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Die Erfindung betrifft ein wärmedämmendes feuerfestes Formteil für den Wärme-, Schall- und Brandschutz.
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Unter dem Begriff Formteil sind hier insbesondere Produkte mit geschlossenzelligen Hohlkugeln und Granulate niedriger Dichte zu verstehen, wie sie von der Fa. VatramaXX GmbH, Hoogeweg 65, 47623 Kevelaer angeboten werden, zum Beispiel VATRAL NA 125/150 KP oder Vatral NA 125/150 M als Rohstoff zum Herstellen solcher Formteile. Diese Formteile sowie die Massen zu ihrer Herstellung sind im Einzelnen in den deutschen Patentanmeldungen
DE 10 2010 009 142 A1 ,
DE 10 2010 009 144 A1 ,
DE 10 2010 009 146 A1 ,
DE 10 2010 009 148 A1 und
DE 10 2010 044 466 A1 beschrieben.
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Der Inhalt dieser Patentanmeldungen wird zur Ergänzung der Offenbarung ausdrücklich in die vorliegende Beschreibung einbezogen.
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Die Erfinder hatten sich das Ziel gesetzt, ein Isoliermaterial der eingangs genannten Art zu entwickeln, das Schadstoffe wie Formaldehyd oder Gerüche unschädlich machen kann. Dabei sollten zunächst bekannte Produkte (Glasgewebe, Faserdämmstoffe, Granulate, sonst. Gewebe) verwendet werden. Erst die oben genannten Formteile der VatramaXX GmbH und vielfältige Tests führten letztendlich zum Erfolg.
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Eines der Ziele bestand darin, in einem unter Umluftbedingungen betriebenen Unterseeboot, das unter Wasser betrieben wird, eine Verbesserung der Raumatmosphäre herbeizuführen. Bisher ist es nur unter hohem technischem Aufwand möglich, die Konzentrationen an Formaldehyd zu vermindern.
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Stand der Technik
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Bekannt sind resorptive Materialien, wie das aus Schurwolle hergestellte Produkt, das unter dem Handelsnamen „Kairatin” von der Firma Raab-Karcher vertrieben wird. Hier werden die Schadstoffe lediglich absorbiert, was immer den Nachteil der begrenzten Kapazität hat. Gegebenenfalls ist von noch größerer Bedeutung der de-resorptive Effekt bei Entsorgung oder Alterung. Neu sind Katalysatoren, die unter dem Handelsnamen „Triple Fresh” als Textilhilfsmittel erhältlich sind und die Anwendung in der Teppichindustrie bei „duraAir” (Handelsnamen) oder in funktionalen Stoffen wie „drapilux” (Handelsnamen) finden.
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Ein mit „Triple Fresh” ausgerüsteter Teppich wird in der
EP 1 126 071 B1 im Einzelnen beschrieben.
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DuraAir ist der erste Teppichboden, der die in der Raumluft enthaltenen gesundheitsschädlichen Stoffe wie z. B. Formaldehyd, Nikotin sowie unangenehme Gerüche in unkritische Bestandteile der Luft wie Wasserdampf und Kohlendioxid umwandelt und abbaut.
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Drapilux air-Stoffe sind ebenfalls mit dem „Triple Fresh”-Katalysator ausgerüstet und können auf katalytischem Wege Schadstoffe abbauen und üble Gerüche reduzieren.
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Triple Fresh ist kein Geruchsabsorber, sondern wirkt nach dem Katalysator-Prinzip durch Umwandlung und Abbau der Schadstoffe, verbraucht sich nicht und bleibt daher permanent wirksam.
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Mit Triple Fresh oberflächenbeschichtete Produkte verbessern die Qualität der Raumluft in Wohnungen, Büros und Autos durch ein angenehmes, gesünderes Raumklima. Die Wirkung des patentierten Verfahrens wurde wissenschaftlich getestet, ist gesundheitlich unbedenklich und auch für Allergiker geeignet.
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Nachteilig ist, dass durch Waschen (Gardinen etc.) und Abnutzungserscheinungen (Teppiche etc.) die Wirkung des Katalysators verringert wird.
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Neu und noch nicht auf dem freien Markt erhältlich sind Dämmplatten und Mörtel der Firma VatramaXX GmbH, wie bereits oben genannt.
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Hintergrund zur Schadstoffbelastung in der Raumluft
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Wegen der stetig steigenden Technisierung von Fahrzeugen und Gebäuden steigt auch die Schadstoffbelastung durch Ausdünstung von immer größer werdenden Kabelanlagen, Geräten, etc. Ein Ende dieser Technifizierung ist noch nicht abzusehen. Gleichzeitig wird durch immer modernere Baustoffe und -verfahren der natürliche Luftwechsel unterbunden. Als Ersatz für den natürlichen Luftwechsel ist ein erhöhter Einsatz von Belüftungsanlagen notwendig.
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Die baulichen Maßnahmen, beispielsweise in Gebäuden, sind sehr vielfältig und erstrecken sich von den verwendeten Baustoffen und Bauteilen, in Deutschland geregelt in DIN 4102 und ENV 1992-1-2, über den bautechnischen Brandschutz in Industriebauten, geregelt in der DIN 18230, über die Fluchtwegplanung hin zu Löschanlagen in Gebäuden. In Österreich ist dies in den verschiedenen TRVB-B festgelegt. Je nach Nutzung der Räumlichkeiten, unterliegen diese auch gewissen Vorschriften zur Schadstoffkonzentration. Besonders in Bereichen der Arbeits- und Versammlungsstätten, Krankenhäuser, Pflegeeinrichtungen, Verkehrsträger (Schifffahrt, Bahnen, Flugzeuge, Automobile). Festlegung für diese Grenzwerte findet man z. B. in der Arbeitsstättenverordnung, Klassifikationsgesellschaften, wie Germanischer Lloyd oder BG Verkehr, Grenzwerte am Arbeitsplatz (MAK-Liste) etc.
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Weltweit besteht das Bestreben, die Schadstoffbelastung zu reduzieren, jedoch führen alle bisherigen Lösungen zu höheren Energieverbräuchen und höheren Umweltbelastungen.
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Die
WO 98/0 28 562 A2 betrifft nach ihrer Bezeichnung ein ”nicht brennbares Faserprodukt”. Die Angabe ”nicht brennbares Faserprodukt” wird aber in der Entgegenhaltung selber widerlegt, denn die maximal erreichbare Brandklasse ist B1, also „schwer entflammbar”. Aluminiumoxid wird hier nicht als Desodorant eingesetzt wird. Weiter werden Füllstoffe und grenzflächenaktive Substanzen beschrieben, die ausschließlich das Brandverhalten verbessern und den biologischen Abbau der Fasern und den damit entstehenden Fäulnisgeruch unterbinden.
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In der
DE 10 156 136 A1 wird ausschließlich beschrieben, wie durch den Austausch von stark geruchsintensiven Katalysatoren wie z. B. Dimethylcyclohexylamin durch weniger geruchsintensive Katalysatoren wie permethylierten 1,5 Pentandiaminen der Eigengeruch von Polyurethan-Hartschaumdämmstoffen reduziert wird. Der Katalysator selbst wirkt nicht geruchsreduzierend. Diese Dämmstoffe bilden geschlossenzellige Schäume und sind damit für die Einarbeitung von oberflächenaktiven Substanzen ungeeignet.
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In der
DE 25 59 991 C2 werden Katalysatoren hauptsächlich für den Herstellungsprozess beschrieben. Lediglich auf Seite 13 Zeile 56 wird erwähnt, dass der Schaum als Trägermaterial für die verschiedensten Stoffe, so auch Katalysatoren, dienen kann; auf welche Weise und für welche Katalysatoren wird allerdings nicht beschrieben. Die beschriebenen oberflächenaktiven Stoffe dienen zur Verbesserung der Emulsion und der Stabilisierung des Schaums während der Herstellungsphase. Keiner dieser Stoffe wirkt desodorierend. Auch die hier beschriebenen Schäume sind geschlossenzellig und eignen sich nicht für die Einarbeitung von oberflächenaktiven Wirkstoffen.
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In der
DE 197 35 958 A1 wird die Verwendung von geruchsarmen Bindemitteln beschrieben, wobei sicherlich die eingesetzte Aktivkohle eine wichtige Funktion übernimmt. Es ist bekannt, dass Aktivkohle Gerüche bindet, aber eben nicht abbaut. Damit ist die Wirkungsweise mengenmäßig begrenzt. Der Anteil der eingesetzten Aktivkohle wird also so gewählt, dass er den Eigengeruch des Produktes durch Absorption reduziert. Ein Abbau von Schadstoffen aus der Umgebung findet nicht statt.
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In
DE 10 2007 001 740 B3 wird ein Dämmstoff beschrieben, dessen Spezifikation einzig und allein die Definition einer bestimmten Faser ist. Die Veröffentlichung enthält nur allgemeine Aussagen, die nicht nachprüfbar sind. Dass diese Fasern angeblich „höchst langzeitverrottungsbeständig” (was immer das heißt, es gibt keine Definition oder Angabe hierzu) sind und damit weniger als andere Fasern zur Geruchsbildung neigen, ist sicherlich positiv, aber Schadstoffe abbauen können sie nicht.
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Aufgabe und Lösung der Erfindung
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Ziel der Erfindung ist es, Schadstoffe vor Ort zu eliminieren und nicht durch Verlagerung (Luftwechsel) das Problem zu verschieben, bzw. zu vergrößern.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, äußerst leichte, stabile und ausreichend flexible, aktiv schadstoffreduzierende Formteile mit Wärme-, Schall- und brandschützenden Eigenschaften der eingangs genannten Art bereitzustellen. Sie sollen eine Dichte von weniger als 0,5 g/cm3 (entsprechend 500 kg/m3) und einen Schmelzpunkt nach DIN 4102 größer als 1000°C haben und bis zu dieser Temperatur keine äußeren oder inneren Risse und kein Zerbröseln zeigen und außerdem über eine möglichst große Oberfläche verteilt Katalysatoren enthalten, die in der Umgebungsluft enthaltenden Schadstoffe eliminieren.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorzugsweise werden dem Trägermaterial (dem Formteil oder der plastischen Masse als Ausgangssubstanz) Katalysatoren (z. B. Triple Fresh, erhältlich von der Firma Zschimmer & Schwarz Mohsdorf GmbH & Co. KG) in entsprechender Menge zugeführt. Einzelheiten zu Triple Fresh finden sich in der
EP 1 126 071 B1 bzw. der deutschsprachigen Übersetzung
DE 600 33 010 T2 . Der Inhalt dieser Schrift wird zur Ergänzung der Offenbarung ausdrücklich in die vorliegende Beschreibung einbezogen. Daraus sei zusätzlich auszugsweise zitiert:
Bevorzugte in dieser Erfindung verwendbare Desodorantien schließen Aminverbindungen ein. Unter ihnen sind Hydrazinderivate besonders bevorzugt. Solche Aminverbindungen adsorbieren chemische Substanzen, wie Formaldehyd, Acetaldehyd und Essigsäure. Unter Aminverbindungen sind jene mit einer geringen Löslichkeit in Wasser, vielleicht 5 g/l oder weniger, bei 25°C besonders bevorzugt, weil eine solche Verbindung sich weniger wahrscheinlich in Wasser auflöst, wenn sie mit Wasser in Kontakt gebracht wird, z. B. wenn der Teppich gewaschen wird, und seine desodorierende Funktion für einen verlängerten Zeitraum hält.
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In dieser Erfindung verwendbare Hydrazinderivate schließen Reaktionsprodukte von Hydrazinverbindungen und langkettigen aliphatischen Verbindungen oder aromatischen Verbindungen ein.
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Unter ihnen sind die nachstehenden Reaktionsprodukte besonders bevorzugt: das Reaktionsprodukt von einer oder zwei Verbindungen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Hydrazinen und Semicarbaziden und einer oder mehreren Arten von Verbindungen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Monocarbonsäuren, Dicarbonsäuren, aromatischen Monocarbonsäuren und aromatischen Dicarbonsäuren mit 8 bis 16 Kohlenstoffatomen, und die Reaktionsprodukte von einer oder zwei Verbindungen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Hydrazinen und Semicarbaziden, und einer oder mehreren Arten von Verbindungen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Monoglycidylderivaten und Diglycidylderivaten mit 8 bis 16 Kohlenstoffatomen. Solche Hydrazinderivate sind besonders fähig, Gerüche zu entfernen. Spezielle solche Reaktionsprodukte schließen Dihydrazidsebacat, Dihydraziddodecandisäure und Dihydrazidisophthalat ein.
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Vorzugsweise wird zusätzlich zu einer solchen Aminverbindung eine anorganische Substanz in einem zusätzlichen Desodorant verwendet. Als das zusätzliche Desodorant verwendbare anorganische Substanzen schließen Aktivkohle, Zeolith, Montmorillonit, Kieselgel und Metalloxide, wie Aluminiumoxid, Titanoxid, Zinkoxid oder Eisenoxid, ein. Durch Anwenden solcher zusätzlichen Desodorantien ist es möglich, wirksam eine Vielzahl von Arten von wichtigen schädlichen chemischen Substanzen, die in dem Haus vorliegen, kombiniert mit der Wirkung einer Aminverbindung, zu entfernen.
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Eine solche anorganische Substanz ist vorzugsweise porös, weil ein poröses Desodorant eine große Oberfläche aufweist und eine viel größere Fähigkeit besitzt, schädliche Substanzen zu entfernen als nicht poröse. Darüber hinaus wird durch Anwenden einer porösen anorganischen Substanz zusammen mit der Aminverbindung die letztere Verbindung in den Poren der anorganischen Substanz aufgenommen, wobei aufgrund des synergistischen Effekts von Adsorptionsvermögen der Aminverbindung und Adsorptionsvermögen und Zersetzungseigenschaft der porösen anorganischen Substanz, deren Fähigkeit, schädliche Substanzen zu entfernen, stark verbessert wird. (Zitat Ende)
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Kurz gesagt: Der ”Wirkstoff” von TRIPLE FRESH besteht aus katalytisch wirkenden Metallsalzen und Metalloxiden, sowie einer organischen Stickstoffverbindung.
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Die von TRIPLE FRESH adsorbierten und chemisch abgebauten Substanzen sind Formaldehyd, Bestandteile aus dem Zigarettenrauch wie z. B. Pyridin, Nikotin, Acetaldehyd, Essigsäure und ”stinkende” Substanzen wie Ammoniak, Trimethlyamin, Hydrogensulfid, Methylmercaptan.
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TRIPLE FRESH wirkt wie ein chemischer Katalysator. Katalysatoren gehen unverbraucht aus der Reaktion wieder hervor. Deshalb ist die Wirkungsdauer von TRIPLE FRESH nahezu unbegrenzt. Zusätzlich zu den katalytisch wirkenden Substanzen enthält TRIPLE FRESH aber auch noch einen stickstoffhaltigen Wirkstoff, der speziell den Abbau von Formaldehyd fördert. Diese Reaktion ist endlich. Das heißt: Die stickstoffhaltige Komponente ist irgendwann verbraucht.
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Triple Fresh wandelt durch deren katalytische Wirkungsweise Schadstoffe wie Nikotin, Ammoniak und Formaldehyd sowie andere diverse Geruchsstoffe in unschädliche natürliche Stoffe um. Sobald Schadstoff- oder Geruchsstoffmoleküle auf die Katalysatoren treffen, erfolgt eine katalytische Reaktion: Sie werden aufgebrochen und abgebaut.
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Die Funktionsweise ähnelt der eines Kfz-Katalysators. Wenn im Kfz-Katalysator die giftigen Abgase mit den Edelmetallen Platin, Rhodium und Palladium in Berührung kommen, erfolgt eine chemische Reaktion. Die schädlichen Stoffe werden zu völlig unschädlichem Kohlendioxid (CO2) und Wasserdampf (H2O) umgewandelt und abgebaut.
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Messungen, speziell an Formaldehyd, haben gezeigt, dass die Reduzierung der Formaldehydkonzentration stöchiometrisch mit der Bildungsrate des Kohlendioxids in den Versuchsreihen korrelierte. HCHO + O2 → CO2 + H2O
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Die katalytische Wirkung beruht daher nicht auf einer Adsorption, denn bei einer Adsorption werden die schädlichen Stoffe nur von dem Wirkstoff aufgenommen, sie werden nicht abgebaut.
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Die Schadgase in der Luft und Verursacher von unangenehmen Gerüchen sind vielfach Aldehyde, Amine und Ammoniak. Formaldehyd ist beispielsweise in Holzmöbeln, Klebern, Isoliermaterialien, Laminaten und Tapeten enthalten und findet sich so in allen Lebens- und Arbeitsbereichen. Formaldehyd gilt bereits in geringer Konzentration als schädlich und kann Kopfschmerzen, Übelkeit, Augenreizungen, Schleimhaut- und Atemwegserkrankungen hervorrufen und steht auch im Verdacht Krebs auslösen zu können.
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Die bekanntesten Geruchsbelästigungen sind Küchendünste, Haustiergerüche und Zigarettenrauch. Insbesondere in der Massentierhaltung ist die Emission von Ammoniak als Klimaschadgas in Verruf geraten.
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Die Tests zum Abbau der Geruchs- und Schadstoffe zeigen, dass mit dem Katalysator ausgestattete VATRAL-Produkte diese Geruchs- und Schadstoffe innerhalb weniger Minuten abbauen. So wurde zum Beispiel in einem Versuch die Ammoniakkonzentration innerhalb von 30 min von 650 ppm auf 2 ppm reduziert.
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Insgesamt nachgewiesen wurden bisher der Abbau von Ammoniak, Formaldehyd, Acetaldehyd, Aceton, Butanal, Hexanal sowie olfaktorisch der von Geruchsstoffen wie Alkane, Aromaten Terpene und N-Butanol.
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Die VATRAL-Trägermaterialien, die nach der Zugabe der Katalysatoren eine Formgebung und Trocknung unterzogen werden, sollten Bindemittel enthalten, die bei Raumtemperatur oder bis maximal 70°C aushärten, um die Funktionsweise der Katalysatoren bei der Trocknung nicht zu reduzieren.
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Durch den Einsatz von Triple Fresh in diesen Produkten kann die Effektivität der Katalysatoren aufgrund der extrem großen Oberfläche und der feinen Kapillaren, durch die die Schadgase den Katalysatoren zugeführt werden, erheblich verbessert werden. In den großvolumigen Formteilen entsteht durch den Abbau der Schadgase ein Partialdruckgefälle, welches für den ständigen Austausch der Schadgase und dessen Abbauprodukte sorgt.
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Dämmstoffe oder auch Brandschutzplatten unterliegen keiner Reinigung oder einem Verschleiß über die Nutzungsdauer, so dass die Wirkung des Katalysators über Jahrzehnte erhalten bleibt.
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Erfindungsgemäß wichtig ist die Kombination von größtmöglicher Oberfläche zur Aufbringung des Katalysators und ausreichenden Kapillaren zur Zuführung von Schadgasen in das mit dem Katalysator durchsetzte Trägermaterial.
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Um das Trägermaterial in dem vorhandenen und neuen Konstruktionen ohne zusätzlichen Raumbedarf nutzen zu können, sind folgende Eigenschaften von Vorteil:
- • Nicht brennbar
- • Geringes Gewicht
- • Hohe Temperaturbeständigkeit
- • Niedrige Wärmeleitfähigkeit
- • Gute Festigkeitseigenschaften
- • Einfache Montage und Verarbeitung
- • Viele Kombinationsmöglichkeiten
- • geringe Rauchgasentwicklung im Brandfall
- • Nicht hygroskopisch
- • Hydrophob
- • Wasserleitend (Lotuseffekt)
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Durch die Kombination dieser Eigenschaften kann der in Räumen vorgesehene Bedarf an Wärme-, Schall- und Brandschutzmaterialien ersetzt werden und damit der Raum mit der zusätzlichen Funktion der Schadstoffeliminierung ausgerüstet werden.
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Vorgeschlagen wird weiterhin, dass das Formteil ausgebildet ist als Sandwichplatte, bei der eine Seite der Platte eine Oberfläche aus Aluminium, Stahlblech, Hochdrucklaminat, Kunststoffbeschichtung und/oder Tapete etc. aufweist und bei der die andere Seite eine offene Struktur aufweist. Hochdrucklaminat ist bekannt auch als High Pressure Laminate (HPL).
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Vorteilhaft ist ferner, dass die Formteile in Möbelstücken Verwendung finden, die einen hohen Brandschutz aufweisen müssen.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angeführt.
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In Verbindung der neuen Isoliertechnologien mit dem Katalysator Material haben die Erfinder eine Möglichkeit gefunden, unter Reduzierung der bisherigen Kosten den Schadstoff nicht nur zu binden, sondern in unschädliche Substanzen umzuwandeln. Der Bezug auf U-Boote rührt daher, dass die Kosten für dieses Material auf U-Booten bereits jetzt, auf konventionellen Schiffen aber nur in einigen Bereichen wirtschaftlich genug sind. Ein Einsatz ist jedoch in allen Bereichen durchaus wünschenswert, besonders um in einer durch Gerüche und Schadstoffe belasteten Umgebung der öffentlichen Bereiche (siehe Auflistung unten) eine höherer Luftgüte zu schaffen. Dies kann durch Einbau als Brandschutzisolierung, Akustikdecken und Deckensysteme allgemein, Möbel und Lüftungssysteme geschehen.
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Einsatzmöglichkeiten:
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- • Umweltbelastung
Hohe Schadstoffbelastung in Ballungsgebieten Lösung durch aktive, schadstoffreduzierende Formteile im Aussenbereich.
z. B. durch den Einsatz in Lärmschutzwänden
- • Wohnbereich
Schadstofferhöhung in der Raumluft durch Niedrigenergie-Bauweise
Zum Beispiel bei größeren Gebäuden mit dichten Fensterfronten und mit nicht ausreichender Raumbelüftung.
Lösung z. Zt. nur durch hohe Luftwechselraten über Fremdbelüftung, bzw. manuelles Lüften; dadurch entstehen erhöhte Energiekosten durch ausgleich der entsprechende Wärmeverluste. Schadstoffe werden hierbei nicht eliminiert, sondern in die Umwelt abgeleitet.
Lösung durch aktive, schadstoffreduzierende Formteile
wie z. B. funktionale Möbel
Schnelle Amortisation durch kleinere Lüftungsanlagen mit geringerem Energiebedarf und Wärmeverlusten
- • Versammlungsorte, Unterkünfte
Größere Gebäudeeinheiten mit vielen Menschen auf engem Raum, in vielen geschlossenen, fremdbelüftete Räume (Vollklimatisiert), z. T. ohne Fenster.
Lösung z. Zt. nur durch hohe Luftwechselraten mit Wärmetauschern oder über Fremdbelüftung, bzw. manuelles Lüften; dadurch entstehen hohe Energiekosten aufgrund entsprechender Wärmeverluste. Schadstoffe werden hierbei nicht eliminiert, sondern in die Umwelt abgeleitet.
Lösung durch aktive, schadstoffreduzierende Formteile z. B. in Akustikdecken.
Ebenfalls schnelle Amortisation durch kleinere Lüftungsanlagen mit geringerem Energiebedarf und geringern Wärmeverlusten, Verbesserung des Raumklimas bei geringeren Luftwechselraten, was auch Allergikern den Aufenthalt in Versammlungsstätten erleichtert.
- • Alle medizinische Einrichtungen, Pflegeeinrichtungen, Labore und Arbeitsplätze allgemein.
Durch den permanenten Einsatz von Desinfektionsmitteln, Reinigungsmitteln, Lösungsmitteln und die Ausdünstung von Materialien und auch Personen belasten diesen besonders.
Lösung z. Zt. nur durch hohe Luftwechselraten über Fremdbelüftung/Filteranlagen, bzw. manuelles Lüften; dadurch entstehende hohe Energiekosten durch hoch komplexe Lüftungsanlagen. Schadstoffe werden hierbei nicht eliminiert, sondern in die Umwelt abgeleitet, oder in Elementen gebunden und somit zu Sondermüll. (Dadurch resultierend, längere Verweildauer/Krankenstand in den jeweiligen Einrichtungen mit Anhäufung von Allergien) Lösung durch aktive, schadstoffreduzierende Formteile
Wirtschaftlich sinnvoll anwendbar durch Kombination mit Brand-Wärme und Schallschutzelementen. Keine zusätzlichen Anlagen zur Luftaufbereitung notwendig, kein zusätzlicher Raumbedarf. Zum Teil auch in bestehenden Anlagen/Gebäuden nachrüstbar. Verminderung des Krankenstandes. Durch die Bauart der Formelemente können keine Bakterienansiedlungen in der Lüftungskanälen entstehen.
- • Fahrzeuge allgemein (Land, Wasser, Luft, Raumfahrt) Einsatz von Desinfektionsmitteln, ausdünsten von Lösungsmitteln und anderen organischen Stoffen sowie die Ausdünstungen von Materialien, Menschen und Tieren.
Lösung z. Zt. nur durch hohe Luftwechselraten über Fremdbelüftung/Filteranlagen, bzw. manuelles Lüften welches z. T. nicht möglich ist (z. B. ICE); dadurch entstehen hohe kosten für hoch komplexe Lüftungsanlagen. Schadstoffe werden hierbei nicht eliminiert, sondern in die Umwelt abgeleitet, oder in Elementen gebunden und somit zu Sondermüll.
Einhergehen hohe Beanspruchung der Lüftungsanlagen mit entsprechender Schadanfälligkeit. (Dadurch wiederum resultierend, längere Verweildauer/Krankenstand in den jeweiligen Einrichtungen mit Anhäufung von Allergien, sowie auch Schadenersatzansprüche an die Betreiber)
Lösung durch aktive, schadstoffreduzierende Formteile z. B zum Bau der Klimakanäle, Möbel, Wärmedämmung und Akustikdecken.
- • Massentierhaltung, Landwirtschaft im allgemeinen, Umweltschutz
Bei Ansammlung von Massen an Tieren auf kleinstem Raum, (siehe Verodnungen über den Platzbedarf zur Tierhaltung) ensteht die gleiche Problematik besonders im Verbund mit Biogasanlagen, Tierkörperbeseitigungsanlagen, Kläranlagen und der Kanalisation. Daraus sich ergebende Ausdünstungen, inbesondere Amonniak, die ungefiltert in die Umwelt abgegeben werden führen zu Beeinträchtigung der Lebensumstände von Anwohnern im Umfeld der Anlage. (starke Geruchsbelästigung) Daraus ergeben sich komplexe Genehmigungsverfahren aufgrund der Proteste der Anwohner sowie hohe Kosten im Genehmigungsverfahren, durch hohe behördliche Auflagen für neue Anlagen. Siehe auch zusätzliche Prüfungen und Messungen gemäß der Immissionschutztechnische Anforderungen VDI 3475, Blatt 4 (Entwurf)
Keine hinreichenden Lösungsansätze bekannt.
Lösung durch aktive, schadstoffreduzierende Formteile
Wirtschaftlich anwendbar durch Kombination mit Brand- und Wärmeschutzelementen. Keine zusätzlichen Anlagen zur Luftbehandlung notwendig, kein zusätzlicher Raumbedarf. Zum Teil auch in bestehenden Anlagen/Gebäuden nachrüstbar. Durch die Bauart der Formelemente können keine Bakterienansiedlungen in der Lüftungskanälen entstehen.
- • Speziell geschlossene Betriebsanlagen (U-Boote, Raumfahrt)
Ausdünstung von Materialien/Menschen/Tieren. Lösung z. Zt. nur durch hohe Luftwechselraten über Umluftsysteme/Filteranlagen, da manuelles Lüften unmöglich; dadurch entstehende hohe Energiekosten durch hoch komplexe Lüftungsanlagen. Schadstoffe werden hierbei nicht eliminiert, sondern verbleiben in der Atmosphäre, oder werden in Elementen gebunden und somit zu Sondermüll. (Bei U-Booten derzeit über Atemkalk- bzw. LiOH-Kartuschen; hierbei ist nur die Bindung des CO2 möglich). Die dadurch entstehende hohe Beanspruchung der Lüftungsanlagen führt zu einer erhöhten Schadanfälligkeit. Der Einbau zusätzlicher teurer Filteranlagen ermöglicht ebenfalls keine Filterung von Formaldehyd, Ammoniak und Benzolen technisch. (Daraus resultiert eine kürzere Einsatzdauer der Fahrzeuge unter Wasser eine Gefährdung der Besatzung und ein erhöhter Krankenstand in den jeweiligen Einrichtungen. Ebenso erhöhte Anhäufung von Allergien, sowie auch Schadenersatzansprüche durch Wehrdienstbeschädigung an die Betreiber).
Nicht einsatzbereite Fahrzeuge, z. B. U-Boote, durch starke Kontamination der Atemluft.
Lösung durch aktive, schadstoffreduzierende Formteile
Wirtschaftlich anwendbar durch Kombination mit Brand- und Wärme und Schallschutzelementen sowie funktionellen Möbeln. Keine zusätzlichen Anlagen zur Luftbehandlung notwendig, kein zusätzlicher Raumbedarf (Zusätzlicher Raum ist nicht verfügbar, da dies durch die Konstruktion festgelegt ist). Zum Teil auch in bestehenden Anlagen nachrüstbar. Durch die Bauart der Formelemente können keine Bakterienansiedlungen in der Lüftungskanälen entstehen.
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Weitere Anwendungsbereiche sind die Verwendung der aktiven schadstoffreduzierenden Formteile im Bereich des Möbelbaus, Klima- und Kabelkanalen, Trennwände, Decken, Geräte, Schaltanlagen, Rohrabdeckungen und Rohrtunneln.
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Die erfindungsgemäßen Formteile sind bis zu Temperaturen von 1000°C so fest, dass die Konstruktionen dem geforderten Feuerwiderstand entsprechen. Der Geometrie der Formteile ist grundsätzlich keine Grenze gesetzt. Auch Formteile mit komplexen Geometrien sind herstellbar.
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Steine, Rohre, Hohlkörper und andere Formteile sind ebenso herstellbar wie vornehmlich Platten. Zur Herstellung wird von einer wässrigen Masse ausgegangen, die durch bekannte Formgebungsverfahren, nachfolgendes Trocknen und thermische Nachbehandlung bis maximal kurzfristig 110°C hergestellt werden. So sind zum Beispiel die folgenden Formgebungsverfahren geeignet:
- • Vibrationspressen mit niedriger Auflast,
- • Isostatisches Pressen,
- • Manuelles oder mechanisches Stampfen bzw. Rammen für komplexe Formen oder kleinere Anzahl zu fertigender Teile,
- • Strang- bzw. Extrusionsverfahren,
- • Schlickergießen, insbesondere für spezielle Teile, aber auch für größere Blöcke, wobei der Wassergehalt der für Schlickergießen hergestellten Massen um ca. 5 bis 15% höher liegt und Verdickungsmittel enthält
- • Walzen.
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Vor dem Trocknen ist ein vorsichtiges und möglichst vollständiges Temperieren auf die Trocknungstemperatur zu empfehlen, um Trockenrisse oder Fehler beim Trocknen zu vermeiden. Die Trocknung kann bei Raumtemperatur oder bei Temperaturen von bis zu 70°C vorgenommen werden. Eine kurzfristige Nachtrocknung bei ca. 110°C zersetzt die für diesen Fall speziell eingesetzten Netzmittel und erhöht die Hydrophobie.
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Im Brandfall werden oberhalb von 160–400°C die organischen Bestandteile der Hybridbindemittel thermisch zersetzt. Die Bindemittel verspröden, halten aber ihre bindende Wirkung durch den anorganischen Anteil aufrecht. Gleichzeitig wird durch die Wasserabspaltung aus den mineralischen Füllstoffen ein Entzünden (Abbrennen) der kurzfristig auftretenden Rauchgase verhindert. Versuche beim TÜV Nord im Kleinbrandofen haben gezeigt, dass bereits Brandschutzplatten mit der Dicke von 18 mm und einer Dichte von 0,125 g/l dem Brand über 30 min widerstehen.
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Die Funktionsweise der Katalysatoren ist bis zu Temperaturen von maximal 150°C gewährleistet.
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Eigenschaften einer plastischen Masse oder eines Formteils, welche als Ausgangsmaterial zur Herstellung des erfindungsgemäßen Aktives, schadstoffreduzierendes, Formteil mit wärme-, schall- und brandschützenden Eigenschaften
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Als Leichtfüllstoff sollte geblähtes zelluläres Vulkangestein in Form nicht poröser Hohlgranulate und/oder Glashohlkugeln eingesetzt werden. Bei porösen Hohlgranulaten würde sich die Rohdichte unnötig erhöhen, in den Poren eingeschlossen Katalysatoren würden an der Katalyse der Schadgase nicht teilnehmen. Der Mehrbedarf an Katalysator würde das Kosten/Nutzen Verhältnis deutlich verschlechtern.
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Als Bindemittel sollten Bindemittel eingesetzt, deren Grundstruktur anorganisch ist. Dies bewirkt eine Reduzierung der Brandlast, und die Bindung bleibt auch bei hohen Temperaturen erhalten. Da diese Bindemittel beim Abbrand kaum Schrumpf aufweisen, verändern die Formteile ihre Dimensionen unter Brandlast nur unwesentlich.
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Die Masse sollte nach dem Erhärten äußerst stabil sein und selbst bei einer einseitiger Temperaturbeanspruchung von 1000°C praktisch keinen Schrumpf aufweisen. Dennoch sollten die Formteile die notwendige Vibrationsstabilität und Flexibilität für die Weiterverarbeitung und Anwendung besitzen. Weitere wichtige Eigenschaften der erfindungsgemäßen Produkte sollten sein:
- • Nicht brennbar
- • Geringes Gewicht
- • Hohe Temperaturbeständigkeit
- • Niedrige Wärmeleitfähigkeit
- • Gute Festigkeitseigenschaften
- • Einfache Montage und Verarbeitung
- • Viele Kombinationsmöglichkeiten
- • geringe Rauchgasentwicklung
- • Nicht hygroskopisch
- • Hydrophob
- • Wasserleitend (Lotuseffekt)
- • Chemikalienbeständig
- • Gutes elektrisches Isoliervermögen
- • Recyclebar
- • Deponiefähig
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Erfüllt werden diese Eigenschaften zurzeit nur von den entsprechenden VATRAL Produkten der Firma VATRAMAXX, die oben bereits genannt worden sind.
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Ein zentraler Kundennutzen beim Einsatz der erfindungsgemäßen Produkte liegt darin, dass neben dem gewünschten Ziel einer effizienten leichten Brand-, Schall- und Wärmeschutzkonstruktion eine signifikante Kostenersparnis im Bereich der Opportunitätskosten für die Kunden realisiert werden kann. Spezielle im Bereich des Kabinen- und Möbelbau für Schiffe, aber auch beim brandsicheren Möbelbau für Züge etc. werden die Betriebskosten durch die zusätzliche Funktion der Schadstoffreduzierung erheblich gesenkt.
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Beispielrezepturen und Herstellungsbeispiele
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Rezeptur 1 für 1 m
3 Formteile mit einer Rohdichte von ca. 125 kg/m
3 | Vatral NA 125/150 KP (Formteile) | 125,00 kg |
| Triple Fresh | 6,25 kg |
| Wasser | 3,00 kg |
| Netzmittel (z. B. Tegopren 5840 von Evonik) | 0,25 kg |
| Hybridbindemittel (z. B. Col 9 von BASF) | 0,50 kg |
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Sämtliche flüssige Komponenten der Rezeptur werden genau eingewogen und vorsichtig unter Vermeidung von Schaumbildung miteinander vermischt.
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Die genau abgewogenen Formteile werden entsprechend ihrem Gewicht Anteilig mit zuvor angesetzten Lösung gleichmäßig besprüht. Aufgrund des hohen Netzmittelanteiles wird die Lösung von den poröseren Formteilen aufgenommen.
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Andere Auftragsarten sind Bestreichen, Tauchen oder Vakuumziehverfahren.
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Anschließend werden die Formkörper bei ca. 70°C getrocknet. Rezeptur 2 für 100 kg plastische Masse für Formteile mit einer Dichte von ca. 125 kg/m
3 | VATRAL NA 125/150 M der Firma VATRAMAXX GmbH | 94,97 kg |
| Verdickungsmittel Tylose | 0,02 kg |
| Katalysator (z. B. Triple Fresh) | 5,00 kg |
| Netzmittel (z. B. Tegopren 5840 von Evonik) | 0,01 kg |
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Mittels eines Dispergiermischers wird das Verdickungsmittel mit dem Netzmittel und der Katalysatorlösung kurz vermischt und sofort in einem Zwangsmischer mit dem Mörtel VATRAL NA 125/150 M vermengt. Durch das Verdickungsmittel entsteht eine Plastische Masse die in entsprechenden Formen geformt und bei ca. 70°C getrocknet wird.