DE102013005300A1

DE102013005300A1 - Verwendung eines schaumextrudierten Biokunststoffs und auf Biokunststoffen basierendes Dämmelement

Info

Publication number: DE102013005300A1
Application number: DE102013005300.5A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Frank van Lück
Current assignee: VAN LUECK, FRANK, DR. ING., DE
Priority date: 2013-03-27
Filing date: 2013-03-27
Publication date: 2014-10-02

Abstract

Es wird ein diffusionsoffenes und/oder kapillaraktives Dämmelement für den Einsatz im Inneren von Gebäuden beschrieben. Das Dämmelement zeichnet sich dadurch aus, dass es mittels Extrusionsschäumen hergestellt wird und komplett werkstofflich wiederverwertet werden kann, obwohl das Dämmelement aus einem oder mehreren zu 100% nachwachsenden und/oder naturbasiertem Biokunststoffen, zu 100% nachwachsenden und/oder naturbasierten Additiven und die Schaumbildung ermöglichenden einem oder mehreren Treibmitteln besteht. Der Wärmeleitwert liegt bei dieser Dämmung <= 36 mW/m2K. Ferner wird eine Verwendung eines schaumextrudierten Biokunststoffs zur Ausbildung einer Dämmung beschrieben.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Dämmelement zum Einsatz im Inneren von Bauwerken.
Obwohl das Aufbringen einer äußeren Schutzhülle immer die beste Lösung einer Gebäudedämmung bietet, gibt es viele Anwendungen, in welchen dieses nicht möglich ist. Dies können zum einen denkmalgeschützte Gebäude sein, zum anderen aber auch mangelnder Platz oder mangelnde Zugänglichkeit der äußeren Gebäudewand.
In solchen Fällen wird auf eine Dämmung im Inneren der Bauwerke zurückgegriffen. Hierbei unterscheidet man grundsätzlich zwei Arten, nämlich der Einsatz von Dämmsystemen mit Sperrschichten, welche jeglichen Feuchtetransport durch die Sperrschicht verhindert, oder der Einsatz von diffusionsoffenen und meist auch kapillaraktiven Dämmelementen. Daneben gibt es eine Vielzahl von verschiedenen Dämmsystemen, welche jedoch Nischencharakter haben (vergleiche etwa http://de.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rmed%C3%A4mmung).
Der Vorteil eines Dämmsystems mit Sperrwirkung liegt darin, dass Dämmelemente mit deutlich besseren Isoliereigenschaften eingesetzt werden können – so sind Wärmedämmwerte bei Dämmelementen aus Polyurethan (PUR) von unter 24 mW/m²K möglich. Jegliche Zerstörung der Sperrschicht birgt jedoch das Risiko, dass durch die Fehlstelle ein Feuchtetransport stattfindet und sich hinter der Dämmung z. B. gesundheitsgefährdender Schimmel entwickelt, welcher wiederum durch die Fehlstelle in den Raum eintreten kann Aus dem Grund wird vielfach auf atmungsaktive, diffusionsoffene und/oder kapillaraktive Dämmelemente aus Ziegel, Gips, Holzfaserwerkstoffe oder Lehm zurückgegriffen, welche Feuchte durch das Dämmelement hindurch transportieren, regulieren und Schimmelbildung verhindern. Nachteilig all dieser Dämmelemente sind deren hohe Wärmeleitfähigkeiten. Einzig die geschäumte Calciumsilikatplatte (PURA von Redstone) weist mit einer Wärmeleitfähigkeit von 45 mW/m²K einen deutlich geringeren Wert aus, hat jedoch den Nachteil einer sehr geringen Festigkeit, so dass es schnell zu Beschädigungen der Dämmung kommt.
Hier setzt eine PUR Platte (Produkt IQ-Therm der Remmers Baustofftechnik GmbH, Deutschland) an, welche durch Weiterveredelung diffusionsoffen und kapillaraktiv gemacht wird. Mit diesem Dämmelement sind sogar Wärmeleitwerte von nur noch 31 mW/m²K möglich. Nachteil neben dem hohen Preis ist hier jedoch, dass PUR Dämmelemente nicht nur nicht werkstofflich wie Thermoplaste wiederverwertet werden kann, sondern nach Gebrauch meist als energetisch wiederverwertet werden müssen, wobei die Trennung von reinem Bauschutt und PUR ebenfalls sehr kostenintensiv ist.
Die Aufgabe eines stabilen, werkstofflich wiederverwertbaren Innendämmelementes wird erfindungsgemäß gelöst, indem das Dämmelement als Schaum vorgesehen ist, der aus einem oder mehreren vorzugsweise zu 100% nachwachsenden und/oder naturbasierten Biokunststoffen gebildet wird. Hierbei kann der Schaum ferner mindestens ein Additiv und/oder mindestens ein Treibmittel aufweisen. Die Additive sind vorzugsweise zu 100% nachwachsend und/oder naturbasiert. Als naturbasierte Stoffe werden Stoffe bezeichnet, die durch biologische oder mikrobiologische Prozesse erhalten werden können. Die Treibmittel oder deren chemische Vorläufer, die im Rahmen der Schäumung zu dem Treibmittel umgesetzt werden, sind ebenso vorzugsweise 100% nachwachsend und/oder naturbasiert. Das Treibmittel ist eingerichtet, die Schaumbildung zu ermöglichen.
Das hier beschriebene Dämmelement kann deshalb auch mit dem Bauschutt entsorgt werden und/oder als Wertstoff wiederverwertet werden, vorzugsweise teilweise, größtenteils oder im Wesentlichen vollständig.
Vorzugsweise ist das Dämmelement hygroskop. Weiterhin kann das Dämmelement diffusionsoffen und/oder kapillaraktiv sein. Aufgrund der hygroskopen bzw. der anderen vorgehend genannten Eigenschaften dieser Biokunststoffe kann Feuchte einfach durch das Dämmelement hindurch transportiert werden. Dadurch wird ein Feuchtestau vermieden, wodurch insbesondere Kondenswasser und Schimmelbildung vermieden wird.
Es kann vorgesehen sein, dass mindestens eine Oberfläche der Dämmplatte eine behandelte Oberfläche ist. Eine Oberflächenmodifikation der Oberfläche bzw. die Oberfläche bildet eine Barriere für das Treibgas. Die Oberflächenmodifikation hält das Treibgas innerhalb der Dämmplatte. Vorzugsweise ist dies kombiniert mit der Eigenschaft der Diffusionsoffenheit der Oberfläche, insbesondere für Wasserdampf.
Reicht das hygroskopische Verhalten des Biokunststoffes alleine nicht aus, um einen Kapillareffekt zu erzielen, dann kann die Kapillaraktivität wie bei anderen, bekannten Schaumverfahren durch Variierung der Offenzelligkeit und der Oberflächenkräfte eingestellt werden. Der gewünschte Grad dieser Eigenschaften kann somit anwendungsabhängig angepasst werden durch Einstellen von Offenporigkeit, Porengröße oder anderen Parametern, die wiederum direkt von den Betriebsparametern des Extrusionsprozesses wie Temperatur, Schmelzbereich oder -punkt des Extrudats, Kühlung, Treibmittelrate und -druck, Fördergeschwindigkeit usw. abhängen bzw. mittels diesen ohne Weiteres eingestellt werden können.
Indem als Treibmittel (flüssige) Gase mit geringen Wärmeleitwerten eingesetzt werden, kann der Wärmeleitwert der Dämmung stark erniedrigt werden. Hierbei werden insbesondere Treibmittel mit einer Wärmeleitfähigkeit von <= 36 mW/m²K oder auch <= 30 mW/m²K, <= 25 mW/m²K, <= 20 mW/m²K und insbesondere <= 20 mW/m²K verwendet. Der Kunststoff, der den Schaum bildet, und ggf. das Treibmittel werden derart ausgewählt bzw. mit einer Porengröße und/oder Offenporigkeit vorgesehen, dass die Wärmeleitfähigkeit des Dämmelements <= 45 mW/m²K, insbesondere <= 40 mW/m²K und vorzugsweise <= 36 mW/m²K oder 32 mW/m²K beträgt.
Das Dämmelement wird vorzugsweise mit einer im wesentlichen konstanten Dicke vorgesehen. Insbesondere ist das Dämmelement kein in sich geschlossener Körper und folgt vorzugsweise einer Fläche, insbesondere einer Ebene. Das Dämmelement hat flache Proportionen, wobei die Dicke kleiner als die Breite und/oder Höhe ist, insbesondere um einen Faktor von mindestens 2, 3, 5, 8, 10 oder mehr. Das Dämmelement ist insbesondere als Platte ausgeformt, die vorzugsweise eben ist. Das Dämmelement hat insbesondere Abmessungen, die Normen gemäß Bauproduktenrichtlinie bzw. industriellen Abmaßnormen entsprechen.
Das Dämmelement kann ferner oberflächenbehandelt werden, insbesondere auch chemische und/oder physikalische Weise. Wird die Oberfläche der Platte modifiziert, dann verbleibt das Treibgas länger in der Platte und die Wärmeleitfähigkeit sinkt weiter. Eine Folie/Laminat aus anderen Kunststoffen oder aus Aluminium würde gegebenenfalls die Diffusion in unerwünschter Weise behindern. Es wird vorgeschlagen, einer sehr dünnen Schicht auf mindestens eine Oberfläche des Dämmelements aufzubringen, insbesondere mittels Plasma. Die sehr dünne Schicht weist eine Dicke und/oder Öffnungen auf, die die Schicht als Barriere für die Treibgasmoleküle ausbildet. Dadurch werden diese zurückgehalten. Ferner ist vorgesehen, dass die sehr dünne Schicht eine Dicke und/oder Öffnungen aufweist, die die Schicht als Wasser- bzw. wasserdampfdurchlässige Schicht ausbilden. Die Dicke und/oder die Größe der Öffnungen ist derart gewählt, dass Wassermoleküle durch die Folie hindurch treten können, insbesondere durch Diffusion. Die Dicke und/oder die Größe der Öffnungen ist hierbei derart gewählt, dass die Schicht keine wesentliche Barriere für Wasserdampf darstellt, wobei dies abhängig von dem Anwendungsbereich (übliche Dämmung in Gebäuden in einer gemäßigten Klimazone bis hin zu Dämmung in Umgebungen mit einer rel. Luftfeuchtigkeit von > 90%) eingestellt werden kann, insbesondere durch Wahl des Materials der Schicht und/oder durch Prozessparameter des Plasmaprozesses. Eine Ausführungsform sieht vor, dass der Ausgangswerkstoff des Biokunststoffes oder der Biokunststoff selbst hauptsächlich auf einem organischen Celluloseester oder Cellulosemischester, basiert. Die organischen Celluloseester oder Cellulosemischester, können zu einem Polymer wie z. B. Celluloseacetat weiterverarbeitet werden. Der Biokunststoff kann als ein aus Cellulose gewonnener Kunststoff (der hierin auch als Cellulosekunststoff bezeichnet wird) vorgesehen sein, und ist insbesondere Celluloseacetat. Bevorzugt umfasst der Biokunststoff einen auf Cellulose basierenden Kunststoff mit einem Weichmacher oder einen derartigen Kunststoff, der einer inneren bzw. chemischen und/oder einer äußeren bzw. physikalischen Weichmachung unterzogen wurde. Der Biokunststoff oder ein Vorprodukt hiervon ist ein Thermoplast. Das Celluloseacetat wird als Thermoplast vorgesehen und kann insbesondere behandelt sein, um als thermoplastisch verarbeitbarer Kunststoff den geschäumten Biokunststoff zumindest teilweise oder vollständig zu bilden.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass der Ausgangswerkstoff des Biokunststoffs hauptsächlich auf Lignin basiert. Der Ausgangswerkstoff wird zu einem Polymer und insbesondere zum Biokunststoff weiterverarbeitet. Es kann vorgesehen sein, dass der Ausgangswerkstoff des Biokunststoffs oder der Biokunststoff selbst einer inneren bzw. chemischen und/oder einer äußeren bzw. physikalischen Weichmachung unterzogen wurde und insbesondere als thermoplastisch verarbeitbarer Kunststoff vorgesehen wird.
Ferner kann der Ausgangsstoff des Biokunststoffs bzw. der Biokunststoff selbst auf Polybutylensuccinat und/oder Polyhydroxyalkanoat basieren. Auch hier kann der Ausgangsstoff und/oder der Biokunststoff selbst einer inneren bzw. chemischen und/oder einer äußeren bzw. physikalischen Weichmachung unterzogen werden und insbesondere als thermoplastisch verarbeitbarer Kunststoff vorgesehen werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt kann der Biokunststoff Celluloseester, Polymilchsäure, Polyhydroxyalkanoat, Polycaprolacton, ein Stärkederivat, Polybutylenadipat-terephthalat und/oder Polybutylensuccinat umfassen, wobei der Biokunststoff eine oder mehrere dieser Verbindungen umfassen kann. Der Schaum entspricht vorzugsweise dem mittels des Treibmittels geschäumten Biokunststoffs oder umfasst diesen. Der Schaum bzw. der Feststoffanteil des Schaums wird größtenteils oder im Wesentlichen vollständig von zumindest einem der hier genannten Biokunststoffe gebildet.
Weiterhin kann der Feststoffanteil des Schaums (ggf. neben Zusätzen) im Wesentlichen auf einer Mischung aus zwei oder mehreren Biokunststoffen wie einem organischen Celluloseester oder Cellulosemischester, Cellulosekunststoff (als Produkt einer Polymerisation von Cellulose), Lignin, Polybutylensuccinat und/oder Polyhydroxyalkanoat basieren bzw. diese umfassen. Ferner kann der Feststoffanteil des Schaums einen Biokunststoff oder eine Mischung von Biokunststoffen wie sie hier genannt sind umfassen, wobei der Feststoffanteil ferner andere Biokunststoffe und/oder herkömmliche erdölbasierte und vorzugsweise biologisch abbaubare Kunststoffen aufweist. Die letztgenannten anderen Biokunststoff bzw. erdölbasierten Kunststoffe bilden zusammen mit dem vorangehend genannten Biokunststoff bzw. der Mischung aus Biokunststoffen wiederum eine (im wesentlichen homogene) Mischung.
Ferner wird eine Verwendung eines schaumextrudierten Biokunststoffs oder einer Mischung mehrerer schaumextrudierter Biokunststoffs zur Ausbildung eines als Dämmung vorgesehenen Baustoffs beschrieben. Hierbei können die hier erwähnten oder auch andere Biokunststoffe verwendet werden. Insbesondere wird zumindest ein Biokunststoff verwendet, der gemäß DIN EN 13432 kompostierbar ist. Vorzugsweise ist im Wesentlichen der gesamte Feststoffanteil des Baustoffs gemäß DIN EN 13432 kompostierbar. Die Dämmung kann wie hier beschrieben als Dämmelement bzw. Dämmplatte ausgebildet sein. Der schaumextrudierte Biokunststoff (d. h. der extrudierte Schaum) wird insbesondere zur Ausbildung einer Innendämmung verwendet, d. h. zur Ausbildung einer Dämmschicht im Inneren eines Gebäudes oder Bauwerks.
Schließlich kann dem hier beschriebenen Biokunststoff mit einem Konservierungsmittel, einem Insektizid, einem Akarizid, einem Rodentizid, einem Larvizid, einem Bakterizid einem Fungizid, einem Algizid, einem Planzenschutzmittel, und/oder mit einem anderen Schädlingsbekämpfungsmittel behandelt sein, insbesondere nur oberflächlich oder über einen wesentlichen Anteil des Dämmelements verteilt, um einen vorzeitigen Abbau oder Schäden durch Schädlinge zu vermeiden. Insbesondere kann ein Aromamittel in oder an dem Dämmelement vorgesehen sein, das durch olfaktorische oder gustatorische Wirkung zumindest einen Schädling abhält. Derartig behandelte Dämmelemente können daher ohne oder mit nur geringer Belastung nicht nachwachsender Ressourcen hergestellt werden und etwa durch Müllverbrennung noch energetisch genutzt werden.
Der Biokunststoff zur Bildung des Dämmelements wird vorzugsweise trocken extrudiert. Um das Extrudat trocken zu halten, kann die in den Schaumextruder einzufüllende Kunststoffmasse getrocknet werden mittels Wärmestrahlung oder feuchtigkeitsbindende Zusätze, wobei auch Maßnahmen wie Schutzgasatmosphäre, Unterdruck, Trockenluftatmosphäre zur Vorbereitung des Einfüllens, während des Einfüllens bzw. während des Extrudierens angewendet werden können. Insbesondere können die einzufüllende Kunststoffmasse sowie zuzusetzende Stoffe wie Treibmittel und/oder Weichmacher oder andere hier genannte Zusätze durch gezielte Auswahl und Vorbehandlung möglichst wasserfrei vorgesehen werden, bevorzugt mit einer Restfeuchte <= 1000 ppm gemessen mittels Absorptionswaage bei einer Temperatur über 100°C.
Es wird ferner ein Dämmelement, welches geschäumtes Polystyrol umfasst, oder im Wesentlichen aus diesem besteht, beschrieben.
Das Dämmelement weist eine Offenzelligkeit auf und in Verbindung oder ausschließlich durch Zusätze ist es hygroskop und/oder diffusionsoffen und/oder kapillaraktiv, vorzugsweise wie oben beschrieben.
Die Zusätze können insbesondere die hier beschriebenen Oberflächenspannungsreduktionszusätze sein.
Polystyrol ist werkstofflich wiederverwertbar und durch Additivierung biologisch abbaubar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

http://de.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rmed%C3%A4mmung [0003]
DIN EN 13432 [0018]
DIN EN 13432 [0018]

Claims

Dämmelement aus extrudiertem Schaum zum Einsatz im Inneren von Bauwerken, wobei der Schaum im Wesentlichen aus einem oder mehreren nachwachsenden und/oder naturbasierten Biokunststoffen gebildet wird, wobei der eine Biokunststoff oder die mehreren Biokunststoffe wiederverwertbare Wertstoffe sind..
Dämmelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämmelement hygroskop und/oder diffusionsoffen und/oder kapillaraktiv ist.
Dämmelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämmelement gezielt mit offenen Zellen hergestellt wird.
Dämmelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitfähigkeit <= 36 mW/m²K ist.
Dämmelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangswerkstoff hauptsächlich auf einem organischen Celluloseester oder Cellulosemischester basiert, welche zu einem Polymer wie z. B. Celluloseacetat weiterverarbeitet wird, dass über eine innere/chemische oder äußere/physikalische Weichmachung thermoplastisch verarbeitbar gemacht wird.
Dämmelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangswerkstoff hauptsächlich auf Lignin basiert, welche zu einem Polymer weiterverarbeitet wird, dass über eine innere/chemische oder äußere/physikalische Weichmachung thermoplastisch verarbeitbar gemacht wird.
Dämmelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangswerkstoff hauptsächlich auf Polybutylensuccinat basiert, dass über eine innere/chemische oder äußere/physikalische Weichmachung thermoplastisch verarbeitbar gemacht wird.
Dämmelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangswerkstoff hauptsächlich auf Polyhydroxyalkanoat basiert, dass über eine innere/chemische oder äußere/physikalische Weichmachung thermoplastisch verarbeitbar gemacht wird
Dämmelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangswerkstoff auf einer Mischung aus Biokunststoffe der Ansprüche 5 bis 8, aus einer Mischung der Biokunststoffe der Ansprüchen 5 bis 8 mit anderen Biopolymeren (z. B. Polylactid), einer Mischung aus Biokunststoffen nach Ansprüchen 5 bis 8 und herkömmlichen erdölbasierten, aber biologisch abbaubaren Kunststoffen basiert.
Dämmung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberflächenmodifikation das Treibgas innerhalb der Dämmplatte hält bei gleichzeitiger Diffusionsoffenheit.
Dämmelement, welches geschäumtes Polystyrol umfasst, oder im Wesentlichen aus diesem welches eine Offenzelligkeit aufweist und/oder durch Zusätze, hygroskop und/oder diffusionsoffen und/oder kapillaraktiv ist.
Verwendung eines schaumextrudierten Biokunststoffs oder einer Mischung mehrerer schaumextrudierter Biokunststoffe zur Ausbildung eines als Dämmung und insbesondere Innendämmung vorgesehenen Baustoffs.