DE10140480C1 - Production of building material, e.g. lightweight board, plaster, adhesive or insulation, involves suspending crushed renewable cellulose raw material in water and incorporating more solid during rotary mechanical treatment - Google Patents

Production of building material, e.g. lightweight board, plaster, adhesive or insulation, involves suspending crushed renewable cellulose raw material in water and incorporating more solid during rotary mechanical treatment

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Abstract

Building material is made using renewable raw materials (I) by suspending crushed (I) containing cellulose material, with addition of not more than 70 wt.% water, and rotary mechanical treatment at not less than 200 rpm to loosen the structure of (I), with adjustment to not more than 89 wt.% solids by adding air-dried (I) during treatment. Building material is made using renewable raw materials (I) by suspending crushed (I) containing cellulose material, with addition of not more than 70 wt.% water, and rotary mechanical treatment at not less than 200 rpm to loosen the structure of (I), with adjustment to not more than 89 wt.% solids by adding air-dried (I) during treatment; then (a) drying, (b) pressing in molds, spraying the surface of the molding with water and drying; or (c) adding other building materials in the moist or dry state.

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.The invention relates to a method for producing Building materials, especially thermal insulation boards, fleeces, Insulating bricks, building boards and fillers made of cellulose term, renewable raw materials or containing them, preferred for thermal insulation, functional parts, bulk, Application and bonding compounds in and on buildings.

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).In addition to the usual production of such building materials Styrofoam, mineral wool, glass fiber is also known as energy-saving building materials for thermal insulation fiber filling material or to use fiberboard, where as the fiber material especially renewable natural substances such as jute, sisal, Cotton, coconut, flax, and also cellulose fibers, especially from waste paper and cardboard. For the production of appropriate panels to be used for construction these fibers with binders, especially organic or mixed with inorganic glues, whereby starch or lignin glue, thermoplastic synthetic resins, as well as cement, plaster, Aluminum sulfate, or water glass can be used (see 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.Show products made of polystyrene and mineral or glass wool on the one hand very low values of thermal conductivity low density and offer a strength that is good Processability guaranteed, on the other hand impair these substances health and in the case of styrofoam is one insufficient vapor diffusion.

Dämmmaterialien aus nachwachsenden Rohstoffen sind gut recycelbar und gesundheitlich unbedenklich, jedoch nicht so stabil handhabbar wie Styropor und erreichen auch nicht dessen Wärmeleitfähigkeit. Insulation materials made from renewable raw materials are good recyclable and harmless to health, but not so sturdy to handle like styrofoam and do not reach it Thermal conductivity.  

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.Various processes for the production of insulation boards Waste paper and cardboard are known (cf. DE 43 34 200 C2, DE 195 16 186 A1). Binder is added, which then the Impair the thermal conductivity of the insulation materials. The Problem exists with sufficient strength of the materials the achievement of an unfavorable thermal conductivity.

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).In connection with the use of fiber or paper in and on buildings there are also solutions for fireproof or fire inhibiting equipment of moldings or insulation materials derlich and described (see. 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.With the products used for the insulation Sending raw materials cannot be compared to insulation and Processing values such as styrofoam or Offer mineral wool can be achieved. For ecological buildings there is a demand for appropriate ecological insulation materials to process, whose thermal conductivity is that of styrofoam, Mineral and glass wool comes close without the properties of affect ecological building materials.

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.The object of the invention is renewable Special processing of raw materials and for the production of Use thermal insulation boards, fleeces and fillers that high fire safety and one with polystyrene or mineral want comparable thermal conductivity and processability has, that is low thermal conductivity and density, good stability of the plates or building blocks with relatively smooth and solid surface structure.

Dabei sollen hier neben Brandhemmern keine weiteren Stoffe, wie Bindemittel zugegeben werden.In addition to fire retardants, there should be no other substances like Binder are added.

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. At the same time, however, such should also be processed, especially easily processable and insulating, renewable raw materials as Building materials used or mixed with other building materials to expand their areas of application and properties as well as significantly improve quality features.  

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiter­ bildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved by the specified in claim 1 Features solved. Advantageous configurations and further Formations of the invention emerge from the subclaims.

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.According to the invention, comminuted cellulose-containing materials of renewable raw materials are suspended with the addition of up to 70% by weight of water, to which fire retardants may be added, and subjected to a mechanical rotation treatment in at least 200 min -1 in a container. Even during this process, an air-dry mass of shredded, renewable raw materials is added, thereby increasing the solids content of the substrate to 89% by weight. In the present state, this pulp is pressed into molds and the molded parts are sprayed with 5-200 ml / m 2 of water or water, in which fire retardants have been dissolved, before the drying process.

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.This pulp can alternatively also be dried or damp as such as insulation material, such as bulk, application or Backfill material is used or for fillers and the like processed or other building materials, especially on Gypsum or cement base, added and to lightweight panels or Construction adhesive can be processed.

Als zerkleinerte, zellulosehaltige Materialien nachwachsender Rohstoffe können auch vorgeferigte Presskuchen für die rotationsmechanische Behandlung eingesetzt werden.Renewable as shredded, cellulose-containing materials Raw materials can also be pre-made press cakes for the rotational mechanical treatment can be used.

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.The products manufactured according to the invention, such as insulation boards, fleeces, moldings or the like, have a uniform Fiber structure, a homogeneous cavity distribution and a relatively smooth and stable surface with excellent Thermal insulation properties and good strength.

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. Products with the addition of fibrous material produced according to the invention mass (with 5-60% of the total mass) are compared products thanks to the homogeneous fiber structure Strength and stability in weight reduction are improved improve insulation properties.  

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.Surprisingly, it was found that without the addition of a bandage average the shape of the plates and molded parts with a Crude product which contains less than 50% by weight of water, is made cheaply stable and safe and at the same time by spraying the surface of the blanks with water solid and relatively smooth surface achieved after drying becomes.

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.With the suspension of cellulose-containing products, such as paper, Cardboard and others in a fire retardant aqueous solution achieved a good distribution around and into the fibers and thus the fire retardant can be used effectively.

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.The rotational mechanical treatment enables direct Mixing various cellulosic products under the moist base with increasing solids content, combined with an energy saving at the final Drying process.

Die Erfindung soll in Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail in exemplary embodiments become.

Ausführungsbeispiel 1Embodiment 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.It is said to be made from cellulose-containing raw materials, such as waste paper, and renewable raw materials, such as jute fibers economically inexpensive insulation bricks with high thermal insulation and strength, at smooth surface can be produced, which meet the requirements of fire protection.

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.For this purpose, cellulose-containing raw materials, such as crushed materials Waste paper or cardboard in a cylindrical container in water suspended with 60 wt .-% water. The water will Common fire retardants, such as boric acid, borax, added.

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.The fiber material suspension is accelerated to at least 200 min -1 in this container using rotary mechanical treatment, mixed, crushed and structurally loosened. During this treatment, shredded jute fiber is added dry to the air, increasing the solids content to 60% by weight.

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.This fiber material substrate is directly after the shaping fed. The pressed moldings are on the surface additionally sprayed with an aqueous solution of fire retardants and dried by conventional methods.

Mit dieser Oberflächenbehandlung wird eine erhebliche Verbesserung der Oberflächenfestigkeit und Stabilität der Produkte erzielt.With this surface treatment, a significant one Improve the surface strength and stability of the Products achieved.

Ausführungsbeispiel 2Embodiment 2

Zellulosehaltige Rohstoffe, wie zerkleinertes Altpapier oder Pappe werden mit bekannter Technik in Wasser suspendiert.Raw materials containing cellulose, such as shredded waste paper or Cardboard are suspended in water using known technology.

Die dabei erhaltene Suspension wird bis zu einem Feststoffgehalt von 40-50 Gew.-% mit Pressen entwässert, wobei das Wasser im Kreislauf gefahren wird.The suspension obtained is up to a Solids content of 40-50 wt .-% dewatered with presses, whereby the water is circulated.

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.The resulting filter cake or press cake is crushed, again to a liquid content of 50% by weight, with addition an aqueous solution of fire retardants and in a cylindrical container treated by rotation. Shredded jute fiber then becomes during this treatment air-dry added and the solids content to 60% by weight elevated.

Die weitere Behandlung erfolgt wie in Beispiel 1 beschrieben oder das Fasergut-Substrat wird, im vorliegenden Zustand, einem Baustoff auf Zementbasis beigemischt.The further treatment is carried out as described in Example 1 or the fibrous material substrate is, in the present state, a Cement-based building material added.

Ausführungsbeispiel 3Embodiment 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.The rotational mechanical manufactured according to embodiment 1 treated fiber material substrate, as is the case, becomes moist or dry as insulation, in the form of bulk, application or Backfill material used.

Claims (6)

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.
1. Process for the production of building materials using renewable raw materials, in which
crushed cellulosic materials of renewable raw materials with the addition of up to 70 wt .-% water suspended
and undergo a rotational mechanical treatment in a container at at least 200 min -1 , so that the raw materials are structurally loosened,
wherein during this treatment, with the addition of an air-dry mass of comminuted, renewable raw materials, the solids content of the substrate is increased to 89% by weight and the fiber mass obtained in this way:
  • a) is only fed to a drying process,
  • b) subsequently pressed into molds in the present state, sprayed with water on the surface of the molded parts and then fed to a drying process, or
  • c) other building materials are added in the present moist or dried state.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zerkleinerten, zellulosehaltigen Materialien nachwachsender Rohstoffe in Form vorgefertigter Presskuchen eingesetzt werden. 2. The method according to claim 1, characterized in that the shredded, cellulosic materials of renewable raw materials in the form prefabricated press cake can be used.   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.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the crushed materials with the addition of an aqueous solution of a fire retardant undergo rotational mechanical treatment. 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.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that as an air dry mass shredded cellulosic, renewable raw materials Wood fibers, jute, sisal, flax fiber, hemp, nettle, coconut fiber or raw cotton. 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.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the pulp dry or moist in a proportion of 5-60% of the total mass of a gypsum, Cement or synthetic resin compound mixed and for lightweight construction boards or fillers or construction adhesive is processed. 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.6. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the molded articles are sprayed on their surface before the drying process with 5-200 ml / m 2 of water, with the addition of an aqueous solution of fire retardants.
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