DE19817252A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Isolierungen für Gebäudehüllen und Wände aus nachwachsenden, pflanzlichen Roh- und Reststoffen - Google Patents

Abstract

Ein niedriger Wärmeverlust über die Gebäudehülle läßt sich nur durch gute Wärmedämmung erreichen. Ökologisch und ökonomisch sinnvoll ist es, Isoliermaterialien aus nachwachsenden Rohstoffen der landwirtschaftlichen und holzverarbeitenden Betriebe für die Dämmung zu nutzen. Vorliegende Erfindung zeigt Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Isolierungen für zweischalige Gebäudehüllen aus nachwachsenden Roh- und Reststoffen, dadurch gekennzeichnet, daß das Brand- und Schädlingsschutzmittel, das auf die Oberflächen der Isolierstoffteilchen der Schüttisolierungen aufgebracht wird, aus protein-, fett- und zuckerhaltigen Pflanzenteilen, z. B. Sojabohnen, die fein vermahlen zusammen mit basisch wirkenden Stoffen, z. B. Natriumkarbonat und Calciumhydroxid, in Wasser suspendiert und gelöst werden, besteht. Nachträgliches Beschichten der feuchten Oberflächen mit pulverigem Soda und Brandkalk führt nach ausreichender Verweildauer zur Hygienisierung der pflanzlichen Isoliermaterialien.

Description

Der Energieverlust von Häusern läßt sich nur minimieren, wenn sie gut wärmegedämmt wer­ den. Wände mit hoher Speicherfähigkeit gleichen zwar Temperaturschwankungen aus, kön­ nen aber unter idealen Verhältnissen mit ihrer Speicherwirkung nur um etwa 18 Prozent die Wärmeverluste verringern, während eine gute Wärmedämmung hingegen bis zu 75 Prozent Einsparungen bringen kann. Speichermassen sind kein guter Wärmeschutz, sonst müßten alte Burgen und Schlösser mit oft meterdicken Mauern kaum beheizt werden. Der Ideologiestreit läßt sich also auf physikalischer Ebene entscheiden: Eine optimierte Isolierschichtdicke aus preiswerten, nachwachsenden Rohstoffen ist für bewohnte Gebäude sowohl ökologisch, öko­ nomisch als auch baubiologisch sinnvoll. Ein niedriger Wärmeverlust über die Gebäudeau­ ßenhülle läßt sich nur durch gute Wärmedämmung erreichen. Je besser isoliert das Haus ist, um so mehr kann die Sonne zur Deckung des Energiebedarfs beitragen. Die am meisten ver­ wendeten Dämmstoffe wie Mineralwolle, Polystyrol- und Polyurethanschäume sind ins öko­ logische Kreuzfeuer geraten. Neben den Schadstoffemissionen bei der Herstellung, Verarbei­ tung, Nutzung und Entsorgung belastet vor allem der hohe Energieverbrauch die Umwelt und die knapper werdenden Erdölreserven.

Gebräuchliche Isoliermaterialien aus Naturstoffen wie z. B. Kork, Perlite, Baumwolle, Schaf­ wolle, Flachs, Abfallpapier usw. sind zum Teil teuer und/oder ökologisch nicht unbedenklich. Ökonomisch und ökologisch sinnvoller wäre es, Isoliermaterialien aus, in großen Mengen anfallenden, nachwachsenden Rohstoffen, bevorzugt preiswerten Reststoffen der landwirt­ schaftlichen und holzverarbeitenden Betriebe für die Dämmung von Minimalenergiehäusern zu nutzen.

Bei Isoliermaterialien aus nachwachsenden, biologischen Rohstoffen stellt sich das Problem, die Materialien dauerhaft gegen Pilze, Insekten und Kleintiere (Nager) sowie mindestens normal entflammbar zu gestalten. Der zur Zeit übliche Einsatz großer Mengen von Borsalzen ist besonders bei der Entsorgung ökologisch sehr bedenklich. Gefragt wären Herstellungsver­ fahren und Schädlings- und Brandschutzmittel, die baubiologisch unbedenklich, ökologisch und wirtschaftlich sind.

In EPO 5 76 940 B 1 wird ein Schädlings- und Brandschutzmittel beschrieben, das aus Molke, dem billigen Nebenprodukt, welches bei der Verarbeitung von Milch anfällt, hergestellt wird. Das Brandschutzmittel wird durch Verseifen von Teilen des Molkefettes mit basisch wirken­ den Zusätzen hergestellt. Durch den geringen Anteil an Molkebestandteilen müssen bei der Herstellung und Verarbeitung große Mengen Wasser mechanisch und thermisch gehandhabt werden. Der Anteil und die Zusammensetzung der brandhemmenden Molkeanteile hängt sehr stark von der hergestellten Käseart ab.

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Isoliertechnik zu finden, die den Nachteil des Standes der Technik nicht hat und die den Bau von preiswerten, umweltscho­ nenden, hochisolierten Minimalenergiehäusern aus vorwiegend nachwachsenden Roh- und/oder Reststoffen ermöglicht und dabei nicht auf die Verwendung von Molke angewiesen ist. Die brandhemmenden Wirkstoffe sollten aus preiswerten, pflanzlichen Rohstoffen ge­ wonnen werden, die ausreichend genau dosiert werden können.

Die Aufgabe wurde gelöst durch ein Verfahren und eine Vorrichtung, mit der man aus tieri­ schen und pflanzlichen Roh- und/oder Reststoffen eine Schüttisolierung herstellt, mit der der Zwischenraum zweischaliger Wände, Böden und Dächer aufgefüllt wird. Die Schüttisolie­ rung wird mit baubiologisch unbedenklichen Zusätzen so behandelt, daß das biologische Material z. B. von Insekten, Nagetieren und Schimmelpilzen gemieden wird und in Bauteilen mit der Feuerwiderstandsklasse F 30 B, also feuerhemmend, einsetzbar ist. Die gefundenen Zusätze in der Isolierung machen das Material nicht zu giftigem Sondermüll.

Bevorzugt wird die biologische Schüttisolierung, die aus nachwachsenden Reststoffen wie z. B. Reisschalen, Stroh, Schilfhalmen (Reet), Bambus, sehr porösen Pflanzenstengeln, Säge­ mehl, Hobelspänen usw. hergestellt werden kann.

Zur Herstellung von Schüttisolierungen aus z. B. Stroh ist folgender Weg notwendig:

Fig. 1 Beim Ernten des stehenden Getreides werden mit dem Mähdrescher (1) die Ähren auf den Feldern knapp unter den Ähren abgeschnitten und gedroschen. Die Halme ohne ihre Äh­ ren werden dann kurz über dem Boden (2) so abgemäht und zu Garben (3) gebündelt, daß die Strohhalme nicht zerdrückt werden. Die ungequetschten Strohhalme werden mit einem um­ laufenden scharfen Messer (4) so abgeschnitten, daß Strohröhrchen von ca. 5 bis 15 mm Län­ ge entstehen. Diese Strohröhrchen werden mit einem Zyklon (6) von dem staubförmigen Feinanteil getrennt und in einem Trommelmischer (10) mit einem Schutzmittel (13) besprüht. Das Schutzmittel besteht aus Wasser, in dem optimierte Anteile aus pflanzlichen Proteinen, Fetten und Zucker sowie basisch wirkenden Stoffen und Salzen wie z. B. Soda, Kalk usw. mit einem Rührwerk (11) gelöst oder fein suspendiert worden sind. Oberflächenaktive, biologi­ sche Zusätze, die eine Benetzung der glatten Halmoberflächen verbessern, sind in das Schutzmittel eingemischt. Dann wird das benetzte Material mit Brandkalkpulver gleichmäßig eingepudert und auf Hygienisierungstemperatur gebracht. Es hat sich gezeigt, daß bei dem Mischvorgang in einer umlaufenden Trommel (10), in der die Umwälzung wie in einem Ze­ menttrommelmischer funktioniert, die Zerkleinerung der kurzen Röhrchen gering ist. Auch bei anderen pflanzlichen Materialien wird der Abrieb so klein gehalten.

Die Oberflächen der pflanzlichen Isolierstoffe werden in dem Trommelmischer (10) mit ge­ eigneten Verteilungseinrichtungen für das Schutzmittel wie Sprühdüsen (13) gleichmäßig beschichtet. Die Mengenanteile an Isolierstoffteilchen, Wasser, Protein, Fett, Zucker und basisch wirkenden Stoffen kann abhängig von der spezifischen Oberfläche und der Pflanzen­ art so gewählt werden, daß die pflanzlichen Isolierstoffe normal- bis schwer entflammbar werden und eine für die Verarbeitung optimale Feuchtigkeit besitzen.

Der Mengenanteil der basisch wirkenden Stoffe wie z. B. Soda und Kalk wird abhängig vom gewählten Pflanzenmaterial so eingestellt, daß Pilze, Bakterien, Insekten und Kleintiere wie z. B. Nager keinen Lebensraum auf dem pflanzlichen Isoliermaterial finden.

Das Gemisch aus Wasser und pflanzlichen Proteinen, Fetten sowie Zucker kann Abfall aus der Verarbeitung pflanzlicher Produkte wie z. B. Sojabohnen, Raps, Getreide usw. sein. Das Schutzmittel kann aber auch kurz vor dem Auftrag auf die Oberflächen der pflanzlichen Isolierstoffteilchen aus protein- und fetthaltigen, pflanzlichen Produkten hergestellt werden. So werden z. B. Sojabohnen fein vermahlen und dann der Anteil an Sojamehl im Wasser so dosiert gelöst und suspendiert, daß sich beim Mischen mit den pflanzlichen Isolierstoffteil­ chen die für das gewünschte Brandverhalten notwendigen Zusätze wie z. B. Proteine und Fette eingestellt haben.

Die pflanzlichen Zusätze auf den Oberflächen der Isolierstoffteilchen bilden unter Hitzeein­ wirkung eine isolierende Schicht und spalten bei der thermischen Zersetzung stickstoffhalti­ ge Gase und Stickoxyde ab, die die Sauerstoffzufuhr zu den Oberflächen der Isolierstoffteil­ chen behindern. Die leicht und stark basischen Zusatzstoffe müssen den Pilz-, Bakterien-, Insekten- und Kleintierbefall der pflanzlichen Zusatzstoffe und der Isolierstoffteilchen ver­ hindern.

Der am Schluß dosiert auf die feuchte Oberfläche der Isolierstoffteilchen aufgebrachte Brandkalk reagiert mit der Oberflächenfeuchtigkeit zu Calciumhydroxid und erwärmt mit der Reaktionswärme das pflanzliche Isoliermaterial auf Hygienisierungstemperatur, ohne die thermische Zersetzung des pflanzlichen Proteins merklich zu bewirken. Gleichzeitig bildet sich auf den pflanzlichen Isolierstoffteilchenoberflächen zusätzlich eine schützende, basische Calciumhydroxidschicht.

Es wird soviel Brandkalk zugemischt, daß die Reaktionswärme (Brandkalk reagiert mit der Feuchtigkeit an der Oberfläche der Teilchen) die Schüttisolierung auf ca. 75°C aufwärmt. Auf dieser Temperatur wird das Material so lange gehalten, bis eine Hygienisierung stattge­ funden hat. Danach wird das verdunstete Wasser mit einem Gebläseluftstrom entfernt. Das behandelte, feuchte Schüttmaterial kann außerhalb der Mischtrommel in einer Darre (14) mit Luft gekühlt und getrocknet werden. Durch Sonnenenergie, die durch eine transparente Ab­ deckung (z. B. eine transparente Folie) die angesaugte Gebläseluft erwärmt, kann die Trocknung verbessert werden.

Die mit Brand- und Schädlingsschutzmitteln beschichtete, hygienisierte, vorgetrocknete Schüttisolierung (14) wird mit geeigneten Fördereinrichtungen, wie z. B. einer pneumati­ schen Förderung (17) mit Abscheidezyklon (18), die gleichzeitig als Stromtrockner wirken kann oder mit Förderbändern in die zweischaligen Wände (20) eingebracht und gestopft. Durch den Röhrchenaufbau bleibt die Schüttisolierung z. B. aus Stroh elastisch und zeigt kei­ ne Setzungserscheinungen. Um das Füllen der Wände staubfrei zu gestalten, muß die Schütti­ solierung leicht feucht sein.

Das Material der Innen- wie der Außenschale der Wände muß dampfdurchlässig sein und Wasser kapillar nach außen transportieren können, damit die eingebaute, leicht feuchte Schüttisolierung über die Wandoberfläche austrocknen kann.

Beispiel

700 kg Hobelspäne werden in dem Trommelmischer (10), der wie ein Zementmischer funk­ tioniert, eingefüllt. Fig. 1.

Im gerührten Behälter (11) werden maximal 200 Liter leicht temperiertes Wasser vorgelegt und 20 kg Sojabohnen, die vorher mit einer Mühle (vorzugsweise Naßmühle) feingemahlen wurden, oder fertiges Sojamehl eingerührt. Das feine Sojamehl wird intensiv suspendiert und geht zum Teil in Lösung. Diesem pumpfähigen Gemisch werden 20 kg feines Natriumcarbo­ nat (Soda) und 15 kg Calciumhydroxid zugemischt. Diese Suspension mit hohen gelösten Anteilen wird auf die in einer drehenden Trommel (10) umgeworfenen Hobelspänen ge­ sprüht. Nach intensivem Mischvorgang wird langsam 30 kg feines Sodapulver in die drehen­ de Trommel hineindosiert. Nachdem das trockene, feine Sodapulver gleichmäßig auf der feuchten Oberfläche verteilt wurde, werden 15 bis 20 kg Brandkalkpulver (CaO) auf der feuchten Oberfläche der Hobelspäne fein verteilt.

Beim Zwischenlagern der Mischung (14) steigt die Temperatur der behandelten Hobelspäne auf die Hygienisierungstemperatur (ca. 70°C) und wird bei dieser Temperatur zwischengela­ gert.

Nach einer für die Hygienisierung ausreichenden Verweildauer bei ca. 70°C wird durch die behandelte, warme Hobelspäne Luft gedrückt, so daß das fertige Isoliermaterial abgekühlt und auf eine Feuchte getrocknet wird, die eine staubfreie Isolierarbeit ermöglicht.

Die so behandelten Späne zeigen auch bei örtlich höheren Feuchtigkeiten z. B. Kondensat an einer kalten Begrenzungsfolie keine Schimmelpilzbildung.

Bei Berührung mit einer Flamme glimmt das Material und verlöscht ohne Flamme wieder, so daß es für F 30 B-Konstruktionen geeignet ist.

Das Isoliermaterial kann unter fachkundiger Aufsicht auch auf Baustellen hergestellt werden und mit Förderbändern, flexiblen pneumatischen Fördereinrichtungen mit Zyklon und Filter, aber auch in Körben und Säcken zu den zu isolierenden Wänden transportiert werden.

Bei nach außen diffussionsoffenen und innen diffussionsgebremsten Wandbegrenzungen kann das vorgetrocknete Isoliermaterial nachtrocknen.

Andere geeignete, pflanzliche Rohstoffe können analog behandelt werden.

Claims (9)

1. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Isolierungen für zweischalige Gebäudehül­ len und Wände aus nachwachsenden Roh- und Reststoffen vorzugsweise Stroh, Schilf, Bam­ bus, Reisschalen, Hanfreste, sehr poröse, verholzte Pflanzenstengel, Sägemehl, Hobelspäne usw. dadurch gekennzeichnet, daß das Brand- und Schädlingsschutzmittel, das auf die Ober­ flächen der Isolierstoffteilchen der Schüttisolierung gleichmäßig aufgebracht wird, aus prote­ in-, fett- und zuckerhaltigen Pflanzenteilen vorzugsweise Sojabohnen, Raps, Getreide, usw., die fein gemahlen zusammen mit basisch wirkenden Stoffen vorzugsweise Natriumcarbonat (Soda) und Calciumhydroxid in Wasser suspendiert und gelöst werden, besteht.

2. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Isolierungen für Gebäudehüllen und Wän­ de aus nachwachsenden Roh- und Reststoffen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feuchten Oberflächen der Isolierstoffteilchen mit feinem Sodapulver und danach mit fei­ nem Brandkalkpulver (CaO) gleichmäßig in einer umlaufenden Trommel beschichtet werden.

3. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Isolierungen für Gebäudehüllen und Wän­ de aus nachwachsenden Roh- und Reststoffen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Brandkalkzugabe für die abschließende Beschichtung der feuchten Oberfläche der pflanzlichen Isolierstoffteilchen nur so hoch ist, daß das Isoliermaterial durch die Reakti­ onswärme beim Löschen des Brandkalkes durch die Feuchtigkeit an der Isolierstoffteil­ chenoberfläche auf Hygienisierungstemperatur von 70-90°C vorzugsweise 70°C gebracht und über die notwendige Hygienisierungsdauer auf dieser Temperatur gehalten wird.

4. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Isolierungen für Gebäudehüllen aus nach­ wachsenden, pflanzlichen Roh- und Reststoffen nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die brand- und schädlingsgeschützte Schüttisolierung so feucht, ca. 20 bis 30% vorzugsweise 25% in die zweischaligen Wände geschüttet und gestopft wird, daß beim Ver­ arbeiten kein Staub ensteht und das Isoliermaterial über die ausreichend diffussionsoffenen Wandschalen nach außen und innen nachtrocknen kann.

5. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Isolierungen für Gebäudehüllen aus nach­ wachsenden, pflanzlichen Roh- und Reststoffen nach Anspruch 1, 2, 3 und 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Isolierstoffteilchen abriebarm in einem umlaufenden Trommelmischer sehr schonend umgeschichtet und dabei die Oberflächen der Teilchen mit den pumpfähigen und pulverigen Schutzmitteln gleichmäßig beschichtet werden.

6. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Isolierungen für Gebäudehüllen aus nach­ wachsenden, pflanzlichen Roh- und Reststoffen nach Anspruch 1, 2, 3, 4 und 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Früchte und Samen von den für die Isolierung geeigneten Halmen und Stielen so abgetrennt werden, daß die Halme und Stiele nur geringfügig zerquetscht werden, bevor die Röhrchen und porösen Stengel mit scharfen Messern in 5 bis 50 mm, vorzugsweise 5 bis 15 mm lange Stückchen zerschnitten werden.

7. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Isolierungen für Gebäudehüllen aus nach­ wachsenden, pflanzlichen Roh- und Reststoffen nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Zerkleinerung der für die Isolierung geeigneten Pflanzenteile die staubförmigen Feinanteile abgetrennt werden.

8. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Isolierungen für Gebäudehüllen aus nach­ wachsenden pflanzlichen Roh- und Reststoffen nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß Menge und Konzentration des Brand- und Schädlingsschutzmittels sehr genau der spezifischen Oberfläche und der Pflanzenart der Isolierstoffteilchen angepaßt wer­ den.

9. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Isolierungen für Gebäudehüllen aus nach­ wachsenden, pflanzlichen Roh- und Reststoffen nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 und 8, da­ durch gekennzeichnet, daß dem Brand- und Schädlingsschutzmittel oberflächenaktive, bio­ logische Zusätze beigemischt werden, die eine Benetzung der glatten Oberflächen von Iso­ lierstoffteilchen verbessern.