DE10140480C1

DE10140480C1 - Verfahren zur Herstellung von Baumaterialien unter Verwendung von nachwachsenden Rohstoffen

Info

Publication number: DE10140480C1
Application number: DE2001140480
Authority: DE
Inventors: Eberhard Stuendel; Karin Eckert
Original assignee: Eru & Co KG GmbH
Current assignee: Eru & Co KG GmbH
Priority date: 2001-08-17
Filing date: 2001-08-17
Publication date: 2003-07-17
Anticipated expiration: 2021-08-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Baumaterialien, wie Wärmedämmplatten, -vliesen, Dämmsteine, Bauplatten und Spachtelmassen aus zellulosehaltigen, nachwachsenden Rohstoffen oder diese enthaltend, bevorzugt für Wärmeisolation, für Schütt-, Auftrags- und Verbindungsmassen und Funktionsteile in und an Gebäuden. DOLLAR A Für ökologische Bauwerke steht die Forderung, entsprechende ökologische Dämmmaterialien zu verarbeiten, deren Wärmeleitfähigkeit der von Kunststoffen (Styropor/Mineralwolle) nahe kommt, ohne die Eigenschaften von ökologischen Baustoffen zu beeinträchtigen. DOLLAR A Erfindungsgemäß werden zerkleinerte zellulosehaltige, nachwachsende Rohstoffe in Wasser suspendiert, zusätzlich rotationsmechanisch behandelt und daraus nachfolgend Formkörper oder faserige Massen hergestellt. Formkörper werden mit Wasser oberflächenbehandelt und getrocknet. Im Vergleich zu herkömmlichen Produkten weisen die erfindungsgemäß hergestellten eine erhebliche Verbesserung der Dämmeigenschaften der Verarbeitbarkeit und der Stabilität auf.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Baumaterialien, insbesondere Wärmedämmplatten, -vliesen, Dämmsteine, Bauplatten und Spachtelmassen aus zellulosehal tigen, nachwachsenden Rohstoffen oder diese enthaltend, bevorzugt für Wärmeisolation, Funktionsteile, Schütt-, Auftrags- und Verbindungsmassen in und an Gebäuden.

Neben der üblichen Herstellung von derartigen Baustoffen aus Styropor, Mineralwolle, Glasfasern ist ebenfalls bekannt, als energiesparende Baustoffe zur Wärmedämmung Faserfüllmaterial oder Faserplatten zu verwenden, wobei als Fasermaterial insbesondere nachwachsende Naturstoffe, wie Jute, Sisal, Baumwolle, Kokos, Flachs, und auch Zellulosefasern, besonders aus Altpapier und Kartonagen, verwendet werden. Zur Herstellung von entsprechenden für den Bau einzusetzenden Platten werden diese Fasern mit Bindemitteln, insbesondere organischen oder anorganischen Leimen versetzt, wobei Stärke- oder Ligninkleber, thermoplastische Kunstharze, sowie Zement, Gips, Aluminiumsulfat, oder Wasserglas verwendet werden (vgl. DE 36 41 465, DE 36 41 466, DE 41 14 755 A1, DE 42 18 549, DE 43 17 575, DE 83 19 429, JP 08002516, FR 2705603, EP 563536, US 4380568, WO 9415766).

Produkte aus Styropor und Mineral- oder Glaswolle zeigen einerseits sehr kleine Werte der Wärmeleitfähigkeit bei geringer Dichte und bieten eine Festigkeit, die eine gute Verarbeitbarkeit gewährleistet, andererseits beeinträchtigen diese Stoffe die Gesundheit und im Falle Styropor ist eine ungenügende Dampfdiffusion zu verzeichnen.

Dämmmaterialien aus nachwachsenden Rohstoffen sind gut recycelbar und gesundheitlich unbedenklich, jedoch nicht so stabil handhabbar wie Styropor und erreichen auch nicht dessen Wärmeleitfähigkeit.

Verschiedenste Verfahren zur Herstellung von Dämmplatten aus Altpapier, -pappe sind bekannt (vgl. DE 43 34 200 C2, DE 195 16 186 A1). Dabei werden Bindemittel zugegeben, welche dann die Wärmeleitfähigkeit der Dämmmaterialien beeinträchtigen. Das Problem besteht bei ausreichender Festigkeit der Materialien in der Erreichung einer nur ungünstigen Wärmeleitfähigkeit.

Im Zusammenhang mit dem Einsatz von Faserstoff oder Papier in und an Gebäuden werden auch Lösungen für feuerfeste oder brand hemmende Ausrüstungen von Formkörpern oder Dämmstoffen erfor derlich und beschrieben (vgl. DE 36 27 255 A1, DE 44 44 433 C2).

Mit den für die Dämmung eingesetzten Produkten aus nachwach senden Rohstoffen können bisher nicht vergleichbare Dämm- und Verarbeitungswerte wie sie beispielsweise Styropor oder Mineralwolle bieten, erzielt werden. Für ökologische Bauwerke steht die Forderung, entsprechende ökologische Dämmmaterialien zu verarbeiten, deren Wärmeleitfähigkeit der von Styropor, Mineral- und Glaswolle nahe kommt, ohne die Eigenschaften von ökologischen Baustoffen zu beeinträchtigen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, nachwachsende Rohstoffe besonders aufzubereiten und für die Herstellung von Wärmedämmplatten, -vliesen und Spachtelmassen einzusetzen, die eine hohe Brandsicherheit und eine mit Styropor oder Mineral wolle vergleichbare Wärmeleitfähigkeit und Verarbeitbarkeit aufweist, das heisst geringe Wärmeleitfähigkeit und Dichte, gute Stabilität der Platten oder Bausteine bei relativ glatter und fester Oberflächenstruktur.

Dabei sollen hier neben Brandhemmern keine weiteren Stoffe, wie Bindemittel zugegeben werden.

Gleichzeitig sollen aber auch solche aufbereitete, besonders gut verarbeitbare und dämmende, nachwachsende Rohstoffe als Baustoffe eingesetzt oder anderen Baustoffen beigemischt werden, um deren Einsatzgebiete zu erweitern und Eigenschaften sowie Qualitätsmerkmale erheblich zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiter bildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Erfindungsgemäß werden zerkleinerte zellulosehaltige Materialien nachwachsender Rohstoffe unter Beigabe von bis zu 70 Gew.-% Wasser, welchen gegebenenfalls Brandhemmer zugegeben werden, suspendiert und in einem Behältnis, einer rotations mechanischen Behandlung bei mindestens 200 min^-1 unterzogen. Noch während dieses Prozesses wird eine lufttrockene Masse aus zerkleinerten, nachwachsenden Rohstoffen zugegeben und damit der Feststoffgehalt des Substrates bis auf 89 Gew.-% erhöht. Diese Faserstoffmasse wird im vorliegenden Zustand in Formen gepresst und die Formteile vor dem Trockenprozess mit 5-200 ml/m² Wasser oder Wasser, in welchem Brandhemmer gelöst wurden, besprüht.

Diese Faserstoffmasse kann alternativ auch getrocknet oder feucht als solche als Dämmmaterial, wie Schütt-, Auftrags- oder Verfüllmaterial eingesetzt werden oder für Spachtelmassen und ähnliche weiterverarbeitet oder anderen Baustoffen, insbesondere auf Gips- oder Zementbasis, zugesetzt und zu Leichtbauplatten oder Baukleber verarbeitet werden.

Als zerkleinerte, zellulosehaltige Materialien nachwachsender Rohstoffe können auch vorgeferigte Presskuchen für die rotationsmechanische Behandlung eingesetzt werden.

Die erfindungsgemäß hergestellten Produkte, wie Dämmplatten, -vliese, Formkörper oder ähnliche, weisen eine gleichmäßige Faserstruktur, eine homogene Hohlraumverteilung und eine relativ glatte und stabile Oberfläche bei hervorragenden Wärmedämmeigenschaften und guter Festigkeit auf.

Produkte unter Zusatz erfindungsgemäß hergestellter Faserstoff masse (mit 5-60% der Gesamtmasse) weisen gegenüber vergleich baren Erzeugnissen durch die homogene Faserstruktur höhere Festigkeit und Stabilität bei Gewichtsreduzierung sind verbes serten Dämmeigenschaften auf.

Überraschend wurde festgestellt, dass ohne Zugabe von Binde mitteln die Formgebung der Platten und Formteile mit einem Rohprodukt, welches weniger als 50 Gew.-% Wasser enthält, günstig stabil und sicher vorgenommen wird und gleichzeitig durch Besprühen der Oberfläche der Rohlinge mit Wasser eine feste und relativ glatte Oberfläche nach dem Trocknen erzielt wird.

Mit der Suspension der zellulosehaltigen Produkte, wie Papier, Pappe und andere in wässriger Lösung eines Brandhemmers wird eine gute Verteilung um und in die Fasern erzielt und somit wird der Brandhemmer effektiv einsetzbar.

Die rotationsmechanische Behandlung ermöglicht das direkte Zumischen verschiedener zellulosehaltiger Produkte unter die feuchte Grundmasse mit Erhöhung des Feststoffgehaltes, verbunden mit einer Enregieeinsparung beim abschließenden Trockenprozess.

Die Erfindung soll in Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

Ausführungsbeispiel 1

Es sollen aus zellulosehaltigen Rohstoffen, wie Altpapier, und nachwachsenden Rohstoffen, wie Jutefasern wirtschaftlich günstig Dämmsteine mit hoher Wärmedämmung und Festigkeit, bei glatter Oberfläche hergestellt werden, welche die Anforderungen des Brandschutzes voll erfüllen.

Dazu werden zellulosehaltige Rohstoffe, wie zerkleinertes Altpapier oder Pappe in einem zylindrischen Behältnis in Wasser mit 60 Gew.-% Wasseranteil suspendiert. Dem Wasser wird üblicher Brandhemmer, wie Borsäure, Borax, zugesetzt.

Die Fasergut-Suspension wird in diesem Behältnis mittels rotationsmechanischer Behandlung auf mind. 200 min^-1 beschleu nigt, gemischt, zerkleinert und strukturell aufgelockert. Während dieser Behandlung wird zerkleinerte Jutefaser lufttrocken zugegeben und damit der Feststoffgehalt auf 60 Gew.-% erhöht.

Dieses Fasergut-Substrat wird nachfolgend direkt der Formgebung zugeführt. Die gepressten Formkörper werden auf der Oberfläche zusätzlich mit einer wässrigen Lösung von Brandhemmern besprüht und nach üblichen Verfahren getrocknet.

Mit dieser Oberflächenbehandlung wird eine erhebliche Verbesserung der Oberflächenfestigkeit und Stabilität der Produkte erzielt.

Ausführungsbeispiel 2

Zellulosehaltige Rohstoffe, wie zerkleinertes Altpapier oder Pappe werden mit bekannter Technik in Wasser suspendiert.

Die dabei erhaltene Suspension wird bis zu einem Feststoffgehalt von 40-50 Gew.-% mit Pressen entwässert, wobei das Wasser im Kreislauf gefahren wird.

Der entstehende Filterkuchen oder Presskuchen wird zerkleinert, erneut auf einen Flüssigkeitsgehalt von 50 Gew.-%, unter Zugabe einer wässrigen Lösung von Brandhemmern eingestellt und in einem zylinderförmigen Behältnis rotationsmechanisch behandelt. Während dieser Behandlung wird dann zerkleinerte Jutefaser lufttrocken zugegeben und der Feststoffgehalt auf 60 Gew.-% erhöht.

Die weitere Behandlung erfolgt wie in Beispiel 1 beschrieben oder das Fasergut-Substrat wird, im vorliegenden Zustand, einem Baustoff auf Zementbasis beigemischt.

Ausführungsbeispiel 3

Das nach Ausführungsbeispiel 1 hergestellte rotationsmechanisch behandelte Fasergut-Substrat wird, wie vorliegend, feucht oder trocken als Dämmstoff, in Form von Schütt-, Auftrags oder Verfüllmaterial, eingesetzt.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Baumaterialien unter Verwendung von nachwachsenden Rohstoffen, bei dem
zerkleinerte zellulosehaltige Materialien nachwachsender Rohstoffe unter Zusatz von bis zu 70 Gew.-% Wasser suspendiert
und in einem Behältnis einer rotationsmechanischen Behandlung bei mindestens 200 min^-1 unterzogen werden, so dass die Rohstoffe strukturell aufgelockert werden,
wobei während dieser Behandlung unter Zugabe einer lufttrockenen Masse aus zerkleinerten, nachwachsenden Rohstoffen der Feststoffgehalt des Substrates bis auf 89 Gew.-% erhöht wird und die so erhaltene Faserstoff- Masse:

a) lediglich einem Trockenprozess zugeführt wird,
b) im vorliegenden Zustand nachfolgend in Formen gepresst, auf der Oberfläche der Formteile mit Wasser besprüht und anschließend einem Trockenprozess zugeführt wird, oder
c) im vorliegenden feuchten oder getrockneten Zustand anderen Baustoffen zugesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zerkleinerten, zellulosehaltigen Materialien nachwachsender Rohstoffe in Form vorgefertigter Presskuchen eingesetzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zerkleinerten Materialien unter Zusatz einer wässrigen Lösung eines Brandhemmers der rotationsmechanischen Behandlung unterzogen werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als lufttrockene Masse zellulosehaltiger, nachwachsender Rohstoffe zerkleinerte Holzfasern, Jute, Sisal, Leinfaser, Hanf, Nessel, Kokosfaser oder Rohbaumwolle, zugegeben werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffmasse trocken oder feucht in einem Anteil von 5-60% der Gesamtmasse einer Gips-, Zement- oder Kunstharzverbindung zugemischt und zu Leichtbau platten oder Spachtelmassen oder Baukleber verarbeitet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die hergestellten Formkörper auf ihrer Oberfläche vor dem Trockenprozess mit 5-200 ml/m² Wasser, unter Zusatz einer wässrigen Lösung von Brandhemmern, besprüht werden.