DE4402244A1 - Dämmstoff, insbesondere zur Schall- und Wärmedämmung sowie Verfahren zur Herstellung eines derartigen Dämmstoffes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Dämmstoff, insbesondere zur Schall- und Wärmedämmung sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Dämmstoffes.

Als Dämmstoffe sind beispielsweise synthetische Stoffe, wie z. B. Polyurethanschaum oder Mineralwolle, insbesondere Glas­ wolle, bekannt. Derartige Dämmstoffe, welche Isolierzwecken dienen, sind nicht nur relativ teuer und erfordern in der Her­ stellung einen hohen Energieaufwand, sondern es ist problema­ tisch, diese zu entsorgen oder wiederzuverwerten.

Aus der DE 41 08 110 A1 ist eine Wärmedämmung für Gebäude und ein Dämmelement bekannt, wobei der dort gezeigte Dämmstoff aus Schafwolle besteht, welche innerhalb einer Dämmzone atmungs­ aktiv eingeschlossen ist. Der Vorteil eines derartigen Dämm­ stoffes besteht darin, daß ein natürlicher Rohstoff verwendet wird.

Zum Erhalt einer gewünschten Konsistenz bzw. Flexibilität oder Elastizität des Dämmstoffes ist es jedoch erforderlich, ein Schafwollvlies sandwichartig zwischen zwei Lagen eines Nadel­ vlieses einzuschließen und das Gebilde durch Nadeln zu einer handhabbaren Einheit zu verbinden.

Es wird also mit anderen Worten ein Formkörper, z. B. zur Sparrendämmung dadurch erhalten, daß die den Dämmstoff bil­ dende Wolle durch Vernadelung mittels Filznadeln zu einer Matte gewünschter Dicke verändert wird.

Alternativ ist es aus der DE 41 08 110 A1 bekannt, die Schaf­ wolle mit einem Bindemittel zu vermengen, um einen wärmedäm­ menden quasi Festkörper zu erhalten. Als Bindemittel werden mineralische Stoffe, wie z. B. Lehm oder Gips verwendet. Die hierbei beispielsweise erhaltenen Platten können dann zur Wär­ medämmung bei Wänden oder Dächern genutzt werden.

Wenn Wolle mit einem oben genannten mineralischen Bindemittel vermengt wird, entsteht allerdings ein Formkörper mit einer nur geringen Elastizität, d. h. hoher Bruchgefahr. Des weite­ ren verschlechtern die mineralischen Bindemittel die gewünsch­ ten wärmedämmenden Eigenschaften des Dämmstoffes, erhöhen die Dichte und damit die Masse des Formkörpers. Die Handhabung beim Anbringen ist daher erschwert.

Wie dargelegt, muß also, um verschiedene Gebilde, z. B. flexi­ ble Matten oder mehr oder weniger feste Platten herzustellen, jeweils auf ein unterschiedliches Verfahren zurückgegriffen werden.

Im Falle der Verwendung von mineralischen Bindemitteln wird außerdem der Grundgedanke eines ökologischen und bauphysika­ lisch unbedenklichen Dämmaterials durchbrochen. Gleichfalls von Nachteil ist der hohe herstellungsseitige Aufwand, wenn sandwichartige Lagen aus Schafwolle durch Vernadeln oder Ver­ steppen miteinander verbunden werden müssen, um die gewünsch­ ten Dämmeigenschaften bzw. Materialeigenschaften zum Verlegen des Dämmaterials zu erhalten.

Es wurde bereits vorgeschlagen, Wärmedämmplatten aus getrock­ netem und gehäckseltem Stroh herzustellen, wobei das kleinge­ häckselte Stroh mit einem Naturkleber gebunden wird. Diese Platten werden anschließend gepreßt und erhalten so die ge­ wünschte Festigkeit. Nachteilig ist hier die Zugabe des Kleb­ stoffes und die nicht vorhandene Möglichkeit, flexible, mat­ tenartige Dämmstoffe herzustellen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Dämmstoff, insbeson­ dere zur Schall- und Wärmedämmung sowie ein Verfahren zur Her­ stellung eines derartigen Dämmstoffes anzugeben, wobei aus­ schließlich umweltverträgliche, natürliche Rohstoffe einge­ setzt werden sollen und wobei mittels eines einzigen Verfah­ rens durch Einstellung der Verfahrensparameter Dämmstoffe mit einer Struktur von einer flexiblen Matte bis hin zu einer festen Platte hergestellt werden können.

Das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Produkt soll nach Gebrauch wiederverwendbar, recyclingfähig und kompo­ stierbar sein.

Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 6, wobei die Unteransprüche minde­ stens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Ge­ genstandes der Hauptansprüche zeigen.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, ausschließlich nachwachsende, natürliche, fasrige Rohstoffe, wie z. B. Wolle oder Wollreste, Stroh, Flachs, Hanf, Sisal oder dergleichen sowie Recycling- bzw. Sekundärrohstoffe, wie z. B. Altpapier, zu verwenden. Alternativ kann anteilmäßig der natürliche Faserrohstoff durch synthetische Sekundärrohstoffasern ersetzt werden.

Erfindungsgemäß wird eine wäßrige Suspension aus einer vorge­ gebenen Menge des Altpapiers aufbereitet und dieser Suspension eine vorgegebene Menge des fasrigen, natürlichen Grundrohstof­ fes hinzugegeben. Nach einer entsprechenden Mischzeit der wäß­ rigen Suspension wird diese über einen Stoffauflauf auf eine Langsiebanlage kontinuierlich aufgebracht. Durch die Steuerung der Stoffauflaufmenge und den Trocknungsprozeß sowie die Rezepturwahl läßt sich durch entsprechende Einstellung der je­ weiligen Verfahrensparameter ein Dämmstoff herstellen, dessen Struktur von einer flexiblen Matte bis hin zur festen Platte reicht.

Letztendlich läßt sich über die Steuerung der Siebstrecke, d. h. Auflaufmenge und die Siebgeschwindigkeit die Dicke des Dämmstoffes verändern.

Vorteilhafterweise wird bei der erfindungsgemäßen Langsieban­ lage ein umlaufendes Band als Sieb verwendet. Das siebaus­ gangsseitig vorhandene, feuchtigkeitsreduzierte Gefüge wird anschließend einem Endtrocknungsprozeß unterzogen. Vorteilhaf­ terweise wird zur Verkürzung und Steuerung des Entwässerungs­ prozesses in der Siebstrecke unter dem Sieb ein Vakuum er­ zeugt, welches das Wasser absaugt. Die Maschenweite des ver­ wendeten Siebes in der Siebstrecke ist größer als die in der Papierindustrie übliche.

Wenn gewünscht, kann, z. B. innerhalb des Trockners, eine ein- oder beidseitige Beschichtung des Dämmstoffes erfolgen.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird also ein Dämm­ stoff erhalten, welcher im wesentlichen ausschließlich aus Ab­ fallprodukten bzw. nachwachsenden, natürlichen Rohstoffen be­ steht. Der erfindungsgemäße Dämmstoff ist problemlos zu ent­ sorgen und kompostierbar.

Durch das Gefüge des Dämmstoffes sind hervorragende schall- und wärmedämmende Eigenschaften sowie eine hohe Luftfeuchte­ wechselbeständigkeit gegeben. Im Gegensatz zu bekannten biologischen Dämmstoffen ist der erfindungsgemäße Dämmstoff in seiner Verarbeitbarkeit durch die unterschiedliche Flexibili­ tät, d. h. mattenartig bis hin zur festen Platte, in unkompli­ zierter Weise anwendbar. Diese unterschiedlichen Eigenschaften lassen sich durch den Anteil des Altpapiers in der erfindungs­ gemäßen Suspension steuern.

Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, daß der er­ findungsgemäße Dämmstoff mit einer bewegten Langsiebanlage oder Rundsiebanlage in einem kontinuierlichen Verfahren herge­ stellt werden kann. Alternativ kann auch ein Siebverfahren un­ ter Verwendung eines unbewegten Siebes zur Anwendung kommen.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht im wesentlichen aus drei Schritten, zum einen dem Erstellen der Suspension in einem Suspendierer, dem Aufbringen der Suspension auf ein Sieb zur Blattbildung, wo ein erheblicher Wasseranteil unter Vakuum abgesaugt wird und einem letzten Schritt, nämlich dem voll­ ständigen Trocknen des Gefüges in einem Trockenofen.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbei­ spieles und unter Zuhilfenahme einer Zeichnung näher erläutert werden.

Die Zeichnung zeigt hierbei den schematischen Aufbau einer Langsiebanlage zur Herstellung des erfindungsgemäßen Dämm­ stoffes.

Die in der Figur gezeigte beispielhafte Langsiebanlage besteht aus einem Turbolöser 1, in welchem Altpapier aufgegeben wird. Dem Turbolöser 1 wird weiterhin eine definierte Wassermenge zugeführt. Am Boden des Turbolösers 1 befindet sich ein nicht gezeigter Rotor. Die vorher nicht notwendigerweise zerklei­ nerte, aufgegebene Altpapiermenge wird mit Hilfe des Rotors unter gegenseitiger Reibung verfasert.

Nach einer weiteren Wasserzugabe wird die so erhaltene Suspen­ sion über Rohrleitungen 2 einer Bütte 3 zugeführt. In die Bütte 3 gelangt nun der fasrige, weitere Grundrohstoff, bei­ spielsweise Kämmling. Kämmling ist ein Abfallprodukt der Woll­ kämmereien und besteht aus sehr kurzen Fasern mit ca. 5 mm Länge, welche stark gekräuselt sind. Zweckmäßigerweise können diese Fasern vor dem Einbringen in die Bütte 3 nochmals zer­ kleinert werden.

In der Bütte 3 befindet sich ein weiterer Schraubrotor, wel­ cher die Suspension vermischt bzw. den erreichten Ver­ mischungsgrad aufrecht erhält. Die Bütte 3 dient also der Ein­ stellung des fertigen Mischungsverhältnisses durch definierte Zugabe des fasrigen Kämmlings.

In der Bütte liegt das Verhältnis des Altpapiers zwischen 10 und 50%, vorzugsweise zwischen 10 und 30%, und Kämmling zwischen 90 und 50%, vorzugsweise zwischen 90 und 70%. Der Gewichtsanteil der Rohstoffe in der Suspension bzw. Mischung liegt bei etwa 1 bis 5%.

Ein späteres, getrocknetes Gefüge mit 90% Kämmling bzw. Woll­ anteil hält gut zusammen, ist sehr flexibel und in seinen Eigenschaften etwa vergleichbar mit einem Wollvlies. Ein Ge­ füge mit einem Anteil von 50% Kämmling bzw. Wolle ist wesent­ lich fester und läßt sich nur noch beschränkt biegen. Es ver­ fügt jedoch noch über eine gewisse Restelastizität.

Die Mischung aus der Bütte 3 gelangt dann über einen Ent­ stipper 4, welcher noch vorhandene grobe Faserbündel zer­ kleinert, in einen Refiner 5.

In dem Refiner 5 werden die Fasern aufgeschlossen, was die Quellfähigkeit und damit die Festigkeit des Endproduktes und die Verbindung zwischen den einzelnen Ausgangskomponenten er­ höht.

Je nach Einstellung des Refiners 5 können die Materialeigen­ schaften des Gefüges bestimmt werden. Die Mischung gelangt dann in eine Vorratsbütte 6. In der Vorratsbütte 6 kann noch­ mals, wenn erforderlich, Wasser zugesetzt werden, um den ent­ sprechenden Dichtegrad einzustellen. Die Vorratsbütte 6 ist über entsprechende Rohrleitungen mit einer Wirbelschleuder 7 verbunden, welche zentrifugenartig gegebenenfalls noch in der Mischung vorhandene grobe Teilchen ausscheidet. Zwischen der Vorratsbütte 6, der Wirbelschleuder 7 und einem Überlaufbecken 8 läuft die Mischung kontinuierlich in einem Kreislaufprozeß um.

Das Überlaufbecken 8 besitzt einen Auslauf 9 hin zu einem Stoffauflauf 10. Zweckmäßigerweise wird der Stoffauflauf 10 über das Überlaufbecken 9 durch eine Gefällerohrleitung ge­ speist. Der Stoffauflauf 10 dient dem verteilten, breiten Auf­ bringen der Suspension auf das umlaufende Sieb 11.

In einem Ausführungsbeispiel wird die Mischung bzw. Suspension in einer Breite von 2600 mm auf das Sieb 11 aufgebracht. Das Sieb 11 besitzt seitliche, umlaufende Deckelriemen, so daß ein unerwünschtes Abfließen der Suspension vermieden wird.

Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist das bandförmige Sieb aus Polyester mit einer Maschenweite, größer als bei der Pa­ pierindustrie üblich, ausgebildet und läuft mit konstanter, aber einstellbarer Geschwindigkeit um. Die Geschwindigkeit liegt in einem Bereich von 0,5 bis 18 m pro Minute.

Gegebenenfalls können mehrere Siebstrecken hintereinander ge­ schalten werden. In einer ersten Siebstrecke 11.1 läuft das Sieb über Walzen 12 mit Zwischenräumen, durch die das in der Suspension bzw. Mischung enthaltene Wasser abfließen kann. In der zweiten Siebstrecke 11.2 wird unter dem Sieb ein Vakuum erzeugt, welches das Wasser absaugt.

Ausgangsseitig der zweiten Siebstrecke 11.2 kann ein Walzen­ paar 13 angeordnet sein, um die Oberflächenbeschaffenheit des sich ausbildenden Gefüges einstellen bzw. verändern zu können. Gegebenenfalls ist eine zweite Vakuumpumpe vorgesehen, um den Prozeß des Wasserentfernens zu beschleunigen.

Es sei angemerkt, daß es günstig ist, möglichst viel Wasser der Suspension bzw. der Mischung innerhalb der Siebstrecken 11.1 und 11.2 zu entziehen, da die Wasserentfernung hier deut­ lich kostengünstiger ist als mit einem intensiven Wärmetrock­ nungsprozeß.

Das nunmehr bereits eine feste Konsistenz aufweisende Gefüge wird mittels eines umlaufenden Förderbandes 14 in eine Mehr­ stufentrockenkammer 15 überführt. Die Trockenkammer 15 ist in Form eines Umlufttrockensystems bestehend aus Heizregister und Lüfter ausgebildet. Jede Trockenkammer 15 kann mehrere derar­ tige Systeme enthalten. Die Trockentemperatur kann bis zu 150°C betragen.

Ausgangsseitig 16 des Trockners wird das Gefüge beispielsweise auf Länge geschnitten bzw. formatiert.

Im Ergebnis verschiedener Untersuchungen wurde festgestellt, daß eine Vielzahl von nachwachsenden Fasern mit Altpapier als Ausgangsrohstoff zur Herstellung des erfindungsgemäßen Dämm­ stoffes verwendet werden können. Beispielsweise wurden an­ stelle von Schafwolle bzw. Kämmling Flachs, Stroh und ver­ schiedene Gräser erprobt. Derartige Rohstoffe wurden in ähnli­ chen Mischungsverhältnissen wie bei der Verwendung des Kämm­ lings eingesetzt.

Ergänzend besteht die Möglichkeit, ausgangsseitig der letzten Stufe der Trockenkammer 15 den Dämmstoff durch Besprühen mit Borsäure gegen Fäulnis und zur Flammenhemmung zu schützen.

Der erhaltene Dämmstoff ist in Abhängigkeit vom Gehalt an fas­ rigen Ausgangsstoffen derart elastisch, daß er fugendicht bei­ spielsweise zwischen Dachsparren geklemmt werden kann. Das Ge­ füge des Dämmstoffes ist gleichmäßig und enthält keine groben Bestandteile. Bindemittel, wie bei bekannten Verfahren zum Er­ halt des Gefüges, sind nicht erforderlich. Das erhaltene Pro­ dukt ist wiederverwendbar, deponie- und kompostierfähig. Rest­ mengen nicht verarbeiteten Materials können leicht ohne Aufla­ gen entsorgt bzw. dem Herstellungsprozeß wieder zugeführt werden.

Die Dicke des Dämmstoffes beträgt zweckmäßigerweise ca. 20 mm. In einem Ausführungsbeispiel wurden mehrere Basisplatten die­ ser Dicke zu einer stärkeren Sandwichplatte verkettelt bzw. versteppt oder verklebt.

Der Dämmstoff gemäß der Erfindung wird beispielsweise als Iso­ lationsunterlage für Teppiche oder aber auch als flockiges Füllmittel verwendet. Es hat sich gezeigt, daß der Einsatz des erfindungsgemäßen Dämmstoffes insbesondere dort Vorteile bringt, wo hohe Raumluftfeuchtigkeiten auftreten. Dies des­ halb, da der Dämmstoff in der Lage ist, große Mengen von in der Luft enthaltener Feuchtigkeit aufzunehmen und diese wieder abzugeben, ohne daß störende Kondensation bzw. Kondensatbil­ dung auftritt.

Claims (16)

1. Dämmstoff, insbesondere zur Schall- und Wärmedämmung, gekennzeichnet durch ein Gefüge aus einer getrockneten wäßrigen Suspension, wobei die Suspension zerkleinertes, zerfasertes Altpapier und tierische und/oder pflanzliche Fasern, Haare bzw. Wolle kurzer Faserlänge enthält.

2. Dämmstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil Altpapier in der wäßrigen Suspension in einem Bereich zwischen im wesentlichen 10 und 50%, vorzugsweise zwischen 10 und 30% und der Anteil der tierischen und/oder pflanzlichen Fasern in einem Bereich im wesentlichen zwischen 90 und 50%, vorzugsweise zwischen 90 und 70% liegt.

3. Dämmstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die tierischen Fasern Kämmling oder dergleichen sind.

4. Dämmstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die pflanzlichen Fasern zerkleinertes Stroh, Schilf, Flachs, Hanf, Sisal oder dergleichen sind.

5. Verfahren zur Herstellung eines Dämmstoffes, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• - Bilden einer wäßrigen Suspension aus zerfasertem Altpapier und Wasser
• - Zugabe einer vorgegebenen Menge tierischer und/oder pflanzlicher Fasern, Haare bzw. Wolle kurzer Faserlänge
• - Mischen der wäßrigen Suspension
• - flächiges Aufbringen und Verteilen der Mischung auf einem Blattbildner, insbesondere ein Sieb
• - Entfernen des überwiegenden Teiles des Wassers unter Erhalt eines flächigen, flexiblen bis festen mattenartigen Gefüges
• - Trocknen und Konfektionieren bzw. Formatieren des Gefüges.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die wäßrige Suspension in einem Turbolöser durch kontinuierliche Zugabe von Altpapier und der späteren Zugabe einer vorgegebenen Menge tierischer und/oder pflanzlicher Fasern, Haar bzw. Wolle aufbereitet wird;
die so erhaltene Mischung über einen Stoffauflauf auf eine vorzugsweise Langsiebanlage aufgebracht wird, wobei gegebenenfalls über mehrere Siebstrecken der überwiegende Wasseranteil entfernt und anschließend dem so erhaltenen, flächigen, mattenartigen Gefüge in einem vorzugsweisen Durchlauftrockner die Restfeuchtigkeit entzogen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen kontinuierlichen Verfahrensdurchlauf, wobei durch die Steuerung der Aufgabemenge und der Geschwindigkeit der bandartigen Siebstrecke die Dicke des Gefüges einstellbar ist.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserentzug in der oder den Siebstrecken vakuumunterstützt erfolgt.

9. Verfahren nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung oder Veränderung der Oberflächengüte siebstreckenausgangsseitig das Gefüge ein Walzenpaar durchläuft.

10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge von Altpapier in der Suspension in einem Bereich zwischen 10 und 30% und die Menge der Fasern, Haare bzw. Wolle oder dergleichen in der Suspension in einem Bereich zwischen 90 und 10% liegt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß mit steigendem Faser- bzw. Wollanteil die Flexibilität des Gefüges zunimmt.

12. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß kurzfasriger Kämmling als Abfallprodukt in Wollkämmereien verwendet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Altpapier Altzeitungen verwendet werden.

14. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension bindemittelfrei ist.

15. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension Stärke enthält.

16. Dämmstoff nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung als Isolationsmaterial im Bauwesen, flockiges Füllmaterial zum Isolieren von unzugänglichen Hohlräumen, Dämmatten für Schallschutzhauben im Maschinen- oder Kraft­ fahrzeugbau oder als Luftfeuchtigkeitsspeicher in Räumen mit hoher bzw. wechselnder Luftfeuchtigkeit.