-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Dämmformkörpers aus
leichtem Holzfaserdämmstoff
mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie einen Dämmformkörper aus leichtem
Holzfaserdämmstoff
mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 10.
-
Holzfaserdämmstoffe,
also Dämmstoffe
auf der Basis von lignocellulosehaltigen Fasern, sind in den unterschiedlichsten
Ausführungsformen
bekannt. Die bekannten Holzfaserdämmstoffe besitzen ein sehr
breit gefächertes
Eigenschaftsspektrum, bei dem sich aus physikalischen Gründen immer
eine Gegenläufigkeit
von verbesserten Dämmeigenschaften
und Materialfestigkeit zeigt, welche zur Ausbildung von Dämmformkörpern, d.h.
von zusammenhängenden
Körpern
mit definierten Abmessungen, zumindest im gewissen Umfang vorhanden
sein muss. So führt
eine höher
verdichtete Faserstruktur mit mehr Kontaktflächen zwischen den Fasern zwar einerseits
zu höheren
Festigkeitskennwerten, andererseits reduziert sie jedoch die Dämmwirkung
des Holzfaserdämmstoffs.
Wenn Wärmeleitfähigkeitswerte
unter 0,040 W/m·K
erzielt werden sollen, muss die Dichte eines Dämmformkörpers aus Holzfaserdämmstoff
auf unter 200 kg/m3 abgesenkt werden. Die
vorliegende Erfindung bezieht sich genau auf diese Dämmformkörper aus
leichtem Holzfaserdämmstoff
mit geringer Wärmeleitfähigkeit.
-
Es
ist bekannt, Dämmformkörper aus
leichtem Holzfaserdämmstoff
im Nassverfahren herzustellen. Dabei wird eine wässrige Suspension von Holzfasern,
der üblicherweise
auch ein Bindemittel zugesetzt ist, auf ein Sieb aufgebracht, durch
das die Flüssigphase
der Suspension hindurchtritt und die Holzfasern zurücklässt, welche
anschließend
getrocknet werden. Die Dicke eines so hergestellten Dämmformkörpers ist
auf deutlich weniger als 40 mm beschränkt. Dämmformkörper größerer Dicke können nur
durch Verkleben einzeln hergestellter Lagen des Holzfaserdämmstoffs
erhalten werden. Zudem sind Dichten unterhalb 120 kg/m3 durch
im Nassverfahren hergestellte Holzfaserdämmstoffe nicht praktisch realisierbar.
-
Aus
der
EP 1 110 687 A1 ist
es bekannt, Holzfaserdämmstoffe
bis herab zu einer Minimaldichte von 60 kg/m
3 im
Trockenverfahren herzustellen. Charakteristisch für dieses
bekannte Trockenverfahren und andere gleichartige Trockenverfahren
ist der Eintrag von Wärmeenergie
in das zunächst
aus den beleimten Holzfasern hergestellte Vlies, um das Bindemittel
auszuhärten.
Wenn dabei ein Wasser basiertes Klebstoffsystem eingesetzt wird,
sind Temperaturen oberhalb von 100 °C notwendig. In der Regel werden
Temperaturen von oberhalb 150 °C
angewandt.
-
Der
gesamte vorliegende Stand der Technik zur Herstellung von Dämmformkörpern aus
leichtem Holzfaserdämmstoff
in Trockenverfahren umfasst die Notwendigkeit des Eintrags von Wärmeenergie
in ein zunächst
hergestelltes Vlies, um in wirtschaftlich vertretbaren Zeiträumen die
gewünschten
Dämmformkörper herzustellen.
Als wirtschaftlich vertretbar sind dabei Zeiträume anzusehen, die für einen
einzelnen Dämmformkörper nicht
oberhalb von 24 h liegen.
-
Die
Notwendigkeit, Wärmeenergie
in ein Vlies einzutragen ist immer insoweit nachteilig, als dass
die technische Realisation des Wärmeeintrags eine
beträchtliche
apparative Investition voraussetzt. Dabei ist es unerheblich, ob
der Wärmeeintrag über Kontaktwärme, Heißgasdurchströmung, elektromagnetische
Wellen oder andere Verfahren erfolgt. Zudem ist mit jedem Wärmeeintrag
in Vliese geringer Dichte eine nicht unerhebliche Brandgefährdung verbunden,
die spezielle Sicherheitsmaßnahmen
erfordert. Auch dies bedeutet eine Erhöhung des Investitionsaufwands.
-
Ein
Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs
1, das zu einem Dämmformkörper mit
den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 10 führt, sind
aus der nachveröffentlichten
DE 102 42 770 A1 bekannt.
Hier werden die beleimten Fasern auf einem luftundurchlässigen Formband
zu dem Vlies geformt. Dieses Vlies wird auf ein Siebband übergeben
und darauf auf eine gewünschte
Materialstärke
verdichtet. Anschließend
wird in das Vlies Dampf oder ein Dampf/Luft-Gemisch eingeführt, um
das Bindemittel auszuhärten.
-
Aus
der
DE 100 56 829
A1 ist es bei der Herstellung einer Dämmstoffplatte aus einer Mischung von
Holzfasern und thermoaktivierbaren Kunststofffasern bekannt, eine
Fasermatte beim Einbringen zwischen Siebbänder, deren Abstand die Dicke
der Dämmstoffplatte
definiert, an beiden großen
Breitseiten mit einer luftdurchlässigen
Kaschierung abzudecken, die Teil der Dämmstoffplatte wird. Zur Vernetzung
der Holzfasern werden die thermoaktivierbaren Fasern der Fasermatte
zwischen den Siebbändern mit
erhitzter Luft angeschmolzen.
-
Aus
der
EP 1 034 914 A1 sind
ein Verfahren zur Herstellung eines Mehrschicht-Formkörpers sowie
die nach dem Verfahren hergestellten Formteile, insbesondere Sonnenblenden
für Automobile,
bekannt. Bei dem bekannten Verfahren wird ein Überzugsmaterial für den Mehrschicht-Formkörper, das Teil
des Mehrschicht-Formkörpers
wird und zunächst eine Öffnung aufweist,
in einen Formschäumautomaten
eingebracht. Anschließend
wird eine definierte Menge eines Füllstoffs in die Öffnung des Überzugmaterials
eingeblasen. Schließlich
wird das mit dem Füllstoff
gefüllte Überzugsmaterial
mittels Druckplatten und äußerer Wärmezufuhr
zusammengeschweißt,
wobei die gewünschte
Formgebung in dem Formschäumautomaten
erzielt wird.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung
eines Dämmformkörpers aus
leichtem Holzfaserdämmstoff
aufzuzeigen, das mit deutlich reduziertem Investitionsaufwand und geringeren
Anforderungen an die Sicherheitsausrüstung durchführbar ist,
und das dennoch zu hochwertigen Produkten führt. Weiterhin soll ein Dämmformkörper aufgezeigt
werden, der zu deutlich reduzierten Kosten herstellbar ist.
-
LÖSUNG
-
Die
Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung
eines Dämmformkörpers aus
leichtem Holzfaserdämmstoff mit
den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einen Dämmformkörper aus leichtem Holzfaserdämmstoff mit
den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.
-
BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
-
Das
neue Verfahren verzichtet auf einen Wärmeeintrag zur Aushärtung des
Bindemittels. Zumindest ist ein solcher Wärmeeintrag bei dem neuen Verfahren
nicht erforderlich. Das Aushärten
des Bindemittels erfolgt vielmehr zumindest primär katalytisch. Hierzu wird
ein eine Reaktion der NCO-Gruppen des Bindemittels katalysierender
Gasstrom durch das Vlies aus den beleimten Holzfasern hindurchgeführt. Geeignete
Bindemittel sind grundsätzlich
bekannt. Es handelt sich um kalthärtende PUR-Bindemittel, die
kommerziell als einkomponentige Prepolymere verfügbar sind. Sie können aber auch
durch Mischen von PMDI und verschiedenen Polyolen zubereitet werden.
Diese kalthärtenden PUR-Bindemittel
zeichnen sich in der Regel durch ein Schaumbildungsvermögen aus,
das es ermöglicht,
mit relativ geringen Bindemittelanteilen auszukommen. So ist es
möglich,
mit Bindemittelanteilen ab 3 % bezogen auf atro Holzfasern ausreichend
stabile Dämmformkörper herzustellen.
Bei der Beurteilung des Bindemittelanteils von 3 % ist die geringe Dichte
der hergestellten Dämmformkörper von
unter 200 kg/m3 zu berücksichtigen. Die mit den niedrigeren
Bindemittelanteilen erreichbaren Festigkeiten des hergestellten
Dämmformkörpers hängen naturgemäß auch von
dessen letztendlicher Dichte ab und sie steigen mit dieser Dichte
deutlich an. Um die Festigkeit des Dämmformkörpers zu erhöhen und
auch weitere seiner Eigenschaften, wie beispielsweise seine Feuchtigkeitsbeständigkeit
bzw. Hydrophobierung und seine Flexibilität zu verbessern, können auch
höhere
Bindemittelanteile eingesetzt werden. Konkret kann der Bindemittelanteil
auch auf über
30 % bezogen auf atro Holzfasern hochgesetzt werden. Die Beleimung
der Holzfasern, die bei der Beleimung trocken sein sollten, kann
nach in der Holzwerkstoffindustrie bekannten Verfahren durchgeführt werden. Hierzu
zählt die
Mischerbeleimung, die Beleimung im Flug und die Beleimung im freien
Fall. Wenn dabei ein PUR-Bindemittel eingesetzt wird, das unter
Anwesenheit von Wasser aushärtet,
ist die Beleimung mit dem wasserfreien Bindemittel durchzuführen. Zur Katalysierung
der Aushärtereaktion
kann dann später
ein wasserdampfhaltiger Gasstrom durch das aus dem beleimten Holzfasern
geformte Vlies hindurchgeführt
werden. Dabei kann die natürliche
Luftfeuchtigkeit eine ausreichend katalytische Wirkung auf das Bindemittel
haben. Wenn sich bei hohen Beleimungsgraden eine Agglomeratbildung
bei den beleimten Holzfasern zeigt, können diese durch bekannte Verfahren,
wie beispielsweise das Aufschlagen oder Auffluffen wieder aufgelockert
werden. Vorteilhafterweise erfolgt die Ausbildung des Vlieses aus den
beleimten Fasern unmittelbar im Anschluss an ein solches Aufschlagen
oder Auffluffen. Die Vorkomprimierung des Vlieses auf die Rohdichte
von mindestens 40 kg/m3 bewirkt einen Kontakt
der beleimten Holzfasern aneinander. Diese Verdichtung kann allein
durch eine leichte Beschwerung, die anschließend wieder entfernt werden
kann, herbeigeführt werden.
Die inhärenten
Rückstellkräfte des
Vlieses führen
dazu, dass auch bei einer höheren
kurzzeitigen Vorkomprimierung anschließend eine ungezwängte Dichte
des Vlieses bis ca. 60 kg/m3 resultiert.
Neben einer bereits angesprochenen ggf. erhöhten Luftfeuchtigkeit, wobei
einfache Umgebungsluft als Gasströmung durch das Vlies hindurchgeführt wird,
kann die katalytische Aushärtung
des Bindemittels alternativ oder zusätzlich durch andere aus der PUR-Chemie
bekannte Katalysatoren und Aktivatoren ausgelöst werden, die mit dem Gasstrom
durch das Vlies hindurchgeführt
werden können.
Hierzu gehört
beispielsweise NH3. Im Einzelfall ist eine
Abwägung
zwischen den Kosten des Katalysators und der zur Verfügung stehenden
Härtungszeit
zu treffen. Bezüglich
der Härtungszeit,
die bei Verwendung von Luftfeuchtigkeit bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
einige Stunden betragen kann, ist zu berücksichtigen, dass es beispielsweise
bei der Herstellung von mineralisch gebundenen Holzwolleleichtbauplatten durchaus üblich ist,
an einem Tag die Dämmformkörper zu
formen und einzuschalen, die danach einsetzende Härtungsreaktion
des Bindemittels über
Nacht abzuwarten und am nächsten
Tag ein Ausschalen und Verpacken der gehärteten Holzwolleleichtbauplatten
vorzunehmen. Die Härtungszeiten
bei dem neuen Verfahren können
in dem Temperaturrahmen bis 100 °C
auch thermisch verkürzt
werden, indem beispielsweise der Gasstrom vor dem Hindurchführen durch
das Vlies angewärmt
wird. Vorzugsweise wird hierauf aber zur Einsparung von Investitionskosten
verzichtet, so dass das Verfahren bei Raumtemperatur bzw. bei durch
Abwärmen
leicht erhöhter Temperatur
von unterhalb 50 °C
durchgeführt
wird.
-
Bei
dem neuen Verfahren werden die beleimten Holzfasern zur Ausbildung
des Vlieses in einen als Formgebungshilfsmittel dienenden Sack eingeformt.
Das Formgebungshilfsmittel dient neben der Festlegung der Form des
herzustellenden Dämmformkörpers falls
erwünscht
auch dazu, eine höhere Dichte
des Dämmformkörpers einzustellen.
Durch leichtes Stopfen der beleimten Fasern kann eine Dichte von
ungefähr
100 kg/m3 eingestellt werden. Stärkeres Stopfen
führt zu
Dichten bis zu knapp unterhalb 200 kg/m3.
Bei der ein Formgebungshilfsmittel verwendenden Ausführungsform
des neuen Verfahrens erfolgt das Aushärten des Bindemittels in dem
Formgebungshilfsmittel. Entsprechend muss das Vlies in dem Formgebungshilfsmittel
mit der Gasströmung
durchströmbar
sein, wozu erfindungsgemäß auch zählt, dass
die beleimten Holzfasern zur Bildung des Vlieses mit dieser Gasströmung in
das Formgebungshilfsmittel eingetragen werden.
-
In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
des neuen Verfahrens wird das Formgebungshilfsmittel später als
Verpackung für
den hergestellten Dämmformkörper verwendet.
Dazu kann das Formgebungshilfsmittel mit Produktangaben zu dem Dämmformkörper beschriftet
werden. Hierzu gehören
beispielsweise baurechtlich notwendige Angaben oder auch Werbung
für den
Hersteller der Dämmformkörper.
-
Konkret
kann das Formgebungshilfsmittel auf der Basis eines Abschnitts eines
Endlosschlauchs aus Kunststofffolie ausgebildet werden, dessen Enden
zugeschweißt
werden. Bei der Kunststofffolie kann es sich beispielsweise um Polyethylenfolie
handeln. Konkret kann das neue Verfahren nach dem Beleimen der Holzfasern
mit dem Bindemittel dann wie folgt ablaufen. Die beleimten Holzfasern
werden in einem Sack aus Polyethylen-Folie aufgefangen und von dem sie transportierenden Gasstrom
getrennt. Die bleibenden Holzfasern werden bis zum Erreichen einer
gewünschten
Dichte in den Sack eingestopft. Dann wird das offene Ende des Sacks
verschweißt.
Eine leichte Beschwerung des Vlieses aus den beleimten Holzfasern
in dem Sack kann erfolgen, um den Kontakt der beleimten Holzfasern
aneinander zu bewirken. Dies ist nicht nötig, wenn durch Stopfen der
beleimten Holzfasern in den Sack bereits höhere Dichten eingestellt wurden. Das
Halten der Verdichtung der Holzfasern bis zum Ende des Aushärtens des
Bindemittels bewirkt das Formgebungshilfsmittel, d.h. der zugeschweißte Sack
aus Polyethylenfolie. Dieser Sack dient gleichzeitig als Transportverpackung.
Auf der Baustelle muss der Sack nur noch von dem Dämmformkörper entfernt
werden, und dieser kann dann unmittelbar verbaut werden. Dabei kann
der Dämmformkörper ein
leichtes Übermaß in der
Breite aufweisen, um beispielsweise einen Passsitz zwischen in genormtem Abstand
angebrachten Holzsparren oder Holzstielen zu realisieren.
-
In
Säcken
gelieferte Holzfaserdämmstoffe sind
zwar grundsätzlich
bekannt, hierbei handelt es sich aber um Schüttungen, die auf der Baustelle
eingeblasen oder eingeschüttet
werden müssen.
Die vorliegende Erfindung betrifft demgegenüber einen Dämmformkörper mit definierten dreidimensionalen Abmessungen.
-
Diese
dreidimensionalen Abmessungen können
plattenförmig
sein, so dass der Dämmformkörper zwei
Haupterstreckungsrichtungen aufweist. Es können aber auch komplizierter
geformte Dämmformkörper nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellt werden. Hierfür
sind gegebenenfalls abgestimmte Formgebungshilfsmittel vorzusehen.
Außerdem
ist es möglich,
einen zunächst
beispielsweise quaderförmigen
Dämmformkörper materialabtragend
zu bearbeiten, um ihm eine kompliziertere Form zu geben. In jedem
Fall ist das neue Verfahren geeignet, auch Dämmformkörper sehr großer Dicke
herzustellen, beispielsweise auch massive Blöcke. Solche Blöcke können nach
dem Aushärten
des Bindemittels beispielsweise durch Sägen in einzelne Teilkörper aufgetrennt
werden. Dabei ist die Orientierung der Sägeschnittrichtung in Relation
zur Hauptorientierungsrichtung der Holzfaser frei. So können beispielsweise
sogenannte Lamellenstrukturen aus einem Block aus dem leichten Holzfaserdämmstoff
getrennt werden, wobei die Schnittrichtung senkrecht zur Hauptorientierungsrichtung
der Holzfasern verläuft.
Aus diesen Lamellenstrukturen können
Dämmplatten
für verputzte
Wärmedämmverbundsysteme im
Bereich des Mauerwerkbaus ausgebildet werden, die im Stand der Technik
ausschließlich
auf Mineralwollelamellen basieren.
-
Zur
Stabilisierung der Oberflächen
des neuen Dämmformkörpers kann
mindestens eine der beiden großen
Breitflächen
eines im Wesentlichen zweidimensionalen Vlieses mit einem textilen
Flächengebilde
abgedeckt werden. Beispielsweise kann ein solches Flächengebilde
bereits vor dem Einblasen der beleimten Holzfasern in das Formgebungshilfsmittel eingebracht
werden. Das textile Flächengebilde
kann aber durchaus auch seinerseits das Formgebungshilfsmittel ausbilden,
das auch gasdurchlässig
sein kann. Bei dem textilen Flächengebilde
kann es sich beispielsweise um ein textiles Vlies oder ein textiles Gewebe
handeln.
-
Das
neue Verfahren verwendet zumindest im Wesentlichen Holzfasern. Daneben
können
aber auch andere natürliche
oder synthetische Fasern zum Einsatz kommen. Dabei ist es auch nicht
ausgeschlossen, dass den Holzfasern synthetische Fasern beigemischt
werden, die in einem späteren
Verarbeitungsschritt des Dämmformkörpers durch
Eintrag von Wärmeenergie
angeschmolzen werden, um eine weitergehende Verklebung der Holzfasern
zu bewirken.
-
Auch
die Beimischung von brandhemmenden und/oder Insektiziden und/oder
fungiziden und/oder hydrophobierenden Zusätzen zu den Holzfasern ist
bei dem neuen Verfahren möglich.
Bis zu einer Dichte des Dämmformkörpers von
etwa 130 kg/m3 wird die für die Verwendung
im Bauwesen geforderte Brennbarkeitsklassifizierung "B2" bzw. "E" nach Euro-Norm auch ohne brandhemmende Zusätze erfüllt. Eine
darüber
hinaus gehende Dichteabsenkung macht die Zugabe von Brandschutzmitteln
erforderlich. Konkret können
hierzu den Holzfasern beispielsweise Ammoniumpolyphosphate beigemischt werden.
-
Der
neue Dämmformkörper aus
leichtem Holzfaserdämmstoff
zeichnet sich dadurch aus, dass er in einem bei seiner Herstellung
als Formgebungshilfsmittel verwendeten Sack verpackt ist. Einzelheiten
zu diesem Formgebungshilfsmittel sind bereits oben im Zusammenhang
mit dem neuen Verfahren erläutert
worden.
-
BEISPIELE
-
Das
neue Verfahren zur Herstellung eines Dämmformkörpers aus leichtem Holzfaserdämmstoff wurde
unter Verwendung eines PUR-Leims als Bindemittel erprobt, der als
einkomponentiges Prepolymer von der Firma Bayer bezogen wurde. Weitere
Erprobungen wurden mit selbst hergestellten Mischungen aus PMDI
und verschiedenen Polyolen durchgeführt. Die Holzfasern wurden
jeweils in getrocknetem Zustand in einem Mischer beleimt, wobei
kein Wasser anwesend war. Anschließend wurden die beleimten Fasern
mit einem Luftstrom aus Umgebungsluft in einen Sack aus Polyethylenfolie
eingeblasen. Dies war bis zu einer Verdichtung der Holzfasern in
dem Sack auf 60 kg/m3 ausreichend, um die
Härtungsreaktion
des Bindemittels zu katalysieren. Das handelsübliche Prepolymer der Firma
Bayer benötigte bis
zu 17 Stunden bis zur vollständigen
Aushärtung. Die
selbstgemischten Bindemittel waren teilweise in ca. 2 Stunden ausgehärtet. Die
Aushärtungszeit konnte
generell verkürzt
werden, indem die Luftfeuchtigkeit des Gasstroms beim Einblasen
der beleimten Holzfasern in den Sack künstlich erhöht wurde. Mit künstlicher
Erhöhung
der Luftfeuchtigkeit konnten auch Vliese mit einer Dichte oberhalb
60 kg/m3 ohne Eintrag von Wärmeenergie
ausgehärtet werden.
Eine sehr starke Beschleunigung der Aushärtungsreaktion wurde durch
eine Beimischung von NH3 zu dem die Holzfasern
in den Sack fördernden Gasstrom
erreicht. Durch Anwärmen
des Gasstroms konnte die Aushärtungszeit
ebenfalls erheblich verkürzt
werden. Die Bindemittelanteile bei den Erprobungen lagen zwischen
3 % und 35 % bezogen auf atro Holzfasern. Bei sehr hohen Bindemittelanteilen wurde
eine Agglomeratbildung der Holzfasern beobachtet, die jedoch durch
Auffluffen der Holzfasern direkt vor dem Einblasen der Holzfasern
in den Sack bzw. vor dem Auffangen der Holzfasern mit dem Sack beseitigt
werden konnte. Die Dichten der hergestellten Dämmformkörper lagen im Bereich von 40 bis
180 kg/m3.