DE102019107982A1 - Flame, fire and glow-protected natural fiber insulation materials and their production and use, in particular for natural fiber insulation products - Google Patents
Flame, fire and glow-protected natural fiber insulation materials and their production and use, in particular for natural fiber insulation products Download PDFInfo
- Publication number
- DE102019107982A1 DE102019107982A1 DE102019107982.9A DE102019107982A DE102019107982A1 DE 102019107982 A1 DE102019107982 A1 DE 102019107982A1 DE 102019107982 A DE102019107982 A DE 102019107982A DE 102019107982 A1 DE102019107982 A1 DE 102019107982A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- fibers
- insulation
- weight
- natural
- natural fibers
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 383
- 238000009413 insulation Methods 0.000 title claims abstract description 120
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 title claims abstract description 95
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 16
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 claims abstract description 89
- 235000012766 Cannabis sativa ssp. sativa var. sativa Nutrition 0.000 claims abstract description 58
- 235000012765 Cannabis sativa ssp. sativa var. spontanea Nutrition 0.000 claims abstract description 58
- 235000009120 camo Nutrition 0.000 claims abstract description 58
- 235000005607 chanvre indien Nutrition 0.000 claims abstract description 58
- 239000011487 hemp Substances 0.000 claims abstract description 58
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 claims abstract description 33
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000011094 fiberboard Substances 0.000 claims abstract description 13
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 82
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 79
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 79
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 70
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 claims description 54
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 53
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims description 39
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims description 39
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 claims description 35
- 229920002488 Hemicellulose Polymers 0.000 claims description 27
- 240000006240 Linum usitatissimum Species 0.000 claims description 16
- 229910021538 borax Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000004328 sodium tetraborate Substances 0.000 claims description 16
- 235000010339 sodium tetraborate Nutrition 0.000 claims description 16
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 15
- 235000004431 Linum usitatissimum Nutrition 0.000 claims description 14
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 14
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 claims description 13
- 229920002522 Wood fibre Polymers 0.000 claims description 8
- 239000002025 wood fiber Substances 0.000 claims description 8
- 244000060011 Cocos nucifera Species 0.000 claims description 6
- 235000013162 Cocos nucifera Nutrition 0.000 claims description 6
- 235000011777 Corchorus aestuans Nutrition 0.000 claims description 6
- 235000010862 Corchorus capsularis Nutrition 0.000 claims description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 6
- 210000002268 wool Anatomy 0.000 claims description 6
- 239000004460 silage Substances 0.000 claims description 5
- 240000000491 Corchorus aestuans Species 0.000 claims description 4
- 239000011490 mineral wool Substances 0.000 claims description 4
- 239000005909 Kieselgur Substances 0.000 claims description 3
- 241000607479 Yersinia pestis Species 0.000 claims description 3
- 150000001642 boronic acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000011491 glass wool Substances 0.000 claims description 3
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 3
- 206010061217 Infestation Diseases 0.000 claims description 2
- 229910021486 amorphous silicon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- CDMADVZSLOHIFP-UHFFFAOYSA-N disodium;3,7-dioxido-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3,5,7-tetraborabicyclo[3.3.1]nonane;decahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.[Na+].[Na+].O1B([O-])OB2OB([O-])OB1O2 CDMADVZSLOHIFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- RSCACTKJFSTWPV-UHFFFAOYSA-N disodium;3,7-dioxido-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3,5,7-tetraborabicyclo[3.3.1]nonane;pentahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.[Na+].[Na+].O1B([O-])OB2OB([O-])OB1O2 RSCACTKJFSTWPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000002538 fungal effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000000575 pesticide Substances 0.000 claims description 2
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 abstract description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 78
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 48
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 30
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 30
- 239000002318 adhesion promoter Substances 0.000 description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 description 25
- UPMLOUAZCHDJJD-UHFFFAOYSA-N 4,4'-Diphenylmethane Diisocyanate Chemical compound C1=CC(N=C=O)=CC=C1CC1=CC=C(N=C=O)C=C1 UPMLOUAZCHDJJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 22
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 16
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 16
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 16
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 230000008569 process Effects 0.000 description 14
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 14
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 13
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 13
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 13
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 13
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 235000010338 boric acid Nutrition 0.000 description 12
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 11
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 10
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 10
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 10
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 10
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 8
- 239000011814 protection agent Substances 0.000 description 8
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 7
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 7
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 7
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 7
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 7
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 7
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 7
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 7
- 244000146553 Ceiba pentandra Species 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 6
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 6
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- 235000003301 Ceiba pentandra Nutrition 0.000 description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 5
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 5
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 5
- 230000006003 cornification Effects 0.000 description 5
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 5
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 5
- KGZJRXKGJRJKCB-UHFFFAOYSA-N hanf Chemical compound C=1C=CC=CC=1CC(C(=O)NC(CCCNC(N)=N)C(=O)NC(CC=1C=CC(O)=CC=1)C(O)=O)NC(=O)C(CO)NC(=O)C(CC(N)=O)NC(=O)C(CS)NC(=O)CNC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)CNC(=O)C(CO)NC(=O)C(CCC(N)=O)NC(=O)C(C)NC(=O)CNC(=O)C(C(C)CC)NC(=O)C(CCCNC(N)=N)NC(=O)C(CC(O)=O)NC(=O)C(CCSC)NC(=O)C(CCCNC(N)=N)NC(=O)CNC(=O)CNC(=O)C(NC(=O)C(CS)NC(=O)C(CO)NC(=O)C(CO)NC(=O)C(CCCNC(N)=N)NC(=O)C(CCCNC(N)=N)NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(N)CO)CC1=CC=CC=C1 KGZJRXKGJRJKCB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000001976 improved effect Effects 0.000 description 5
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 5
- 239000010893 paper waste Substances 0.000 description 5
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 5
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 5
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- 229920003043 Cellulose fiber Polymers 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 4
- 150000001638 boron Chemical class 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 4
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 4
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 4
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 4
- 239000012209 synthetic fiber Substances 0.000 description 4
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 4
- 244000198134 Agave sisalana Species 0.000 description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 3
- 229920002430 Fibre-reinforced plastic Polymers 0.000 description 3
- 235000000422 Phormium tenax Nutrition 0.000 description 3
- 240000009257 Phormium tenax Species 0.000 description 3
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 3
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 3
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000219422 Urtica Species 0.000 description 3
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 3
- 239000002585 base Substances 0.000 description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011111 cardboard Substances 0.000 description 3
- 239000004794 expanded polystyrene Substances 0.000 description 3
- 239000011151 fibre-reinforced plastic Substances 0.000 description 3
- 230000003780 keratinization Effects 0.000 description 3
- FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N maleic anhydride Chemical compound O=C1OC(=O)C=C1 FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000001814 pectin Substances 0.000 description 3
- 229920001277 pectin Polymers 0.000 description 3
- 235000010987 pectin Nutrition 0.000 description 3
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 3
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 3
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 3
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 3
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 3
- 235000001291 Aechmea magdalenae Nutrition 0.000 description 2
- 241001599832 Agave fourcroydes Species 0.000 description 2
- 241001532173 Agave lecheguilla Species 0.000 description 2
- 244000208874 Althaea officinalis Species 0.000 description 2
- 235000006576 Althaea officinalis Nutrition 0.000 description 2
- PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N Aniline Chemical compound NC1=CC=CC=C1 PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 240000008564 Boehmeria nivea Species 0.000 description 2
- 240000004792 Corchorus capsularis Species 0.000 description 2
- 206010013786 Dry skin Diseases 0.000 description 2
- 229920000825 Fique Polymers 0.000 description 2
- 241001295925 Gegenes Species 0.000 description 2
- 240000000797 Hibiscus cannabinus Species 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 240000003483 Leersia hexandra Species 0.000 description 2
- 240000000907 Musa textilis Species 0.000 description 2
- 241000124033 Salix Species 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 240000003864 Ulex europaeus Species 0.000 description 2
- 235000009108 Urtica dioica Nutrition 0.000 description 2
- 240000005780 Yucca gloriosa Species 0.000 description 2
- 244000193174 agave Species 0.000 description 2
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000006482 condensation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 2
- 210000001035 gastrointestinal tract Anatomy 0.000 description 2
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 2
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 2
- 235000001035 marshmallow Nutrition 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 125000000962 organic group Chemical group 0.000 description 2
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 2
- UEZVMMHDMIWARA-UHFFFAOYSA-M phosphonate Chemical compound [O-]P(=O)=O UEZVMMHDMIWARA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 2
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 150000004819 silanols Chemical class 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- 239000002341 toxic gas Substances 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- AZUYLZMQTIKGSC-UHFFFAOYSA-N 1-[6-[4-(5-chloro-6-methyl-1H-indazol-4-yl)-5-methyl-3-(1-methylindazol-5-yl)pyrazol-1-yl]-2-azaspiro[3.3]heptan-2-yl]prop-2-en-1-one Chemical compound ClC=1C(=C2C=NNC2=CC=1C)C=1C(=NN(C=1C)C1CC2(CN(C2)C(C=C)=O)C1)C=1C=C2C=NN(C2=CC=1)C AZUYLZMQTIKGSC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JIABEENURMZTTI-UHFFFAOYSA-N 1-isocyanato-2-[(2-isocyanatophenyl)methyl]benzene Chemical class O=C=NC1=CC=CC=C1CC1=CC=CC=C1N=C=O JIABEENURMZTTI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YBRVSVVVWCFQMG-UHFFFAOYSA-N 4,4'-diaminodiphenylmethane Chemical compound C1=CC(N)=CC=C1CC1=CC=C(N)C=C1 YBRVSVVVWCFQMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000219144 Abutilon Species 0.000 description 1
- 244000179819 Aechmea magdalenae Species 0.000 description 1
- 240000004246 Agave americana Species 0.000 description 1
- 235000001619 Agave salmiana Nutrition 0.000 description 1
- 235000011624 Agave sisalana Nutrition 0.000 description 1
- 241000202847 Allagoptera arenaria Species 0.000 description 1
- 241000722949 Apocynum Species 0.000 description 1
- 241000722948 Apocynum cannabinum Species 0.000 description 1
- 235000012430 Arenga Nutrition 0.000 description 1
- 241000202778 Arenga Species 0.000 description 1
- 235000006549 Arenga pinnata Nutrition 0.000 description 1
- 235000017166 Bambusa arundinacea Nutrition 0.000 description 1
- 241001317465 Bambusa textilis Species 0.000 description 1
- 235000017491 Bambusa tulda Nutrition 0.000 description 1
- 244000208235 Borassus flabellifer Species 0.000 description 1
- BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N Borate Chemical compound [O-]B([O-])[O-] BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010006784 Burning sensation Diseases 0.000 description 1
- 235000016071 Cordyline australis Nutrition 0.000 description 1
- 235000009091 Cordyline terminalis Nutrition 0.000 description 1
- 244000044849 Crotalaria juncea Species 0.000 description 1
- 238000002965 ELISA Methods 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001653 FEMA 3120 Substances 0.000 description 1
- 241001531999 Furcraea Species 0.000 description 1
- 235000004341 Gossypium herbaceum Nutrition 0.000 description 1
- 240000002024 Gossypium herbaceum Species 0.000 description 1
- 235000001018 Hibiscus sabdariffa Nutrition 0.000 description 1
- 240000004153 Hibiscus sabdariffa Species 0.000 description 1
- 244000042554 Honckenya ficifolia Species 0.000 description 1
- 235000008694 Humulus lupulus Nutrition 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000604152 Macrochloa tenacissima Species 0.000 description 1
- 244000056945 Maguey de la India Species 0.000 description 1
- 240000000982 Malva neglecta Species 0.000 description 1
- 235000000060 Malva neglecta Nutrition 0.000 description 1
- 241000219071 Malvaceae Species 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000234295 Musa Species 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000499877 Phormium Species 0.000 description 1
- 235000014676 Phragmites communis Nutrition 0.000 description 1
- 244000273256 Phragmites communis Species 0.000 description 1
- 244000082204 Phyllostachys viridis Species 0.000 description 1
- 235000015334 Phyllostachys viridis Nutrition 0.000 description 1
- 241000209049 Poa pratensis Species 0.000 description 1
- 229920000538 Poly[(phenyl isocyanate)-co-formaldehyde] Polymers 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 229920002873 Polyethylenimine Polymers 0.000 description 1
- 241000219000 Populus Species 0.000 description 1
- 240000000528 Ricinus communis Species 0.000 description 1
- 235000004443 Ricinus communis Nutrition 0.000 description 1
- 240000000111 Saccharum officinarum Species 0.000 description 1
- 235000007201 Saccharum officinarum Nutrition 0.000 description 1
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 description 1
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229920006328 Styrofoam Polymers 0.000 description 1
- 244000134857 Typha capensis Species 0.000 description 1
- 235000010730 Ulex europaeus Nutrition 0.000 description 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000063673 Urena Species 0.000 description 1
- 241000159750 Urtica cannabina Species 0.000 description 1
- 235000004552 Yucca aloifolia Nutrition 0.000 description 1
- 235000012044 Yucca brevifolia Nutrition 0.000 description 1
- 244000148121 Yucca carnerosana Species 0.000 description 1
- 235000017781 Yucca carnerosana Nutrition 0.000 description 1
- 235000017049 Yucca glauca Nutrition 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000005791 algae growth Effects 0.000 description 1
- 229910001514 alkali metal chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 description 1
- ILRRQNADMUWWFW-UHFFFAOYSA-K aluminium phosphate Chemical compound O1[Al]2OP1(=O)O2 ILRRQNADMUWWFW-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H aluminium sulfate (anhydrous) Chemical compound [Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000011425 bamboo Substances 0.000 description 1
- 235000013405 beer Nutrition 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 125000005619 boric acid group Chemical class 0.000 description 1
- 238000009395 breeding Methods 0.000 description 1
- 230000001488 breeding effect Effects 0.000 description 1
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 230000021523 carboxylation Effects 0.000 description 1
- 238000006473 carboxylation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004359 castor oil Substances 0.000 description 1
- 235000019438 castor oil Nutrition 0.000 description 1
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 1
- 125000003636 chemical group Chemical group 0.000 description 1
- 238000007385 chemical modification Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000011093 chipboard Substances 0.000 description 1
- KRVSOGSZCMJSLX-UHFFFAOYSA-L chromic acid Substances O[Cr](O)(=O)=O KRVSOGSZCMJSLX-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 239000007799 cork Substances 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 244000038559 crop plants Species 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 1
- 210000001339 epidermal cell Anatomy 0.000 description 1
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000003925 fat Substances 0.000 description 1
- 238000009950 felting Methods 0.000 description 1
- 238000007706 flame test Methods 0.000 description 1
- 244000144992 flock Species 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 238000009415 formwork Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- AWJWCTOOIBYHON-UHFFFAOYSA-N furo[3,4-b]pyrazine-5,7-dione Chemical compound C1=CN=C2C(=O)OC(=O)C2=N1 AWJWCTOOIBYHON-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZEMPKEQAKRGZGQ-XOQCFJPHSA-N glycerol triricinoleate Natural products CCCCCC[C@@H](O)CC=CCCCCCCCC(=O)OC[C@@H](COC(=O)CCCCCCCC=CC[C@@H](O)CCCCCC)OC(=O)CCCCCCCC=CC[C@H](O)CCCCCC ZEMPKEQAKRGZGQ-XOQCFJPHSA-N 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 210000004209 hair Anatomy 0.000 description 1
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 239000012784 inorganic fiber Substances 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N isocyanate group Chemical group [N-]=C=O IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004611 light stabiliser Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000002803 maceration Methods 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000001840 matrix-assisted laser desorption--ionisation time-of-flight mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002557 mineral fiber Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005445 natural material Substances 0.000 description 1
- 229930014626 natural product Natural products 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 description 1
- 239000012044 organic layer Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 150000002902 organometallic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 239000010451 perlite Substances 0.000 description 1
- 235000019362 perlite Nutrition 0.000 description 1
- 125000000843 phenylene group Chemical group C1(=C(C=CC=C1)*)* 0.000 description 1
- 239000011505 plaster Substances 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001228 polyisocyanate Polymers 0.000 description 1
- 239000005056 polyisocyanate Substances 0.000 description 1
- 238000003752 polymerase chain reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000003449 preventive effect Effects 0.000 description 1
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000009418 renovation Methods 0.000 description 1
- 238000009420 retrofitting Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 1
- DUIOPKIIICUYRZ-UHFFFAOYSA-N semicarbazide Chemical compound NNC(N)=O DUIOPKIIICUYRZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 210000002023 somite Anatomy 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 239000004458 spent grain Substances 0.000 description 1
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 1
- 239000008261 styrofoam Substances 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 1
- 125000003396 thiol group Chemical group [H]S* 0.000 description 1
- 230000000699 topical effect Effects 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
- 230000002792 vascular Effects 0.000 description 1
- 235000015112 vegetable and seed oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000008158 vegetable oil Substances 0.000 description 1
- 239000012178 vegetable wax Substances 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 239000001993 wax Substances 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
- 238000001262 western blot Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
- E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
- E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
- E04B1/74—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls
- E04B1/76—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls specifically with respect to heat only
- E04B1/7604—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls specifically with respect to heat only fillings for cavity walls
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
- E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
- E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
- E04B1/74—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls
- E04B1/76—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls specifically with respect to heat only
- E04B1/78—Heat insulating elements
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
- E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
- E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
- E04B1/74—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls
- E04B2001/742—Use of special materials; Materials having special structures or shape
- E04B2001/745—Vegetal products, e.g. plant stems, barks
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
- Y02A30/24—Structural elements or technologies for improving thermal insulation
- Y02A30/244—Structural elements or technologies for improving thermal insulation using natural or recycled building materials, e.g. straw, wool, clay or used tires
Abstract
Die Erfindung betrifft neuartige Flamm-, Brand- und Glimmgeschützte Naturfaser-Dämmstoffe und deren Herstellung und Verwendung, insbesondere für Naturfaser-Dämmstoff-Produkte, insbesondere wir Dämmstoff-Faserpressplatten, -Vliese, Einblasdämmstoffe. Die pflanzlichen Naturfasern sind im Wesentlichen Hanffasern, ggf. enthaltend übliche Dämmstoff-Zusatzstoffe, d.h. sie bestehen oder umfassen im Wesentlichen Hanffasern und ggf. übliche Dämmstoff-Zusatzstoffe.The invention relates to novel flame, fire and glow-protected natural fiber insulation materials and their production and use, in particular for natural fiber insulation products, in particular we insulation fiber boards, nonwovens, blown insulation materials. The natural vegetable fibers are essentially hemp fibers, possibly containing conventional insulation additives, i.e. they essentially consist or comprise hemp fibers and, if necessary, the usual insulation additives.
Description
Die Erfindung betrifft neuartige Flamm-, Brand- und Glimmgeschützte Naturfaser-Dämmstoffe und deren Herstellung und Verwendung, insbesondere für Naturfaser-Dämmstoff-Produkte, insbesondere wir Dämmstoff-Faserpressplatten, -Vliese, Einblasdämmstoffe.The invention relates to novel flame, fire and glow-protected natural fiber insulation materials and their production and use, in particular for natural fiber insulation products, in particular we insulation fiber boards, nonwovens, blown insulation materials.
Mittel, insbesondere ein Flammschutzmittel und/oder Brandschutzmittel, zur Reduktion der Entflammbarkeit und/oder Brennbarkeit von diversen Materialien oder Stoffen, wie z.B. Holz und Holzprodukte, Textilen und Textilprodukte, Papier und Papierprodukte, Karton, Fasern und Geweben, Farben usw., oder basierend auf oder in Kombination mit Polyolefin-basierten Materialien und/oder Produkten und/oder Vorprodukten, einschließlich von Verbundmaterialien und/oder Verbundwerkstoffen damit, die Herstellung des Mittels und Methoden bzw. Vorgänge unter Verwendung des Mittels und/oder der entsprechenden Kombination seiner Einzelbestandteile zur Reduktion der Entflammbarkeit und/oder Brennbarkeit sind im neueren Stand der Technik beispielsweis bereits bekannt aus den Patentpublikationen
Für leicht entflammbare Materialen und Stoffe ist es wichtig, diese mit einem Flamm- und/oder Brandschutz zu versehen, der solche Materialien und Stoffe weniger gefährlich macht. Bei faserigen Materialien und Stoffen tritt zur Flamm- und/oder Brandschutzproblematik, die durch Flamm- und/Brandschutzmittel gelöst werden kann, ein weiteres gravierendes Problem hinzu, das trotz der zugesetzten Flamm- und/Brandschutzmittel leicht, selbst nach geraumer Zeit, zu einem selbsttägigen Wiederentfachen von bereits gelöschten, selbst von bereits gelöschte ursprünglich kleinen, Bränden und Brandherden mit verheerenden Folgen führen kann.For easily inflammable materials and substances, it is important to provide them with flame and / or fire protection that makes such materials and substances less dangerous. In the case of fibrous materials and substances, in addition to the flame and / or fire protection problem, which can be solved by flame retardants and / or fire retardants, another serious problem arises which, despite the added flame retardants and / or fire retardants, easily turns into a self-evident even after a long time The re-kindling of already extinguished, even originally small ones that have already been extinguished, can lead to fires and sources of fire with devastating consequences.
Faserige Materialien und Stoffe weisen im Vergleich zu stückigen und/oder kompakten Materialien und Stoffen eine recht hohe Oberfläche und ein gutes Lufteinlagerungsvermögen auf, so dass bei einem unerkannten Glimmen oder Nachglimmen solcher faserigen Materialien und Stoffe, z.B. bei einem entstehenden Brand oder einem bereits gelöscht geglaubten Brand, die, ggf. verdeckte, Glut der Glimmenden Bereiche als Entzündungs- und Fortpflanzungsquellen für einen entstehenden oder einen nicht-vollständig abgelöschten Brand wirken. Hierbei kann sich in fataler Weise die, ggf. verdeckte, Glut zunächst auch unbemerkt in faserige Materialien und Stoffen ausbreiten, wobei diese durch Lufteinschlüsse zunächst genügend Sauerstoffnahrung erhält, und dann durch von außen durch z.B. Wind, Lüftung usw. neu hinzutretende Luft zum Brand entfacht oder wieder entfacht werden kann.Compared to lumpy and / or compact materials and substances, fibrous materials and substances have a fairly high surface area and good air retention capacity, so that in the event of an undetected glow or afterglow of such fibrous materials and substances, e.g. In the event of a fire or a fire that was believed to have been extinguished, the embers of the glowing areas, possibly hidden, act as sources of ignition and propagation for a fire that is emerging or not completely extinguished. In this case, the embers, possibly hidden, can initially spread in a fatal manner into fibrous materials and substances, whereby these initially receive sufficient oxygen nourishment through air inclusions, and then through from the outside through e.g. Wind, ventilation, etc., new air entering the fire can be ignited or re-ignited.
Dieses ist umso problematischer, da faserige Materialien und Stoffe heutzutage zunehmend zur Wärmedämmung und/Schalldämmung eingesetzt werden, insbesondere um auch die brandtechnisch heute als besonders problematisch anzusehende Polystyrol-Dämmung durch Materialien und Stoffe zu ersetzen, die ebenfalls günstige Dämmeigenschaften aufweisen, aber gerade auch in brandtechnischer Hinsicht Vorteile bieten, die eine Klassifizierung als B1 (schwerentfammbar), also schwerentflammbare Baustoffe erlauben (siehe beispielsweise Zuordnung der Baustoffklassen nach DIN 4102-1-Prüfungen oder nach der europäischen Klassifizierung nach EN 13501-1). Die meisten heute verfügbaren Wärmedämmung und/Schalldämmung auf organischer Basis sind nur nach B2 (normal entflammbar) klassifiziert.This is all the more problematic because fibrous materials and substances are nowadays increasingly being used for thermal and / or sound insulation, in particular to replace the polystyrene insulation, which is currently considered to be particularly problematic in terms of fire, with materials and substances that also have favorable insulation properties, but also in offer advantages in terms of fire technology that allow classification as B1 (flame-retardant), i.e. flame-retardant building materials (see, for example, the assignment of building material classes according to DIN 4102-1 tests or according to the European classification according to EN 13501-1). Most of the thermal insulation and / or sound insulation available today on an organic basis are only classified according to B2 (normally flammable).
Zwar gibt es bereits Holzfaserdämmstoffe, die zwar B1 Klassifizierung besitzen, die aber das erforderliche Glimmverhalten bzw. Nicht-Glimmen , das notwendig ist für den Einsatz der Dämmstoffe in den Gebäudeklassen 4 und 5, nicht erfüllen und daher nicht für den Einsatz bei den Gebäudeklassen 4 und 5 zulässig sind. Glimmverhalten entsteht, wenn die Beflammung länger andauert. Hierbei entwickelt sich sehr viel Energie, die Faser-Dämmungen, bspw. Faser-Dämmplatten, fangen an zu glimmen und das Glimmen hört nicht mehr auf, und sorgt somit letztlich für die vollständige Vernichtung dieser Dämmungen. Um das Glimmverhalten der Dämmungen, z.B. von Dämmplatten, im Glimmtest festzustellen, müssen die Dämmungen, z.B. die Dämmplatten, im Brandschacht 10 min permanent beflammt werden. Hierbei entwickelt sich sehr viel Energie, die Platten werden nach Einstellen der 10-Minuten-Beflammung weiter glimmen bis zur vollständigen Vernichtung.There are already wood fiber insulation materials that have B1 classification, but which do not meet the required glow behavior or non-glow behavior, which is necessary for the use of the insulating materials in building classes 4 and 5, and therefore not for use in building classes 4 and 5 are permissible. Smoldering behavior occurs when the flame continues for longer. A lot of energy is generated here, the fiber insulation, for example fiber insulation boards, start to glow and the glow does not stop, and thus ultimately ensures the complete destruction of this insulation. To determine the glow behavior of the insulation, e.g. of insulation boards, to be determined in the glow test, the insulation, e.g. the insulation boards are permanently exposed to a flame for 10 minutes in the fire shaft. A lot of energy is generated here; after the 10-minute flame has been set, the panels will continue to glow until they are completely destroyed.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Mittel und Verfahren zur Verminderung der Entflammbarkeit und/oder Brennbarkeit von faserigen Materialien und Stoffen auf Naturstoffbasis, insbesondere enthaltend Flammschutzmittel und/oder Brandschutzmittel, die auch einen effektiven Glimmschutz bieten, denen also zusätzlich ein effektives Glimmschutzmittel in ausreichender Menge zugesetzt ist. Zudem sollte das Mittel der Erfindung auch bei ggf. noch Kunstfaseranteile enthaltenden Dämmstoffen auf Naturfaserbasis gut gegen ein anfängliches Glimmen, sich ggf. ausbreitendes Glimmen, und Nachglimmen schützen.The invention relates to a means and method for reducing the flammability and / or combustibility of fibrous materials and substances based on natural substances, in particular containing flame retardants and / or fire retardants, which also offer effective corona protection, i.e. to which an effective corona protection agent is additionally added in sufficient quantity is. In addition, the means of the invention should also provide good protection against an initial glow, possibly spreading glow, and after-glow, even in the case of insulating materials based on natural fibers which may still contain synthetic fiber components.
Als gewöhnliche Flamm- und Brandschutzmittel sind Mischungen organischer und/oder anorganischer Stoffe bekannt, die dazu bestimmt sind, eine Entflammung oder auch lediglich eine Entzündung von Holz- bzw. holzartigen Werkstoffen, Kunststoffen, Textilien, Papier, Pappe, Karton, Kunst- und Naturfasern sowie Geweben, Farben, oder Erzeugnissen daraus, Baustoffe, Isoliermaterialien, Elektro- und/oder Kabelisolierungen usw. zu verhindern oder zumindest zu hemmen. Sie sollen darüber hinaus insbesondere eine Verbrennung dieser Stoffe und damit das Entstehen von Bränden zumindest über einen ausreichenden Zeitraum zu erschweren.Mixtures of organic and / or inorganic substances are known as common flame retardants and fire retardants, which are intended to ignite or just ignite wood or wood-like materials, plastics, textiles, paper, cardboard, cardboard, synthetic and natural fibers as well as fabrics, paints, or products made from them, building materials, insulating materials, electrical and / or to prevent or at least inhibit cable insulation etc. In addition, they should, in particular, make it more difficult to burn these substances and thus prevent fires, at least for a sufficient period of time.
Der Flammschutz und/oder Brandschutz ist im Bereich von Naturfaser-basierten Dämmmaterialien und -stoffen trotz vielfältiger Vorschläge im Stand der Technik in der Praxis immer noch nicht zufriedenstellend gelöst. Insbesondere bei Produkten, die aus faserigen Materialien und Stoffen, z.B. durch Verschäumen, Verfilzen, „lockeres“ Lufteinschließendes Verdichten und/oder Verpressen/Pressen (Faserpressplatten), oder auch basierend auf solchen faserigen Materialien und Stoffen in Kombination mit Kunstfaser-basierten Materialien und/oder Produkten und/oder Vorprodukten gefertigt werden, ist der Flammschutz und/oder Brandschutz weiterhin unbefriedigend, da leider diese auch nach Behandlung mit anorganischen und/oder organischen Flammschutz- und/oder Brandschutzmitteln im Flammschutz- und/oder Brandschutz-Test noch ein nicht zu vernachlässigendes Glimmen und Nachglimmen zeigen können. Insbesondere nach Weiterverarbeitung unter Lufteinschluss und Zusatz von weiteren Stoffen wie z.B. Leime oder Klebstoffe zu Luft-einschließenden verschäumten, vefilzten, bzw. Luft-einschließenden verdichteten oder Luft-einschließenden ver-/gepressten Dämmstoff-Produkten tritt trotz verbessertem Flammschutz- bzw. Brandschutz-Verhaltens unerwartet Nachglimmen, schlimmstenfalls sogar bis hin zur Zersetzung der genannten Dämmstoff-Produkte auf. Dieses unerwünschte Nachglimmen wurde von Produkten und/oder Vorprodukten für die Dämmung, sowohl im Innen- als auch in Außenbereich, ist trotz vielfältiger Vorschläge im Stand der Technik in der Praxis immer noch nicht zufriedenstellend gelöst.In the field of natural fiber-based insulating materials and substances, flame protection and / or fire protection is still not satisfactorily solved in practice, despite various proposals in the prior art. In particular for products made of fibrous materials and substances, e.g. by foaming, felting, "loose" air-entrapping compression and / or pressing / pressing (fibreboard), or based on such fibrous materials and substances in combination with synthetic fiber-based materials and / or products and / or preliminary products, is flame protection and / or fire protection continues to be unsatisfactory, since unfortunately, even after treatment with inorganic and / or organic flame retardants and / or fire retardants in the flame retardant and / or fire protection test, they can still show a non-negligible glow and afterglow. In particular after further processing with the inclusion of air and the addition of other substances such as Glues or adhesives to form air-enclosing foamed, felted or air-enclosing compressed or air-enclosing compressed / pressed insulation products, despite improved flame protection or fire protection behavior, unexpected afterglow occurs, in the worst case even up to the decomposition of the insulation material mentioned Products on. This unwanted afterglow was still not satisfactorily solved in practice by products and / or preliminary products for insulation, both indoors and outdoors, despite various proposals in the prior art.
Es ist vor diesem Hintergrund die Aufgabe der Erfindung, ein Mittel und Verfahren zum Glimmschutz, einschließlich Nachglimmschutz, zur Verfügung zu stellen, welches das zu schützende Material, Produkt und/oder Vorprodukt nicht schädigt und insbesondere keine giftigen Gase freisetzt und die erwünschten Materialeigenschaften bezüglich der Dämmung nicht oder zumindest nur unwesentlich beeinträchtigen. Die Herstellung der Mittel und deren Verwendung, sollte für die Naturfaser-basierten Materialien und Stoffen und/oder Produkten und/oder Vorprodukten für die Dämmung, sowohl im Innen- als auch in Außenbereich, einfach und wirtschaftlich sehr günstig sein.Against this background, the object of the invention is to provide a means and method for corona protection, including afterglow protection, which does not damage the material, product and / or intermediate product to be protected and in particular does not release toxic gases and the desired material properties with regard to the Do not impair the insulation, or at least only insignificantly. The production of the means and their use should be simple and economically very favorable for the natural fiber-based materials and fabrics and / or products and / or preliminary products for insulation, both indoors and outdoors.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhaften Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug. Gelöst wird diese Aufgabe insbesondere mit einer solchen Verwendung und einem solchen Mittel und einem solchen Verfahren, mit den Merkmalen, wie jeweils in den Ansprüchen angegeben.This object is achieved with the features of claim 1. The subclaims refer to advantageous configurations. This object is achieved in particular with such a use and such a means and such a method, having the features as specified in the claims.
Demgemäß betrifft die Erfindung im weitesten Sinne die Verwendung von Blähgraphit, in Kombination mit wenigstens einem Mittel zur Verminderung der Entflammbarkeit und/oder Brennbarkeit, insbesondere die Verwendung als Glimmschutzmittel und/oder Nachglimmschutzmittel, das ein Glimmen und/oder Nachglimmen bei Naturfaser-basierten Materialien und Stoffen und/oder Produkte und/oder Vorprodukte für die Dämmung, die aus Naturfasern und/oder aus Kunstfasern enthaltenden Naturfaser-basierten Materialien und Stoffen bestehen oder diese umfassen. Insbesondere betrifft die Erfindung für diese Naturfaser-enthaltende Materialien und Stoffe und/oder Produkte und/oder Vorprodukte für die Dämmung von Wand, Boden und/oder Decke von Gebäuden; Gebäudeteilen und/oder auch für die Anlagen- und/oder Container/Behälter-Dämmung. Solche Materialien und Stoffe und/oder Produkte und/oder Vorprodukte für die Dämmung können erfindungsgemäß gleichermaßen für den Innen- und Außenbereich vorgesehen werden.Accordingly, the invention relates in the broadest sense to the use of expandable graphite, in combination with at least one agent for reducing flammability and / or combustibility, in particular the use as a corona protection agent and / or afterglow protection agent, which causes a glow and / or afterglow in natural fiber-based materials and Substances and / or products and / or preliminary products for insulation which consist of or comprise natural fibers and / or natural fiber-based materials and substances containing synthetic fibers. In particular, the invention relates to these natural fiber-containing materials and substances and / or products and / or preliminary products for the insulation of walls, floors and / or ceilings of buildings; Building parts and / or also for the system and / or container / container insulation. Such materials and substances and / or products and / or preliminary products for insulation can be provided according to the invention for both indoor and outdoor areas.
Sofern die Erfindung nachfolgend am Beispiel von Hanffasern und daraus hergestellten oder diese umfassende Materialien und/oder (Vor-)Produkte für die Dämmung beschrieben wird, wird der Fachmann erkennen, dass diese Offenbarung gleichermaßen auch für andere Naturfasern und daraus hergestellte oder diese umfassende Materialien und/oder (Vor-)Produkte für die Dämmung gilt.Insofar as the invention is described below using the example of hemp fibers and materials produced therefrom or comprising them and / or (pre-) products for insulation, the person skilled in the art will recognize that this disclosure also applies to other natural fibers and materials made from them or comprising them / or (pre) products for insulation apply.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein Blähgraphit enthaltendes Mittel zur Verminderung der Entflammbarkeit und/oder Brennbarkeit und speziell des Glimmens und/oder Nachglimmens von faserigen Materialien und Stoffen und/oder Produkten und/oder Vorprodukten für die Dämmung.The invention relates in particular to an agent containing expandable graphite for reducing the flammability and / or combustibility and especially the smoldering and / or afterglowing of fibrous materials and substances and / or products and / or preliminary products for insulation.
Bevorzugt sind Produkte und/oder Vorprodukte dämmende Baustoff-Produkte, beispielsweise in Form von Schaum-, Press-, Filz-, Vlies- und/oder Komposit-(Vor-)Produkten, bestehend aus oder umfassend Naturfasern, ggf. mit üblichen Zusätzen sowie übliche Bindemittel. Solche Produkte können Faserpressplatten oder Faserfilze oder Vliese, z.B. in Form von Matten oder Wolle, oder auch Einblasschäume oder Einblasfilze sein (sog. Einblasdämmstoffe), und diese Produkte sind für dämmende Bauzwecke, beispielsweise für den Innen- und/oder Außenbereich, insbesondere für die Dämmung von Wand, Boden und/oder Decke von Gebäuden; Gebäudeteilen und/oder auch für die Anlagen- und/oder Container/Behälter-Dämmung, geeignet und/oder hierfür eingerichtet, bzw. können hierfür eingesetzt werden.Preference is given to products and / or pre-products insulating building material products, for example in the form of foam, pressed, felt, fleece and / or composite (pre-) products, consisting of or comprising natural fibers, possibly with customary additives as well common binders. Such products can be fiberboard or fiber felts or nonwovens, e.g. in the form of mats or wool, or blown foams or blown felts (so-called blown insulation materials), and these products are for insulating construction purposes, for example for indoor and / or outdoor use, in particular for insulating walls, floors and / or ceilings Buildings; Parts of the building and / or also for the system and / or container / container insulation, suitable and / or set up for this, or can be used for this.
Die Erfindung betrifft auch solche faserigen Materialien und Stoffe und/oder (Vor-)Produkte, die aus ggf. weitere übliche Zusätze sowie ggf. Bindemittel enthaltenden Naturfasern und/oder Kunstfasern enthaltende Naturfasern bestehen oder diese umfassen, wobei in diese faserigen Materialien und Stoffe und/oder (Vor-)Produkte zur Verminderung der Entflammbarkeit und/oder Brennbarkeit, und insbesondere als Glimmschutzmittel und/oder Nachglimmschutzmittel, Blähgraphit eingearbeitet ist.The invention also relates to those fibrous materials and substances and / or (pre-) products which consist of or include other conventional additives and natural fibers and / or natural fibers containing synthetic fibers, where appropriate, in these fibrous materials and substances and / or (pre-) products to reduce flammability and / or combustibility, and in particular as corona protection agents and / or afterglow protection agents, expandable graphite is incorporated.
Angesichts stetig steigender Energiepreise ist das Thema Wärmedämmung aktueller denn je. Bei der Wahl der richtigen Wärmedämmung spielen Naturdämmstoffe eine immer größere Rolle. Denn diese sind wasserdampfdurchlässig und weisen damit deutliche Vorteile gegenüber konventionellen Wärmedämmstoffen auf.In view of the steadily rising energy prices, the subject of thermal insulation is more topical than ever. When choosing the right thermal insulation, natural insulation materials are playing an increasingly important role. This is because these are permeable to water vapor and thus have clear advantages over conventional thermal insulation materials.
Unter dem Begriff „Faser“ wird hierbei erfindungsgemäß verstanden: Eine Faser ist ein im Verhältnis zu seiner Länge dünnes und flexibles Gebilde, das aus einem Faserstoff besteht. Um im technischen Bereich von einer Faser zu sprechen, sollte das Verhältnis von Länge zu Durchmesser mindestens zwischen 3:1 und 10:1 liegen; für viele, z.B. textile, Anwendungen liegt es bei über 1000:1. Fasern können in Längsrichtung keine Druck-, sondern nur Zugkräfte aufnehmen, da sie bei Druckbelastung knicken. Eine Faser im Sinne der vorliegenden Erfindung ist somit ein lineares, elementares Gebilde, das aus einem Faserstoff besteht und eine äußere Faserform, d.h. eine schlichte, krause Längsform und eine in etwa rund, eckig oder ähnlich ausgebildete Querschnittsform aufweist. Die Faser kann endlos oder längenbegrenzt sein und ist ein im Verhältnis zu ihrer Länge ein dünnes, flexibles Gebilde. In der Natur und in der Technik kommen Fasern meist in einem größeren Verbund vor, was dementsprechend auch für die vorliegende Erfindung gilt.According to the invention, the term “fiber” is understood to mean: A fiber is a structure that is thin and flexible in relation to its length and consists of a fibrous material. To speak of a fiber in the technical field, the ratio of length to diameter should be at least between 3: 1 and 10: 1; for many, e.g. textile, applications it is over 1000: 1. Fibers cannot absorb compressive forces in the longitudinal direction, only tensile forces, as they buckle when subjected to pressure. A fiber in the sense of the present invention is thus a linear, elementary structure which consists of a fiber material and an outer fiber shape, i.e. has a simple, curled longitudinal shape and an approximately round, angular or similar cross-sectional shape. The fiber can be endless or of limited length and is a thin, flexible structure in relation to its length. In nature and in technology, fibers usually occur in a larger composite, which accordingly also applies to the present invention.
Naturfasern werden in organische Fasern mit den Untergruppen pflanzliche und tierische Fasern sowie mineralische (anorganische) Fasern unterteilt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind pflanzliche Naturfasern bevorzugt. Als Naturfasern im Sinne der vorliegenden Erfindung werden alle Textilfasern und Faserwerkstoffe bezeichnet, die ohne chemische Veränderung aus pflanzlichem gewonnen werden. Die vorliegende Erfindung betrifft ausdrückliche keine Mineralfasern, d.h. keine anorganischen Fasern.Natural fibers are divided into organic fibers with the subgroups vegetable and animal fibers as well as mineral (inorganic) fibers. In the context of the present invention, natural vegetable fibers are preferred. Natural fibers in the context of the present invention are all textile fibers and fiber materials that are obtained from plants without chemical modification. The present invention specifically does not relate to mineral fibers, i. no inorganic fibers.
Grundsätzlich können verschiedene Formen von Naturfasern unterschieden werden: Holzfasern, bestehen aus langgestreckten Holzzellen, wobei Holzfasern je nach Holzsorte etwa ein Fünftel Lignin und vier Fünfteln Cellulose enthalten. Bastfasern bestehen aus mehrzelligen Faserbündeln. Es sind lang gezogene und dickwandige Zellen, die unverholzt sind. Der Hauptbestandteil von Bastfasern sind im Wesentlichen unterschiedlich dicke Schichten von lang gestreckten Cellulosefibrillen, die von Hemi-Cellulose umschlossen sind. Typische Naturfasern auf der Basis von Bastfasern sind beispielsweise Hanffasern Naturfasern aus Grünschnitt, insbesondere aus Grasschnitt oder Roggenschnitt bestehen vorwiegend aus Hartfasern, welche im Wesentlichen ebenfalls auf Cellulose basieren. Hartfasern weisen meist eine höhere Härte auf als Bastfasern, jedoch sind die Hartfasern empfindlicher gegenüber Biegebeanspruchung.Basically, different forms of natural fibers can be distinguished: Wood fibers consist of elongated wood cells, whereby wood fibers contain around one fifth of lignin and four fifths of cellulose, depending on the type of wood. Bast fibers consist of multicellular fiber bundles. They are elongated and thick-walled cells that are not lignified. The main component of bast fibers are essentially layers of elongated cellulose fibrils of different thicknesses, which are enclosed by hemi-cellulose. Typical natural fibers based on bast fibers are, for example, hemp fibers. Natural fibers from green cuttings, in particular from grass cuttings or rye cuttings, consist primarily of hard fibers, which are also essentially based on cellulose. Hard fibers usually have a higher hardness than bast fibers, but the hard fibers are more sensitive to bending stress.
Pflanzliche Fasern (Pflanzenfasern), die erfindungsgemäß als Naturfasern geeignet sind, kommen bei Pflanzen als Leitbündel im Stängel oder Stamm, der Rinde, etwa als Bast und als Samen-Fortsätze vor. Mit der Eigenschaft „fasrig“ werden unspezifisch die stark von Fasern durchsetzten sowie die „verholzten“ Teile einer krautigen Pflanze bezeichnet, in Unterscheidung zum Jungtrieb und der Blattmasse.Vegetable fibers (plant fibers), which are suitable according to the invention as natural fibers, occur in plants as vascular bundles in the stalk or trunk, the bark, for example as bast and as seed extensions. The “fibrous” property is unspecifically defined as the “lignified” parts of an herbaceous plant, which are strongly interspersed with fibers, in distinction to the young shoots and the leaf mass.
Der Begriff „Pflanzenfaser“ ist ein Sammelbegriff für Fasern pflanzlicher Herkunft, die als Material z.B. in textilen und anderen Fertigungsprozessen verwendet werden. Eine Unterteilung erfolgt z.B. nach der
- Samenfasern weisen eine einzellige Struktur auf, die von den Epidermiszellen des Samen gebildet wird. Sie setzen sich fast ausschließlich aus Cellulose zusammen, beispielsweise: Baumwollfaser (CO) aus den Samenhaaren der Frucht der Baumwollpflanze; Kapok (KP) aus dem Inneren der Kapselfrucht des echten Kapokbaumes; Akon aus Seidenpflanzengewächsen; Pappelflaum.
- Seed fibers have a unicellular structure formed by the epidermal cells of the seed. They are composed almost exclusively of cellulose, for example: Cotton fiber (CO) from the seed hairs of the fruit of the cotton plant; Kapok (KP) from the inside of the capsule fruit of the real kapok tree; Akon from silk plants; Poplar fluff.
Bastfasern, die erfindungsgemäß bevorzugt sind, sind zusammengesetzte Fasern, die aus dem Bast bestimmter Pflanzen erhalten werden, meist aus Cellulose, aber auch begleitet von Pektinkörpern, Hemicellulose und ggf. Lignin; Beispiele sind u.a.: Bambusfaser aus (Bambusa textilis); Fasernessel aus der Großen Brennnessel; Hanffaser (HA), die erfindungsgemäß besonders bevorzugt ist; Sibirische Hanfnessel; Jute (JU); Urena (JR) aus Malvengewächsen; Flachsfaser, auch Leinen genannt (LI); Ramiefaser (RA) aus der tropischen Nesselart Ramie; Kenaffaser (KE) aus Kenaf (Ostinischer Hanf-Eibisch); Fasern der Roselle (JS) (Sudan-Eibisch); Fasern des Sunns (SN) (Crotalaria juncea); Abutilon aus der Schönmalve; Punga aus (Clappertonia ficifolia); Rizinus aus dem Wunderbaum (Ricinus communis); Bluish Dogbane aus dem Hanfartigen Hundswürger (Apocynum cannabinum).Bast fibers, which are preferred according to the invention, are composite fibers that are obtained from the bast of certain plants, mostly from cellulose, but also accompanied by pectin bodies, hemicellulose and possibly lignin; Examples include: bamboo fiber made from (Bambusa textilis); Greater nettle fiber nettle; Hemp fiber (HA), which is particularly preferred according to the invention; Siberian hemp nettle; Jute (JU); Urena (JR) from mallow family; Flax fiber, also called linen (LI); Ramie fiber (RA) from the tropical nettle species ramie; Kenaf fiber (KE) from Kenaf (Ostinischer hemp marshmallow); Roselle (JS) fibers (Sudan Marshmallow); Fibers of the Sun (SN) (Crotalaria juncea); Abutilon from the beautiful mallow; Punga from (Clappertonia ficifolia); Castor oil from the wonder tree (Ricinus communis); Bluish Dogbane from the hemp-like dog strangler (Apocynum cannabinum).
Blattfasern sind zusammengesetzte Fasern, die aus Blättern erhalten werden, und sich hauptsächlich aus Cellulose sowie aus inkrustierenden und interzellulären Materialien zusammensetzen, die aus Lignin und Hemicellulosen bestehen; Beispiele sind: Sisal (SI) aus Agaven-Blättern; Abacä (Manilahanf) (AB), Blattfaser aus den Blättern der Bananenart [Musa textilis]; Curauä aus Bromeliengewächsen; Fibre aus Agaven; Ixtlefaser, auch Tampikofaser aus Agave lechuguilla; Arenga-Fasern aus den Blattscheiden der Zuckerpalme; Afrik oder Palmfaser aus einer Zwergpalme; Henequen-Fasern (HE) aus der Agave fourcroydes; Fique (FI) Blattfasern aus Furcraea macrophylla; Phormium, auch Neuseelandflachs (NF) aus Phormium tenax; Alfa (AL) aus den Blättern des Alfagrases; Maguey aus den Blättern der Agave cantala; Yucca aus den Blättern des Palmliliengewächses Yucca carnerosana; Pita aus den Blättern von Aechmea magdalenae.Leaf fibers are composite fibers obtained from leaves and are composed mainly of cellulose, as well as encrusting and intercellular materials composed of lignin and hemicelluloses; Examples are: Sisal (SI) made from agave leaves; Abacä (Manila hemp) (AB), leaf fiber from the leaves of the banana species [Musa textilis]; Curauä from bromeliads; Agave fiber; Ixtle fiber, also tampico fiber from agave lechuguilla; Arenga fibers from the leaf sheaths of the sugar palm; Afrik or palm fiber from a dwarf palm; Henequen fibers (HE) from the Agave fourcroydes; Fique (FI) leaf fibers from Furcraea macrophylla; Phormium, also New Zealand flax (NF) from Phormium tenax; Alfa (AL) from the leaves of the alfa grass; Maguey from the leaves of the agave cantala; Yucca made from the leaves of the palm lily family Yucca carnerosana; Pita from the leaves of Aechmea magdalenae.
Fruchtfasern sind zusammengesetzte Fasern, die aus Früchten erhalten werden und sich hauptsächlich aus Cellulose sowie aus inkrustierenden und interzellulären Materialien zusammensetzen, die aus Lignin und Hemicellulosen bestehen; Ein Beispiel ist: Kokosfaser (CC) aus der Fruchthülle der Kokospalmenfrüchte.Fruit fibers are composite fibers obtained from fruits and composed mainly of cellulose, as well as encrusting and intercellular materials composed of lignin and hemicelluloses; An example is: Coconut fiber (CC) from the shell of the coconut palm fruits.
Alternativ oder zusätzlich zu den vorgenannten Faserarten können z.B. auch sogenannte Ersatzfasern genutzt werden, beispielsweise: Ginster: Fasern aus den Stängeln der Ginsterpflanze mit einer Faserausbeute von 6 % bis 7 %; Hopfen: Fasern den Stängeln von Hopfenpflanzen mit einer Faserausbeute von 9 % bis 10 %; Rohrkolbenschilf: Fasern aus den Blättern und aus den Fruchtständen mit einer Faserausbeute von 25 bis 30 %; Weidenbast: Rindenfasern der Weide mit einer Faserausbeute von 15 % bis 20 %.Alternatively or in addition to the aforementioned types of fibers, e.g. so-called substitute fibers can also be used, for example: gorse: fibers from the stems of the gorse plant with a fiber yield of 6% to 7%; Hops: fibers from the stems of hop plants with a fiber yield of 9% to 10%; Cattail reeds: fibers from the leaves and from the fruit stands with a fiber yield of 25 to 30%; Willow bast: bark fibers of the willow with a fiber yield of 15% to 20%.
Beispiele für Naturfaserdämmungen sind:
- - Cellulose Dämmung: Celluloseflocken überzeugen durch ihr sehr gutes Preis-Leistungs-Verhältnis.
- - Jutedämmung: Aus alten Jute-Transportsäcken wird durch Upcycling ein wohngesunder Baustoff mit guten Dämmeigenschaften.
- - Flachs-Dämmung: Flachs ist eine der ältesten Kulturpflanzen und wurde bereits in der Steinzeit verwendet. Nun wird Flachs als Dämmstoff neu entdeckt.
- - Hanf-Dämmung: Die Kulturpflanze Hanf ist seit einigen Jahren wieder mit Erfolg im Anbau und wird nun auch als Dämmstoff eingesetzt. Naturfasern auf Basis von Hanf sind erfindungsgemäße besonders bevorzugt.
- - Kokosfaser-Dämmung: Aufgrund seiner hohen Strapazierfähigkeit ist Kokosfaser als Dämmstoff sehr vielseitig einsetzbar.
- - Cellulose insulation: Cellulose flakes convince with their very good price-performance ratio.
- - Jute insulation: Upcycling turns old jute transport sacks into a healthy building material with good insulation properties.
- - Flax insulation: Flax is one of the oldest cultivated plants and was used as early as the Stone Age. Flax is now being rediscovered as an insulating material.
- - Hemp insulation: The cultivated plant hemp has been successfully grown again for several years and is now also used as an insulation material. Natural fibers based on hemp are particularly preferred according to the invention.
- - Coconut fiber insulation: Due to its high durability, coconut fiber is very versatile as an insulation material.
Erfindungsgemäß bevorzugt sind Flachs-Dämmung und/oder Hanf-Dämmung, insbesondere Hanf-Dämmung.Flax insulation and / or hemp insulation, in particular hemp insulation, are preferred according to the invention.
Die geläufigsten Analysen von Naturfasern umfassen eine visuelle und haptische Beurteilung, gefolgt von einer Brennprobe und einer Betrachtung im Lichtmikroskop (oder Elektronenmikroskop). Durch eine Elementaranalyse kann die elementare Zusammensetzung der Naturfasern ermittelt werden. Der jeweilige biologische Ursprung der pflanzlichen Naturfasern kann durch eine Bestimmung der aus dem Rohmaterial noch enthaltenen DNA per Polymerase-Kettenreaktion, bzw. der Proteine per ELISA, Western Blot oder MALDI-TOF nachgewiesen werden. Die Bestimmung der Werkstoffeigenschaften von Naturfasern erfolgt wie bei Fasern im Allgemeinen. Die unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften, wie die Elastizität, die Zug-, Druck-, Biege-, Knick- und Scherfestigkeit, werden mit quantitativen Messungen in entsprechenden Spannvorrichtungen bestimmt. Auch die Anisotropie der Eigenschaften von Fasern aufgrund ausgerichteter Molekülketten und die Synergie mehrerer verdrehter Fasern kann so ermittelt werden.The most common analyzes of natural fibers include a visual and haptic assessment, followed by a burn test and an examination under a light microscope (or electron microscope). The elemental composition of the natural fibers can be determined through an elemental analysis. The respective biological origin of the natural plant fibers can be proven by determining the DNA still contained in the raw material by polymerase chain reaction, or the proteins by ELISA, Western Blot or MALDI-TOF. The material properties of natural fibers are determined in the same way as for fibers in general. The different mechanical properties, such as elasticity, tensile, compressive, flexural, buckling and shear strength are determined with quantitative measurements in appropriate clamping devices. The anisotropy of the properties of fibers due to aligned molecular chains and the synergy of several twisted fibers can also be determined in this way.
Neuartige Anwendungsgebiete für Naturfasern sind technische Vliese und Gewebe für Naturdämmstoffe, Spezialpapiere oder Naturfaserverstärkte Kunststoffe. Der Einsatz von Naturfasern in Faserverbundwerkstoffen gewinnt zunehmend an Bedeutung. Naturfaserverstärkte Kunststoffe finden z.B. in der Automobil- und Möbelindustrie Einsatz. Darüber hinaus gibt es innovative Spezialanwendungen wie Haushaltsgeräte, Kosmetikartikel, Schreibgeräte, Koffer, Urnen oder Schleifscheiben.New areas of application for natural fibers are technical nonwovens and fabrics for natural insulation materials, special papers or natural fiber-reinforced plastics. The use of natural fibers in fiber composites is becoming increasingly important. Natural fiber reinforced plastics can be found e.g. Used in the automotive and furniture industries. In addition, there are innovative special applications such as household appliances, cosmetic articles, writing implements, cases, urns and grinding wheels.
Im Folgenden auf die Hanf-Dämmung, als repräsentatives Beispiel für Dämmungen auf Naturfaser-Basis weiter beschrieben werden. Hanf ist eine alte Kulturpflanze mit sehr vielseitigen Verwertungsmöglichkeiten, wie z.B. Seile, Textilien, Papier, Dichtmaterial von Rohrgewinden, Öl, Biomasse und eben auch zur Wärmedämmung. Hanf-Dämmung beruht heute auf der durch Züchtung gewonnenen THC-armer Sorten (THC = Tetrahydrocarbinol) Hanf-Sorten.In the following, the hemp insulation, as a representative example of insulation based on natural fibers, will be further described. Hemp is an old cultivated plant with a wide range of uses, such as Ropes, textiles, paper, sealing material for pipe threads, oil, biomass and also for thermal insulation. Hemp insulation is based today on the low-THC varieties (THC = tetrahydrocarbinol) obtained through breeding.
Herstellung von Hanfdämmmatten: Für die Herstellung von Vliesen und Hanfdämmmatten wird der Stengel der Hanfpflanze verarbeitet. Durch Brechen und Walzen werden diese aufgefasert. Durch den Zusatz von Borsalzen wird die Brandschutzklasse B2 erreicht. Um die Stabilität der Hanf-Dämmstoffe zu erhöhen wird in vielen Produkten Polyester als Stützfaser eingearbeitet. Mittlerweile gibt es aber auch Produkte, die auf Polyesterfasern verzichten und stattdessen pflanzliche Stützfaser verwenden. Eine Handelsbezeichnung für den Naturdämmstoff Hanf ist unter anderem Thermo-Hanf. Hanf-Dämmung wird als Matten- und als Rollenware in unterschiedlichen Dicken angeboten. Diese reichen in der Regel von 30 - 220 mm. Eine besondere Form ist der Stopfhanf. Hier werden die Hanffasern lose angeboten.Production of hemp insulation mats: The stem of the hemp plant is processed for the production of fleeces and hemp insulation mats. These are frayed by breaking and rolling. Fire protection class B2 is achieved through the addition of boron salts. Many products are used to increase the stability of hemp insulation materials Integrated polyester as a support fiber. In the meantime, however, there are also products that do without polyester fibers and instead use plant-based support fibers. A trade name for the natural insulation material hemp is, among other things, thermal hemp. Hemp insulation is offered as mat and roll goods in different thicknesses. These usually range from 30 - 220 mm. The stuffing hemp is a special form. Here the hemp fibers are offered loose.
Eigenschaften einer Hanf Dämmung: Hanf weist hinsichtlich Wärmedämmung und Schallisolierung gute Eigenschaften auf. Die Wärmeleitfähigkeit beträgt 0,040-0,045 W/mK. Durch den hohen Gehalt an eingelagerter Kieselsäure sind Hanffasern feuchtigkeitsbeständig und fäulnisrestistent. Die Dämmmatten sind sehr flexibel, wodurch sie besonders gut für die Zwischensparrendämmung geeignet sind.Properties of hemp insulation: Hemp has good properties in terms of heat and sound insulation. The thermal conductivity is 0.040-0.045 W / mK. Due to the high content of embedded silica, hemp fibers are moisture-proof and rot-resistant. The insulation mats are very flexible, which makes them particularly suitable for insulation between rafters.
Anwendung: Wärmedämmung mit Hanf: Eine Hanf-Dämmung kann in der Zwischensparrendämmung oder Untersparrendämmung eingesetzt werden. Ferner zur Wanddämmung im Trockenbau und zur Wärmedämmung und Trittschalldämmung von Decken. Eine weitere Einsatzmöglichkeit bietet sich als Stopfhanf. Er dient der Auskleidung von Rissen und kleineren Hohlräumen z.B. bei Fenstern. Als Putzträger für ein ökologisches Wärmedämmverbundsystem WDVS ist eine Hanf-Dämmung ungeeignet. Die Materialfestigkeit der Dämmmatten ist hierfür zu gering. Allerdings ist es möglich eine Hanf-Dämmung als hinterlüftete Fassade auszuführen.Application: Thermal insulation with hemp: Hemp insulation can be used in between-rafter insulation or under-rafter insulation. Furthermore for wall insulation in dry construction and for thermal insulation and footfall sound insulation of ceilings. Another possible use is as stuffing hemp. It is used to line cracks and smaller cavities, e.g. at windows. Hemp insulation is unsuitable as a plaster base for an ecological thermal insulation composite system ETICS. The material strength of the insulation mats is too low for this. However, it is possible to use hemp insulation as a ventilated facade.
Übersicht Eigenschaften: Wärmeleitfähigkeit: 0,040 - 0,045 W/mK; spezifische. Wärmespeicherkapazität: 2.300 J/kgK; Wasserdampfdiffusionswiderstand: 1 - 2; Baustoffklasse: B2 normalentflammbar; Rohdichte: 30 - 42 kg/m3; Primärenergiegehalt: 50 - 80 kWh/m3. Weitere Hanffaser-Eigenschaften: Faserlänge Einzelfaser 5-55, durchschn. 25 mm; Faserbündel 1-3 m; Faserdurchmesser 10-50 µm, durchschnittlich 25 µm; Dichte 1,48 g/cm3; Zugfestigkeit 310 - 390 N/mm2; andere Angabe: 580 - 1110 N/mm2; Elastizitätsmodul 69 GPa; Bruchdehnung 1,6-2,7 %; Wasseraufnahme 8 % bzw. 8,5-10 %; Chemische Beständigkeit: beständig gegen Basen, unbeständig gegen starke Säuren.Overview properties: Thermal conductivity: 0.040 - 0.045 W / mK; specific. Heat storage capacity: 2,300 J / kgK; Water vapor diffusion resistance: 1 - 2; Building material class: B2 normally flammable; Bulk density: 30 - 42 kg / m 3 ; Primary energy content: 50 - 80 kWh / m 3 . Further hemp fiber properties: fiber length single fiber 5-55, avg. 25 mm; Fiber bundle 1-3 m; Fiber diameter 10-50 µm, average 25 µm; Density 1.48 g / cm 3 ; Tensile strength 310-390 N / mm 2 ; other specification: 580 - 1110 N / mm 2 ; Young's modulus 69 GPa; Elongation at break 1.6-2.7%; Water absorption 8% or 8.5-10%; Chemical resistance: resistant to bases, not resistant to strong acids.
Inhaltsstoffe der Hanffaser-Fasern (Gew.-%): Cellulose 75,0 %; Hygroskopisches Wasser 10,0 %; Pektin, Lignin 9,5 %; Mineralische Substanz 0,8 %; Pflanzenöl und -wachs 0,6%; Wasserlösliche Substanzen 2,1 %; andere Bestandteile 2,0 %. Je nach Reifezustand der Pflanze bestehen die Fasern aus 60 -70 % Cellulose und 10-20 % Hemicellulosen. Diese Anteile können durch Ernteverfahren und spätere Produktionsschritte wie das Rösten und den Faseraufschluss bis zum Endprodukt variieren. Weitere Substanzen der Fasern sind Pektine, Lignin (2 bis 5 %), Mineralien, Fette und Wachse. Dabei enthält die Faser mehr Lignin als eine Flachsfaser und entsprechend weniger Cellulose. Sie ist vergleichsweise unempfindlich gegen Chemikalien: Gegen Basen ist sie vollständig unempfindlich und nur starke Säuren können die Faser beschädigen.Ingredients of the hemp fiber fibers (% by weight): cellulose 75.0%; Hygroscopic water 10.0%; Pectin, lignin 9.5%; Mineral substance 0.8%; Vegetable oil and wax 0.6%; Water-soluble substances 2.1%; other ingredients 2.0%. Depending on the state of maturity of the plant, the fibers consist of 60-70% cellulose and 10-20% hemicelluloses. These proportions can vary as a result of the harvesting process and subsequent production steps such as roasting and fiber opening up to the end product. Other substances in the fibers are pectins, lignin (2 to 5%), minerals, fats and waxes. The fiber contains more lignin than flax fiber and accordingly less cellulose. It is comparatively insensitive to chemicals: it is completely insensitive to bases and only strong acids can damage the fiber.
Die mechanischen Eigenschaften der Hanffaser können je nach Ausgangsmaterial wie bei allen Naturprodukten relativ stark variieren und nur als Durchschnittswerte angegeben werden. Die Bruchfestigkeit der Hanffaser ist mit 23 % ein wenig höher als die der vergleichbaren Flachsfaser und die spezifische Reißfestigkeit beträgt etwa 30 Reißkilometer. Die Dehnbarkeit liegt dagegen nur bei zwei bis drei Prozent und die Flexibilität ist abhängig von Bündelaufbau und der Feinheit der Fasern. In Garnen werden Festigkeit und Flexibilität erhöht, indem man Hanf- und Flachsfasern gemeinsam verspinnt und so die Eigenschaften beider Fasern nutzt. Die Wasseraufnahmefähigkeit der Hanffaser liegt bei etwa 8 % des Eigengewichtes, ohne dass Wasser austritt und sich das Material nass anfühlt.As with all natural products, the mechanical properties of hemp fiber can vary considerably depending on the raw material and are only given as average values. The breaking strength of the hemp fiber is 23% a little higher than that of the comparable flax fiber and the specific breaking strength is about 30 breaking kilometers. The stretchability, on the other hand, is only two to three percent and the flexibility depends on the bundle structure and the fineness of the fibers. In yarns, strength and flexibility are increased by spinning hemp and flax fibers together and thus using the properties of both fibers. The water absorption capacity of the hemp fiber is around 8% of its own weight, without water leaking out and the material feeling wet.
Aufgrund ihrer geringen Verrottungstendenz, gesundheitlichen Unbedenklichkeit und Schädlingsresistenz sind Hanffasern als Dämmstoff, z.B. für den Hausbau, gut geeignet und erfindungsgemäß bevorzugt.Due to their low tendency to rot, harmless to health and resistance to pests, hemp fibers are used as insulation, e.g. for house construction, well suited and preferred according to the invention.
Alternativ können erfindungsgemäß auch Flachsfasern als Dämmstoff gut eingesetzt werden: Aus Kurzfasern, die als Nebenprodukt der Leinengewinnung anfallen, werden Naturdämmstoffe in Form von Matten, Platten oder Stopfwolle hergestellt, gelegentlich wird ihnen zwecks höherer Stabilität noch etwas Polyester zugesetzt. Flachs weist einen WLG-Wert von 040 auf und ist damit vergleichbar mit Holzfaser, Cellulose, Steinwolle oder auch Polystyrol und speichert bei einer Wärmekapazität von 1550 J/(kg*K) Wärme gut. Es wird in die Baustoffklasse B2 eingestuft, ist also normal entflammbar. Zwar haben sich die entsprechenden Produkte als Wärmedämmstoffe etabliert, der Marktanteil von Leinen im Dämmstoffbereich liegt jedoch derzeit - gemeinsam mit Hanf gerechnet - bei weniger als 0,5 %, selbst unter optimalen Bedingungen wird auch für die Zukunft mit einem Marktanteil von höchstens 5 % gerechnet.Alternatively, flax fibers can also be used as insulation material according to the invention: Natural insulation materials in the form of mats, panels or darning wool are made from short fibers, which are a by-product of linen production, and a little polyester is occasionally added to them for greater stability. Flax has a WLG value of 040 and is therefore comparable to wood fiber, cellulose, rock wool or polystyrene and stores heat well with a heat capacity of 1550 J / (kg * K). It is classified in building material class B2, so it is normally flammable. Although the corresponding products have established themselves as thermal insulation materials, the market share of linen in the insulation material sector is currently - together with hemp - less than 0.5%, even under optimal conditions, a market share of at most 5% is also expected for the future .
Verfahren zur Herstellung und Aufbereitung von Naturfasern, und insbesondere zur Gewinnung von für die vorliegende Erfindung geeigneten pflanzlichen Naturfasern, sind beispielsweise bekannt aus den Patentpublikationen
Die üblichen Verfahren zur Bereitstellung und Aufbereitung von Naturfasern, und insbesondere zur Gewinnung von für die vorliegende Erfindung geeigneten pflanzlichen Naturfasern, sollen nachfolgend am Beispiel der
- 1) Bereitstellen einer Naturfasern enthaltenden Biomasse mit einer Trockensubstanz von höchstens 50 Gew.-%;
- 2) Zugeben von Wasser zum Herstellen einer die Biomasse enthaltenden Suspension;
- 3) Herauslösen der Naturfasern aus der Biomasse;
- 4) Abtrennen der Flüssigkeit aus der Suspension;
- 5) Trocknen der Naturfasern, wobei die Trocknung der Naturfasern eine Vortrocknung und eine Endtrocknung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Vortrocknung eine Trocknung in einem Bandtrockner umfasst und dass nur ein Teil der getrockneten Naturfasern aus dem Bandtrockner entnommen wird, während der übrige Teil dem Bandtrockner wieder zugeführt wird.
- 1) providing a biomass containing natural fibers with a dry substance of at most 50% by weight;
- 2) adding water to produce a suspension containing the biomass;
- 3) extraction of the natural fibers from the biomass;
- 4) separating the liquid from the suspension;
- 5) drying of the natural fibers, the drying of the natural fibers comprising a pre-drying and a final drying, characterized in that the pre-drying includes drying in a belt dryer and that only part of the dried natural fibers is removed from the belt dryer, while the remaining part is taken from the belt dryer is fed back.
In Schritt 1 wird eine Naturfasern enthaltende Biomasse bereitgestellt. Hierbei kann es sich um Naturfasern enthaltende Pflanzenteile von verschiedenen Pflanzen handeln. Besonders geeignet für das beschriebene Verfahren sind Pflanzenteile, welche nicht verholzt sind und daher nur geringe Mengen oder kein Lignin enthalten. Vorteilhaft sind weiterhin Pflanzenteile, die in nur geringem Maß oder gar nicht verhornt sind. Eine Verhornung wird bei Pflanzenfasern in der Regel durch eine Trocknung ausgelöst. Dabei bilden sich aufgrund des Wasserentzugs zwischen den Cellulosemolekülen kovalente Bindungen aus, wodurch die Pflanzenfasern verspröden und die Bruchneigung zunimmt. Daher wird vorgeschlagen, solche Pflanzenteile zu verwenden, die nicht getrocknet wurden.In step 1 a biomass containing natural fibers is provided. These can be plant parts from different plants containing natural fibers. Plant parts which are not lignified and therefore contain only small amounts or no lignin are particularly suitable for the process described. Plant parts that are only slightly or not at all horny are also advantageous. In the case of plant fibers, cornification is usually triggered by drying. As a result of the dehydration, covalent bonds form between the cellulose molecules, making the plant fibers brittle and increasing the tendency to break. It is therefore suggested to use those parts of the plant that have not been dried.
Für diese Verfahren eignen sich einerseits frisch geschnittenes Gras und andererseits siliertes Gras besonders. Auf diese Weise werden als Ausgangsmaterial Faserqualitäten bereitgestellt, deren Trockensubstanzgehalte zwischen 25 und 40 Gew.-% liegen. Trockensubstanzgehalt bezeichnet dabei den Gehalt an trockener Substanz, der zurückbleibt, wenn sämtliches Wasser entfernt wird. Ein Gehalt an Trockensubstanz von 25 bis 40 Gew.-% entspricht daher im Umkehrschluss einem Wassergehalt zwischen 75 und 60 Gew.-%. Die Silierung hat darüber hinaus den Vorteil, dass das nur zu bestimmten Jahreszeiten zur Verfügung stehende Gras über das ganze Jahr ohne Qualitätsverlust verarbeitet werden kann. Ein weiterer geeigneter Stoff ist Roggengrünschnitt, wobei auch je nach Region verfügbare andere nachwachsende faserhaltige Rohstoffe eingesetzt werden können. Generell wird als Rohstoff eine faserhaltige Biomasse mit geringem Ligningehalt, insbesondere einem Ligningehalt von weniger als 5 Gew.-%, vorgeschlagen. Vor diesem Hintergrund sind weitere denkbare Rohstoffe Bargasse, insbesondere silierter Zuckerrohrabfall und Treber, insbesondere spelzenhaltiger Biertreber vorteilhaft.Freshly cut grass on the one hand and ensiled grass on the other are particularly suitable for this process. In this way, fiber qualities are provided as the starting material, the dry matter contents of which are between 25 and 40% by weight. Dry matter content refers to the dry matter content that remains when all the water is removed. A dry matter content of 25 to 40% by weight therefore corresponds, conversely, to a water content between 75 and 60% by weight. Ensiling also has the advantage that the grass, which is only available at certain times of the year, can be processed throughout the year without any loss of quality. Another suitable material is rye cuttings, although other renewable, fibrous raw materials that are available depending on the region can also be used. In general, a fibrous biomass with a low lignin content, in particular a lignin content of less than 5% by weight, is proposed as the raw material. Against this background, further conceivable raw materials Bargasse, in particular ensiled sugar cane waste and spent grains, in particular beer grains containing hulls, are advantageous.
In Schritt 2 wird durch Zugabe von Wasser eine die Biomasse enthaltene Suspension hergestellt. Dazu wird die Biomasse beispielsweise in einen Mischtank gegeben, Wasser hinzugegeben und mittels einem in dem Mischtank angeordneten Rührwerk in Suspension gebracht. Diese Suspension erleichtert die weitere Behandlung der Biomasse. Bei den Verfahren erfolgt die Herstellung der Suspension ausschließlich mit Wasser, dieses bildet in den nachfolgenden Schritten auch das Lösungsmittel, welches die löslichen Bestandteile der Biomasse aufnimmt. In diesem Schritt erfolgt auch eine erste Reinigung der Biomasse, wobei an der Biomasse anhaftende Verunreinigungen und unerwünschte Begleitstoffe in dem Wasser gelöst werden. In diesem Zusammenhang ist insbesondere vorteilhaft, dass das Freisetzen der Naturfasern aus der Biomasse ohne Einsatz möglicherweise umweltgefährdender Chemikalien erfolgt. Lösungsmittel ist ausschließlich Wasser.In step 2, a suspension containing the biomass is produced by adding water. For this purpose, the biomass is, for example, placed in a mixing tank, water is added and it is brought into suspension by means of an agitator arranged in the mixing tank. This suspension facilitates the further treatment of the biomass. In these processes, the suspension is produced exclusively with water, which in the subsequent steps also forms the solvent that absorbs the soluble components of the biomass. In this step, the biomass is also cleaned for the first time, with impurities adhering to the biomass and undesired accompanying substances being dissolved in the water. In this context, it is particularly advantageous that the natural fibers are released from the biomass without the use of chemicals that may be harmful to the environment. The only solvent is water.
In Schritt 3 werden die Naturfasern aus der Biomasse herausgelöst. Zum Herauslösen wird vorzugsweise ein Mazerator eingesetzt, welcher die dem Mazerator zugeführte suspendierte Biomasse in einzelne Bestandteile auftrennt und aufgrund der erzeugten Friktion die mit Zellflüssigkeit gefüllten Zellen öffnet und den Zellsaft austreten lässt. Dazu weist ein Mazerator ein rotierendes Schneidmesser auf, welches mit oder ohne Berührung an einem Gegenmesser entlang streift. Das Gegenmesser kann auch als Sieb ausgebildet sein. Das Ergebnis der Mazeration ist eine Suspension, in der die in der Biomasse enthaltenen Naturfasern vereinzelt sind und die in der Biomasse enthaltenen flüssigen Bestandteile in der wässrigen Suspension in Lösung gehen.In step 3, the natural fibers are extracted from the biomass. A macerator is preferably used to dissolve it, which separates the suspended biomass fed to the macerator into individual components and, due to the friction generated, opens the cells filled with cell fluid and allows the cell sap to escape. For this purpose, a macerator has a rotating cutting knife which brushes against a counter knife with or without contact. The counter knife can also be designed as a sieve. The result of the maceration is a suspension in which the natural fibers contained in the biomass are isolated and the liquid components contained in the biomass dissolve in the aqueous suspension.
Die vereinzelten Naturfasern bestehen im Wesentlichen aus Alpha-Cellulose und Hemi-Cellulose, wobei das Verhältnis zwischen diesen beiden Cellulosearten von dem Schnittzeitpunkt der Biomasse abhängig ist. Zur Verwendung der Naturfasern als Verstärkungsfaser in einem Kunststoff-Compound sind beide Cellulosearten relevant: die Alpha-Cellulose ermöglicht eine hohe mechanische Stabilität der Fasern und die Hemi-Cellulose ermöglicht eine gleichmäßige Aufnahme des Ausrüstungsmittels, beispielsweise des Haftvermittlers oder des Flammschutzmittels. Ferner verbessert Hemi-Cellulose die Verarbeitbarkeit des Kunststoff-Compounds, insbesondere dessen Fließfähigkeit bei einer thermoplastischen Verarbeitung. Bevorzugte Mengenanteile von Alpha-Cellulose und Hemi-Cellulose betragen, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse 20 bis 30 Gew.-% Alpha-Cellulose und 15 bis 25 Gew.-% Hemi-Cellulose, besonders bevorzugt enthält die faserhaltige Biomasse 25 Gew.-% Alpha-Cellulose und 15 Gew.-% Hemi-Cellulose. Insgesamt soll der Mengenanteil der Alpha-Cellulose größer sein als der Mengenanteil der Hemi-Cellulose.The individual natural fibers essentially consist of alpha-cellulose and hemi-cellulose, whereby the ratio between these two types of cellulose depends on the point at which the biomass is cut. Both types of cellulose are relevant to the use of natural fibers as reinforcement fibers in a plastic compound: Alpha-cellulose enables high mechanical stability of the fibers and hemi-cellulose enables uniform absorption of the finishing agent, for example the adhesion promoter or the flame retardant. Hemi-cellulose also improves the processability of the plastic compound, in particular its flowability during thermoplastic processing. Preferred The proportions of alpha-cellulose and hemi-cellulose, based in each case on the total mass, are 20 to 30% by weight alpha cellulose and 15 to 25% by weight hemi-cellulose; the fibrous biomass particularly preferably contains 25% by weight alpha -Cellulose and 15% by weight hemi-cellulose. Overall, the proportion of alpha cellulose should be greater than the proportion of hemi-cellulose.
In Schritt 4 erfolgt eine Abtrennung der Flüssigkeit aus der Suspension. Dazu wird die Suspension einer Presse, vorzugsweise einer Schneckenpresse zugeführt. In der Presse erfolgt eine Abtrennung der Flüssigkeit mit den in der Flüssigkeit gelösten Bestandteilen wie Zellwasser, Kohlenhydraten, Proteinen und Verunreinigungen von dem in der Biomasse enthaltenen Feststoff, wobei der Feststoff insbesondere die Naturfasern beinhaltet.In step 4, the liquid is separated off from the suspension. For this purpose, the suspension is fed to a press, preferably a screw press. In the press, the liquid with the components dissolved in the liquid, such as cell water, carbohydrates, proteins and impurities, is separated from the solid contained in the biomass, the solid containing in particular the natural fibers.
In Schritt 5 erfolgt eine Trocknung der Naturfasern. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist dies die erste Trocknung der Naturfasern, welche bis zu diesem Zeitpunkt stets feucht gehalten wurden. Die Trocknung wird hinsichtlich der Trocknungstemperatur und der Trocknungsdauer dabei derart ausgeführt, dass die Naturfasern nicht beschädigt werden und eine Verhornung weitgehend verhindert wird. Ferner erfolgt die Trocknung derart, dass eine ausreichende Menge an Restfeuchte in den Naturfasern enthalten bleibt, so dass auch nach Abschluss der Trocknung keine Verhornung der Naturfasern erfolgt. In diesem Zusammenhang ist ein Gehalt an Trockensubstanz nach Abschluss der Trocknung von 88 bis 92 Gew.-%, höchstens von 95 Gew.-% besonders vorteilhaft. Diese Werte entsprechen anders ausgedrückt einer Restfeuchte von 5 Gew.-% bzw. von 10 bis 6 Gew.-% entspricht. Dadurch behalten die Naturfasern ihre Geschmeidigkeit bei weitgehender Vermeidung der Verhornung der Naturfasern, was sich positiv auf die mechanische Stabilität bei der späteren Verwendung der Fasern, beispielsweise als Faserverstärkung in einem Kunststoffmaterial oder als Dämmmaterial auswirkt.In step 5 the natural fibers are dried. In the method according to the invention, this is the first drying of the natural fibers, which have always been kept moist up to this point in time. With regard to the drying temperature and the drying time, the drying is carried out in such a way that the natural fibers are not damaged and keratinization is largely prevented. Furthermore, the drying is carried out in such a way that a sufficient amount of residual moisture remains in the natural fibers so that the natural fibers do not become horny even after the drying is complete. In this context, a dry substance content of 88 to 92% by weight, at most 95% by weight, after drying is complete, is particularly advantageous. In other words, these values correspond to a residual moisture content of 5% by weight or 10 to 6% by weight. As a result, the natural fibers retain their suppleness while largely avoiding the keratinization of the natural fibers, which has a positive effect on the mechanical stability when the fibers are later used, for example as fiber reinforcement in a plastic material or as an insulating material.
Im vorstehenden Verfahren kann die Trocknung in eine Vortrocknung und eine Endtrocknung umfassen, wobei ein besonders vorteilhaftes Trocknungsverfahren eine zweistufige Trocknung umfasst. Die mehrstufige Trocknung ermöglicht eine schonende und energieeffiziente Trocknung der Naturfasern unter weitgehender Vermeidung der Verhornung.In the above process, the drying can comprise a pre-drying and a final drying, a particularly advantageous drying process comprising a two-stage drying. The multi-stage drying enables gentle and energy-efficient drying of the natural fibers while largely avoiding cornification.
Bei der Trocknung im Luftstrom ist vorteilhaft, dass die Naturfasern in dem Luftstrom voneinander getrennt werden. Ferner bauschen die Naturfasern nach der zweiten Trocknung stark auf. Dabei hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass die Bauschigkeit der Naturfasern besonders groß ist, wenn die Restfeuchte der Naturfasern nach Abschluss der ersten Trocknung ausreichend groß ist und mindestens 30 Gew.-% beträgt. Die Bauschigkeit ist für eine Vielzahl von Anwendungen von großem Vorteil. Bei einer Verwendung der Naturfasern in Dämmstoffen und insbesondere als Einblasdämmstoff ergibt sich aufgrund der in der Fasermatrix eingeschlossenen Luft ein verbesserter Dämmwert.When drying in an air stream, it is advantageous that the natural fibers are separated from one another in the air stream. Furthermore, the natural fibers bulge up after the second drying. It has surprisingly been found that the bulkiness of the natural fibers is particularly great if the residual moisture content of the natural fibers after the first drying process is sufficiently large and amounts to at least 30% by weight. The bulkiness is of great advantage for a variety of applications. When the natural fibers are used in insulating materials and in particular as blown-in insulating material, an improved insulation value results due to the air enclosed in the fiber matrix.
Die Bauschigkeit kann durch ein Schüttgewicht, bzw. durch Bestimmung der Rohdichte quantifiziert werden. Zur Bestimmung der Bauschigkeit werden Naturfasern in einen oben offenen, formstabilen Behälter mit den lichten Maßen 1 m x 1 m x 0,25 m eingeblasen oder manuell eingefüllt und an der Oberkante des Behälters bündig abgestrichen, anschließend wird die Masse der in den Behälter eingefüllten Naturfasern gewogen. Aus der Masse und dem Volumen (0,25 m3) wird die Bauschigkeit berechnet. Dabei sind Einzelergebnisse und ein Mittelwert aus drei Versuchen anzugeben. Eine erfindungsgemäße Bauschigkeit der Naturfasern beträgt zwischen 35 kg/m3 und 60 kg/m3, vorzugsweise zwischen 35 und 45 kg/m3.The bulkiness can be quantified by a bulk weight or by determining the bulk density. To determine the bulkiness, natural fibers are blown into an open-topped, dimensionally stable container with the clear dimensions 1 mx 1 mx 0.25 m or manually filled and smeared flush on the upper edge of the container, then the mass of the natural fibers filled into the container is weighed. The bulkiness is calculated from the mass and the volume (0.25 m 3 ). Individual results and an average value from three tests must be given. A bulkiness of the natural fibers according to the invention is between 35 kg / m 3 and 60 kg / m 3 , preferably between 35 and 45 kg / m 3 .
Um während des gesamten Verfahrens zur Bereitstellung und Aufbereitung der Naturfasern eine Verhornung der Naturfasern zu verhindern, erfolgt die Ausgestaltung des Verfahrens vorzugsweise so, dass die Naturfasern stets eine ausreichende Restfeuchte aufweisen. Besonders vorteilhaft im Sinne der Vermeidung einer Verhornung ist es, wenn die Naturfasern bis zum Trocknen einen Gehalt an Trockensubstanz von 90 Gew.-% nicht überschreiten, insbesondere einen Gehalt an Trockensubstanz von 60 Gew.-% nicht überschreiten.In order to prevent cornification of the natural fibers during the entire process for providing and processing the natural fibers, the method is preferably designed so that the natural fibers always have sufficient residual moisture. It is particularly advantageous in terms of avoiding cornification if the natural fibers do not exceed a dry matter content of 90% by weight until they dry, in particular a dry matter content of 60% by weight.
Zur Verbesserung der Stabilität der Naturfasern, insbesondere von eingefärbten Naturfasern gegenüber UV-Strahlung kann das Mittel zum Ausrüsten einen Lichtstabilisator umfassen. Ein Farbstoff ermöglicht die Färbung der Naturfasern, wobei der Farbstoff besonders gut an den erfindungsgemäßen Naturfasern anhaftet und sich dadurch eine durchgehende Färbung der Naturfasern ergibt.To improve the stability of natural fibers, in particular of colored natural fibers, with respect to UV radiation, the means for finishing can comprise a light stabilizer. A dye enables the natural fibers to be colored, the dye adhering particularly well to the natural fibers according to the invention and thereby resulting in a continuous coloring of the natural fibers.
Zur Herabsenkung der Entflammbarkeit von Naturfasern in Dämmstoffen kann das Mittel ein Flammschutzmittel, insbesondere auf der Basis von Bor, insbesondere Borsäure und/oder Borax, umfassen. Als Brandschutzmittel kommen, die dem Fachmann hinlänglich bekannten Borate und Borax-Derivate infrage.To reduce the flammability of natural fibers in insulation materials, the agent can comprise a flame retardant, in particular based on boron, in particular boric acid and / or borax. Suitable fire retardants are borates and borax derivatives, which are well known to those skilled in the art.
Ein Dämmmaterial umfasst Naturfasern erhältlich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Ein derartiges Dämmmaterial besteht aus natürlichen und biologisch abbaubaren Rohstoffen, wobei die Entflammbarkeit durch Zusatz eines Flammschutzmittels reduziert ist.An insulating material comprises natural fibers obtainable by the method according to the invention. Such an insulation material consists of natural and biodegradable raw materials, the flammability being reduced by adding a flame retardant.
Die üblichen Flammschutzmittel des Standes der Technik, so auch die vorstehend genannten Flammschutzmittel auf der Basis von Bor, insbesondere Borsäure und/oder Borax, bieten zwar einen Flamm- und/oder Brandschutz, sind jedoch allein noch nicht in der Lage, ein anfängliches und weiteres Glimmen und insbesondere auch kein Nachglimmen wirkungsvoll mit einer ausreichend hohen Sicherheit bei einer Brandentstehung zu verhindern oder zumindest über einen ausreichenden Zeitraum zu verzögern und ein Nachglimmen vollständig zu unterbinden.The usual flame retardants of the prior art, including the above-mentioned flame retardants based on boron, in particular boric acid and / or borax, offer flame and / or fire protection, but alone are not yet capable of initial and further To prevent smoldering and in particular no afterglowing effectively with a sufficiently high degree of security in the event of a fire or at least to delay it over a sufficient period of time and to completely prevent afterglowing.
Überraschend wurde nun gefunden, dass der Zusatz von Blähgraphit sowohl anfängliches und weiteres Glimmen und insbesondere aber ein Nachglimmen wirkungsvoll mit einer ausreichend hohen Sicherheit sowohl bei einer Brandentstehung als auch nach verlöschen eines, z.B. anfänglichen, Brandherdes verhindern oder zumindest über einen ausreichenden langen Zeitraum verzögern und ein Nachglimmen vollständig zu unterbinden kann. Dieses ist angesichts des („lockeren“) Luft-haltigen Aufbaus von Dämmstoffen auf Basis von Naturfasern äußerst unerwartet, nicht nur bei z.B. Vliesen oder Filzen, sondern auch bei Einblasdämmstoffen auf Basis von Naturfasern.Surprisingly, it has now been found that the addition of expandable graphite both initial and further smoldering and, in particular, afterglowing effectively with a sufficiently high level of security both in the event of a fire and after one has gone out, e.g. prevent initial sources of fire or at least delay it over a sufficiently long period of time and completely prevent afterglow. In view of the ("loose") air-containing structure of insulating materials based on natural fibers, this is extremely unexpected, not only for e.g. Fleece or felt, but also with blow-in insulation materials based on natural fibers.
Durch die vorliegende Erfindung werden überraschend erstmals solche („lockeren“) Luft-haltigen Dämmstoffe auf Basis von Naturfasern, sowohl als z.B. Vliese oder Filze als auch als Einblasdämmstoffe auf Basis von Naturfasern bereitgestellt, die eine Klassifizierung als B1, also schwerentflammbare Baustoffe erlauben (siehe beispielsweise Zuordnung der Baustoffklassen nach DIN 4102-1-Prüfungen oder nach der europäischen Klassifizierung nach EN 13501-1).The present invention surprisingly for the first time provides such ("loose") air-containing insulation materials based on natural fibers, both as e.g. Nonwovens or felts as well as blown insulation materials based on natural fibers are provided, which allow classification as B1, i.e. flame-retardant building materials (see, for example, assignment of building material classes according to DIN 4102-1 tests or according to the European classification according to EN 13501-1).
Zur Verwendung als Dämmstoff können die mit Flamm- und/oder Brandschutzmittel, insbesondere auf der Basis von Bor, insbesondere Borsäure und/oder Borax, und erfindungsgemäß mit Blähgraphit versetzten Naturfasern entweder zu Dämmplatten geformt werden oder direkt als Einblasdämmstoff in ein Bauwerk eingebracht werden.For use as insulating material, the natural fibers mixed with flame and / or fire retardants, in particular based on boron, in particular boric acid and / or borax, and according to the invention with expandable graphite, can either be formed into insulating boards or incorporated directly into a building as blown-in insulating material.
Die vereinzelten Naturfasern bestehen erfindungsgemäß z.B. im Wesentlichen aus Alpha-Cellulose und Hemi-Cellulose, wobei das Verhältnis zwischen diesen beiden Cellulosearten von dem Schnittzeitpunkt der Biomasse abhängig ist.According to the invention, the isolated natural fibers consist e.g. essentially of alpha-cellulose and hemi-cellulose, the ratio between these two types of cellulose being dependent on the time at which the biomass is cut.
Zur erfindungsgemäßen Verwendung der Naturfasern können beide Cellulosearten relevant sein: die Alpha-Cellulose ermöglicht eine hohe mechanische Stabilität der Fasern und die Hemi-Cellulose ermöglicht eine gleichmäßige Aufnahme von Ausrüstungsmitteln, beispielsweise des Haftvermittlers oder des Flammschutzmittels bzw. auch des erfindungsgemäß zugesetzten Blähgraphits. Ferner verbessert Hemi-Cellulose die Verarbeitbarkeit, insbesondere dessen Fließfähigkeit, die auch eine thermoplastische Verarbeitung ermöglicht. Bevorzugte Mengenanteile von Alpha-Cellulose und Hemi-Cellulose betragen, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse 20 bis 30 Gew.-% Alpha-Cellulose und 15 bis 25 Gew.-% Hemi-Cellulose, besonders bevorzugt enthält die faserhaltige Biomasse 25 Gew.-% Alpha-Cellulose und 15 Gew.-% Hemi-Cellulose. Insgesamt soll der Mengenanteil der Alpha-Cellulose größer sein als der Mengenanteil der Hemi-Cellulose.Both types of cellulose can be relevant to the use of the natural fibers according to the invention: the alpha-cellulose enables a high mechanical stability of the fibers and the hemi-cellulose enables a uniform absorption of finishing agents, for example the adhesion promoter or the flame retardant or the expandable graphite added according to the invention. Hemi-cellulose also improves processability, in particular its flowability, which also enables thermoplastic processing. Preferred proportions of alpha-cellulose and hemi-cellulose, based in each case on the total mass, are 20 to 30% by weight of alpha-cellulose and 15 to 25% by weight of hemi-cellulose, particularly preferably the fiber-containing biomass contains 25% by weight Alpha-cellulose and 15% by weight hemi-cellulose. Overall, the proportion of alpha cellulose should be greater than the proportion of hemi-cellulose.
Erfindungsgemäß können die Naturfasern wenigstens ein Mittel zum Ausrüsten der Naturfasern enthalten. Durch das Mittel zum Ausrüsten wird die Naturfaser zu einer funktionalen Naturfaser ausgerüstet, welche je nach Anforderung und Einsatzzweck besondere technische Eigenschaften aufweist. Zur besseren Verbindbarkeit mit Blähgraphit, und z.B. auch bei Zusatz von thermoplastischen Kunststoffen, kann das Mittel einen Haftvermittler umfassen. Dieser Haftvermittler kann ein carboxyliertes Polypropylen umfassen, wobei zur Carboxylierung insbesondere Maleinsäureanhydrid verwendet wird. Derartige Haftvermittler verbessern die Anhaftung des zugesetzten Blähgraphits, und umfassen die im Stand der Technik an sich bekannten Haftvermittler, wie diese z.B. auch eingesetzt werden, wenn Kunststoffmoleküle, insbesondere von Polypropylen an die Naturfasern angelagert werden sollen, um ein faserverstärktes Kunststoffmaterial mit verbesserten mechanischen Eigenschaften zu erhalten.According to the invention, the natural fibers can contain at least one agent for finishing the natural fibers. The finishing means converts the natural fiber into a functional natural fiber, which has special technical properties depending on the requirements and intended use. For better connectivity with expandable graphite, and e.g. even with the addition of thermoplastics, the agent can comprise an adhesion promoter. This adhesion promoter can comprise a carboxylated polypropylene, maleic anhydride in particular being used for the carboxylation. Such adhesion promoters improve the adhesion of the added expandable graphite and include the adhesion promoters known per se in the prior art, such as e.g. can also be used when plastic molecules, in particular polypropylene, are to be attached to the natural fibers in order to obtain a fiber-reinforced plastic material with improved mechanical properties.
Zur Verwendung von Blähgraphit als Glimmschutz und/oder Nachglimmschutz für einen Dämmstoff auf Basis von Naturfasern, insbesondere erfindungsgemäßen eingesetzten pflanzlichen Naturfasern, sowohl als z.B. Vliese oder Filze als auch als Einblasdämmstoffe auf Basis von Naturfasern, werden die Naturfasern mit feinem Granulat und/oder Pulver eines Blähgraphits, ggf. als Partikel in einer Suspension oder Emulsion vorliegend, und weiterhin ggf. unter Zusatz eines Haftvermittlers, ggf. ebenfalls als feines Granulat und/oder Pulver und/oder als Partikel in einer Suspension oder Emulsion vorliegend, vermischt, wobei das Granulat und/oder Pulver, bzw. ggf. die Partikel der Suspension oder Emulsion, aufgrund der großen Bauschigkeit in den Poren der Naturfasermatrix verteilt wird. Anschließend werden die mit dem Blähgraphit und ggf. Haftvermittler versehenen Naturfasern einer Vorrichtung zur weiteren Verarbeitung und zur Herstellung der Dämmstoffe, z.B. von Vliesen oder Filzen als auch von Einblasdämmstoffen auf Basis von Naturfasern, zugeführt. Durch Erwärmung der Naturfasern während dieser Weiterverarbeitung z.B. zur Entfernung der Restmengen von Wasser erfolgt eine Aktivierung des Haftvermittlers der durch den direkten Kontakt sowohl mit den Naturfasern als auch mit dem zugesetzten Blähgraphit eine fest Bindung mit beiden Stoffen eingeht, so dass das Blähgraphit fest in den Naturfasern eingebunden wird.To use expandable graphite as corona protection and / or afterglow protection for an insulation material based on natural fibers, in particular plant natural fibers used according to the invention, both as fleeces or felts and as blown insulation materials based on natural fibers, the natural fibers are mixed with fine granules and / or powder Expandable graphite, optionally present as particles in a suspension or emulsion, and furthermore optionally with the addition of an adhesion promoter, optionally also present as fine granules and / or powder and / or as particles in a suspension or emulsion, mixed, the granules and / or powder, or possibly the particles of the suspension or emulsion, is distributed in the pores of the natural fiber matrix due to the great bulkiness. Then the natural fibers provided with the expandable graphite and possibly adhesion promoter are fed to a device for further processing and for the production of the insulating materials, for example fleeces or felts as well as blown-in insulating materials based on natural fibers. By heating the natural fibers during this further processing, for example to remove the residual amounts of water, the adhesion promoter is activated by direct contact both with the natural fibers and with the added Expandable graphite forms a firm bond with both substances, so that the expandable graphite is firmly integrated into the natural fibers.
Unter dem Begriff „Haftvermittler“ werden im Sinne der vorliegenden Erfindung Substanzen verstanden, die in der Grenzfläche der zu mischenden Stoffe, also erfindungsgemäß der Naturfaser und des Blähgraphits, eine enge physikalische oder ggf. auch chemische Bindung herstellen.In the context of the present invention, the term “adhesion promoter” is understood to mean substances that produce a close physical or possibly chemical bond in the interface of the substances to be mixed, that is, according to the invention, the natural fiber and the expandable graphite.
Die Haftfestigkeit von Beschichtungen ist definiert als Maß für den Widerstand einer Beschichtung gegen ihre mechanische Trennung vom Untergrund, ihre Prüfung ist in einer Vielzahl von DIN- und ISO-Normen standardisiert. Im Stand der Technik wird eine breite Palette von Stoffen für die Haftvermittlung eingesetzt. Technisch besonders wichtige Haftvermittler sind beispielsweise organisch funktionalisierte Silane (Silanhaftvermittler) und andere metallorganische Verbindungen, insbesondere Titanate und Zirkonate, außerdem verschiedene Polymere wie Polyester und Polyethylenimin.The adhesive strength of coatings is defined as a measure of the resistance of a coating to its mechanical separation from the substrate; its testing is standardized in a large number of DIN and ISO standards. In the prior art, a wide range of substances is used to promote adhesion. Technically particularly important adhesion promoters are, for example, organically functionalized silanes (silane adhesion promoters) and other organometallic compounds, in particular titanates and zirconates, as well as various polymers such as polyesters and polyethyleneimine.
Die Wirkungsweise von Haftvermittlern kann auf einer Vielzahl von Eigenschaften basieren. Besonders wichtig sind die Erhöhung der Benetzbarkeit der Oberflächen und die Möglichkeit, chemische Bindungen zwischen den Oberflächen auszubilden. Die Haftvermittler werden entweder als Teil der Formulierung von Blähgraphit zum Aufbringen auf die Naturfasern eingesetzt oder können separat im Rahmen der Oberflächenvorbehandlung auf die Naturfasern aufgetragen werden, so dass die Haftvermittler direkt an den jeweiligen Grenzflächen ihre optimale Wirkung entfalten und daher auch in möglichst kleineren Mengen eingesetzt werden können und gute Haftwerte erreichen.The mode of action of adhesion promoters can be based on a large number of properties. It is particularly important to increase the wettability of the surfaces and the possibility of forming chemical bonds between the surfaces. The adhesion promoters are either used as part of the formulation of expandable graphite for application to the natural fibers or can be applied separately to the natural fibers as part of the surface pretreatment so that the adhesion promoters develop their optimal effect directly at the respective interfaces and are therefore used in the smallest possible quantities and achieve good adhesion values.
Damit Haftvermittler optimal wirken können, müssen die Substratoberflächen sauber und ausreichend reaktiv sein. Für die Reaktion mit Haftvermittlern werden in den meisten Fällen COOH- oder OH-Gruppen benötigt. OH-Gruppen finden sich auf praktisch allen Naturfasern.In order for adhesion promoters to work optimally, the substrate surfaces must be clean and sufficiently reactive. In most cases, COOH or OH groups are required for the reaction with adhesion promoters. OH groups can be found on practically all natural fibers.
Häufig im Stand der Technik eingesetzte Haftvermittler sind modifizierte Polyolefine. Beispielsweise wird dazu ein Polyolefin so modifiziert, dass dieses vorher unlösliche Polyolefin in organischen Lösungsmitteln löslich ist. Zur Modifikation kann insbesondere Maleinsäureanhydrid eingesetzt werden. Die polyolefinischen Haftvermittler selber reagieren meistens nicht mit dem Substrat, so dass dann über das Maleinsäureanhydrid eine Reaktion erfolgen kann. Die Erfindung, also der Zusatz von Blähgraphit, kann auch bei Einsatz solcher polyolefinischen Haftvermittler angewendet werden.Adhesion promoters frequently used in the prior art are modified polyolefins. For example, a polyolefin is modified so that this previously insoluble polyolefin is soluble in organic solvents. Maleic anhydride in particular can be used for the modification. The polyolefinic adhesion promoters themselves usually do not react with the substrate, so that a reaction can then take place via the maleic anhydride. The invention, that is to say the addition of expandable graphite, can also be used when using such polyolefinic adhesion promoters.
Haftvermittler aus der Substanzgruppe der Silanhaftvermittler werden vor allem bei Verbünden aus einem anorganischen Substrat, im Rahmen der vorliegenden Erfindung das Blähgraphit, mit einem organischen Material, im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Naturfasern, eingesetzt. In der Regel haben sie die allgemeine Form R-SiX3, wobei R einen organisch funktionalisierten Rest und X eine hydrolysierbare Gruppe (meist Alkoxygruppen, seltener auch -Cl) bezeichnet. Durch Hydrolysereaktionen mit Wasser bilden sie daher Silanole der Form R-Si(OH)3. Mit anorganischen Materialien, die an der Oberfläche OH- oder COOH-Gruppen aufweisen, können Silanole Kondensationsreaktionen (unter Wasserabspaltung) eingehen und so einen stabilen Verbund durch chemische Bindungen bilden. Idealerweise werden die Si-Atome dabei über alle drei OH-Gruppen in die Substratoberfläche eingebunden. Alternativ können die eingesetzten Silanhaftvermittler auch direkt mit den chemischen Gruppen an der Oberfläche reagieren, wobei die Kondensationsreaktion dann unter Abspaltung des Alkohols bzw. von HCl erfolgt. Die organische Gruppe des Silans erlaubt eine Anbindung an die Naturfasern; im Idealfalle erfolgt dies durch eine neu gebildete kovalente Bindung. Die organische Gruppe R besteht in der Regel aus einem Spacer (meist einer Propylkette) und einer funktionellen Gruppe; letztere sollte spezifisch für die die organische Schicht darstellende Naturfaser sein. Grundsätzlich geeignete Funktionen, neben OH-Gruppen, können auch Vinyl-, Methacrylsäure-, Epoxy-, Amino-, Harnstoff- oder Thiol-Gruppen sein.Adhesion promoters from the substance group of the silane adhesion promoters are used above all in composites of an inorganic substrate, in the context of the present invention expandable graphite, with an organic material, in the context of the present invention the natural fibers. As a rule, they have the general form R-SiX 3 , where R denotes an organically functionalized radical and X denotes a hydrolyzable group (mostly alkoxy groups, more rarely also -Cl). Through hydrolysis reactions with water they therefore form silanols of the form R-Si (OH) 3 . With inorganic materials that have OH or COOH groups on the surface, silanols can enter into condensation reactions (with elimination of water) and thus form a stable bond through chemical bonds. Ideally, the Si atoms are bound into the substrate surface via all three OH groups. Alternatively, the silane coupling agents used can also react directly with the chemical groups on the surface, the condensation reaction then taking place with elimination of the alcohol or HCl. The organic group of the silane allows a connection to the natural fibers; in the ideal case this takes place through a newly formed covalent bond. The organic group R usually consists of a spacer (usually a propyl chain) and a functional group; the latter should be specific to the natural fiber that constitutes the organic layer. In principle, suitable functions, in addition to OH groups, can also be vinyl, methacrylic acid, epoxy, amino, urea or thiol groups.
Erfindungsgemäß ist es vorteilhaft, wenn die im feuchten Zustand bereitgestellten Naturfasern vor dem ersten Trocknen unter Zugabe von Wasser aufgeschlossen und dann mit dem Haftvermittler ausgerüstet werden. Auf diese Weise wird eine gute Aufnahme des Haftvermittlers in die Naturfasern erreicht. Eine Trocknung vor der Ausrüstung würde hingegen zu einer Verhornung der Naturfasern führen. Hierdurch würden nicht nur die mechanischen Eigenschaften der Naturfasern beeinträchtigt, sondern auch die Aufnahme mit dem Haftvermittler erschwert.According to the invention, it is advantageous if the natural fibers provided in the moist state are opened up with the addition of water before the first drying and then finished with the adhesion promoter. In this way, good absorption of the adhesion promoter in the natural fibers is achieved. On the other hand, drying before finishing would lead to cornification of the natural fibers. This would not only impair the mechanical properties of the natural fibers, but also make it more difficult to take up with the adhesion promoter.
Die Naturfasern weisen erfindungsgemäß einen Gehalt an Haftvermittler auf, der vorzugsweise auf die Menge des zugesetzten Blähgraphits abgestimmt ist. Beispielsweise weisen Naturfasern erfindungsgemäß einen Gehalt an Haftvermittler von 0,5 Gew.-% bis 5 Gew.-% auf, vorteilhafterweise beträgt der Gehalt an Haftvermittler zwischen 1 Gew.-% und 3,5 Gew.-%, wobei ein Gehalt an Haftvermittler von 1,25 Gew.-% bis 2,5 Gew.-% besonders bevorzugt werden.According to the invention, the natural fibers have an adhesion promoter content which is preferably matched to the amount of expandable graphite added. For example, according to the invention, natural fibers have an adhesion promoter content of 0.5% by weight to 5% by weight; the content of adhesion promoter is advantageously between 1% by weight and 3.5% by weight, with an adhesion promoter content from 1.25% by weight to 2.5% by weight are particularly preferred.
Ein Dämmstoff ist ein Baustoff, der vorzugsweise zur Wärme- und/oder Schalldämmung herangezogen wird. Wärmedämmstoffe sind Materialien mit geringer Wärmeleitfähigkeit und reduzieren Wärme- oder Kälteverluste. Schalldämmstoffe weisen eine geringe dynamische Steifigkeit auf und dienen der Reduzierung von Luft- oder Trittschall. Wärme- und Schalldämmstoffe werden in der Bauwirtschaft, im Anlagenbau, bei der Herstellung von Kühl- oder Gefrierschränken u.ä. eingesetzt.An insulating material is a building material that is preferably used for thermal and / or sound insulation. Thermal insulation materials are materials with low thermal conductivity and reduce heat or cold losses. Soundproofing materials have a low dynamic stiffness and serve to reduce airborne or impact sound. Thermal and sound insulation materials are used in the construction industry, in plant engineering, in the manufacture of refrigerators or freezers, etc. used.
Die wichtigsten bauphysikalischen Eigenschaften von Dämmstoffen sind beispielsweise Wärmeleitfähigkeit, Dynamische Steifigkeit, Rohdichte, Wasserdampfdiffusionswiderstand, Spezifische Wärmekapazität und Kapillarität.The most important physical properties of insulation materials are, for example, thermal conductivity, dynamic rigidity, bulk density, water vapor diffusion resistance, specific heat capacity and capillarity.
Die Wärmeleitfähigkeit gibt den Wärmestrom an, der bei einer Temperaturdifferenz von 1 K durch einen Stoff mit der Schichtdicke von 1 m geht. Je geringer der Wert ist, desto besser ist die Dämmwirkung des Materials. Ein schlechter Wärmeleiter ist Luft, welche deswegen Hauptbestandteil der meisten Dämmstoffe ist. Je mehr Lufteinschlüsse in einem Stoff enthalten sind und je kleiner diese sind, desto eingeschränkter ist die Bewegungsmöglichkeit der Luftmoleküle und desto besser ist die Dämmleistung des Materials. Bei Wärmedämmstoffen im Bauwesen wird neben der Wärmeleitfähigkeit teilweise auch die Wärmeleitfähigkeitsgruppe (WLG) angegeben.The thermal conductivity indicates the heat flow that passes through a substance with a layer thickness of 1 m at a temperature difference of 1 K. The lower the value, the better the insulating effect of the material. Air is a poor conductor of heat, which is why it is the main component of most insulation materials. The more air pockets there are in a fabric and the smaller they are, the more restricted the movement of the air molecules and the better the insulation performance of the material. In the case of thermal insulation materials in construction, the thermal conductivity group (WLG) is sometimes specified in addition to the thermal conductivity.
Die dynamische Steifigkeit kennzeichnet das Federungsvermögen eines Dämmstoffs. Die schalldämmende Wirkung ist umso besser, je geringer der Wert ist. Hierbei sind leichte Dämmstoffe mit einem hohen Luftanteil im Vorteil. Die dynamische Steifigkeit ist dickenabhängig: Je dicker der Dämmstoff, desto geringer die dynamische Steifigkeit.The dynamic stiffness characterizes the resilience of an insulation material. The lower the value, the better the sound-absorbing effect. Here, lightweight insulation materials with a high proportion of air have an advantage. The dynamic stiffness depends on the thickness: the thicker the insulation material, the lower the dynamic stiffness.
Die Rohdichte und der Dämm- bzw. Leitwert eines Dämmstoffs stehen in einem engen Zusammenhang, im Allgemeinen gilt: Je geringer die Rohdichte des Dämmstoffs, desto höher ist sein Wärme-Dämmwert. In der Regel ist die Rohdichte für die Materialauswahl nicht relevant. Aus statischen Gründen kann diese aber im Einzelfall wichtig sein. Für die Schalldämmung ist es oft umgekehrt; auch beim sommerlichen Wärmeschutz ist eine größere Rohdichte von Vorteil.The gross density and the insulation or conductivity value of an insulation material are closely related; in general, the following applies: the lower the gross density of the insulation material, the higher its thermal insulation value. As a rule, the bulk density is not relevant for the material selection. For static reasons, however, this can be important in individual cases. It is often the other way around for sound insulation; A greater bulk density is also an advantage for summer heat protection.
Der Wasserdampfdiffusionswiderstand gibt an, in welchem Maß der Dämmstoff von Wasserdampf durchdrungen werden kann. Dieses ist (neben seiner Eigenschaft, Feuchte aufnehmen bzw. abweisen zu können) wichtig für den Einsatzort des Dämmstoffs. Dampfdichte Konstruktionen sind in Bereichen mit hohem Dampfdruck, also z. B. in Bädern und im Erdreich notwendig, während diffusionsoffene Dämmstoffe in der Nähe von organischen Materialien zu deren Schutz beitragen können. Bei diffusionsoffenen Dächern kann so die eindringende Feuchte wieder abgegeben werden, während bei dampfdichten Dächern die Gefahr besteht, dass sich die Feuchte in der Holzkonstruktion anreichert und so langfristig zu deren Zerstörung beitragen kann.The water vapor diffusion resistance indicates the extent to which the insulation material can be penetrated by water vapor. This (in addition to its ability to absorb or reject moisture) is important for the location where the insulation material is used. Vapor-tight constructions are necessary in areas with high vapor pressure, e.g. B. necessary in bathrooms and in the ground, while diffusion-open insulation materials in the vicinity of organic materials can help protect them. In the case of diffusion-open roofs, the penetrating moisture can be released again, while with vapor-tight roofs there is a risk that the moisture will accumulate in the wooden structure and thus contribute to its destruction in the long term.
Je höher die spezifische Wärmekapazität eines Dämmstoffs, desto besser eignet er sich, um beim Dachgeschoßausbau die Erhitzung der Innenräume durch die Sonneneinstrahlung im Sommer gering zu halten (sogenannter „sommerlicher Wärmeschutz“). Ebenso verringern derartige Dämmstoffe die Verschmutzung von Fassaden mit WDVS durch Algenwachstum, da sie in der Nacht weniger stark auskühlen, so dass sich weniger Tauwasser bildet.The higher the specific heat capacity of an insulation material, the better it is suitable for keeping the heating of the interior rooms due to the sun's rays low in the summer when converting the attic (so-called “summer heat protection”). Such insulation materials also reduce the soiling of facades with ETICS through algae growth, since they cool down less strongly at night, so that less condensation forms.
Besonders bei kritischen Anwendungsfällen, bei denen mit der Bildung von Tauwasser im Dämmstoff oder in angrenzenden Schichten zu rechnen ist, spielt die Kapillarität der Materialien eine herausragende Rolle, um den Transport der Feuchtigkeit zur Verdunstung an die Oberfläche der Bauteile sicherzustellen. Viele Schadensfälle haben gezeigt, dass die Ausbildung einer dauerhaft funktionsfähigen Dampfsperre unter üblichen Baustellenbedingungen oft nicht zuverlässig möglich ist. Bei der Ausführung einer Innendämmung ohne Dampfbremse ist von einer Tauwasserbildung im Wandaufbau sogar planmäßig auszugehen. In diesem Bereich kommen daher nur Dämmstoffe infrage, die in der Lage sind, in flüssigem Zustand vorliegende Feuchtigkeit an die Wandoberfläche abzuleiten. Bei Dämmstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen kann im Regelfall von einer ausreichenden Kapillarität ausgegangen werden, soweit kein allzu hoher Kunstharzanteil vorliegt, der den Kapillartransport behindert.Particularly in critical applications where condensation can be expected to form in the insulation material or in adjacent layers, the capillarity of the materials plays an important role in ensuring that moisture is transported to the surface of the components for evaporation. Many cases of damage have shown that the formation of a permanently functional vapor barrier is often not reliably possible under normal construction site conditions. In the case of interior insulation without a vapor barrier, condensation can even be assumed as planned in the wall structure. In this area, therefore, only insulation materials that are able to dissipate moisture in a liquid state to the wall surface are suitable. In the case of insulating materials made from renewable raw materials, sufficient capillarity can generally be assumed, provided that there is not an excessively high proportion of synthetic resin that hinders capillary transport.
Einblasdämmstoffe sind lose Dämmstoffe, die mittels einer Einblasmaschine mit Hilfe von Luft in ein Bauteil eingebracht werden. Es existiert eine Vielzahl von Einblasdämmstoffen, die sich in ihrem Dämmwert und der Eignung für verschiedene Einsatzzwecke unterscheiden. Anstelle von Einblasen ist es auch möglich lose Dämmstoffe als sogenannte Stopfdämmstoffe zu verwenden.Blow-in insulation materials are loose insulation materials that are introduced into a component using a blow-in machine with the help of air. There is a large number of blown insulation materials that differ in their insulation value and suitability for various purposes. Instead of blowing it in, it is also possible to use loose insulation materials as so-called tamping insulation materials.
Einblasdämmstoffe können gemäß Stand der Technik organisch, mineralisch oder synthetisch zusammengesetzt sein. Hauptbestandteile sind zum Beispiel Celluloseflocken aus Altpapier oder Wiesengras, Holzfasern, Grasfasern, Kork, Glaswolle- oder Steinwollegranulat, Perlit-Polyurethan (PUR-Granulat) oder EPS-Granulat (expandiertes Polystyrol oder graues EPS) sowie Silikatleichtschaum. Wie andere Dämmstoffe werden Einblasdämmstoffe aufgrund ihrer geringen Wärmeleitung zur Wärmedämmung eingesetzt. Erfindungsgemäß kommen Einblasdämmstoffe auf Naturfaser-Basis der oben beschrieben Art zum Einsatz.According to the state of the art, blown insulation materials can be organic, mineral or synthetic. The main components are, for example, cellulose flakes from waste paper or meadow grass, wood fibers, grass fibers, cork, glass wool or rock wool granules, perlite polyurethane (PUR granules) or EPS granules (expanded polystyrene or gray EPS) and lightweight silicate foam. Like other insulation materials, blown insulation materials are used for thermal insulation due to their low thermal conductivity. According to the invention, blow-in insulation materials based on natural fibers of the type described above are used.
Die Vorteile von Einblasdämmstoffen gegenüber anderen Dämmstoffen liegen vor allem in der vollständigen Hohlraumfüllung bei Gebäuden, die durch die Einblastechnik erreicht werden kann. Weitere Vorteile sind der geringe Arbeitsaufwand und die Zeitkostenersparnis aufgrund der einfachen Einbringung. Vorhandene Konstruktionen müssen nur stellenweise geöffnet werden.The advantages of blown-in insulation over other insulation materials are primarily the complete cavity filling in buildings that can be achieved by the blowing technique. Further advantages are the low workload and the time savings due to the simple installation. Existing constructions only need to be opened in places.
Die vorliegende Erfindung betrifft als Einblasdämmstoffe bevorzugt ausschließlich solche auf Basis von Naturfasern, insbesondere auf Basis von pflanzlichen Naturfasern. As blow-in insulation materials, the present invention preferably relates exclusively to those based on natural fibers, in particular those based on natural vegetable fibers.
Anwendungsbereiche solcher erfindungsgemäßer Einblasdämmstoffe auf Basis von Naturfasern, insbesondere auf Basis von pflanzlichen Naturfasern, sind beispielsweise oberste Geschossdecke, Dachschrägen, Drempelräume, zweischaliges Mauerwerk, Holzrahmenbau, Installationsschächte.Areas of application of such inventive blow-in insulation materials based on natural fibers, in particular based on natural vegetable fibers, are, for example, top floor ceilings, sloping ceilings, jamb rooms, double-shell masonry, timber frame construction, installation shafts.
Wichtige Anwendungsbereiche solcher erfindungsgemäßer Einblasdämmstoffe sind insbesondere schwer zugängliche Stellen im Dachausbau und bei der energetischen Altbausanierung. Für die nachträgliche Kerndämmung der inneren Luftschicht in zweischaligem Mauerwerk (zwischen Vor- und Hintermauerschale) können nur Einblasdämmstoffe genutzt werden. Für diesen Einsatzzweck zugelassene Materialien werden in der Regel durch Bohrungen in der äußeren Mauerschale in die Luftschicht eingeblasen. Vor allem bei der Holzständerbauweise und im Bereich der Dachdämmung werden Einblasdämmstoffe auch für Neubauten verwendet. Im Dachausbau und bei Leichtbauweise werden Einblasdämmstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen auch wegen ihres hohen sommerlichen Wärmeschutzes eingesetzt.Important areas of application of such inventive blow-in insulation materials are in particular places that are difficult to access in loft conversions and in energy-related renovation of old buildings. For the subsequent core insulation of the inner air layer in double-walled masonry (between the front and back wall), only blow-in insulation materials can be used. Materials approved for this purpose are usually blown into the air layer through holes in the outer wall shell. Blow-in insulation materials are also used for new buildings, especially in timber frame construction and in the area of roof insulation. Blown insulation materials made from renewable raw materials are also used in loft extensions and lightweight construction because of their high level of summer heat protection.
Ein neuer Bereich der Einblasdämmtechnik zeigt sich im Bereich der Installationsschächte, wo die vorliegende Erfindung, einschließlich Einblasdämmstoffe, ebenfalls anwendbar ist. Hierüber kann durch definiert maschinell eingebrachte Rohdichten eine hohe Sicherheit im vorbeugenden baulichen Brandschutz erreicht werden. Dieses Verfahren der Einblasdämmtechnik dient in Bestandsbauten dazu, eine kostengünstige, saubere und zeitsparende Nachrüstung eines Brandschutzes durchzuführen. Bei neuen Installationen und/oder Gewerken lässt sich dieses Verfahren der Einblasdämmtechnik mit weiteren Potenzialen ergänzen und man gelangt somit zu einer effizienten Bautechnik. Diese nachträgliche anwendbare Dämmlösung löst in Installationsschächten ebenso die Anforderungen des Wärmeschutzes für warmgehende Rohrsysteme, somit kann gewünschtenfalls auf übliche Rohrisolierungen verzichtet werden. Das Befüllen der Installationswände bietet weiterhin den Vorteil, dass die Anforderungen an den Schallschutz deutlich verbessert werden können. Weiterhin führt das Befüllen von Schächten im Wohnungsbau auch dazu, dass ein Geruchsschutz entsteht, der vorhandene wohnungsübergreifende Undichtigkeiten im Installationsschacht eliminiert.A new area of blown insulation technology appears in the field of installation shafts, where the present invention, including blown insulation materials, can also be used. In this way, a high level of security in preventive structural fire protection can be achieved through defined, machine-applied raw densities. This blow-in insulation technique is used in existing buildings to carry out a cost-effective, clean and time-saving retrofitting of fire protection. In the case of new installations and / or trades, this method of blow-in insulation technology can be supplemented with further potential, thus achieving an efficient construction technology. This retrospectively applicable insulation solution also solves the requirements of thermal insulation for hot pipe systems in installation shafts, so conventional pipe insulation can be dispensed with if desired. Filling the installation walls also offers the advantage that the requirements for sound insulation can be significantly improved. In addition, the filling of manholes in residential buildings also results in odor protection that eliminates existing leaks in the installation shaft across apartments.
Die vorliegende Erfindung betrifft hierbei insbesondere, jeweils unabhängig, ggf. weiter ergänzt durch eines oder mehrere der oben beschriebenen Merkmale oder einer Kombination davon, wie beispielsweise in folgenden Ausführungsformen dargestellt:
- Ausführungsform 1: Dämmstoff, als Faserpressplatte, Faserwolle oder als Einblasdämmstoff, der in Bautengefache oder Bauelemente einblasbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämmstoff aus Naturfasern, vorzugsweise aus pflanzlichen Naturfasern, wobei der Dämmstoff weiterhin einen Anteil an Blähgraphit von mindestens 5 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 10 Gew.-%, und (bevorzugt) maximal bis zu 45 Gew.-%, umfasst, jeweils bezogen auf den gesamten Dämmstoff einschließlich aller ggf. eingebrachten Zusätze als 100 Gew.-%.
- Ausführungsform 2: Dämmstoff nach Ausführungsform 1, dadurch gekennzeichnet, dass die pflanzlichen Naturfasern im Wesentlichen aus Hanffasern, ggf. enthaltend übliche Dämmstoff-Zusatzstoffe, besteht oder im Wesentlichen aus Hanffasern und ggf. übliche Dämmstoff-Zusatzstoffe umfasst.
- Ausführungsform 3: Dämmstoff nach Ausführungsform 3, dadurch gekennzeichnet, dass er in teilweisem Ersatz der Hanffasern, Jutefasern, Flachsfasern und/oder Kokosfasern enthält.
- Ausführungsform 4: Dämmstoff nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass er in teilweisem Ersatz der Hanffasern Fasern enthält, aus der Gruppe Cellulose, Holzfasern/Späne, Glaswolle und/oder Steinwolle.
- Ausführungsform 5: Dämmstoff nach einer der Ausführungsformen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, das er Zusatzstoffe enthält, insbesondere wenigstens ein Brandschutzmittel und/oder wenigstens ein Mittel gegen Schädlingsbefall und/oder wenigstens ein Mittel gegen Pilzbefall, vorzugsweise wobei der Dämmstoff, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzstoffe ausgewählt sind aus der Gruppe der Schädlingsbekämpfungsmittel, Borate, insbesondere Borax-Dekahydrat, Borax-Pentahydrat und Polybor, Kieselgur, insbesondere Kieselgur-Diatomeenerde, fossiles Plankton, aufbereitete Kieselgel-Xerogel-Mischungen mit amorphem Siliziumdioxid als Hauptbestandteil und in dem Dämmstoff einzeln oder in Kombination vorliegen.
- Ausführungsform 6: Dämmstoff nach einer der Ausführungsformen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserlänge der Naturfasern, vorzugsweise der pflanzlichen Naturfasern, weiter bevorzugt der Hanffasern, zwischen 5 mm und 30 mm beträgt, und/oder dass das Material der Naturfasern, vorzugsweise der pflanzlichen Naturfasern, bevorzugt eine Partikelgröße, mikroskopisch gemessen, von maximal bis zu etwa 800 µm aufweist.
- Ausführungsform 7: Dämmstoff nach einer der Ausführungsformen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hanf aus einer Kurz- und Grobfaserfraktion eines Aufschlussverfahrens stammt.
- Ausführungsform 8: Dämmstoff nach einer der Ausführungsformen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzstoffe trocken-pulverisiert, feinverteilt im Dämmstoff vorliegen; vorzugsweise wobei der Dämmstoff dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzstoffe ganz oder teilweise adhäsiv an die Naturfasern, vorzugsweise an die pflanzlichen Naturfasern, weiter bevorzugt an die Hanffasern, gebunden sind.
- Ausführungsform 9: Dämmstoff nach einer der Ausführungsformen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Blähgraphit und die ggf. enthaltenen Zusatzstoffe untereinander und mit den Fasern intensiv vermengt, insbesondere miteinander vermahlen vorliegen, vorzugsweise wobei dieser Dämmstoff als Einblasdämmstoff vorgesehen ist.
- Ausführungsform 10: Bauelement mit wenigstens einer Faserpressplatte und/oder mit wenigstens einem Hohlraum, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Faserpressplatte des Bauelementes einen Dämmstoff nach einer der Ausführungsformen 1 bis 9 enthält, und/oder dass das Bauelement innerhalb des wenigstens einen Hohlraums einen Dämmstoff nach einer der Ausführungsformen 1 bis 9 enthält.
- Embodiment 1 : Insulation material, as fiber press board, fiber wool or as blow-in insulation material which can be blown into building compartments or structural elements, characterized in that the insulation material is made from natural fibers, preferably from natural plant fibers, the insulating material also having a share of expandable graphite of at least 5% by weight , preferably at least 10% by weight, and (preferably) at most up to 45% by weight, in each case based on the entire insulation material including any additives that may be introduced as 100% by weight.
- Embodiment 2 : Insulating material according to embodiment 1, characterized in that the natural vegetable fibers essentially consist of hemp fibers, possibly containing conventional insulating material additives, or essentially comprise hemp fibers and possibly conventional insulating material additives.
- Embodiment 3 : Insulating material according to embodiment 3, characterized in that it contains a partial replacement of hemp fibers, jute fibers, flax fibers and / or coconut fibers.
- Embodiment 4 : Insulating material according to one of Claims 2 or 3, characterized in that it contains fibers from the group consisting of cellulose, wood fibers / shavings, glass wool and / or rock wool as a partial replacement for the hemp fibers.
- Embodiment 5: Insulating material according to one of embodiments 1 to 4, characterized in that it contains additives, in particular at least one fire protection agent and / or at least one agent against pest infestation and / or at least one agent against fungal attack, preferably wherein the insulating material, characterized in that the additives are selected from the group of pesticides, borates, especially borax decahydrate, borax pentahydrate and polyboron, kieselguhr, especially kieselguhr diatomaceous earth, fossil plankton, prepared silica gel-xerogel mixtures with amorphous silicon dioxide as the main component and individually or in the insulating material exist in combination.
- Embodiment 6: Insulating material according to one of the embodiments 1 to 5, characterized in that the fiber length of the natural fibers, preferably the vegetable natural fibers, more preferably the hemp fibers, is between 5 mm and 30 mm, and / or that the material of the natural fibers, preferably the vegetable natural fibers, preferably has a particle size, measured microscopically, of a maximum of up to about 800 μm.
- Embodiment 7 : Insulating material according to one of the embodiments 1 to 6, characterized in that the hemp comes from a short and coarse fiber fraction from a digestion process.
- Embodiment 8 : Insulating material according to one of the embodiments 1 to 7, characterized in that the additives are dry-powdered and finely divided in the insulating material; preferably wherein the insulating material is characterized in that the additives are wholly or partially adhesively bonded to the natural fibers, preferably to the natural plant fibers, more preferably to the hemp fibers.
- Embodiment 9: Insulating material according to one of embodiments 1 to 8, characterized in that the expandable graphite and any additives it may contain are intensively mixed with one another and with the fibers, in particular are ground with one another, preferably with this insulating material being provided as blown-in insulating material.
- Embodiment 10: component with at least one fiber pressing plate and / or with at least one cavity, characterized in that the at least one fiber pressing plate of the device includes an insulation material according to any one of embodiments 1 to 9, and / or that the component within the at least one cavity an insulating material according to one of the embodiments 1 to 9 contains.
Soll die vorliegende Erfindung hierbei insbesondere als Einblasdämmstoff zum Einsatz gelangen, so kann die vorliegende Erfindung dann, jeweils unabhängig, ggf. weiter ergänzt sein durch eines oder mehrere der hier nachfolgend beschriebenen Merkmale oder einer Kombination davon.If the present invention is to be used in particular as a blown insulation material, the present invention can then, in each case independently, optionally be further supplemented by one or more of the features described below or a combination thereof.
Die
Die
Die in der
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist wie folgt dargestellt. Zur Gewährleistung des notwendigen Brandschutzes werden Borsalze (oder andere Brandschutzmittel) in Wasser gelöst den feuchten (pflanzlichen) Naturfasern zugesetzt. Dabei ziehen die Borsalze wie ein Farbstoff in die (pflanzlichen) Naturfasern ein und garantieren schon bei Verwendung von nur 5 - 10 Gew.-% (bezogen auf das Trockengewicht der Fasern) einen gleichmäßigen und nachhaltigen Brandschutz. Der Vorteil gegenüber der Verwendung von trockenen, pulverförmigen Brandschutzmittel ist darin zu sehen, dass sich bei trockener Verarbeitung der Brandschutzmittel die Salze lediglich an der Oberfläche der Fasern anlagern können. Bei der Verarbeitung des Dämmstoffes (Einblasvorgang) oder durch anderen mechanischen Einflüssen (Faserreibung bei der Setzung des Dämmstoffes im gefüllten Hohlraum oder Schalung) besteht hierbei immer die Gefahr einer Ablösung der Salze von den Fasern und damit eine Abschwächung des Brandschutzes. Diese Gefahr wird durch die Behandlung mit Brandschutzmitteln in wässriger Fasersuspension vermieden.Another advantage of the present invention is illustrated as follows. To ensure the necessary fire protection, boron salts (or other fire retardants) are dissolved in water and added to the moist (vegetable) natural fibers. The boron salts are absorbed into the (vegetable) natural fibers like a dye and guarantee even and sustainable fire protection even when only 5 - 10% by weight (based on the dry weight of the fibers) are used. The advantage over the use of dry, powdery fire retardants is that when the fire retardants are processed dry, the salts can only accumulate on the surface of the fibers. When processing the insulating material (blowing in) or through other mechanical influences (fiber friction when the insulating material settles in the filled cavity or formwork), there is always the risk of the salts becoming detached from the fibers and thus weakening the fire protection. This risk is avoided by treating with fire retardants in aqueous fiber suspension.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist wie folgt dargestellt. Durch Trocknung der feuchten mit Brandschutzmittel behandelten Fasern im bewegten heißen Luftstrom erhalten die (pflanzlichen) Naturfasern eine beständige und ausgeprägte, zweidimensionale Kräuselung. Beim Aufeinandertreffen der Einzelfasern im Luftstrom wird dadurch eine dreidimensionale, der Wolle ähnliche Flocke gebildet. Dies Erscheinungsbild zeigen bereits einmal oder mehrmals getrocknete (pflanzlichen) Naturfasern nicht mehr und es wird deshalb auch nicht bei der trockenen Verarbeitung von Gras, Flachs oder Hanf beobachtet.Another advantageous embodiment of the invention is shown as follows. By drying the moist fibers treated with fire retardants in a moving hot air stream, the (vegetable) natural fibers are given a permanent and distinctive, two-dimensional crimp. When the individual fibers meet in the air stream, a three-dimensional flake similar to wool is formed. Natural fibers that have been dried once or several times no longer show this appearance and it is therefore not observed when processing grass, flax or hemp.
Der so hergestellte Dämmstoff auf Basis von (pflanzlichen) Naturfasern lässt sich einfach und schnell auf handelsüblichen Einblasmaschinen verarbeiten, füllt die vorgesehenen Hohlräume vollständig aus und erzeugt bereits bei einer Fülldichte von nur 40 kg/m3 einen für (pflanzliche) Naturfaser-Dämmstoffe bzw. Cellulosedämmstoffe üblichen Wärmedämmwert. Die dreidimensionale Grasfaserflocke verhält sich dabei wie eine Spiralfeder, die beim Einblasvorgang verdichtet wird und sich danach an jedem Ort im isolierten Volumenelement wieder entspannt und gegenüber den benachbarten Flächen (Fasern oder Wände) eine beständige Kraft aufbaut. Dadurch erhält die Isolationsschicht bereits bei niedrigen Fülldichten die für zertifizierte Einblasdämmstoffe benötigte Setzungssicherheit.The insulation material produced in this way, based on (vegetable) natural fibers, can be processed quickly and easily on commercially available blow-in machines, completely fills the intended cavities and, with a filling density of only 40 kg / m3, produces a (vegetable) natural fiber insulation material or cellulose insulation material usual thermal insulation value. The three-dimensional flake of grass fibers behaves like a spiral spring, which is compressed during the blowing process and then relaxes again at each location in the isolated volume element and builds up a constant force against the neighboring surfaces (fibers or walls). As a result, the insulation layer receives the settlement security required for certified blown-in insulation even at low filling densities.
Die vorliegende Erfindung betrifft hierbei insbesondere, jeweils unabhängig, ggf. weiter ergänzt durch eines oder mehrere der oben beschriebenen Merkmale oder einer Kombination davon; zu den einsetzbaren Naturfasern insbesondere pflanzlichen Naturfasern siehe oben; beispielsweise sind die folgenden weiteren Ausführungsformen dargestellt:
- Ausführungsform 11: Einblasdämmstoff aus (pflanzlichen) Naturfasern (Gras), insbesondere nach einer der Ausführungsformen 1 bis 10, der aus 100% feuchtem (pflanzlichen) Naturfasern (Gras, frisch oder Silage) hergestellt ist und der im getrockneten Zustand einen Cellulose/Hemicellulose-Gehalt von mindestens 80 Gew.-% aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die (pflanzlichen) Naturfasern (das Gras) in seine Bestandteile zerlegt ist und die darin enthaltenen Cellulose-/Hemicellulose-haltigen Fasern von den übrigen Bestandteilen des (pflanzlichen) Naturfasern (des Grases) vollständig abgetrennt sind, und weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass der Dämmstoff aus Naturfasern, vorzugsweise aus pflanzlichen Naturfasern, wobei der Dämmstoff weiterhin einen Anteil an Blähgraphit von mindestens 5 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 10 Gew.-%, und maximal bis zu 45 Gew.-%, umfasst, jeweils bezogen auf den gesamten Dämmstoff einschließlich aller ggf. eingebrachten Zusätze als 100 Gew.-%.
- Ausführungsform 12: Einblasdämmstoff aus (pflanzlichen) Naturfasern (Gras), nach Ausführungsform 8, dadurch gekennzeichnet, dass den feuchten Cellulose-/Hemicellulose-haltigen Fasern Borax und/oder Borsäure und/oder andere Brandschutzmittel zugesetzt wurden und die Fasern im getrockneten Zustand einen Gehalt an Borax und/oder Borsäure und/oder anderer Brandschutzmittel von 5 - 10 Gew.-% und eine Restfeuchte von 8 - 10 Gew.-% aufweisen.
- Ausführungsform 13: Einblasdämmstoff aus (pflanzlichen) Naturfasern (Gras) nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen 1 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern während der Trocknung eine dreidimensionale, der Wolle ähnlich verfilzte Flocke bilden.
- Ausführungsform 14: Einblasdämmstoff aus (pflanzlichen) Naturfasern (Gras) nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen 1 bis 13 dadurch gekennzeichnet, dass die getrockneten Faserflocken auf handelsüblichen Einblasmaschinen verarbeitbar sind, die vorgesehenen Hohlräume vollständig ausfüllen und bei einer Fülldichte von 40 kg/m3 eine setzungssichere Isolationsschicht bilden.
- Ausführungsform 15: Bauelement mit wenigstens einer Faserpressplatte und/oder mit wenigstens einem Hohlraum, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Faserpressplatte des Bauelementes einen Dämmstoff nach einer der Ausführungsformen 11 bis 14 enthält, und/oder dass das Bauelement innerhalb des wenigstens einen Hohlraums einen Dämmstoff nach einer der Ausführungsformen 11 bis 14 enthält.
- Embodiment 11 : Blow-in insulation material made from (vegetable) natural fibers (grass), in particular according to one of the embodiments 1 to 10, which is made from 100% moist (vegetable) natural fibers (grass, fresh or silage) and which in the dried state contains a cellulose / hemicellulose Has a content of at least 80% by weight, characterized in that the (vegetable) natural fibers (the grass) is broken down into its components and the cellulose / hemicellulose-containing fibers contained therein are separated from the other components of the (vegetable) natural fibers (des Grass) are completely separated, and further characterized in that the insulating material is made from natural fibers, preferably from natural vegetable fibers, the insulating material also having a proportion of expandable graphite of at least 5% by weight, preferably at least 10% by weight, and a maximum of up to 45% by weight, in each case based on the entire insulation material including any additives that may have been introduced as 100% by weight.
- Embodiment 12: Blow-in insulation material made of (vegetable) natural fibers (grass), according to embodiment 8, characterized in that borax and / or boric acid and / or other fire protection agents have been added to the moist cellulose / hemicellulose-containing fibers and the fibers have a content in the dried state of borax and / or boric acid and / or other fire retardants of 5-10% by weight and a residual moisture of 8-10% by weight.
- Embodiment 13 : Blow-in insulation material made of (vegetable) natural fibers (grass) according to one of the preceding embodiments 1 to 12, characterized in that the fibers form a three-dimensional flake that is felted like wool during drying.
- Embodiment 14 : Blow-in insulation made of (vegetable) natural fibers (grass) according to one of the previous embodiments 1 to 13, characterized in that the dried fiber flocks can be processed on commercially available blowing machines, completely fill the provided cavities and form a non-settling insulation layer with a filling density of 40 kg / m 3 .
- Embodiment 15: component with at least one fiber pressing plate and / or with at least one cavity, characterized in that the at least one fiber pressing plate of the device includes an insulation material according to any one of embodiments 11 to 14, and / or that the component within the at least one cavity an insulating material according to one of the embodiments 11 to 14 contains.
Zur Verbesserung der Brandschutzeigenschaften des Einblasdämmstoffs kann diesem auch noch beispielsweise Soda, Ammoniumsulfat, Aluminiumsulfat, Aluminiumphosphat, neben den oben bereits erwähnten Zusätzen Borsäuren und Borsalz oder der ggf. zugesetzten sog. Siloxane, zugegeben werden.To improve the fire protection properties of the blow-in insulation material, for example, soda, ammonium sulfate, aluminum sulfate, aluminum phosphate, in addition to the additives already mentioned above, boric acids and boron salt or the optionally added so-called siloxanes, can be added.
Der erfindungsgemäße Einblasdämmstoff kann mit allen gängigen Einblasanlagen verarbeitet werden, durch einen Luftstrom gut gefördert werden und in einem Wand- und Dachaufbau setzungssicher eingebaut werden. Gleichzeitig kann das Material ohne zusätzliche Brandschutzmittel hergestellt werden (Euroklasse E ohne Zusätze) und erreicht eine niedrige Wärmeleitfähigkeit (Lambda 0,038 W/mK). Der erfindungsgemäße Einblasdämmstoff kann mit einer Verdichtung von 50 bis 80 kg/m3 eingebaut werden. Das Setzungsverhalten wird nach folgender Norm geprüft:
Eine typische Dämmplatte aus Naturfasern soll am Beispiel von Hanffasern beschrieben werden, z.B. eine Fassadendämmplatte aus Hanffasern. Diese Hanffaser-Dämmplatte kann geklebt und/oder gedübelt angebracht werden.A typical insulation board made of natural fibers will be described using the example of hemp fibers, e.g. a facade insulation board made of hemp fibers. This hemp fiber insulation board can be glued and / or dowelled.
Die typischen Eigenschaften sind: nachwachsender Rohstoff; hoch diffusionsfähig; sehr guter sommerlicher Wärmeschutz; sehr gute schalltechnische Eigenschaften. Wärmeleitfähigkeit: 0,045 W/(m*K) nach
Die Erfindung betrifft hierbei ausdrücklich auch Bulkware und Schaum-, Press-, Filz-, Vlies- und/oder Komposit-Produkte. So betrifft die Erfindung, z.B. als Bulkware, generell auch Naturfasern der oben beschriebenen Art, die mit dem oben definierten Mittel zur Verminderung der Entflammbarkeit und/oder Brennbarkeit von Dämmmaterialien, insbesondere Flammschutzmittel und/oder Brandschutzmittel, enthaltend oder bestehend und mit Blähgraphit gemischt und/oder konfektioniert sind. Ebenso betrifft die Erfindung daraus hergestellte oder diese umfassende Produkte, die zu Schaum-, Press-, Filz- und/oder Komposit-Produkten weiterverarbeitet sind.The invention here also expressly relates to bulk goods and foam, pressed, felt, fleece and / or composite products. Thus the invention relates, e.g. as bulk goods, generally also natural fibers of the type described above, containing or consisting of the agent defined above for reducing the flammability and / or combustibility of insulation materials, in particular flame retardants and / or fire retardants, and mixed and / or made up with expandable graphite. The invention also relates to products made therefrom or comprising them, which are further processed into foam, pressed, felt and / or composite products.
Erfindungsgemäße Dämmungen erweisen sich durch die Verwendung von Blähgraphit als besonders vorteilhaft, da insbesondere bei vertikalen Dämmungen und vertikalen Wandbelägen für Brand- bzw. Flammschutzprüfungen vertikal Kanten-beflammt werden muss, um die geforderten Brandschutznachweise zu erbringen. Hierbei darf das beflammte vertikal angeordnete Material, also die vertikale Dämmung bzw der vertikale Wandbelag, weder schmelzen noch tropfen, um die geforderte Brandschutzprüfung und Brandschutzklasse zu bestehen. Auch ein Glimmen und/oder Nachglimmen ist zu vermeiden. Dies ist im Stand der Technik bisher nicht gelungen, wie katastrophale Brände von insbesondere Styropor und auch von auf Holz- und Cellusose-Produkten beruhenden Dämmstoffen des Standes der Technik auch in jüngster Vergangenheit noch zeigen. Es ist bekannt, dass Flammen bei Bränden sich in der Regel sehr leicht von unten nach oben, also vertikal in die Höhe, ausbreiten. Im Brandfall kommt es dann zum Tropfen durch Verschmelzung von z.B. vom in den Holzfasern und/oder Cellulosefasern enthaltenen Bindemittel und/oder Leim, und speziell des in den Materialien und/oder (Vor)Produkten enthaltenen Polyolefin-basierten Stoffes der oben beschriebenen Art. Hierdurch fließt bei vertikaler Anordnung, z.B. der Dämmstoffe ständig aufschmelzendes, tropfendes Bindemittel, Leim und/oder Polyolefin von oben in die Kantenbeflammung herab und befeuert beständig die Flammenbildung und den Brand.Insulations according to the invention prove to be particularly advantageous through the use of expandable graphite, since, in particular in the case of vertical insulation and vertical wall coverings for fire or flame protection tests, flame has to be applied to the edges vertically in order to provide the required fire protection certificates. The flamed vertically arranged material, i.e. the vertical insulation or the vertical wall covering, must neither melt nor drip in order to pass the required fire protection test and fire protection class. A glow and / or afterglow should also be avoided. This has so far not been successful in the state of the art, as catastrophic fires of, in particular, styrofoam and also of insulation materials of the state of the art based on wood and cellulose products show in the recent past. It is known that flames in fires usually spread very easily from bottom to top, i.e. vertically upwards. In the event of fire, dripping occurs due to the fusing of e.g. from the binder and / or glue contained in the wood fibers and / or cellulose fibers, and especially the polyolefin-based substance of the type described above contained in the materials and / or (pre) products. the insulation materials constantly melting, dripping binding agent, glue and / or polyolefin down into the edge flame from above and constantly ignites the flame formation and the fire.
Durch die vorliegende Erfindung gelingt es nun erstmals, insbesondere durch die Verwendung von Blähgraphit in den oben beschriebenen Materialien und/oder (Vor-)Produkten bei der (vertikalen) Kantenbeflammung eine Verschmelzung bzw. ein Tropfen durch Verschmelzung des z.B. enthaltenen Bindemittels und/oder Leims, und ggf. eines in den Materialien und/oder (Vor-)Produkten ggf. enthaltenen Polyolefin-basierten Stoffes wirkungsvoll zu unterbinden und somit die Flammenbildung und die Ausbreitung eines Brandes zu verhindern, zumindest aber über einen ausreichenden Zeitraum hinweg soweit zu erschweren, bis Löschkräfte vor Ort weitere Brandbekämpfungsmaßnahmen ergreifen können. Hierbei spielt das erfindungsgemäß gefundene unterbinden des Glimmens bzw. Nachglimmens eine entscheidende Rolle.The present invention now succeeds for the first time, in particular through the use of expandable graphite in the above-described materials and / or (preliminary) products in the (vertical) edge flaming, a fusion or a drop by fusing the binder and / or glue contained, for example , and, if applicable, of a polyolefin-based substance possibly contained in the materials and / or (pre-) products and thus to prevent the formation of flames and the spread of a fire, or at least to make it more difficult for a sufficient period of time until Fire-fighting forces on site can take further fire-fighting measures. The prevention of glowing or afterglowing found according to the invention plays a decisive role here.
In der weitesten Fassung der Erfindung, insbesondere bei, ggf. mit einem weiteren Flammschutz und/oder Brandschutzmittel vorbehandelten, faserige Materialien und/oder (Vor-)Produkten, kann die Menge an Blähgraphit in einem weiten Mengenbereich variieren, wobei die Menge an Blähgraphit in den Blähgraphit-enthaltenden Materialien und/oder (Vor-)Produkten bis zu 30 Gew.-% bezogen auf das eingesetzte Material und/oder Produkt und/oder Vorprodukt, vorzugsweise aber nicht mehr als 25 Gew.-% bezogen auf das gesamte Blähgraphit-enthaltende Material und/oder (Vor-)Produkt als 100 Gew.-%, beträgt. Liegt der Anteil an Blähgraphit über 30 Gew.-% bezogen auf das eingesetzte Material und/oder Produkt und/oder Vorprodukt, können gegebenenfalls Probleme u.a. hinsichtlich der Wärmeleitfähigkeit auftreten.In the broadest version of the invention, especially in the case of fibrous materials and / or (pre-) products pretreated with a further flame retardant and / or fire retardant, the amount of expandable graphite can vary within a wide range, the amount of expandable graphite being in the expandable graphite-containing materials and / or (preliminary) products up to 30 wt .-% based on the material and / or product and / or preliminary product, but preferably not more than 25 wt .-% based on the total expandable graphite containing material and / or (pre-) product as 100 wt .-%. If the proportion of expandable graphite is more than 30% by weight based on the material and / or product and / or preliminary product used, problems may arise, including occur in terms of thermal conductivity.
Die Mindestmenge an Blähgraphit in den Blähgraphit-enthaltenden Materialien und/oder (Vor-)Produkten sollte, jeweils bezogen auf das eingesetzte Material und/oder Produkt und/oder Vorprodukt, wenigstens 4 Gew.-% betragen, alternativ wenigstens 5 Gew.-%, alternativ wenigstens 6 Gew.-%, alternativ wenigstens 7 Gew.-%. Vorzugsweise, jeweils bezogen auf das gesamte Blähgraphit-enthaltende Material und/oder (Vor-)Produkt als 100 Gew.-%, beträgt die Mindestmenge an Blähgraphit in den Blähgraphit-enthaltenden Materialien und/oder (Vor-)Produkten wenigstens 8 Gew.-%, weiter bevorzugt wenigstens 9 Gew.-%, besonders bevorzugt wenigstens 10 Gew.-%.The minimum amount of expandable graphite in the materials and / or (preliminary) products containing expandable graphite should be at least 4% by weight, in each case based on the material and / or product and / or preliminary product used, alternatively at least 5% by weight , alternatively at least 6% by weight, alternatively at least 7% by weight. Preferably, based in each case on the total expandable graphite-containing material and / or (pre-) product as 100% by weight, the minimum amount of expandable graphite in the expandable graphite-containing materials and / or (pre-) products is at least 8% by weight. %, more preferably at least 9% by weight, particularly preferably at least 10% by weight.
Erfindungsgemäß beträgt der Anteil an Blähgraphit in den oben beschriebenen Materialien und/oder (Vor-)Produkten bzw. Verwendungen oder Verfahren, insbesondere in Ausgestaltungen bestehend aus oder umfassend Polyolefin-basierte Stoffe der oben beschriebenen Art, bevorzugt nicht mehr als 25 Gew.-%, vorzugsweise nicht mehr als 20 Gew.-%, weiter bevorzugt nicht mehr als 15 Gew.-%, und ganz besonders bevorzugt nicht mehr als 12 Gew.-%, jeweils bezogen auf das gesamte Material und/oder (Vor)Produkt als 100 Gew.-%.According to the invention, the proportion of expandable graphite in the above-described materials and / or (pre-) products or uses or processes, in particular in configurations consisting of or comprising polyolefin-based substances of the type described above, is preferably not more than 25% by weight , preferably not more than 20% by weight, more preferably not more than 15% by weight, and very particularly preferably not more than 12% by weight, based in each case on the entire material and / or (pre) product than 100 Wt%.
Erfindungsgemäß beträgt der Anteil an Blähgraphit in den oben beschriebenen Materialien und/oder (Vor-)Produkten bzw. Verwendungen oder Verfahren zumindest 4 Gew.-%, vorzugsweise zumindest 5 Gew.-%, weiter bevorzugt zumindest 6 Gew.-%, noch weiter bevorzugt zumindest 7 Gew.-%, und ganz besonders bevorzugt zumindest 8 Gew.-%, 9 Gew.-% oder 10 Gew.-%, jeweils bezogen auf das gesamte Material und/oder (Vor)Produkt als 100 Gew.-%.According to the invention, the proportion of expandable graphite in the above-described materials and / or (preliminary) products or uses or processes is at least 4% by weight, preferably at least 5% by weight, more preferably at least 6% by weight, even more preferably at least 7% by weight, and very particularly preferably at least 8% by weight, 9% by weight or 10% by weight, each based on the entire material and / or (pre) product as 100% by weight .
Erfindungsgemäß liegt der Anteil an Blähgraphit in den oben beschriebenen Materialien und/oder (Vor-)Produkten bzw. Verwendungen oder Verfahren, jeweils bezogen auf das gesamte Material und/oder (Vor-)Produkt als 100 Gew.-%, somit im Bereich von 4 Gew.% bis 30 Gew.-%, von 5 Gew.-% bis 30 Gew.-%, von 6 Gew.-% bis 30 Gew.-%, von 7 Gew.-% bis 30 Gew.-%, von 8 Gew.-% bis 30 Gew.-%, von 9 Gew.-% bis 30 Gew.-%, und von 10 Gew.-% bis 30 Gew.-%. Vorzugsweise liegt der Anteil an Blähgraphit hierbei im Bereich von 4 Gew.-% bis 25 Gew.-%, von 5 Gew.-% bis 25 Gew.-%, von 6 Gew.-% bis 25 Gew.-%, von 7 Gew.-% bis 25 Gew.-%, von 8 Gew.-% bis 25 Gew.-%, von 9 Gew.% bis 25 Gew.-%, und von 10 Gew.-% bis 25 Gew.-%. Weiter bevorzugt liegt der Anteil an Blähgraphit hierbei im Bereich von 4 Gew.-% bis 20 Gew.-%, von 5 Gew.-% bis 20 Gew.-%, von 6 Gew.-% bis 20 Gew.-%, von 7 Gew.-% bis 20 Gew.-%, von 8 Gew.-% bis 20 Gew.-%, von 9 Gew.-% bis 20 Gew.-%, und von 10 Gew.-% bis 20 Gew.-%. Ganz besonders bevorzugt liegt der Anteil an Blähgraphit hierbei im Bereich von 4 Gew.-% bis 15 Gew.-%, von 5 Gew.-% bis 15 Gew.-%, von 6 Gew.-% bis 15 Gew.-%, von 7 Gew.-% bis 15 Gew.-%, von 8 Gew.-% bis 15 Gew.-%, von 9 Gew.-% bis 15 Gew.-%, und von 10 Gew.-% bis 15 Gew.-%. Alle vorstehenden Gew.-%-Angaben beziehen sich jeweils auf das gesamte Material und/oder (Vor-)Produkt als 100 Gew.-%.According to the invention, the proportion of expandable graphite in the above-described materials and / or (pre-) products or uses or processes, based in each case on the entire material and / or (pre-) product as 100% by weight, thus in the range of 4 wt% to 30 wt%, from 5 wt% to 30 wt%, from 6 wt% to 30 wt%, from 7 wt% to 30 wt%, from 8 wt% to 30 wt%, from 9 wt% to 30 wt%, and from 10 wt% to 30 wt%. The proportion of expandable graphite is preferably in the range from 4% by weight to 25% by weight, from 5% by weight to 25% by weight, from 6% by weight to 25% by weight, from 7% by weight Wt% to 25 wt%, from 8 wt% to 25 wt%, from 9 wt% to 25 wt%, and from 10 wt% to 25 wt%. The proportion of expandable graphite is more preferably in the range from 4% by weight to 20% by weight, from 5% by weight to 20% by weight, from 6% by weight to 20% by weight, of 7 wt% to 20 wt%, from 8 wt% to 20 wt%, from 9 wt% to 20 wt%, and from 10 wt% to 20 wt% %. The proportion of expandable graphite here is very particularly preferably in the range from 4% by weight to 15% by weight, from 5% by weight to 15% by weight, from 6% by weight to 15% by weight, from 7 wt% to 15 wt%, from 8 wt% to 15 wt%, from 9 wt% to 15 wt%, and from 10 wt% to 15 wt% -%. All of the above percentages by weight relate to the entire material and / or (pre-) product as 100% by weight.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung liegt der Anteil an Blähgraphit im Bereich von 8 Gew.-% bis 14 Gew.-%, von 8 Gew.-% bis 13 Gew.-%, von 9 Gew.-% bis 15 Gew.-%, von 9 Gew.-% bis 14 Gew.-%, von 9 Gew.-% bis 13 Gew.-%, und besonders bevorzugt von 10 Gew.-% bis 12 Gew.-%, bezogen auf das gesamte Material und/oder (Vor-)Produkt als 100 Gew.-%.In a particular embodiment of the invention, the proportion of expandable graphite is in the range from 8% by weight to 14% by weight, from 8% by weight to 13% by weight, from 9% by weight to 15% by weight. %, from 9% by weight to 14% by weight, from 9% by weight to 13% by weight, and particularly preferably from 10% by weight to 12% by weight, based on the entire material and / or (pre) product as 100% by weight.
Überraschenderweise ist erfindungsgemäß weiterhin festgestellt worden, dass das unerwünschte Nachglimmen von Produkten bestehend aus oder umfassend Naturfasern in der Praxis wirkungsvoll verhindert werden kann, sofern Blähgraphit zum Einsatz kommt.Surprisingly, it has also been found according to the invention that the unwanted afterglow of products consisting of or comprising natural fibers can be effectively prevented in practice, provided expandable graphite is used.
Die obigen Mengen von Blähgraphit liegen bevorzugt als Kombination und/oder Gemisch mit Borsäure (H3BO3) und/oder Borax (Na2B4O7*10H2O) vor. Gegebenenfalls kann zusätzlich wenigstens ein Alkalichlorid, vorzugsweise Natriumchlorid, in einer Menge von weniger als 5 Gew.-% vorliegen.The above amounts of expandable graphite are preferably in the form of a combination and / or mixture with boric acid (H 3 BO 3 ) and / or borax (Na 2 B 4 O 7 * 10H 2 O). If necessary, at least one alkali metal chloride, preferably sodium chloride, can also be present in an amount of less than 5% by weight.
Erfindungsgemäß werden die Naturfasern in Kombination mit Blähgraphit verwendet. Blähgraphit, auch „expandierbarer Graphit“ genannt, wird aus dem natürlich vorkommenden Mineral Graphit hergestellt. Eine Graphitflocke besteht aus Schichten von wabenförmig angeordneten Kohlenstoffatomen. Innerhalb der Schichten sind die Atome durch kovalente Bindungen sehr fest verbunden. Zwischen den Schichten herrschen nur schwache Bindungskräfte, so dass Moleküle zwischen die Graphitschichten eingelagert (interkaliert) werden können. Durch die Einlagerung von Säuren, üblicherweise Schwefelsäure, wird Graphit in Blähgraphit umgewandelt.According to the invention, the natural fibers are used in combination with expandable graphite. Expandable graphite, also called "expandable graphite", is made from the naturally occurring mineral graphite. A graphite flake consists of layers of honeycomb carbon atoms. Within the layers, the atoms are very firmly connected by covalent bonds. There are only weak binding forces between the layers, so that molecules can be embedded (intercalated) between the graphite layers. The storage of acids, usually sulfuric acid, converts graphite into expandable graphite.
Wird Blähgraphit erhitzt, expandieren die Graphitflocken je nach Qualität, ab einer Temperatur von ca. 140 °C auf ein Vielfaches des ursprünglichen Volumens an. Durch das Verdampfen der eingelagerten Verbindungen werden die Graphitschichten ziehharmonikaartig auseinandergetrieben. Die expandierten Flocken haben eine „würmchenartige“ Erscheinungsform und sind üblicherweise mehrere Millimeter lang. Physikalische Eigenschaften von Blägraphit: Kohlenstoffgehalt 85-99 Gew.-%; Expansionsrate 30 - 400 ccm/g; Teilchengröße 80 % < 75 µm - 80 % > 500 µm; Starttemperatur 140 - 230 °C.If expandable graphite is heated, the graphite flakes expand, depending on the quality, from a temperature of approx. 140 ° C to a multiple of the original volume. As the embedded compounds evaporate, the graphite layers are driven apart like an accordion. The expanded flakes have a "worm-like" appearance and are usually several millimeters long. Physical properties of flake graphite: carbon content 85-99% by weight; Expansion rate 30-400 cc / g; Particle size 80% <75 µm - 80%> 500 µm; Start temperature 140 - 230 ° C.
Zur Herstellung Blähgraphit werden Naturgraphitflocken in einem Bad aus Säure und Oxidationsmittel behandelt. Üblicherweise angewandte Oxidationsmittel sind Wasserstoffperoxid, Kaliumpermanganat und Chromsäure, wobei Letzteres Nachwirkungen mit sich ziehen kann. Als einzulagernde Verbindung werden meist konzentrierte Schwefelsäure oder Salpetersäure verwendet, wobei die Umsetzung bei Temperaturen von 30 °C bis 130 °C während bis zu vier Stunden erfolgt. Nach der Einwirkzeit werden die Flocken mit Wasser gewaschen und anschließend getrocknet. Starttemperatur und Expansionsrate hängen von der Feinheit des Graphits ab. Eine der Hauptanwendungen von Blähgraphit stellt der Flammschutz dar. Bei Hitzeeinwirkung expandiert der Blähgraphit und bildet eine Intumeszenzschicht auf der Materialoberfläche. Dies verlangsamt die Brandausweitung und wirkt den für den Menschen gefährlichsten Brandfolgen, nämlich der Bildung toxischer Gase und Rauch, entgegen.To produce expandable graphite, natural graphite flakes are treated in a bath of acid and oxidizing agent. Commonly used oxidizing agents are hydrogen peroxide, potassium permanganate and chromic acid, although the latter can have after-effects. Concentrated sulfuric acid or nitric acid are mostly used as the compound to be stored, the reaction taking place at temperatures of 30 ° C. to 130 ° C. for up to four hours. After the exposure time, the flakes are washed with water and then dried. The starting temperature and expansion rate depend on the fineness of the graphite. One of the main applications of expandable graphite is flame protection. When exposed to heat, expandable graphite expands and forms an intumescent layer on the material surface. This slows down the spread of the fire and counteracts the most dangerous consequences of fire for humans, namely the formation of toxic gases and smoke.
Die Anwendung im Zusammenhang mit Naturfasern und/oder Naturfaser-Produkten war bisher jedoch nicht bekannt und wir hier vom Erfinder erstmals vorgestellt. Die Menge des im Rahmen der hier vorliegenden Erfindung zu verwendenden Blähgraphits wird der Fachmann so bemessen, dass ein Glimmen und/oder Nachglimmen wirkungsvoll verhindert wird und die Expansionsrate auf das je nach Anwendung bzw. Naturfaser und/oder Naturfaser-Produkt gewünschte und/oder vertretbare Maß eingestellt wird.However, the application in connection with natural fibers and / or natural fiber products was not previously known and we are here presented by the inventor for the first time. The amount of expandable graphite to be used in the context of the present invention is measured by the person skilled in the art so that smoldering and / or afterglow is effectively prevented and the expansion rate to the desired and / or acceptable depending on the application or natural fiber and / or natural fiber product Measure is set.
Das Blähgraphit kann bei der Herstellung von flamm- und/oder brandgeschützten Produkten bestehend aus oder umfassend Naturfaser- und/oder pflanzliche Naturfaser-Materialien erfindungsgemäß entweder alleine eingesetzt werden oder es kann als Gemisch zusammen mit dem oben bekannten Flamm- und/oder Brandschutzmitteln eingesetzt werden.The expandable graphite can be used either alone or as a mixture together with the above-known flame and / or fire retardants in the production of flame and / or fire-retardant products consisting of or comprising natural fiber and / or plant natural fiber materials .
Bezogen auf Gewichtsmenge der eingesetzten, ggf. vorbehandelten, Naturfasern als 100 Gew.-% kann die Menge an Blähgraphit in einem weiten Mengenbereich, so wie diese weiter oben in Gew.-% angegeben ist, bezogen auf die Gewichtsmenge der eingesetzten Naturfasern als 100 Gew.-%, variiert werden; Zwischenwerte der genannten Mindestmengen in Gew.-% sind ebenfalls möglich, z.B. in 0,1 Gew.-%-Schritten, 0,5 Gew.-%-Schritten und/oder 1 Gew.-%-Schritten. Ebenso kann die Mindestmenge und die Obermenge an Blähgraphit, wie diese weiter oben in Gew.-% angegeben sind, jeweils bezogen auf die Gewichtsmenge der eingesetzten Naturfasern als 100 Gew.-%; Zwischenwerte der genannten Mindestmengen und/oder Obermengen in Gew.-% sind ebenfalls möglich, z.B. in 0,1 Gew.-%-Schritten, 0,5 Gew.-%-Schritten und/oder 1 Gew.-%-Schritten. Based on the amount by weight of the natural fibers used, possibly pretreated, as 100% by weight, the amount of expandable graphite can be used in a wide range of amounts, as stated above in% by weight, based on the amount by weight of the natural fibers used as 100% by weight .-%, can be varied; Intermediate values of the stated minimum amounts in% by weight are also possible, e.g. in 0.1 wt.% steps, 0.5 wt.% steps and / or 1 wt.% steps. Likewise, the minimum amount and the upper amount of expandable graphite, as stated above in% by weight, in each case based on the amount by weight of the natural fibers used, can be 100% by weight; Intermediate values of the mentioned minimum amounts and / or excess amounts in% by weight are also possible, e.g. in 0.1 wt.% steps, 0.5 wt.% steps and / or 1 wt.% steps.
Hierbei kann Polymeres Diphenylmethandiisocyanat (PMDI) als Bindemittel und/oder Haftmittel für die Fasern zum Einsatz kommen. Polymeres Diphenylmethandiisocyanat (PMDI) auch Technisches MDI genannt, ist Stoffgemisch aus Methylendiphenylisocyanaten und homologer aromatischer Polyisocyanaten. Die Bezeichnung „Polymeres Diphenylmethandiisocyanat“ ist fälschlich, es handelt sich nicht um ein Polymer, sondern das Stoffgemisch enthält Verbindungen mit mehreren (typischerweise bis 6) Phenylengruppen, die je eine Isocyanat-Gruppe tragen. Häufige Handelsbezeichnung ist auch Polymethylenpolyphenylisocyanat. PMDI wird üblicherweise als Bindemittel in Holzwerkstoffplatten, insbesondere bei OSB-Platten eingesetzt und ist ein Ausgangsstoff zur Herstellung von Polyurethanen. Die technische Herstellung erfolgt durch Phosgenierung von 4,4'-Diaminodiphenylmethan (ein MDA) und seiner Homologen. Dieses Gemisch selbst wird wiederum durch Kondensation von Anilin mit Formaldehyd hergestellt. Zusammensetzung und Eigenschaften des PMDI bezüglich Reaktivität und damit der Einsetzbarkeit als Bindemittel werden im Wesentlichen durch folgende Faktoren beeinflusst: Anteile der MDI-Isomeren (4,4'-MDI, 2,4'-MDI, 2,2'-MDI); Molmassenverteilung. PMDI ist eine braune, sehr schwer entzündliche Flüssigkeit (Flammpunkt über 200 °C), die eine höhere Dichte als Wasser hat. Der Schmelzpunkt liegt bei ca. -24 °C. Bei 20 °C beträgt die Dichte rund 1,23 g·cm-3. Hinsichtlich Holzspanwerkstoffe mit PMDI weist PMDI im Vergleich zu anderen in der Holzwerkstoffindustrie eingesetzten Klebstoffen einige Vorteile auf, die den höheren Preis durchaus rechtfertigen, gerade für Anwendungen die höhere Anforderungen an Feuchtebeständigkeit oder Formaldehyd-Emission stellen: Hydrolysebeständigkeit; frei von Formaldehyd; niedrigerer Bindemittelbedarf.Polymeric diphenylmethane diisocyanate (PMDI) can be used as a binder and / or adhesive for the fibers. Polymeric diphenylmethane diisocyanate (PMDI), also known as technical MDI, is a mixture of methylene diphenyl isocyanates and homologous aromatic polyisocyanates. The term "polymeric diphenylmethane diisocyanate" is incorrect, it is not a polymer, but the mixture of substances contains compounds with several (typically up to 6) phenylene groups, each with an isocyanate group. A common trade name is also polymethylene polyphenyl isocyanate. PMDI is usually used as a binder in wood-based panels, especially OSB panels, and is a starting material for the production of polyurethanes. Industrial production takes place by phosgenation of 4,4'-diaminodiphenylmethane (an MDA) and its homologues. This mixture itself is in turn produced by the condensation of aniline with formaldehyde. The composition and properties of the PMDI with regard to reactivity and thus its usability as a binder are essentially influenced by the following factors: proportions of the MDI isomers (4,4'-MDI, 2,4'-MDI, 2,2'-MDI); Molar mass distribution. PMDI is a brown, very severe Flammable liquid (flash point above 200 ° C), which has a higher density than water. The melting point is around -24 ° C. At 20 ° C the density is around 1.23 g cm -3 . With regard to wood chipboard materials with PMDI, PMDI has a number of advantages compared to other adhesives used in the wood-based materials industry, which definitely justify the higher price, especially for applications that place higher demands on moisture resistance or formaldehyde emissions: hydrolysis resistance; formaldehyde free; lower binder requirement.
In einer beispielhaften Ausführungsvariante wurden Naturfasern (mit Restfeuchte) in einen Betonmischer eingefüllt und darin mit zudosiertem Blähgraphit (ein weiter Bereich von 4 Gew.-% - 30 Gew.-% Zusatz Blähgraphit ist möglich; bevorzugt z.B. ein Bereich von 10 Gew.-% - 12 Gew.-% Zusatz Blähgraphit) durchmischt. Dann wurde eine PMDI-Lösung aufgesprüht, das Mischgut in eine Pressform eingefüllt und zu einem Vlies verpresst. Das so erzeugte Naturfaser-Erzeugnis hat ausreichende Festigkeit und zeigt nach 10 Min. Beflammung kein Brennen, kein Nachglühen, Die Temperatur der Brandfläche sank schlagartig. Blähgraphit wirkt intumeszierend und bläht an der Brandstelle auf, verhindert das Entzünden der Naturfasern, lässt keinen Temperaturanstieg ins Innere des Vlieses zu, erlöscht sofort nach Entfernen der Flamme, und glüht keineswegs nach. Somit wäre eine Einstufung in die Brandschutzgruppe B1 kein Problem.In an exemplary embodiment, natural fibers (with residual moisture) were poured into a concrete mixer and added to expandable graphite (a wide range of 4% by weight - 30% by weight of expanded graphite is possible; preferably, for example, a range of 10% by weight) - 12 wt .-% additive expandable graphite) mixed. A PMDI solution was then sprayed on, the mixture was poured into a press mold and pressed into a fleece. The natural fiber product produced in this way has sufficient strength and shows no burning, no afterglow after 10 minutes of exposure to the flame. The temperature of the burned surface fell suddenly. Expandable graphite has an intumescent effect and expands at the point of fire, prevents the natural fibers from igniting, does not allow the temperature to rise inside the fleece, extinguishes immediately after removing the flame and does not continue to glow. Classification in fire protection group B1 would therefore not be a problem.
In einer beispielhaften Ausführungsvariante wurden Naturfasern zunächst in Borsäure und/oder Borax Lösung eingelegt bzw. vollständig eingetränkt und diese danach wieder getrocknet. Dann wurden die behandelten Naturfasern wie in der vorherigen Ausführungsvariante in einen Betonmischer eingefüllt und mit ebenfalls mit PMDI besprüht, danach in eine Pressform eingefüllt und zu Vliesen gepresst. Die Festigkeit der Naturfaserplatte als Vlies war ebenfalls sehr gut, sie brennt nicht, die Brandfläche strahlt noch etwas Temperatur aus, das Nachglühen ist sehr gering und nach 20 Min. konnte kein Nachglühen mehr beobachtet werden, Die Temperatur nahm rasch ab, und eventuell Glimmstellen erloschen vollständig.In an exemplary embodiment, natural fibers were first placed or completely soaked in boric acid and / or borax solution and then dried again. Then the treated natural fibers were poured into a concrete mixer as in the previous variant and also sprayed with PMDI, then poured into a press mold and pressed into fleeces. The strength of the natural fiber board as a fleece was also very good, it does not burn, the burned surface still radiates a little temperature, the afterglow is very low and after 20 minutes no afterglow could be observed, the temperature decreased quickly and any glowing spots extinguished Completely.
Die vorteilhaften Wirkungen der Erfindung im Zusammenhang mit Blähgraphit wird im Beispiel dieser Anmeldung beispielhaft ausführlicher illustriert.The advantageous effects of the invention in connection with expandable graphite are illustrated in more detail in the example of this application.
In der Anwendung lässt man das erfindungsgemäße Mittel eine für das jeweilige Material übliche Zeit einwirken und/oder einziehen und kann diese dann in gewohnter, dem Fachmann geläufiger Weise zum flamm- und/oder brandgeschützten Material oder Produkt (Erzeugnis, Verbundmaterial, Verbundwerkstoff, Isoliermaterial, Baustoff usw.) weiterverarbeiten.In use, the agent according to the invention is allowed to act and / or be drawn in for a time customary for the respective material and can then be used in the usual manner familiar to the person skilled in the art for the flame and / or fire-proof material or product (product, composite material, composite material, insulating material, Processing building material etc.).
Die Qualität eines behandelten Materials und/oder Stoffes verbleibt unverändert, und wird nicht nachteilig beeinflusst.The quality of a treated material and / or substance remains unchanged and is not adversely affected.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den nachfolgenden Beispielen und den Ansprüchen entnehmbar. Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Beispielen und den Ansprüchen dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein. Im Folgenden soll also die Funktionsweise der Erfindung anhand von Beispielen näher beschrieben werden, jedoch ohne die Erfindung hierdurch in ihrem Umfang beschränken zu wollen. Der Umfang der Erfindung ist in den Patentansprüchen definiert und wird durch die obige ausführliche Beschreibung gestützt. Die Beispiele dienen der weiteren Erläuterung.Further advantages and advantageous configurations of the invention can be found in the following examples and the claims. All of the features presented in the description, the following examples and the claims can be essential to the invention both individually and in any combination with one another. The mode of operation of the invention is therefore to be described in more detail below using examples, but without wishing to restrict the scope of the invention. The scope of the invention is defined in the claims and is supported by the above detailed description. The examples serve for further explanation.
BeispieleExamples
Beispiel 1: Flammschutz-Anwendungen Blähgraphit - Naturfaserdämmplatten-VersucheExample 1: Flame retardant applications for expanded graphite - experiments with natural fiber insulation boards
Beispiel 1a (Vergleich):Example 1a (comparison):
In einem ersten Versuch wurden Naturfasern in einem Betonmischer eingefüllt und vorerst mit dem Flammschutz (Borsäure/Borax) gesprüht und anschließend mit einem PMDI Binder (formaldehydfreier Binder mit sehr wenig Einsatzmenge, bisher im Stand der Technik Harnstoff) besprüht. Nach ausreichendem Durchmischen wurden die behandelten Naturfasern unter hohem Druck und Temperatur zu Naturfaserdämmplatten gepresst.In a first attempt, natural fibers were poured into a concrete mixer and initially sprayed with the flame retardant (boric acid / borax) and then sprayed with a PMDI binder (formaldehyde-free binder with very little use, previously urea in the state of the art). After sufficient mixing, the treated natural fibers were pressed into natural fiber insulation boards under high pressure and temperature.
Die hergestellten Naturfaser-Platten brannten trotz 10 minütiger Beflammung nicht rasch ab, sondern nur sehr langsam durch inneres Nachglühen, was durch die gespeicherte innere Zündtemperatur und dem vorhandenen Sauerstoff verursacht wird. Dieses Phänomen ist das eigentliche Hauptproblem, weshalb eine derartige Naturfaserdämmplatte des Standes der Technik kein Brandzertifikat (B1) erreicht.The natural fiber panels produced did not burn down quickly, despite being exposed to a flame for 10 minutes, but only very slowly through internal afterglow, which is caused by the stored internal ignition temperature and the oxygen present. This phenomenon is the actual main problem, which is why such a natural fiber insulation board of the prior art does not achieve a fire certificate (B1).
Beispiel 1b (Vergleich):Example 1b (comparison):
In einem weiteren Versuch wurde das PMDI mit zwei verschiedenen Brandschutzmitteln abgemischt. Da das PMDI mit Wasser reagiert und in beiden verwendeten Brandschutzmitteln Wasser enthalten war, waren auch diese Versuche nicht erfolgreich. Aus den Versuchen ergab sich die Hypothese, dass Borsäure und/oder Borax aus den Brandschutzmitteln die Naturfasern gut schützt und somit das PMDI nachglühte. Daher wurden zusätzliche Phosphonat-basierende Brandschutzmittel appliziert, was jedoch ebenfalls nicht erfolgreich war.In a further experiment, the PMDI was mixed with two different fire retardants. Since the PMDI reacts with water and water was contained in both fire retardants used, these attempts were not successful either. The tests gave rise to the hypothesis that boric acid and / or borax from the fire retardants protect the natural fibers well and thus the PMDI glowed afterwards. Therefore, additional phosphonate based fire retardants were applied, but this was also unsuccessful.
Beispiel 1c (Vergleich):Example 1c (comparison):
Weitere Versuche mit verschiedenen Mischungsvarianten von Brandschutzmitteln wurden intensiviert und in ähnlicher Weise zu den vorstehenden fehlgeschlagenen Versuche Versuche durchgeführt: Naturfasern wurden im Betonmischer mit 20 Gew.-% Borsäure-Flammschutzmittel und 5 Gew.-% Phosphonat-basierendes Flammschutzmittel und 0,3 Gew.-% PMDI besprüht, vermischt und zu Naturfaserplatten verpresst. Die Naturfasern waren jedoch zu nass, ließen sich daher kaum verkleben, und dennoch glühten diese im Brand-/Flammversuch nach, und zwar auch nach vollständiger Trocknung glühte es noch nach.Further tests with different mixing variants of fire retardants were intensified and tests carried out in a similar way to the failed tests above: Natural fibers were mixed with 20% by weight boric acid flame retardant and 5% by weight phosphonate-based flame retardant and 0.3% by weight -% PMDI sprayed, mixed and pressed into natural fiber boards. The natural fibers, however, were too wet and could hardly be glued together, and yet they continued to glow in the fire / flame test, and even after complete drying it still glowed.
Beispiel 1d (erfindungsgemäß):Example 1d (according to the invention):
Die vorstehenden fehlgeschlagenen Versuche wurden zu erfindungsgemäßen Versuchen modifiziert. Hierzu wurden zwei repräsentative Versuche durchgeführt:
- Erfindungsgemäßer Versuch 1: 500 g Naturfasern, insbesondere Hanf, wurden mit 12% Restfeuchte in einen Betonmischer eingefüllt, dann 120 g Blähgraphit (möglich ist auch mit weniger und mehr, insbesondere im Bereich 1 Gew.-% - 60 Gew.-% bezogen auf Gewichtsmenge der Naturfasern als 100 Gew.-%) zudosiert und 5 Min. durchmischt. Es wurden dann 0,3 Gew.-% PMDI (bezogen auf behandelte Naturfasern als 100-Gew.-%) aufgesprüht, Das Mischgut wurde in eine Pressform eingefüllt und zu einer Faserplatte verpresst. Das erhaltene Naturfaserplatten-Erzeugnis wies die für die Praxis erforderliche Festigkeit auf, Nach 10 Min. Beflammung wurden kein Brennen und kein Nachglühen beobachtet, die Temperatur der Brandfläche sank schlagartig. Blähgraphit wirkte intumeszierend, blähte an der Brandstelle auf, verhinderte das Entzünden der Cellulose, ließ keine Temperatur ins Innere des Faser-Dämmstoffs, erlosch sofort nach Entfernen der Flamme, und glühte keineswegs nach. Somit wies das erfindungsgemäße mit Blähgraphit geschützte Naturfaserplatten-Erzeugnis Brandschutzeigenschaften für zumindest ein B1-Zertifikat auf.
- Erfindungsgemäßer Versuch 2: Naturfasern, insbesondere Hanf, in wurden Borsäure- und/oder Borax-Lösung eingelegt bzw. vollständig eingetränkt, in einer Menge wie im allgemeinen Teil der Anmeldung beschrieben. Diese behandelten Naturfasern ließ man wieder trocknen, sie wurden in einen Betonmischer eingefüllt und mit 0,3 Gew.-% PMDI (bezogen auf behandelte Naturfasern als 100-Gew.-%) besprüht, sodann in eine Pressform eingelegt und zu einer Faserplatte verpresst. Die Festigkeit der erhalten Naturfaserplatte war ebenfalls sehr gut, sie brannte bei Beflammung nicht, die Brandfläche strahlte nach Beflammung noch etwas Temperatur aus, das Nachglühen war aber sehr gering, und nach spätestens 20 Min. wurde kein Nachglühen mehr beobachtet, die Temperatur nahm ab, die ggf. bei Beflammung beobachtete Glut erlosch vollständig.
- Experiment 1 according to the invention : 500 g natural fibers, in particular hemp, were poured into a concrete mixer with 12% residual moisture, then 120 g expandable graphite (is also possible with less and more, in particular in the range 1 wt .-% - 60 wt .-% based on Amount by weight of the natural fibers as 100% by weight) and mixed for 5 minutes. 0.3% by weight of PMDI (based on treated natural fibers as 100% by weight) was then sprayed on. The mixture was poured into a press mold and pressed to form a fiber board. The natural fiber board product obtained had the strength required in practice. After 10 minutes of exposure to the flame, no burning and no afterglow were observed, and the temperature of the burned surface dropped suddenly. Expandable graphite had an intumescent effect, puffed up at the point of fire, prevented the cellulose from igniting, did not allow any temperature into the interior of the fiber insulation material, went out immediately after removing the flame and did not continue to glow. The natural fiber board product according to the invention protected with expandable graphite thus had fire protection properties for at least a B1 certificate.
- Experiment 2 according to the invention : natural fibers, in particular hemp, were placed in or completely soaked in boric acid and / or borax solution, in an amount as described in the general part of the application. These treated natural fibers were allowed to dry again, they were poured into a concrete mixer and sprayed with 0.3% by weight PMDI (based on treated natural fibers as 100% by weight), then placed in a mold and pressed to form a fiber board. The strength of the preserved natural fiber board was also very good, it did not burn when exposed to a flame, the burned surface still radiated a bit of temperature after exposure to the flame, but the afterglow was very low, and after 20 minutes at the latest no more afterglow was observed, the temperature decreased, any embers observed when the fire was exposed to fire extinguished completely.
Beispiel 2:Example 2:
Bei Dämmungen, beispielsweise in Form von Schaum-, Press-, Filz-, Vlies- und/oder Komposit-(Vor-)Produkten, bestehend aus oder umfassend Naturfasern sowie Haftmittel und/oder Bindemittel und/oder Leime und/oder ggf. auch Polyolefin-basierte Stoffe, hat sich der Einsatz von Blähgraphit als sehr vorteilhaft erwiesen.In the case of insulation, for example in the form of foam, pressed, felt, fleece and / or composite (pre-) products, consisting of or comprising natural fibers as well as adhesives and / or binders and / or glues and / or possibly also Polyolefin-based materials, the use of expandable graphite has proven to be very beneficial.
Die Erfindung kann daher für die Ausgestaltungen betreffend Materialien und/oder (Vor-)Produkte, die aus insbesondere Bindemittel und/oder Leime enthaltenden Naturfasern bestehen oder diese umfassen, ausgeführt werden, indem in diese Materialien und/oder (Vor-)Produkte zur Verminderung der Entflammbarkeit und/oder Brennbarkeit, insbesondere als Flammschutzmittel und/oder Brandschutzmittel, Blähgraphit direkt eingearbeitet wird.The invention can therefore be carried out for the configurations relating to materials and / or (pre-) products which consist of, in particular, natural fibers containing binders and / or glue, by adding materials and / or (pre-) products to reduce them the flammability and / or combustibility, in particular as a flame retardant and / or fire retardant, expandable graphite is incorporated directly.
Beispielsweise wird eine ggf. Zusatzstoffe sowie ggf. zusätzlich Borsäure und/oder Borax enthaltende, und Blähgraphit enthaltende Zusammensetzung auf ein behandeltes oder unbehandeltes Schaum-, Press-, Filz-, Vlies- und/oder Komposit-(Vor-)Produkt (oder daraus gebildeten Träger) als Pulver und/oder Granulat aufgestreut oder durch Mischen eingebracht und/oder, falls als Lösung bzw. Emulsion bzw. Suspension vorliegend, diese aufgesprüht oder durch Mischen eingebracht.For example, a composition optionally containing additives and optionally also boric acid and / or borax and containing expandable graphite is applied to a treated or untreated foam, pressed, felt, fleece and / or composite (pre-) product (or from it carrier formed) as powder and / or granules sprinkled on or introduced by mixing and / or, if present as a solution or emulsion or suspension, this is sprayed on or introduced by mixing.
Die Verwendung von Blähgraphit in den beschriebenen Materialien und/oder (Vor-)Produkten ermöglicht es, bei (vertikaler) Kantenbeflammung eine Verschmelzung bzw. ein Tropfen durch Verschmelzung des z.B. enthaltenen Bindemittels und/oder Leims, und speziell von in den Materialien und/oder (Vor-)Produkten enthaltenen Polyolefin-basierten Stoffen wie insbesondere Polyethylen, Polypropylen und/oder Polystyrol, wirkungsvoll zu unterbinden und somit die Flammenbildung und die Ausbreitung eines Brandes zu verhindern, bzw. durch Unterbinden von Glimmen und/oder Nachglimmen zumindest aber über einen ausreichenden Zeitraum hinweg soweit zu erschweren.The use of expandable graphite in the materials and / or (pre-) products described makes it possible, in the event of (vertical) edge flaming, a fusion or a droplet by fusing the e.g. contained binding agent and / or glue, and especially of polyolefin-based substances contained in the materials and / or (pre-) products such as in particular polyethylene, polypropylene and / or polystyrene, to effectively prevent and thus prevent the formation of flames and the spread of a fire , or by suppressing glowing and / or afterglowing, at least over a sufficient period of time.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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.This list of the documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- WO 2017/081240 A1 [0002]WO 2017/081240 A1 [0002]
- WO 2017/118765 A1 [0002]WO 2017/118765 A1 [0002]
- WO 2012/104040 A1 [0040]WO 2012/104040 A1 [0040]
- WO 2012/104039 A1 [0040, 0041]WO 2012/104039 A1 [0040, 0041]
- WO 2008/116340 A1 [0040]WO 2008/116340 A1 [0040]
- WO 2009/003606 A1 [0040]WO 2009/003606 A1 [0040]
- WO 2011/047804 A1 [0040]WO 2011/047804 A1 [0040]
- WO 9426993 A1 [0040]WO 9426993 A1 [0040]
- DE 202005004879 [0089, 0090, 0091]DE 202005004879 [0089, 0090, 0091]
Zitierte Nicht-PatentliteraturNon-patent literature cited
- DIN 60001-1 [0022]DIN 60001-1 [0022]
- DIN EN ISO 6938 [0022]DIN EN ISO 6938 [0022]
- ISO/CD 18393 [0097]ISO / CD 18393 [0097]
- DIN 4108-4 [0099]DIN 4108-4 [0099]
- DIN EN 12086 [0099]DIN EN 12086 [0099]
- DIN EN 13501-1 [0099]DIN EN 13501-1 [0099]
- DIN EN 29052 [0099]DIN EN 29052 [0099]
- DIN EN 29053 [0099]DIN EN 29053 [0099]
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019107982.9A DE102019107982A1 (en) | 2019-03-28 | 2019-03-28 | Flame, fire and glow-protected natural fiber insulation materials and their production and use, in particular for natural fiber insulation products |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019107982.9A DE102019107982A1 (en) | 2019-03-28 | 2019-03-28 | Flame, fire and glow-protected natural fiber insulation materials and their production and use, in particular for natural fiber insulation products |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102019107982A1 true DE102019107982A1 (en) | 2020-10-01 |
Family
ID=72612660
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102019107982.9A Pending DE102019107982A1 (en) | 2019-03-28 | 2019-03-28 | Flame, fire and glow-protected natural fiber insulation materials and their production and use, in particular for natural fiber insulation products |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102019107982A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4029985A1 (en) * | 2021-01-14 | 2022-07-20 | Energiepark Hahnennest GmbH & Co.KG | Method for producing a fibre blend |
EP4230685A1 (en) * | 2022-02-18 | 2023-08-23 | Salamander SPS GmbH & Co. KG | Flame retardant composite material |
-
2019
- 2019-03-28 DE DE102019107982.9A patent/DE102019107982A1/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4029985A1 (en) * | 2021-01-14 | 2022-07-20 | Energiepark Hahnennest GmbH & Co.KG | Method for producing a fibre blend |
EP4230685A1 (en) * | 2022-02-18 | 2023-08-23 | Salamander SPS GmbH & Co. KG | Flame retardant composite material |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102007048422A1 (en) | Wood fiber thermal insulation material and method for its production | |
JP2013525248A (en) | Fibrous plasticized gypsum composition | |
DE102017100313A1 (en) | Flame or fire retardant and its preparation and use in particular for wood, cellulose and polyolefin-based products | |
EP1944423B1 (en) | Insulation material based on renewable resources | |
Asdrubali | 19th INTERNATIONAL CONGRESS ON ACOUSTICS MADRID, 2-7 SEPTEMBER 2007 | |
CN102487606A (en) | Reed composite material, method for producing a reed composite material, and construction material using same | |
EP0351670B1 (en) | Poorly inflammable construction parts, especially boards, and process for their manufacture | |
DE102019107982A1 (en) | Flame, fire and glow-protected natural fiber insulation materials and their production and use, in particular for natural fiber insulation products | |
EP3946858A1 (en) | Composite panel, method for the production thereof and uses thereof | |
CN104262984A (en) | Bagasse Composite, Method For Preparing Same And Interior Material Using Same | |
EP1525264B1 (en) | Method for the production of fire-resistant moulded wood fibre pieces | |
EP3323576B1 (en) | Method for the preparation of fire-retardant insulating panels/mats on the basis of renewable resources | |
Dahy | Agro-fibres biocomposites' applications and design potentials in contemporary architecture: case study: rice straw biocomposites | |
Srichan et al. | Characteristics of particleboard manufactured from bamboo shoot sheaths | |
EP1884502B1 (en) | Thermal and/or acoustic insulation material and thermal insulation plaster, finishing coat and insulation board, containing such a material | |
DE10124467B4 (en) | Inflatable insulation material for use in building elements and manufacturing processes | |
EP1203845A1 (en) | Process for manufacturing an insulation | |
Joshi | Florindo Gaspar1, Aliaksandr Bakatovich2, Nadezhda Davydenko2 and | |
DE102020200498B3 (en) | OSB panel with a top layer of Typha sheet material | |
El-Ghezal et al. | Palm wastes for bio-based materials production | |
Ottmann | Biotic Materials | |
Saju | Investigations into Chemical treatment of Medium Density Coir Fibre Boards for enhancing Fire Retardant properties | |
WO2024033496A1 (en) | Insulating and construction elements based on renewable raw materials | |
AT405309B (en) | INSULATION | |
WO2004113447A1 (en) | Molded bodies and method for the production thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R082 | Change of representative |