DE19807821A1 - Dämmstoffe aus Flachsfasern und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Dämmstoffe aus Flachsfasern oder auch anderen Pflanzenfasern zur Verwendung als Dämmplatten oder Dämmatten für Wärmedämmungen oder Schalldämmungen hauptsäch­ lich im Baubereich, sowie ein Verfahren zur Herstellung solcher Dämmstoffe.

Allgemein bekannt sind Dämmstoffe in Form vom Matten oder Platten aus Steinwolle und Glasfasern.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, zur Förderung der Belange des Umweltschutzes Dämmstoffe für Wärme und Schall­ dämmung aus nachwachsenden Rohstoffen und ein Verfahren zu deren Herstellung zu schaffen, mit der Maßgabe, daß solche Dämmstoffe qualitativ und hinsichtlich ihrer Wärmedämmfähig­ keit oder Schalldämmfähigkeit den herkömmlichen Wärmedämm­ stoffen zumindest gleichwertig sein müssen und daß deren Herstellung wirtschaftlich sinnvoll und selbsttragend, das heißt konkurrenzfähig, möglich sein muß.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Dämm­ stoffe aus Flachsfasern unter Beimischung von Stützfasern aus Kunststoff hergestellt werden und die Stützfasern durch Ver­ schmelzen zu einer elastischen Stützmatrix miteinander ver­ bunden werden.

Die wesentlichen Merkmale der erfindungsgemäßen Flachsfaser- Dämmstoffe und des Verfahrens zu deren Herstellung sind in den Patentansprüchen angegeben und werden in der nachstehen­ den Beschreibung im einzelnen erläutert.

Obwohl sich die Erfindung insbesondere auf Dämmstoffe aus Flachsfasern bezieht und daher die Erfindung anhand solcher Flachsfaser-Dämmstoffe beschrieben wird, können statt Flachs­ fasern auch andere Pflanzenfasern in Betracht kommen und die Erfindung erstreckt sich auch auf Dämmstoffe aus anderen Pflanzenfasern. Hier kommen z. B. Hanf oder Nesseln in Be­ tracht.

Die erfindungsgemäßen Dämmstoffe in Form von Matten oder Platten bestehen aus einem Flachsfaservlies, das durch eine Matrix aus Schmelzfasern aus Kunststoff verfestigt ist.

Es ist davon auszugehen, daß ein ausschließlich aus Flachsfa­ sern bestehender Dämmstoff bestimmten notwendigen Anforderun­ gen nicht genügen würde, nämlich insbesondere hinsichtlich der Druckbelastbarkeit und der geforderten lockerten und vo­ luminösen Beschaffenheit, die für die Dämmwirkung unabdingbar notwendig ist.

Durch die den Flachsfasern beigemischten Schmelzfasern wird eine stützende Matrix geschaffen, die über die notwendige Steifigkeit und Elastizität verfügt, um die funktionsnotwen­ digen Eigenschaften des Dämmstoffs herbeizuführen und auch beizubehalten. Eine gewisse Druckbelastbarkeit ist beispiels­ weise bei der Verwendung als Trittschalldämmung notwendig, wo zwar ein Zusammendrücken des Dämmstoffs unter der Belastung der darauf aufgebrachten Bodenkonstruktion und deren späteren Belastung zulässig ist, der Dämmstoff aber trotzdem nicht über ein bestimmten Maß hinaus zusammengedrückt werden soll und ein Mindestmaß an lockerer Beschaffenheit und Luftein­ schlüssen dauerhaft behalten muß, um die Dämmfunktion erfül­ len zu können.

Auch bei der Verwendung als Wärmedämmaterial muß der Dämm­ stoff über eine gewisse Druckbelastbarkeit und ein elasti­ sches Rückstellvermögen verfügen, damit er nicht durch ört­ lich einwirkende Druckbelastungen zusammengedrückt wird und dadurch seine Dämmfähigkeit verliert. Vielmehr soll der Dämm­ stoff nach Einwirkung von Druckbelastungen sich infolge sei­ nes elastischen Rückstellvermögens in seine ursprüngliche Konfiguration zurückstellen, also die Konstruktionsdicke einer Matte oder Platte und ihre lockere, gleichmäßig von Lufteinschlüssen durchsetzte Struktur wieder einnehmen.

Diese mechanischen Eigenschaften werden bei den erfindungs­ gemäßen Dämmstoffen durch die beigemischten matrixbildenden Schmelzfasern hergestellt. Diese Schmelzfasern bestehen vor­ zugsweise aus Polyester oder auch aus Polyäthylen und Poly­ propylen, und zwar in der Weise, daß die Fasern einen Kern aus einem Material mit höherem Schmelzpunkt (z. B. ca. 250°C) und eine äußere Schicht in Form eines Mantels aus einem Material mit niedrigerem Schmelzpunkt (z. B. ca. 110°C) haben. Der Kern der Fasern weist eine relativ hohe mechanische Steifigkeit und ein elastisches Rückstellvermögen auf, und der Mantel der Fasern ermöglicht das Verschmelzen dieser
Fasern an ihren Berührungsstellen ohne Beeinträchtigung der mechanischen Festigkeit des Kerns. Die so gebildete Schmelz­ fasermatrix bildet ein tragendes Gerüst, das von den Flachs­ fasern in lockerer Anordnung durchsetzt ist, und das auch bei einem Zusammendrücken des Dämmstoffs diesen bei einem elasti­ schen Rückstellvorgang wieder in seiner ganzen Dicke auf­ lockert. Als Stützfasern kommen auch biologisch abbaubare Stützfasern in Betracht.

Da die unbehandelte Flachsfaser leicht entflammbar ist, muß, um die Einstufung der Dämmstoffe in die Brandklasse B 2 (normal entflammbar) zu erreichen, eine Brandschutzimprägnie­ rung der Flachsfasern in den erfindungsgemäßen Dämmstoffen vorhanden sein, die zugleich auch gegen Schädlingsbefall der Dämmstoffe und Schimmelbildung schützt.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Dämmstoffe erfolgt fol­ gendermaßen:

Zunächst wird in an sich bekannter Weise die Flachsfaser her­ gestellt. In der Flachsstrohaufbereitung wird das in Ballen angelieferte Flachsstroh mittels Ballenöffnern geöffnet. Da­ nach wird on-line die Strohfeuchte gemessen und das Material ggfs. nachgetrocknet. Sodann wird das Stroh gebrochen und in mehreren Stufen gereinigt. Bei diesem Reinigungsprozeß werden die enthaltenen Samen und Schäben separiert und Wurzeln und Erde entfernt. Als Endprodukt der Aufbereitung fällt die feinentholzte Flachsfaser als Ausgangsrohstoff für die Vlies­ herstellung an. Die Faserlänge der Flachsfaser kann nach Bedarf eingestellt werden.

Die aufgeschlossenen und nachgereinigten Flachsfasern werden sodann zusammen mit den Stützfasern in Mischbehältern, die zugleich auch als Vorlage- bzw. Vorratsbehälter funktionie­ ren, intensiv vermischt und pneumatisch in eine Vlieserzeu­ gungsanlage gefördert. In einer ersten Stufe, der Vorvlies­ bildung, wird nach weiterer intensiver Mischung ein Vorvlies gelegt. Auf dieses Vorvlies werden die erforderlichen Zu­ schlagstoffe für den Brandschutz und gegen Pilzbefall aufge­ bracht (Imprägnierung) und das Vorvlies getrocknet. Das ge­ trocknete Vorvlies wird nach nochmaligem Öffnen und Durch­ mischen in einem aerodynamischen Vliesbildner in der ge­ wünschten Höhe (Dämmstoffdicke) für den Dämmzweck aufgelegt.

Statt eines aerodynamischen Vliesbildners kann auch das her­ kömmliche Verfahren unter Einsatz einer Krempel Anwendung finden. Zweck des Krempelprozesses ist es, zunächst die Entwirrung der in die Krempel beförderten Fasern zu bewirken, sowie die Reinigung und Parallelisierung der gestreckten Einzelfasern zu bewerkstelligen, um einen gleichmäßigen, zusammenhängenden Flor zu bilden. Die Krempel besteht aus einem System von mit "Garnituren" belegten Walzen, nämlich einer schnell umlaufenden großen Hauptwalze, die die Fasern auseinanderzieht, und einer Anordnung von unterschiedlich schnellaufenden kleinen Walzen, welche die Fasern weiter auflockern und parallelisieren. Der so gebildete, etwa 1 bis 2 cm dicke Faserflor wird dann über eine Abnehmerwalze der Vlieslegung zugeführt. Dabei werden die Flore im Kreuzleger zu mehreren Lagen übereinandergeschichtet, bis die gewünschte Gesamtdicke erreicht ist.

Vorzugsweise erfolgt die Vliesbildung aber in einem aerody­ namischen Vliesbildner. Dieser besteht aus einem Tambour mit Sägezahndrahtbelag, einer unteren Siebtrommel mit großem Durchmesser, einer angetriebenen oberen Siebtrommel, und ei­ nem Ablieferungstransporteur. Der Tambour übernimmt das Vor­ vlies und löst es noch einmal auf. Ein regulierbarer Luft­ strom legt auf den Siebtrommeln das Wirrvlies, das dann auf den Transporteur abgeliefert wird. Das Flächengewicht es Wirrvlieses wird durch die Ablieferungsgeschwindigkeit ein­ gestellt. Dieses aerodynamische Verfahren ist gegenüber dem herkömmlichen Verfahren mit einer Krempel vorteilhaft, weil es bautechnisch weit weniger aufwendig als die Krempel ist und weil auch ein Kreuzleger überflüssig ist, da die ge­ wünschte Vliesdicke von Anfang an eingestellt werden kann. Optional kann die Vliesbildung auch mit Heißluft erfolgen, wodurch das Vlies gleichzeitig thermofixiert wird.

Das Imprägnieren der Fasern erfolgt durch Imprägnieren des Vorvlieses zwischen dem Vorvliesbildner und dem Vliesbildner. Das Aufbringen des Imprägniermittels auf die Fasern erfolgt durch Besprühen des Vorvlieses mit der Brandschutzmittellö­ sung. Vorzugsweise wird dies in der Weise bewerkstelligt, daß das Vorvlies zunächst mit etwa 50% der notwendigen Brand­ schutzmittellösung durch Flachstrahldüsen oder durch Ultra­ schallzerstäubung von der Oberseite her besprüht wird, wäh­ rend an der Unterseite des Vorvlieses ein Saugdruck angelegt wird. Gleichzeitig wird das Vlies elektrostatisch aufgeladen. Diese Maßnahmen führen zu einer nur bestimmten Eindringtiefe der Lösung, die bis mindestens zur Mitte der Vorvliesdicke reicht. Ein völliges Durchdringen des Vorvlieses mit der auf­ gesprühten Lösung ist nicht erwünscht, da dies zu einer Ver­ schmutzung des Transportbandes führen und aufwendige Reini­ gungsarbeiten notwendig machen würde. Das zu imprägnierende Vlies wirkt bei dieser Behandlung also selbst als Filter, welches die zersprühte bzw. zerstäubte Brandschutzmittellö­ sung vollständig absorbiert. Anschließend wird das Vorvlies getrocknet, gewendet und von der anderen Seite her der glei­ chen Behandlung unterzogen. Auf diese Weise wird das Vorvlies in seiner ganzen Dicke imprägniert. Auf Grund dieser Maßnah­ men wird der im Vlies auftretende Gradient nivelliert und es wird eine homogene und sichere Imprägnierung aller Fasern im Vlies erreicht. Der Sprühkegel wird elektronisch überwacht. Bei auftretenden Störungen schaltet sich automatisch ein zweiter Sprühbalken ein und der erste kann gewartet werden.

Das auf der Vlieslegemaschine in der gewünschten Dicke aufge­ legte Vlies wird dann sofern nicht schon bei der Vliesbildung eine Thermofixierung durch Heißluft erfolgt ist, durch eine Thermobondinganlage ausgetragen. In dem Vlies sind die Flachsfasern und die beigemischten Schmelzfasern in gleich­ förmiger Durchmischung enthalten. In der Thermobondinganlage wird das Vlies durch Heißluft mit einer oberhalb der Schmelz­ temperatur des Mantels der Schmelzfasern liegenden Temperatur verfestigt, in dem die Mäntel der Stützfasern geschmolzen bzw. angeschmolzen und dadurch die Stützfasern an ihren Be­ rührungsstellen miteinander verschweißt werden. Dadurch ent­ steht ein dreidimensionales Stützgittergerüst innerhalb des Vlieses, durch welches die Vliesmatte ihre Stabilität und Dauerelastität erhält.

In einer sich an die Thermobondinganlage anschließenden Kühl­ zone verfestigen sich die Fasermantelverschmelzungen der Stützfasern und das Stützgerüst innerhalb des Vlieses ist da­ mit fertiggestellt. Nach der Kühlzone erfolgt der Zuschnitt der nun fertiggestellten Dämmstoffmatte in die gewünschte Länge und Breite der vorgesehenen Formatgrößen.

Eine zusätzliche Verfestigung der Faservliese kann auch me­ chanisch durch Vernadeln verfolgen. Beim Vernadeln bewirken seitlich mit Widerhaken versehene Nadeln, die an Nadelbret­ tern angebracht sind, durch Einstechen von oben und unten in das Vlies eine Faserverschlingung und dadurch eine Verdich­ tung. Ein Vernadeln kann ggrs. nur außen erfolgen, um die Oberflächen des Vlieses zu verdichten, während das Vlies innen locker bleibt zum Beispiel um verdichtetes Dämmaterial für eine Trittschalldämmung zu erzeugen.

Das erfindungsgemäße Dämmaterial kann auch als "Sandwich" ausgebildet sein, in dem es Außenschichten aus anderem Mate­ rial als der Innenbereich haben kann oder in dem nur eine Außenschicht aus anderem Material als das übrige Vlies be­ steht.

Claims (18)

1. Dämmstoff aus Flachsfasern oder anderen Pflanzenfasern zur Verwendung als Wärme- oder Schallisoliermaterial, bestehend aus einem in der gewünschten Dämmstoffdicke hergestellten Faservlies, wobei die das Faservlies bildenden Pflanzenfasern mit Stützfasern aus Kunststoff innig durchmischt und die Stützfasern durch Verschweißen miteinander zu einer im we­ sentlichen formstabilen elastischen Stützmatrix miteinander verbunden sind.

2. Dämmstoff nach Anspruch 1, wobei die Stützfasern aus einem Kern und einem Mantel bestehen, wobei der Kern eine wesent­ lich höhere Schmelztemperatur als der Mantel aufweist.

3. Dämmstoff nach Anspruch 2, wobei die Stützfasern aus Polyester bestehen.

4. Dämmstoff nach Anspruch 2, wobei die Stützfasern einen Kern aus Polypropylen und einen Mantel aus Polyäthylen auf­ weisen.

5. Dämmstoff nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Schmelztemperatur des Mantels bei etwa 110°C und die Schmelztemperatur des Kern oberhalb von etwa 200°C liegt.

6. Dämmstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Fasern mit einem Brandschutzsalz imprägniert sind.

7. Dämmstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Fa­ servlies in mindestens einem Oberflächenbereich oder insge­ samt zusätzlich durch Vernadeln verfestigt ist.

8. Dämmstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei mindes­ tens ein Oberflächenbereich des Faservlieses aus anderem Fa­ sermaterial als der Innenbereich bzw. der übrige Bereich des Faservlieses besteht.

9. Verfahren zum Herstellen eines Dämmstoffs nach Anspruch 1, mit folgenden Schritten:

• a) Herstellen von Flachsfasern oder anderen Pflanzenfasern mit dem gewünschten Faserlängenbereich aus Stroh,
• b) inniges Durchmischen der Pflanzenfasern mit Stützfasern aus Kunststoff, vorzugsweise bestehend aus einem Kern mit hö­ herer Schmelztemperatur und einem Mantel mit niedrigerer Schmelztemperatur,
• c) Bilden eines Faserflors als Vorvlies,
• d) Auflösen des Vorvlieses und Vliesbildung bis zum Erreichen der gewünschten Schichtdicke, und
• e) Verschweißen der Stützfasern durch Thermobonding zu einer Stützfasermatrix.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Vliesbildung aerody­ namisch mittels eines vorzugsweise regulierbaren Luftstromes erfolgt,. der ein Wirrvlies auf Sieborganen auflegt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Einstellung des Flächengewichts bzw. der Dicke des Wirrvlieses durch die Ein­ stellung der Ablieferungsgeschwindigkeit des gelegten Wirr­ vlieses von den Sieborganen erfolgt.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei das Thermobon­ ding bereits bei der Wirrvlieslegung durch Verwendung eines heißen Luftstromes erfolgt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die Fasern durch Aufsprühen einer Imprägnierlösung auf das Vor­ vlies im bei gleichzeitigem Anlegen eines Unterdrucks an der Unterseite des Vorvlieses imprägniert werden.

14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Imprägnierlösung zum Aufsprühen ultraschallzerstäubt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Dosierung der aufgesprühten Imprägnierlösung in einer Menge erfolgt, die nur zur Durchdringung mindestens der halben Vorvliesdicke ausreicht, und das Vorvlies anschließend getrocknet und gewendet und sodann einem Aufsprühen der Imprägnierlösung von der andern Seite unterzogen wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei das Vorvlies zum Imprägnieren elektrostatisch aufgeladen wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 16, wobei das Faservlies nach dem Thermobonding zusätzlich in mindestens einem Oberflächenbereich oder in seiner gesamten Dicke ver­ nagelt wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 17, wobei das Faservlies durch Kombinieren einer Vliesschicht aus einem ersten Fasermaterial an mindestens einer Seite mit einer Vliesschicht aus einem anderen Fasermaterial hergestellt wird.