits hergestellt werden können.

[0011] Schliesslich ist es eine Aufgabe der Erfindung, einerseits die Verwendung solcher stabiler Formkörper für verschiedene Anwendungen und Einsätze anzugeben, und andererseits die Verwendung von solchen Leichtbauplatten mit Formkörpern anzugeben, für eine bessere Wärmedämmung von Gebäudehüllen und für einen verbesserten Brandschutz.

[0012] Diese Aufgabe wird gelöst von einem stabilen Formkörper mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie von einer Leichtbauplatte nach Anspruch 7 mit einem solchen stabilen Formkörper.

[0013] Das Verfahren zur Herstellung solcher stabiler Formkörper und Leichtbauplatten ist durch die Merkmale des Anspruchs 9 gekennzeichnet.

[0014] Die Verwendung der erzeugten stabilen Formkörper und Leichtbauplatten erfolgt gemäss den Merkmalen des Anspruchs 13, und ein Bauwerk ist durch die Merkmale der Ansprüche 14 oder 15 gekennzeichnet.

[0015] Anhand der Zeichnungen wird eine formstabile Platte mit einem stabilen Formkörper und ihr Aufbau näher beschrieben wie auch ihre Verwendung für das Verbauen an Gebäudewänden erläutert. Der Aufbau irgendeines dreidimensionalen Formkörpers sowie auch seine Herstellung sind im Wesentlichen identisch.

[0016] Es zeigt:

Fig. 1: eine formstabile Platte aus dem homogenen Gemisch aus mit Luft gefüllten Kugeln aus expandierten ge- schlossenzelligen Silicasanden, mineralischem Bindemittel und einem Schäumungsmittel;

Fig. 2: den Aufbau einer Ausführung der formstabilen Platte als Laminat, in einem Querschnitt;

Fig. 3: den Aufbau einer Sandwich-Platte in einem Querschnitt;

Fig. 4: den Aufbau einer formstabilen Platte, bei welcher eine Flachseite und eine Schmalseite von einer armie renden Verstärkungsschicht oder einer zusätzlichen Isolationsschicht eingefasst ist;

Fig. 5 den Aufbau einer formstabilen Platte mit mehreren plattenartigen Kernen, die mittels Dübeln verbunden sind und bei welcher eine Flachseite und alle Schmalseiten von einer armierenden Verstärkungsschicht eingefasst sind;

Fig. 6: den ersten Arbeitsschritt für das Wärmedämmen einer verputzten Altbau-Wand - Entfernen des alten Put zes und säubern;

Fig. 7 den zweiten Arbeitsschritt für das Ausrüsten einer verputzten Altbau-Wand mit formstabilen Wärmedämmplatten - und das Egalisieren der Wand mittels eines Putzes;

Fig. 8: den dritten Arbeitsschritt für das Ausrüsten einer verputzten Altbau-Wand mit einer Wärmedämmung - mit

Aufbringen eines Klebemörtel-Aufstrichs und Applizieren von formstabilen Wärmedämmplatten auf den noch feuchten Klebemörtel und wenn nötig fixeren;

Fig. 9: den vierten Arbeitsschritt für das Ausrüsten einer verputzten Altbau-Wand mit Wärmedämmplatten - mit dem Aufbringen eines Unterputzes mit darin integriertem armierendem Netz;

Fig. 10: den fünften Arbeitsschritt - Aufbringen eines Feinputzes und bedarfsweise Aufträgen eines Farbanstrichs.

[0017] Rohperlit ist ein chemisch und physikalisch umgewandeltes, vulkanisches Gestein (Obsidin) mit weissem, pudri-gem Aussehen. Der rohe Perlit enthält bis 2% Wasser und weist eine Dichte von 900-1600 kg/m3 auf. Gemäss einem Verfahren mit mehrstufigem Glühen auf Temperaturen von ca. 800 °C bis 1400 °C bläht sich Perlit auf das 10-15fache Volumen auf. Die Dichte des Blähproduktes beträgt dann bloss noch 50-400 kg/m3, weist also ein sehr aussergewöhnlich leichtes Gewicht auf. Das Blähen von Perlit ist seit Jahren bekannt. Die bisherige Blähmethode führt aber zu offenzeiligen, zerrissenen Perliten. Für die vorliegenden formstabilen Platten wird jedoch ein neuartiges Perlit, bestehend aus glasierten Kugeln mit geschlossenen Flohlräumen, eingesetzt. Das Verfahren zur Herstellung dieser neuartigen Perlite erfolgt mehrstufig und ist im Detail in WO 2013 6/053 635 A1 beschrieben. Dabei wird der Perlitsand zunächst mittels einer Sieblinie in verschiedene Korngrössen sortiert. Jede einzelne Korngrösse wird anschliessend in einem Rieselkanal mit mehrstufigen Temperaturzonen ansteigender Temperaturen aufgebläht und damit die Oberfläche der Kugeln verglast. Übliche in dieser Weise erzeugte Korngrössen sind: - 0.1 mm bis 0.5 mm - 0.5 mm bis 0.8 mm - 0.8 mm bis 1.0 mm - 1.0 mm bis 2.0 mm

Bisher wurden Perlite in traditionellen Öfen aufgebläht. Infolge der unkontrollierten Temperatureinwirkung zerreissen die Perlite, welche als trockenes Blähprodukt ein tiefes Schüttgewicht von weniger als 300 Gramm/Liter aufweisen. Grundsätzlich haben Dämmplatten mit einem tiefen Schüttgewicht einen höheren Porenanteil und entsprechend immer eine bessere Dämmwirkung. Entsprechend entstehen in traditionellen Öfen offenzeilige Perlite, welche naturgemäss ein hohes Wasseraufnahmevermögen aufweisen und sich entsprechend als Wärmedämmmaterial weniger gut eignen. Wird beispielsweise im Stand der Technik ein trockenes Blähprodukt mit einem Schüttgewicht weniger als 300 Gramm/Liter als Dämmmaterial in Platten, Putzen oder Füllstoffen eingesetzt, so sind zusätzliche Massnahmen für eine Hydrophobierung oder Beschichtung der Oberfläche mit Bitumen notwendig, also unabdingbar. Diese Hydrophobierungsmassnahmen machen derartige Dämmplatten aber wirtschaftlich wenig interessant. Mit dem Verfahren gemäss WO 2013/053 635 gelingt es, geschlossenzelliges Perlit mit einem im Trockenzustand tiefen Schüttgewicht von weniger als ca. 50 bis 400 Gramm/Liter zu erzeugen. Wenn hier von geschlossenzellig gesprochen wird, so ist damit gemeint, weitestgehend geschlossenzellig, denn man kann nicht ausschliessen, dass beim Blähen das eine oder andere Sandkorn nicht optimal und wirklich wasserdicht gebläht wird. Aber im Vergleich mit den zuvor geblähten Perliten, die allesamt offenporig waren, kann mit diesem Verfahren im Grundsatz geschlossenzelliges Perlit erzeugt werden, also mit geschlossenen Poren und somit wasserdichtes. Grundsätzlich wird der Dämmeffekt erhöht, wenn in die Platte möglichst viel Luft eingebracht wird. Es hat sich gezeigt, dass der Luftanteil in der Dämmplatte dadurch erhöht werden kann, dass beim Anmachen bzw. Aufmischen des mineralischen Bindemittels gezielt ein Schäumungsmittel eingebracht wird. Die glasierten, an ihrer Oberfläche geschlossenzel-ligen, mit Luft gefüllten Kugeln aus expandierten Silicasanden werden grundsätzlich mit einem mineralischen Bindemittel gemischt, das zudem optional mit einem Schäumungsmittel versetzt und mit Wasser angemacht wurde. Wahlweise kann den geschlossenzelligen Perliten bis zu etwa 10% ihres Volumenanteils Aerogel in Pulverform beigemischt werden. Als Bindemittel für Wärmedämmzwecke eignen sich mineralische wie auch organische Bindemittel, als Beispiel etwa Polymere, Epoxid, Vinylester, Phenolharze und andere. Diese Bindemittel können homogene Bindemittel oder auch Mischungen verschiedener Bindemittel sein, etwa solche aus Phosphaten, Zementen, Gips, Wasserglas, Kalk, pH-neutralem Kieselsol oder aus anderen mineralischen Bindemitteln. Wahlweise können weitere geeignete Zusatzstoffe beigemischt werden. Als solche eignen sich zum Beispiel Steinmehl, Flugasche, Gesteinsmehle, Blähglimmer, Blähton, offenporige Perlite etc. Alle Komponenten werden mit dem geschlossenzelligen Blähperlit zu einer homogenen Mischung gemischt und hernach in eine Form gepresst oder gegossenen bzw. geschüttet, wonach das Gemisch darin aushärtet. Durch die optionale Schäumung wird erreicht, dass die Platte als Ganzes je nach spezifischer Zusammensetzung aller Komponenten infolge der Luft in den geblähten Perliten sowie der Luft aus dem Schäumungsmittel eine Dichte von zwischen 120 kg/m3 bis 1200 kg/m3 aufweist. Das Einbringen dieses Schäumungsmittels als Luftporenbilder kann geschehen, indem es dem Bindemittel beigegeben wird und es durch das Mischen zusammen mit dem Bindemittel aufschäumt. Hernach wird diese aufgeschäumte Mischung mit dem geblähten Perlit vermischt, wonach die Mischung aushärtet. Als Variante kann ein Schäumungsmittel als Luftporenbilder dem Bindemittel beigegeben werden, das erst durch einen Wärmeeintrag aufschäumt, ähnlich wie Wirkung von Hefe in einem Teig, wonach das Bindemittel aushärtet. Eine weitere Variante besteht darin, dass ein fertiger Schaum dem Bindemittel oder der fertigen Mischung aus Bindemittel und Perlit zugegeben wird.

[0018] Die so hergestellten Perlit-Formkörper oder -Platten, mit oder ohne zusätzliche hydrophobe Beschichtung, sind in jedem Fall steif und formstabil und weisen eine überraschend gute Stabilität auf, sodass eine besondere Verstärkungs-

Schicht oder eine zusätzliche spezifische Dämmschicht für die meisten Anwendungen nicht notwendig ist. Als Besonderheit und im grossen Unterschied zu den bekannten offenzeiligen Perliten weisen die geschlossenzelligen Blähperlite eine erstaunliche Druckfestigkeit von 0.4 bis 5 N/mm2 auf. Diese Werte wurden bisher im praktischen Versuch ermittelt. Optional kann wahlweise noch ein Aerogel-Faservlies homogen zugegeben werden, oder im Rahmen eines laminatartigen Schichtaufbaus kann eine Schicht aus Aerogel-Pulver in den Schichtaufbau der Platte eingefügt werden.

[0019] Falls besonders steife Platten mit erhöhter Stabilität erforderlich sind, können sie optional mit zusätzlichen Stabilisierungsschichten in Form einer Gitterstruktur als armierende Verstärkungsschicht ausgerüstet sein. Eine solche Verstärkungsschicht kann auf einer der Flachseiten der Platte oder auf beiden Flachseiten aufgebracht werden oder auch die Oberflächen eines Formkörpers einfassen. Als Zwischenschicht ins Innere einer Platte oder eines Formkörpers kann beispielsweise eine Aerogel-Vliesschicht als zusätzliche Dämmschicht eingebaut werden, sodass ein Laminat-Schichtaufbau erzeugt wird. Als Option können Verankerungssysteme im Innern der Formkörper oder Platten eingebaut sein, indem etwa Dübel den Schichtaufbau quer zu den Schichten verlaufend annähernd durchsetzen.

[0020] Diese neuartigen, glasierten Kugeln haben eine im Gegensatz zu zerrissenem Perlit sehr geringe Wasseraufnahmefähigkeit. Auf der Basis dieser Kugeln, gemischt mit einem mineralischen Bindemittel, das mit einem Schäumungsmittel versetzt wird, durch Formgiessen oder Formpressen hergestellte Formkörper oder Platten sind formstabil und dampfdurchlässig, was wichtig für das Innenklima eines Bauwerkes ist. Um offenzeilige Perlite in Bezug auf die Wasseraufnahmefähigkeit zu verbessern, wurden diese bisher ummantelt, beispielsweise mit Bitumen. Eine andere Variante besteht darin, offenzeilige Perlite mit Paraffin, Silan oder Siloxan zu imprägnieren oder mit Silikon zu veredeln und sie für Schüttungen zu verwenden. Mit dem neuartigen, oben erwähnten Verfahren sind bei oberflächenverglasten Perliten aber keine Veredelungsmassnahmen und kein Imprägnieren mehr notwendig, da das Produkt kaum Wasser aufnimmt. Obwohl die in der Platte oder dem Formkörper enthaltenen Perlite geschlossenzellig und somit fast wasserdicht sind, kann die Platte oder der Formkörper je nach den zugegebenen weiteren Komponenten immer noch wasser- oder dampfdurchlässig sein. Werden dann aber komplett wasserdichte und völlig dampfundurchlässige Formkörper oder Platten gewünscht, so können ihre Oberflächen zusätzlich mit einem Hydrophobierungsmittel behandelt werden.

[0021] In Fig. 2 ist die formstabile Platte mit einer Verstärkungsschicht oder Aerogel-Vliesschicht versehen und im Querschnitt dargestellt. Sie dient zum Erstellen einer Wärmedämmung an Gebäudehüllen, wobei das natürlich auch mit blossen Dämmplatten ohne besondere Verstärkungsschicht geht. Als Besonderheit weist die hier dargestellte Dämmplatte jedoch einen Laminataufbau aus mindestens zwei Schichten auf, nämlich einen plattenartigen Kern 1 aus glasierten und somit an ihrer Oberfläche geschlossenen, mit Luft gefüllten Kugeln, die durch Expandieren von Silicasand bzw. durch Blähen von Perlit entstanden sind und mit einem mineralischen Bindemittel unter Zugabe eines Schäumungsmittels zu einem homogenen Gemisch angemacht wurden, welches dann aushärtete. Die geblähten Kugeln unterschiedlichen Durchmessers weisen ein spezifisches Gewicht von bloss ca. 50-400 kg/m3 auf. Sie sind also extrem leicht und enorm wärmedämmend, mit einem λ-Wert von 35 bis 50 mW/mK, und somit vergleichbar mit jenem einer viel teureren EPS-Dämmplatte. Insgesamt aber bleibt die so erhaltene formstabile Platte stets luft- bzw. dampfdurchlässig. Mindestens eine der Flachseiten des plattenartigen Kerns 1 ist im gezeigten Beispiel mit einer Gitterstruktur 2 als armierende Verstärkungsschicht oder mit Aerogel-Vlies-Schicht ausgerüstet. Diese Gitterstruktur 2 kann schon im Herstellungsprozess des Verleimens mittels einer mineralischen Klebstoffmischung, zum Beispiel auf Wasserglasbasis oder Kalk- oder/und Kalk- und Zementbasis oder mittels des Verglasens mit dem entstehenden Kern verbunden werden, indem sie in den Boden der kastenförmigen Pressform gelegt wird, in welcher der Kern verfestigt wird, sodass sie dann an diesem Kern bereits anhaftet und ihn verstärkt. Bei dieser Gitterstruktur kann es sich um Gewebe, ein Gelege, eine netzartige Gitterstruktur oder ein Vlies handeln. Das Material für diese Verstärkungsschicht kann zum Beispiel Zellulose oder Glas sein, oder es werden natürliche oder synthetische Fasern eingesetzt. Ein Laminataufbau kann auch erzielt werden, indem ein plattenartiger Kern aus glasierten und somit an ihrer Oberfläche geschlossenen, mit Luft gefüllten Kugeln aus expandiertem Silicasand bzw. geblähtem Perlit an der Oberfläche durch Verkleben oder durch Verschweissen der glasierten Oberflächen mit einer Gitterstruktur als armierende Verstärkungsschicht ausgerüstet wird, wonach mehrere solchermassen ausgerüstete verstärkte Platten mittels Verkleben oder Verschweissen zu einem Laminat verbunden werden.

[0022] Die Fig. 3 zeigt eine formstabile Platte als Wärmedämmplatte, die eine effektive Sandwich-Bauweise zeigt, aus drei Schichten, wobei die mittlere, «eingeklemmte» Schicht der plattenförmige Kern 1 ist, der aus den besagten aufgeblähten Perlitkugeln, gemischt mit einem mineralischen Bindemittel und einem Schäumungsmittel, besteht. Die Verstärkungsschichten oder auch Aerogel-Vliesschichten 2 an den beiden einander gegenüberliegenden Flachseiten dieser Wärmedämmplatte können aus unterschiedlichen Materialien und Aufbauten oder auch identisch gebaut sein. Es versteht sich, dass auch Platten mit abwechslungsweise mehreren Verstärkungs- oder Aerogel-Vliesschichten 2 und mehreren Kernen 1 gebaut werden können. Die gesamte Stärke der einfachsten, zweischichtigen formstabilen Platten misst ca. 10-40 mm, was aber nicht bedeutet, dass nicht auch noch dickere Platte hergestellt werden können.

[0023] Die Fig. 4 zeigt eine Variante der formstabilen Platte als Wärmedämmplatte, bei welcher eine Flachseite und alle Schmalseiten von einer armierenden Verstärkungsschicht 2 eingefasst sind. Diese Verstärkungsschicht 2 kann zum Beispiel aus Zellulose-Glas bestehen. Weitere Möglichkeiten bieten Verstärkungsschichten 2 aus natürlichen Fasern oder synthetischen Fasern. Vorteilhaft werden solche Verstärkungsschichten 2 als Gelege, Gewirk oder als Vlies auf dem plattenartigen Kern mechanisch befestigt oder sie werden auf ihn aufkaschiert. Eine weitere Variante besteht darin, dass die

Verstärkungsschicht 2 in einem Kalkmörtel oder zementösen Mörtel eingebunden ist, der auf den verstärkten Seiten des plattenartigen Kerns 1 haftet.

[0024] Die Fig. 5 zeigt den Aufbau einer formstabilen Platte als Wärmedämmplatte mit mehreren plattenartigen Kernen 1, die mittels Dübeln 12 verbunden sind und bei welcher eine Flachseite und alle Schmalseiten von einer armierenden Verstärkungsschicht 2 eingefasst sind. Die einzelnen plattenartigen Kerne 1 können aus unterschiedlichen Materialien bestehen, und sie sind wenigstens auf einer Flachseite mit einem aufkaschierten Vlies 13 versehen. Die in Fig. 5 gezeigte Platte wird wie folgt aufgebaut: Zunächst wird ein Kasten aus einem Material erzeugt, der später als die Platte umfassende Verstärkungsschicht wirkt. Dann wird als erstes ein plattenartiger Kern 1 als homogene Dämmplatte, die in ihrem Volumen infolge Beigabe des Schäumungsmittels zu ca. 30% aus Luft und zu 10% bis 20% Massenanteil aus mineralischem Bindemittel besteht, in den Kasten eingefüllt. Als Nächstes wird ein Vlies 13 auf diese Dämmstoffplatte in den Kasten eingelegt, und dann werden Dübel 12 durch das Vlies 13 in diese Dämmplatte eingesteckt, weil sonst keine mechanische Verbindung erfolgt. Dann wird ein zweiter plattenartiger Kern 1 aus dem erwähnten homogenen, ausgehärteten Gemisch über diese Dübel 12 gesteckt und im Kasten verpresst. Schliesslich kann er oben mit einerweiteren Verstärkungsschicht 15 versiegelt werden. Hierfür eignet sich eine Verstärkungsschicht 15 aus einem Kalkmörtel oder einem zementösen Mörtel.

[0025] Ab Fig. 6 wird nun dargestellt, wie eine solche formstabile Platte als Wärmedämmplatte für die Ausrüstung einer Innenwand 3 eingesetzt wird. Das Gleiche gilt auch für eine Aussenwand. Zunächst wird der alte Putz 4 einer Innenwand 3 von derselben entfernt, und der Untergrund 5 wird gesäubert und getrocknet, damit eine staubfreie Unterlage vorliegt. Dann wird, wie in Fig. 7 gezeigt, das freigelegte Mauerwerk mit einem Putz 6 egalisiert, sodass eine perfekt ebene Unterlage für den nächsten Arbeitsschritt und das Verlegen der Wärmedämmplatten vorbereitet ist. In einem nächsten Schritt, wie in Fig. 8 gezeigt, wird ein Klebemörtel 7 auf diese Putz-Unterlage 6 aufgetragen. Dieser Klebemörtel 7 kann ein Kalkmörtel oder ein zementöser Mörtel oder zementöser Kalkmörtel sein. Er wird eben ausprofiliert, um eine perfekt ebene Unterlage für die satt aufliegende Aufnahme der Wärmedämmplatten 8 zu schaffen. Als Nächstes folgt das Auflegen der Wärmedämmplatten 8 wie dargestellt. Idealerweise messen die Wärmedämmplatten 8 ca. 40 cm x 60 cm, sodass sie leicht zu handhaben und zu transportieren sind. Sie werden einfach auf den noch weichen Klebemörtel 7 an der Wand aufgedrückt und haften dann an demselben, weil sie ja so ungewöhnlich leicht sind. Es wird vorteilhaft unten in einer Ecke gestartet, und die Wärmedämmplatten 8 können dann aufeinander aufgeschichtet an die Wand gedrückt werden. Dabei wird darauf geachtet, dass keine Hohlräume hinter den Platten 8 entstehen, indem die Unterlage möglichst eben vorbereitet wird. Wenn besonders dicke oder mehrlagige Wärmedämmplatten 8 von zum Beispiel 30 mm Stärke oder mehr eingesetzt werden, so können diese mit zusätzlichen Befestigungssystemen in bekannter Manier im Traggrund verankert werden, wie das für konventionelle Polystyrol-Wärmedämmplatten schon lange praktiziert wird.

[0026] Als nächster Schritt wird, wie in Fig. 9 gezeigt, zunächst Unterputz 9 auf Kalk- oder Zementbasis auf die Wärmedämmplatten 8 aufgetragen, und in diesen wird ein Armierungsgewebe 10 auf Glasbasis mit alkaliresistenter Beschichtung eingearbeitet. Nach dem Aushärten dieses Unterputzes 9 mit dem Stützgewebe 10 im Innern wird, wie in Fig. 10 gezeigt, noch ein Oberputz 11 aufgetragen. Dieser kann hernach je nach Wunsch auch als Unterlage für eine Tapezierung dienen oder mit einer Struktur für das gewünschte Raumambiente versehen werden oder aber auch einen offenporigen Anstrich mit vorzugsweise einer Silikatfarbe erhalten. In jedem Fall bleibt der ganze Aufbau auf der Wand dampfdurchlässig. Es wird damit eine aussergewöhnlich gute Wärmeisolation mit hervorragendem λ-Wert erzeugt.

[0027] Die primäre Aufgabe eines Wärmedämmputzes ist eben die Wärmedämmung. Ein traditioneller Wärmedämmputz auf Perlit- oder Styroporbasis weist eine Wärmeleitzahl oder einen Lambda-Wert von ca. 70-120 mW/mK auf. Die Wärmedämmplatte mit dem vorgestellten verglasten Bläh-Perlit-Kern jedoch weist einen λ-Wert von bloss 35-50 mW/mK auf. Das heisst, es braucht ca. 3 mal weniger Schichtstärke im Vergleich zu einem herkömmlichen Wärmedämmputz, um eine identische Wärmedämmung zu erzielen. Traditionelle Wärmedämmputze werden in der Praxis üblicherweise in Schichtstärken von 30 mm bis 80 mm als Innen- oder Aussenputze aufgebracht. Im neuen System wird mittels der la-minat- oder sandwichartigen Wärmedämmplatten 8 die Gesamtschichtstärke des Wandaufbaus massgeblich reduziert. Eine solche Wärmedämmplatte von 10 mm Stärke bringt nämlich den gleichen Wärmedämmwiderstand wie ein 30 mm starker Wärmedämmputz der neuesten Generation. Dazu kommt der enorme Vorteil des superleichten Gewichtes dieser Wärmedämmplatten, was ihre Handhabung und Montage zu einem wahren Genuss macht. Aufgrund der dreimal geringeren Wandaufbau-Stärke bleibt auf der Innenseite des Bauwerkes letztlich entschieden mehr Nutzraum zur Verfügung. Die Räume werden 4 cm länger. Zusätzlich können die Wärmedämm-Arbeiten mit diesen Wärmedämmplatten 8 in äusserst kurzer Zeit bewältigt werden. Eine Austrocknungszeit von etwa 30 Tagen - wie für übliche Wandaufbauten mit Wärmedämmputzen von 30 mm Stärke nötig - muss nicht abgewartet werden.

[0028] Eine weitere Verwendung dieser stabilen Formkörper und Platten ist im Leichtbau zu sehen, wo die speziellen Eigenschaften dieses Materials zum Tragen kommen, nämlich: - sehr geringe Dichte - hohe Stabilität, mit zusätzlicher innerer oder äusserer Armierung hochstabil - kaum wasserdurchlässig oder wenn hydrophob beschichtet dauerhaft komplett wasser- und dampfdicht - geringe Herstellkosten - schneidbar mit Fräsblättern - in jede Form giess- oder pressbar - mehrere Formkörper oder Platten zu stabilen Gebilden verleimbar oder mechanisch verbindbar

Claims (15)

1. Angesichts dieser Eigenschaften eröffnet sich ein weites Feld von möglichen Anwendungen. So können Wasserkanäle gebaut werden, Bojen, schwimmende Stege oder Flosse, Trockendocks, Bootskörper, schnell zu errichtende Notbauten wie Baracken und Hütten. Diese Bauten können zum Beispiel mittels Drahtseilen verspannt werden, sodass sie hoch erdbebensicher sind. [0029] Eine weitere Verwendung dieser formstabilen Platten ist im Brandschutz zu sehen, wobei sie hierfür im Wesentlichen aus den gleichen Komponenten bestehen, aber in einem anderen Mischungsverhältnis eingebracht werden. Bei einer Brandschutzplatte geht es darum, grosse Hitze - hohe Temperaturen - möglichst lange von der dem Brand abgewandten Seite der Brandschutzplatte fernzuhalten. Dazu sollte die Dichte der Platte hoch sein, damit die Platte aufgrund ihres Materials und dessen Masse endotherme Eigenschaften aufweist, das heisst, bei Hitzeeinwirkung grosse Energiebeträge aufnehmen kann und aufgrund der Abspaltung von grossen Mengen an Wasser dieses ausgedampft wird, sowie günstige Reaktionsprodukte für den Brandschutz erzeugt werden. Eine Kühlwirkung des Systems ist die Folge. Herkömmlich setzt man dazu als Basismaterial zum Beispiel Werkstoffe auf der Basis von Gips, Zement, Calziumsilikat, Blähglimmer, Blähton ein. Als Bindemittel dienen Wasserglas, Gips, Phosphate und Zement, im Speziellen Magnesiumzement oder Glaszement. Eine Brandschutzplatte sollte so leicht wie möglich und aber unbedingt so schwer wie nötig sein, bei bestmöglichen Brandschutz-Eigenschaften. Die vorliegende formstabile Platte ist hierzu vorzugsweise wie folgt zusammengesetzt: Ein Anteil besteht wiederum aus mit Luft gefüllten Kugeln aus expandierten, geschlossenzelligen Silicasanden, welche Kugeln eine Druckfestigkeit von mindestens 0.4 N/mm2 aufweisen. Das Restvolumen besteht aus mindestens einem mineralischen Bindemittel. Ausserdem kann dem mineralischen Bindemittel ein Schäumungsmittel zugesetzt werden, sodass die Platte als Ganzes für Brandschutzzwecke infolge der spezifischen Zusammensetzung aller Komponenten eine Dichte von zum Beispiel 400 kg/m3 bis 1200 kg/m3 aufweist. Mineralische Bindemittel können Wasserglas, Phosphate, Zemente wie Magnesiumzement oder Glaszement, Gips etc. sein. Eine formstabile Platte für den Einsatz als Brandschutzplatte sollte trotzdem so leicht wie möglich und aber unbedingt so schwer wie nötig sein, um bestmögliche Brandschutz-Eigenschaften zu bieten. Solche Platten werden als Brandschutz in Türen oder in Lüftungskanäle etc. eingesetzt. [0030] Alle diese formstabilen Formkörper und Platten, ob für den Leichtbau, die Wärmedämmung oder für den Brandschutz, können zusätzlich mit armierenden Fasern ausgerüstet werden, indem diese Fasern zum Beispiel als lose Filamente in das Material eingemischt werden, wonach die Platte dann gepresst oder gegossen wird und dann aushärtet. Bei solchen armierenden Fasern kann es sich zum Beispiel um Stapelfasern oder Kurzschnittfasern handeln, etwa mit Fasern aus Glas, Acryl oder anderen Kunststoff-Fasern, oder es können auch metallische Fasern sein. Patentansprüche

   1. Stabiler Formkörper zur Verwendung als Wärmedämmung und/oder als Brandschutz, hergestellt auf der Grundlage von geblähtem Perlit als wesentlichem Bestandteil, dadurch gekennzeichnet, dass der eingesetzte geblähte Perlit ein geschlossenzelliger Perlit ist, das heisst, aus mit Luft gefüllten Kugeln aus expandierten, geschlossenzelligen Silicasanden besteht, und wobei diese Perlitkugeln eine Druckfestigkeit von mindestens 0.4 N/mm2 und im trockenen Zustand eine Schüttdichte von 50 bis 400 Gramm/Liter aufweisen, und der Restbestandteil des Formkörpers wenigstens aus einem Bindemittel besteht.
2. 2. Stabiler Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel mit einem Schäumungsmittel versetzt ist, sodass der Formkörper als Ganzes je nach spezifischer Zusammensetzung aller Komponenten infolge der Luft in den geblähten Perliten sowie der Luft aus dem Schäumungsmittel eine Dichte von zwischen 120 kg/m3 bis 1200 kg/m3 aufweist.
3. 3. Stabiler Formkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel für reine Brandschutzzwecke ein mineralisches Bindemittel ist, und für reine Wärmedämmzwecke entweder a) ein mineralisches Bindemittel oder b) ein organisches Bindemittel ist, oder aber c) eine Mischung aus mineralischen und organischen Bindemitteln ist.
4. 4. Stabiler Formkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine seiner Oberflächen mit einem Hydrophobierungsmittel imprägniert ist.
5. 5. Stabiler Formkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er ein dem geschlossenzelligen Perlit und dem Bindemittel beigemischtes Hydrophobierungsmittel und armierende Fasern zur Erhöhung seiner mechanischen Festigkeit enthält.
6. 6. Stabiler Formkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für seine Verwendung als Wärmedämmung das Bindemittel ein mineralisches, ein organisches oder ein Gemisch aus einem mineralischen und organischen Bindemittel ist, welches eine hydrophobierende Wirkung entfaltet.
7. 7. Leichtbauplatte für den Einsatz im Baugewerbe, mit einem stabilen Formkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die eine Flachseite dieser Leichtbauplatte (1) mit einer Gitterstruktur als armierende Verstärkungsschicht (2) aus einem oder mehreren folgender Stoffe ausgerüstet ist: a) Zellulose, b) Glas, c) natürliche Fasern, e) synthetische Fasern und diese Stoffe als Gelege, Gewirk oder als Vlies mechanisch befestigt oder aufkaschiert sind, oder dass als Alternative zu diesen Stoffen ein Aerogel-Faservlies als Isolationsschicht mechanisch befestigt oder aufkaschiert ist.
8. 8. Leichtbauplatte für den Einsatz im Baugewerbe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Schichtaufbau aufweist und je eine wärmedämmende Zwischenschicht aus Aerogel-Faservlies zwischen die aufeinanderliegenden Schichten einkaschiert ist, wobei die einzelnen Schichten aufeinandergepresst sind und mit sie durchsetzenden Dübeln gesichert sind.
9. 9. Verfahren zum Herstellen eines stabilen Formkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder einer Leichtbauplatte für den Einsatz im Baugewerbe nach Anspruch 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass glasierte, das heisst an ihrer Oberfläche geschlossenzellige Perlite und somit mit Luft gefüllte Kugeln aus expandierten Silicasanden, die im trockenen Zustand eine Schüttdichte von 50 bis 400 Gramm/Liter aufweisen, mit einem Bindemittel gemischt werden und das Gemisch in eine Form gepresst oder gegossen wird und hernach mit oder ohne Wärmeeintrag aushärtet.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel ein mineralisches oder organisches ist und mit einem Schäumungsmittel angemacht wird und mit den expandierten Silikatsanden gemischt wird, sodass je nach Anteil des Schäumungsmittels im Bindemittel der Formkörper als Ganzes nach seiner Aushärtung eine Dichte von 120 kg/m3 bis 1200 kg/m3 aufweist.
11. 11. Verfahren zum Herstellen einer Leichtbauplatte für den Einsatz im Baugewerbe, mit einem stabilen Formkörper nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Bindemittel ein mineralisches Bindemittel zum Einsatz kommt und nach dessen Aushärtung mindestens eine Flachseite der Platte mit einer Gitterstruktur als armierende Verstärkungsschicht (2) aus natürlichen Fasern oder aus synthetischen Fasern oder aus einer Kombination dieser Stoffe als Gelege, Gewirk oder als Vlies mechanisch verstärkt wird, indem dieses Gelege, Gewirk oder Vlies an der Platte befestigt oder auf sie aufkaschiert wird.
12. 12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass geblähter, geschlossenzelliger Perlit in Form von glasierten Kugeln mit unterschiedlichem Durchmesser eingesetzt wird, nämlich in folgender Zusammensetzung, bezogen auf das Gewicht: 30-60% mit Durchmesser 0.1 mm bis 0.5 mm, 20-50% mit Durchmesser 0.5 mm bis 0.8 mm, 10-30% mit Durchmesser 0.8 mm bis 1.0 mm, 0 bis 10% mit Durchmesser 1.0 mm bis 2.0 mm.
13. 13. Verwendung von Leichtbauplatten nach einem der Ansprüche 7 bis 8 zum Erstellen von Wandaufbauten innen oder aussen an Gebäuden, indem die Leichtbauplatten (8) auf eine gesäuberte, mit einem Putz (6) egalisierte und hernach mit Klebemörtel (7) versehene Innen- oder Aussenwand (3) eines Gebäudes appliziert werden, bedarfsweise mechanisch an der Gebäudewand (3) fixiert werden und hernach ein Unterputz (9) mit Armierungsgewebe-Gitter (10) auf Glasbasis aufgetragen wird und schliesslich ein Oberputz (11) aufgebracht wird, der wahlweise mit einem Farbanstrich versehen wird.
14. 14. Bauwerk, dadurch gekennzeichnet, dass es innen oder aussen zur Wärmedämmung und/oder als Brandschutz mindestens einen Wandaufbau aufweist, welcher stabile Leichtbauplatten (8) nach einem der Ansprüche 7 bis 8 enthält.
15. 15. Bauwerk, bestehend oder enthaltend einen oder mehrere Formkörper gemäss einem der Ansprüche 1 bis 6, ausgeführt als Wasserkanal, Boje, schwimmender Steg oder Floss, als Trockendock, als Bootskörper oder als Notbaute wie eine Baracke oder Hütte.