DE4444433C2 - Wärmedämmstoff und Verfahren zur Herstellung desselben - Google Patents
Wärmedämmstoff und Verfahren zur Herstellung desselbenInfo
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Description
Die Erfindung richtet sich auf einen Wärmedämmstoff aus
Altpapier und einem Brandschutzmittel sowie auf ein
Verfahren zur Herstellung desselben.
Zur Wärmedämmung werden neben anorganischen Werkstoffen wie
Asbest, Glaswolle und Steinwolle auch organische Werk
stoffe, wie bspw. Styropor oder Schafwolle, ja sogar zel
lulosehaltige Werkstoffe wie Holz, Sägemehl, Kork oder Filz
verwendet. Beispielsweise offenbart die DE-PS 35 45 001 eine aus
Naturprodukten hergestellte Wärmedämmplatte, wobei als
Naturprodukte vermahlenes Zeitungspapier Verwendung findet,
das zur Vergrößerung der mechanischen Festigkeit
pflanzliche oder tierische Naturfasern sowie
wasserlöslichen Naturkleber aufweist und zu einer Platte
verdichtet ist.
Zwar wird hierbei ein relativ preiswerter Rohstoff, nämlich
Zeitungspapier verwendet, indem dieses jedoch zu der
Herstellung einer Wärmedämmplatte bis auf eine mehlartige
Konsistenz zerkleinert wird, sind einerseits zeit- und
energieaufwendige Mahlvorgänge durchzuführen; andererseits
kann durch Verpressen eines derartigen Pulvers keine
mechanische Stabilität erreicht werden, so daß noch
pflanzliche oder tierische Naturfasern hinzugegeben werden
müssen. Selbst diese Maßnahme ist jedoch für sich genommen
noch nicht ausreichend, um die Festigkeit des vorbekannten
Wärmedämmstoffs zu erhöhen; vielmehr muß zusätzlich noch
ein Naturkleber eingesetzt werden, um eine der weiteren
Verarbeitung zugängliche Platte zu erhalten. Diese
zusätzlichen Bestandteile, insbesondere der Kleber, ziehen
jedoch eine Verteuerung des Produkts nach sich.
Außerdem ist bei zellulosehaltigen Werkstoffen und auch bei
Zeitungspapier die Entzündungsgefahr besonders hoch, da
bspw. bei Holz bereits ab einer Temperatur von etwa 275°C
eine Verkohlung einsetzt und die dadurch gebildete,
kohleartige Substanz aufgrund ihrer inneren Struktur ohne
weitere Temperaturerhöhung schließlich Feuer fängt.
Aufgrund dieser negativen Eigenschaft wird der
Wärmedämmplatte gemäß der DE-PS 35 45 001 ein
Brandschutzmittel in Form einer Mischung aus Borax und
Borsäure beigemengt. Hierdurch läßt sich zwar die
Brandgefahr deutlich reduzieren, die Verwendung der oben
genannten Substanzen bringt jedoch eine Reihe von
Nachteilen mit sich:
Einerseits ist weder Borax noch Borsäure ungiftig. Borax
rauch reizt Nasen- und Rachenschleimhäute. Die Einnahme
größerer Mengen ruft Magenschmerzen, Erbrechen und Durchfall
sowie Kreislaufschwäche bis zum Schock hervor. Die Toxizität
von Borsäure ist erwiesen. Ihre Anwendung in Form
von sog. Borsalben und -pudern führte sogar zu einigen
schließlich tödlichen Vergiftungsfällen. Mit derartigen
Substanzen vermengte Wärmedämmstoffe geben demnach ständig
giftige Substanzen ab, wobei schon bei einer zusätzlichen
Erwärmung auf etwa 100°C ein regelrechtes Verdampfen
einsetzt.
Andererseits liegt der Preis für 1 kg Borax und/oder Bor
säure gegenwärtig etwa bei DM 10,-, so daß die relativ
niedrigen Kosten des eigentlichen, zellulosehaltigen Wärme
dämmstoffs nicht vorteilhaft genutzt werden können, sondern
sogar ein Endprodukt entsteht, das deutlich teurer ist als
bspw. Glas- oder Steinwolle.
Weiterhin beschreibt die DE-OS 29 23 587 ein Verfahren, um
ein Zellulosematerial feuerbeständig zu machen. Hierbei
wird als Rohstoff Holz eingesetzt, und zwar entweder in
Form von Sägemehl oder in Form von Holzspänen. Das als
Abfallprodukt anfallende und daher viel preiswertere
Altpapier findet bei dieser Vorerfindung jedoch keine
Anwendung. Außerdem liegt auch hier sowohl bei Verwendung
von Sägemehl sowie auch bei Verwendung von Holzspänen eine
Substanz vor, die nicht durch Verpressen verfestigt werden
kann und wiederum den Zusatz von Klebstoff erfordert.
Schließlich wird hier der Holzrohstoff zur Imprägnierung in
einer wäßrigen Lösung getränkt, in der mehrere Komponenten
gelöst sind, nämlich zumindest Phosphorsäure einerseits und
ein Ammoniumsalz andererseits. Aufgrund der von dem
Vorerfinder angeregten Mengenverhältnisse dringt dabei nur
ein verschwindend geringer Anteil des Ammoniumsalzes in die
Holzpartikel ein, so daß der feuerhemmende Effekt äußerst
gering ist. Deshalb könnte dieses Verfahren keinesfalls in
Verbindung mit Altpapier angewendet werden, dessen
Entzündungspunkt naturgemäß noch unterhalb des Flammpunktes
von Holz liegt.
Schließlich ist der US-PS 3,840,388 ein Verfahren zur
Imprägnierung von Holzlaminaten zu entnehmen. Diese
Holzlaminate sollen dabei nicht als Wärmedämmstoffe
Verwendung finden, sondern der üblichen Verwendung von
Sperr- oder Furnierholz zugeführt werden. Daher ist hier ein
auch nur teilweiser Ersatz durch Altpapier nicht möglich,
da mit Altpapier weder die Festigkeit eines Holzlaminats
noch die insbesondere bei Verwendung als Furnierholz
erforderliche Maserung erreicht werden kann. Andererseits
sind aber die Holzrohstoffe viel teurer als Altpapier, so
daß es völlig sinnlos wäre, dieselben ausschließlich für
die Herstellung einer Wärmedämmplatte zu verwenden. Die
Holzplatten werden zwar zunächst mit einer Lösung eines
Brandschutzmittels behandelt, wobei u. a. auch
Ammoniumsulfat Verwendung finden kann, hierbei ist jedoch
eine erhöhte Temperatur des Lösungsmittels von etwa 75 bis
95°C notwendig, so daß dieses Verfahren sehr
energieintensiv ist. Außerdem verbleiben die Holzplatten
für einen relativ kurzen Zeitraum von 3 bis 12 Minuten in
dem Lösungsmittel, so daß wiederum nur ein äußerst geringer
Anteil des Ammoniumsulfats in die Holzplatten eindringen
kann. Ein derart geringer Anteil wäre bei Verwendung von
Altpapier als Brandschutzmittel völlig unzureichend.
Aus diesen Nachteilen vorbekannter Wärmedämmstoffe und
Imprägnierverfahren resultiert das die Erfindung
initiierende Problem, einen Wärmedämmstoff auf der Basis
von Altpapier zu schaffen, der einerseits eine ausreichende
Festigkeit haben soll, um bspw. in Form von
Wärmedämmplatten verarbeitet werden zu können, der darüber
hinaus schwer entflammbar, zudem nicht gesundheitsschädlich
und schließlich auch möglichst preisgünstig sein soll, um
bspw. mit Glas- oder Steinwolle konkurrieren zu können. Mit
dieser Aufgabenstellung untrennbar verknüpft ist die
weitere Problematik, ein Herstellungsverfahren für den
neuen Wärmedämmstoff aufzuzeigen.
Zur Lösung des Hauptproblems sieht die Erfindung einen
Wärmedämmstoff aus Altpapier und einem Brandschutzmittel
vor, wobei das Altpapier in zu Schnipseln zerkleinerter
Form enthalten ist, und wobei das Brandschutzmittel aus
Ammoniumsulfat besteht. Das Altpapier dient aufgrund seiner
niedrigen Wärmeleitfähigkeit als thermische Isolation. Die
gesundheitsschädlichen Eigenschaften des früher häufig zur
Wärmedämmung verwendeten Asbest, dessen Mikrofasern
eingeatmet werden und Lungenkrebs auslösen können, sind
durch Verwendung von Altpapier umgangen. Andererseits wird
auf die Beimischung der ebenfalls gesundheitsschädlichen
Brandschutzmittel Borax und Borsäure verzichtet und
statt dessen Ammoniumsulfat eingesetzt. Aus alledem
resultiert ein insgesamt verträglicher Wärmedämmstoff, der
keinerlei gesundheitsschädliche Wirkungen auslöst.
Außerdem ist Altpapier sehr saugfähig, was besonders
wichtig für eine innige Durchdringung des thermisch
isolierenden Stoffs und des in reiner Form pulverförmigen
Ammoniumsulfats ist, wobei diese Substanzen in einem ge
meinsamen Lösungsmittel zusammengeführt werden können.
Diese Wirkung wird noch unterstützt, indem das Altpapier
auf Schnipselgröße zerkleinert wird. Andererseits bleibt
dadurch die Festigkeit des Altpapiers erhalten und durch
dessen verfilzende Wirkung wird ein zusätzlicher Klebstoff
überflüssig. Da Altpapier gegenüber Holz und Ammoniumsulfat
gegenüber Borax und Borsäure sehr preisgünstig sind, kann
der erfindungsgemäße Wärmedämmstoff hinsichtlich seiner
Wirtschaftlichkeit mit Glas- oder Steinwolle konkurrieren.
Es hat sich als günstig erwiesen, daß der Anteil des
Altpapiers bei 50-95 Gew.-% und der Anteil des Ammo
niumsulfats bei 5-50 Gew.-% liegt. Das bevorzugte Mengen
verhältnis liegt dabei etwa bei 75-90 Gew.-% des
Altpapiers und 10-25 Gew.-% des Ammoniumsulfats. In
diesem Mischungsverhältnis ist die thermische Isolationsfä
higkeit des Altpapiers dominierend, während das
Ammoniumsulfat seine flammenhemmende Wirkung voll entfal
tet.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Wärme
dämmstoffs zeichnet sich dadurch aus, daß Altpapier auf
Schnipselgröße zerkleinert und in einem flüssigen
Lösungsmittel getränkt wird, in dem Ammoniumsulfat gelöst
ist, und daß anschließend das flüssige Lösungsmittel
ausgetrieben wird. Die Erfindung führt die innige Verbin
dung zwischen dem thermisch isolierenden Altpapier und dem
Ammoniumsulfat dadurch herbei, daß ein flüssiges,
Ammoniumsulfat lösendes Mittel durch intensives Tränken von
dem Altpapier aufgenommen wird, so daß das in dem
Lösungsmittel gelöste Ammoniumsulfat in die Poren oder gar
in die Zellen des Altpapiers eindringen kann. Durch das
vorangehende Zerkleinern weist das Altpapier eine besonders
große Oberfläche auf, so daß das Tränken in einem relativ
kurzen Zeitraum vollzogen werden kann. Nach dem an
schließenden Austreiben des Lösungsmittels verbleibt das
Ammoniumsulfat in dem thermisch isolierenden Grundstoff.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung kann dadurch
erreicht werden, daß als Lösungsmittel Wasser verwendet
wird. Hierbei macht sich die Erfindung die Tatsache zu
nutze, daß Ammoniumsulfat im Gegensatz zu Borax in Wasser
sehr gut löslich ist.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß pro kg des Altpapiers
50-500 g Ammoniumsulfat verwendet werden. Dieses
Mischungsverhältnis führt zu den oben bereits erwähnten,
günstigen Eigenschaften des Wärmedämmstoffs. Die Verwendung
größerer Mengen von Ammoniumsulfat verteuert den
erfindungsgemäßen Wärmedämmstoff kaum, da Ammoniumsulfat
anders als Borax und Borsäure sehr preisgünstig ist.
Es hat sich als günstig erwiesen, daß das Ammoniumsulfat
während des Tränkens in dem Lösungsmittel gelöst wird. In
dem das Ammoniumsulfat gemäß diesem Merkmal erst zugegeben
wird, sobald sich das Altpapier vollgesogen hat, wird
einerseits die Aufnahme des Lösungsmittels in dem Altpapier
nicht durch das gelöste Ammoniumsulfat gehemmt,
andererseits verteilt sich das Ammoniumsulfat nach dem
Lösen sehr schnell innerhalb des gesamten Lösungsmittels
und demnach auch in dessen von der organischen Substanz
aufgenommenen Anteil.
Weiterhin sieht die Erfindung vor, daß das Altpapier vor
dem Tränken gewaschen wird. Hierdurch können Ver
unreinigungen in der Ausgangssubstanz abgeschieden werden,
und oberflächliche Beschichtungen werden entfernt, damit
der Vorgang des Tränkens beschleunigt ablaufen kann.
Insbesondere kann die Druckerschwärze abgewaschen werden,
die ansonsten aufgrund ihrer fettigen Konsistenz in der
Lage wäre, die Aufnahme eines Lösungsmittels zu
beeinträchtigen.
Im Rahmen der Erfindung ist auch eine Weiterbildung mög
lich, wobei das Altpapier nach dem Tränken mit dem
ammoniumsulfathaltigen Lösungsmittel gepreßt wird. Diese
Methode ist besonders effektiv, um das Lösungsmittel
innerhalb eines minimalen Zeitraums zu einem Großteil aus
dem erfindungsgemäßen Wärmedämmstoff auszutreiben.
Die Erfindung erlaubt eine Weiterbildung dahingehend, daß
der Wärmedämmstoff nach dem Pressen getrocknet wird. Auf
den Pressvorgang sollte ein Verfahrensschritt folgen, in
dem der Wärmedämmstoff für einen gewissen Zeitraum einer
trockenen Umgebung ausgesetzt ist, so daß das Lösungsmittel
vollständig verdunsten kann.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß der Wärmedämmstoff
nach dem Pressen und/oder Trocknen zerkleinert wird. Die
verbleibende Teilchengröße kann etwa derjenigen der Pa
pierfasern entsprechen.
Schließlich entspricht es der Lehre der Erfindung, daß der
Wärmedämmstoff nach dem Zerkleinern in Hohlräume ein
gefüllt, insbesondere eingeblasen wird. Hierbei werden die
wärmedämmenden Eigenschaften durch Lufteinschlüsse weiter
verbessert.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile auf der Basis
der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschrei
bung eines Ausführungsbespiels der Erfindung sowie anhand
der Zeichnung. Diese zeigt in der einzigen Figur ein
Flußdiagramm mit den einzelnen Schritten des erfindungsge
mäßen Herstellungsverfahrens für einen Wärmedämmstoff.
Ein erfindungsgemäßer Werkstoff weist bspw. die folgende
Zusammensetzung auf:
Altpapier |
85 Gew.-% |
Ammoniumsulfat |
15 Gew.-% |
Dies Wärmedämmstoff hat eine Dichte zwischen etwa 0,5 g/cm³
und 1 g/cm³. Er weist eine plattenartige Form mit einer
Dicke von etwa 5 cm bis 10 cm und einer Fläche zwischen 0,5
m² und 2 m² auf.
Das Herstellungsverfahren dieses Wärmedämmstoffs soll an
hand der beigefügten Zeichnung erläutert werden.
Das zu einem Großteil aus Holzfasern bestehende Altpapier
wird zunächst in kleine Schnipsel zerkleinert 1, um ein An
einanderkleben einzelner Bögen während der folgenden Bear
beitungsschritte ausschließen zu können. Außerdem wird da
durch die Oberfläche des Altpapiers vergrößert.
In einem darauffolgenden Verfahrensschritt 2 werden diese
Altpapierschnipsel gewaschen, was bspw. in einem Wasserbad
erfolgen kann. Um evtl. in größeren Mengen anhaftende Druc
kerschwärze abzuwaschen, kann dabei dem Wasserbad ein fett
lösendes Mittel beigemengt sein.
Anschließend werden die solchermaßen gereinigten Altpapier
schnipsel in einem Lösungsmittel getränkt 3. Als Lösungs
mittel kann bspw. reines Wasser verwendet werden. Indem die
Altpapierschnipsel einige Zeit in diesem Wasserbad verblei
ben, saugen sie sich mit Wasser voll und quellen dabei auf.
Nachdem sich die Altpapierschnipsel mit Wasser einigermaßen
vollgesogen haben, wird in einem nächsten Verfahrensschritt
4 Ammoniumsulfat zu dem Wasserband zugegeben, in dem sich
die Altpapierschnipsel befinden. Hierbei ist darauf zu achten,
daß pro kg Altpapier etwa 100-300 g Ammoniumsulfat
eingesetzt wird. Das Ammoniumsulfat löst sich schnell und
vollständig in dem Wasserbad und dringt dabei auch in die
von dem Wasser aufgeschlossenen Altpapierschnipsel ein.
Nach einem vorgegebenen Zeitintervall ist das Ammonium
sulfat zu einem maßgeblichen Anteil von den Altpapierschnipseln
aufgenommen worden. Nun werden die Altpapierschnipsel
aus dem Wasserbad entnommen und in einem weiteren Verfah
fensschritt 5 zu Wärmedämmplatten gepreßt, wobei das ent
haltene Wasser zu einem Großteil aus den Altpapierschnipseln
herausgedrückt wird, während sich das Ammoniumsulfat
dort ablagert.
In einem folgenden Verfahrensschritt 6 werden diese Platten
in einem trockenen Raum gelagert, bis sie durch Verdunsten
des restlichen Wassers völlig getrocknet sind.
Als nächstes werden die Platten zerkleinert, um durch die
daraus entstehenden Lufteinschlüsse die thermische Isolati
onsfähigkeit weiter zu erhöhen. Die dabei entstehenden Fa
sern haben eine Größe, die nicht denen lungengängiger Fa
sern entspricht, und sind somit nicht krebserregend.
Schließlich kann das Endprodukt auf vielfältige Arten ver
arbeitet werden, z. B. durch Einblasen in Hohlräume.
Claims (13)
1. Wärmedämmstoff aus Altpapier und einem Brandschutzmit
tel, dadurch gekennzeichnet, daß das Altpapier in zu
Schnipseln zerkleinerter Form enthalten ist, und daß
das Brandschutzmittel aus Ammoniumsulfat besteht.
2. Wärmedämmstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß der Anteil des Altpapiers bei 50-95 Gew.-%
und der Anteil des Ammoniumsulfats bei 5-50 Gew.-%
liegt.
3. Wärmedämmstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß er die Form von Wärmedämmplatten auf
weist.
4. Verfahren zur Herstellung eines Wärmedämmstoffs, da
durch gekennzeichnet, daß Altpapier auf Schnipsel
größe zerkleinert (1) und in einem flüssigen Lösungs
mittel getränkt (3) wird, in dem Ammoniumsulfat gelöst
(4) ist, und daß anschließend das flüssige Lösungs
mittel ausgetrieben (5, 6) wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
als Lösungsmittel Wasser verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich
net, daß pro kg des Altpapiers 50-500 g Ammoniumsul
fat verwendet werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß das Ammoniumsulfat während des
Tränkens (3) in dem Lösungsmittel gelöst (4) wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß das Altpapier vor dem Tränken ge
waschen (2) wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß das Altpapier nach dem Tränken mit
dem ammoniumsulfathaltigen Lösungsmittel gepreßt (5)
wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
das Altpapier zu Platten gepreßt (5) wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Altpapier nach dem Pressen ge
trocknet (6) wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß das Altpapier nach dem Pressen (5)
und/oder nach dem Trocknen (6) abermals zerkleinert
(7) wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß das Altpapier nach dem abermaligen Zerkleinern (7)
in Hohlräume eingefüllt wird.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE4444433A DE4444433C2 (de) | 1994-12-14 | 1994-12-14 | Wärmedämmstoff und Verfahren zur Herstellung desselben |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE4444433A1 DE4444433A1 (de) | 1996-06-20 |
DE4444433C2 true DE4444433C2 (de) | 1997-04-17 |
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ID=6535731
Family Applications (1)
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- 1994-12-14 DE DE4444433A patent/DE4444433C2/de not_active Expired - Fee Related
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