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Formkörper aus leichtem Holzfaserdämmstoff - Dokument DE20312797U1
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE20312797U1 15.01.2004
Titel Formkörper aus leichtem Holzfaserdämmstoff
Anmelder Glunz AG, 49716 Meppen, DE
Vertreter Rehberg und Kollegen, 37073 Göttingen
DE-Aktenzeichen 20312797
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 15.01.2004
Registration date 04.12.2003
Application date from patent application 19.08.2003
IPC-Hauptklasse B27N 5/00

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Formkörper aus leichtem Holzfaserdämmstoff mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Stand der Technik

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 Formkörpern, 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 Formkörpers aus Holzfaserdämmstoff auf unter 200 kg/m3 abgesenkt werden. Die vorliegende Erfindung bezieht sich genau auf diese Formkörper aus leichtem Holzfaserdämmstoff mit geringer Wärmeleitfähigkeit.

Es ist bekannt, Formkörper 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 Formkörpers ist auf deutlich weniger als 40 mm beschränkt.

Formkörper 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/m3 im Trockenverfahren herzustellen. Dabei werden die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 verwirklicht, und es wird ein Formkörper mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 11 erhalten. 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.

Aus der DE 100 56 829 A1 ist ein weiteres Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus leichtem Holzfaserdämmstoff bekannt. Hier wird zunächst ein Vlies aus Holzfasern und synthetischen Fasern hergestellt. Zur Verbindung der Holzfasern werden anschließend die synthetischen Faser durch Eintrag von Wärmeenergie angeschmolzen.

Der gesamte vorliegende Stand der Technik zur Herstellung von Formkörpern aus leichtem Holzfaserdämmstoff in Trockenverfahren umfasst die Notwendigkeit des Eintrags von Wärmeenergie in ein zunächst hergestelltes Vlies, um in wirtschaftlich vertretbaren Zeiträumen die gewünschten Formkörper herzustellen. Als wirtschaftlich vertretbar sind dabei Zeiträume anzusehen, die für einen einzelnen Formkörper 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.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Formkörper aufzuzeigen, der zu deutlich reduzierten Kosten herstellbar ist.

Lösung

Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß durch einen Formkörper aus leichtem Holzfaserdämmstoff mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen des neuen Formkörpers sind in den Unteransprüchen beschrieben

Beschreibung der Erfindung

Der neue Formkörper aus leichtem Holzfaserdämmstoff zeichnet sich dadurch aus, dass er in einem bei seiner Herstellung verwendeten Formgebungshilfsmittel verpackt ist. Einzelheiten zu dem neuen Formkörpers und dem Formgebungsmittels werden im Folgenden im Zusammenhang mit einem bevorzugten Verfahren zur Herstellung des neuen Formkörpers erläutert.

Das Verfahren zur Herstellung des neuen Formkörpers verzichtet auf einen Wärmeeintrag zur Aushärtung des Bindemittels. Zumindest ist ein solcher Wärmeeintrag nicht erforderlich. Das Aushärten des Bindemittels erfolgt vielmehr zumindest primär katalytisch. Hierzu wird ein eine Reaktion von NCO-Gruppen eines Bindemittels katalysierender Gasstrom durch ein Vlies aus mit dem Bindemittel 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 Formkörper herzustellen. Bei der Beurteilung des Bindemittelanteils von 3 % ist die geringe Dichte der hergestellten Formkörper von unter 200 kg/m3 zu berücksichtigen. Die mit den niedrigeren Bindemittelanteilen erreichbaren Festigkeiten des hergestellten Formkörpers hängen naturgemäß auch von dessen letztendlicher Dichte ab und sie steigen mit dieser Dichte deutlich an. Um die Festigkeit des Formkörpers 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 eine 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 Verfahren zur Herstellung des neuen Formkörpers einige Stunden betragen kann, ist zu berücksichtigen, dass es beispielsweise bei der Herstellung von mineralisch gebundenen Holzwolleleichtbauplatten durchaus üblich ist, an einem Tag die Formkörper 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 Verfahren zur Herstellung des neuen Formkörpers 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 zur Herstellung des neuen Formkörpers bei Raumtemperatur bzw. bei durch Abwärmen leicht erhöhter Temperatur von unterhalb 50 °C durchgeführt wird.

Bei dem Verfahren zur Herstellung des neuen Formkörpers werden die beleimten Holzfasern zur Ausbildung des Vlieses in ein Formgebungshilfsmittel eingeformt. Das Formgebungshilfsmittel dient neben der Festlegung der Form des herzustellenden Formkörpers falls erwünscht auch dazu, eine höhere Dichte des Formkörpers 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. Das Aushärten des Bindemittels erfolgt 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.

Das Formgebungshilfsmittel wird später als Verpackung für den hergestellten Formkörper verwendet. Dazu kann das Formgebungshilfsmittel mit Produktangaben zu dem Formkörper beschriftet werden. Hierzu gehören beispielsweise baurechtlich notwendige Angaben oder auch Werbung für den Hersteller der Formkörper.

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 Verfahren zur Herstellung des neuen Formkörpers 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 Formkörper entfernt werden, und dieser kann dann unmittelbar verbaut werden. Dabei kann der Formkörper 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 Formkörper mit definierten dreidimensionalen Abmessungen.

Diese dreidimensionalen Abmessungen können plattenförmig sein, so dass der Formkörper zwei Haupterstreckungsrichtungen aufweist. Es können aber auch komplizierter geformte Formkörper hergestellt werden. Hierfür sind gegebenenfalls abgestimmte Formgebungshilfsmittel vorzusehen.

Zur Stabilisierung der Oberflächen des neuen Formkörpers 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 Formkörper besteht zumindest im Wesentlichen aus 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 Formkörpers 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 möglich. Bis zu einer Dichte des Formkörpers 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.

Beispiele

Die Herstellung des neuen Formkörpers 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 Formkörper lagen im Bereich von 40 bis 180 kg/m3.


Anspruch[de]
  1. Formkörper aus leichtem Holzfaserdämmstoff mit einer Rohdichte unterhalb von 200 kg/m3, wobei der Holzfaserdämmstoff Holzfasern aufweist, die mit einem ausgehärteten, auf NCO-Gruppen basierenden Bindemittel beleimt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper in einem bei seiner Herstellung verwendeten Formgebungshilfsmittel verpackt ist.
  2. Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Formgebungshilfsmittel mit Produktangaben zu dem Formkörper beschriftet ist.
  3. Formkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Formgebungshilfsmittel auf der Basis eines Abschnitts eines Endlosschlauchs aus Kunststofffolie ausgebildet ist, dessen Enden zugeschweißt sind.
  4. Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststofffolie eine Polyethylenfolie ist.
  5. Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der beiden großen Breitflächen des im wesentlichen zweidimensionalen Formkörpers mit einem textilen Flächengebilde abgedeckt.
  6. Formkörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Flächengebilde ein textiles Vlies oder ein textiles Gewebe ist.
  7. Formkörper nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Formgebungshilfsmittel aus dem textilen Flächengebilde ausgebildet ist.
  8. Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel katalytisch ausgehärtet ist.
  9. Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass den Holzfasern weitere natürliche Fasern oder synthetische Fasern beigemischt sind.
  10. Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass den Holzfasern brandhemmende und/oder insektizide und/oder fungizide und/oder hydrophobierende Zusätze beigemischt sind.
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