DE4330928A1 - Leichtbaumaterial für den Innenausbau und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Leichtbaumaterial für den Innenausbau, bestehend aus leichten Zuschlagstoffen, bedarfsweise aus faserigen Materialien als Träger­ und/oder Verstärkungselementen und aus Bindemittel, vorzugsweise aus Gips, welche im Trockenmischverfahren vor dem zuführen der Abbindefeuchte in Verbindung gebracht werden.

Es gibt bereit Bestrebungen, den Einsatz von Mineralfasern bei der Herstellung von Leichtbaumaterialien abzulösen, da diese meist nur unter hohem erergetischen und maschinentechnischen Aufwand herzustellen und zudem durch Abbrieb bei der Verarbeitung auch schon als gesundheitsgefährdend einzuschätzen sind.

Die DE OS 3429682 zeigt eine Lösung für ein Leichtbaumaterial, welches unter Verwendung von Calziumsulfathalbhydrat als Bindemittel und wasseraufnahmefähigen Faserstoffen, wie Zellulose, als Trägerelemente mit einem Wasser/Gips-Gemisch zum Abbinden angemacht wird. Zur Verringerung des Baumaterialgewichtes werden zusätzlich Schaummittel zugeführt.

Diese Lösung hat einerseits den Nachteil, daß mehr Wasser zugeführt wird, als unbedingt zum Abbinden notwendig ist, damit vorhandene Hohlräume eingeschlämmt werden, die wiederum durch kostenverursachende chemische Schäumungsmittel ersetzt werden. Der vorhandene Wasserüberschuß muß andererseits durch energieaufwendige Trocknungsprozesse dem Baumaterial wieder entzogen werden. Energetisch und verfahrenstechnisch stellt dieser Vorschlag nicht in jedem Fall eine effektive Lösung dar.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Mängel des Standes der Technik abzubauen und ein Leichtbaumaterial für den Innenausbau zu schaffen, welches auf der Basis von gesundheitlich unbedenklichen nachwachsenden Natur­ produkten und/oder aus ebenfalls gesundheitlich unbedenklichen recycelten Abfallprodukten der Industrie bei möglichst geringer ökologischer Belastung herzustellen ist und sich durch eine besonders geringe Dichte, einen für den Innenausbau vertretbaren Feuer­ widerstandswert sowie Wärme- und Schalldämmungswert, eine gute Verarbeitbarkeit und eine gesundheitlich gute Verträglichkeit auszeichnet.

Gelöst wird die Aufgabe im wesentlichen durch die kenn­ zeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 10, indem als leichte Zuschlagstoffe pflanzliche Rohstoffe, wie z. B. blähfähige Getreidekörner eingesetzt werden, die im Ergebnis vorangegangener Bläh- oder Puffvorgänge wesentlich in ihrer Dichte gemindert sind oder pflanzliche Rohstoffe, die als Naturprodukt eine solche Leichtphase aufweisen, wie z. B. die Stengel der Maispflanze oder der Sonnenblume.

Dabei ist die Aufbereitung zusammen mit dem einzusetzenden Bindemittel und/oder Träger- bzw. Verstärkungselementen sowohl im Trockenmischverfahren als auch im Naßmischverfahren vorgesehen und möglich.

Sollten für den Einsatz des Leichtbaumaterials Träger­ bzw. Verstärkungselemente gefordert sein, dann bietet die erfindungsgemäße Lösung den Einsatz von ungeschälten Getreidekörnen, die infolge des thermischen Puffens eine porige Leichtphase als Leichtzuschlagstoff sowie faserige Bestandteile unverminderter Dichte als Träger- und/oder Verstärkungselemente aufweisen. Bevorzugten Einsatz als pflanzlicher Rohstoff bieten alle blähfähigen Getreide­ bzw. Samensorten, wie Reis, Mais, Roggen, Weizen, Hirse usw . . Die Getreide- bzw. Samenkörner werden bei einer Temperatur von ca. 130°C bis 150°C in einem Kessel ohne Zusatz von Wasser aufgepoppt, indem der Wassergehalt im Getreide- bzw. Samenkorn verdampft wird, was zum Aufplatzen der Körner führt. Das Volumen der aufgepoppten Körner hat sich auf diese Weise verdreifacht bis vervierfacht. Die Dichte des aufgepoppten Kornes verringert sich entsprechend dem Anteil des verdampften Wassers und der bewirkten Volumenvergrößerung. Da dieser Prozeß sehr schnell abläuft und bei einer relativ geringen Temperatur durchgeführt werden kann, gemessen an anderen Herstellungsverfahren für Leichtzuschlagstoffe, z. B. mineralischer Leichtzuschlag­ stoffe, kann er als energetisch vorteilhaft bezeichnet werden. Das Aufpoppen der Körner im ungeschälten Zustand bietet für den pflanzlichen Rohstoff den Vorteil der gleichzeitigen Eignung als Leichtzuschlagstoff und als Träger und/oder Verstärkungselement, wobei der Anteil an poriger Leichtphase überwiegt.

Um ein dem Anwendungsfall des Leichtbaumaterials angepaßtes Kornspektrum des Leichtzuschlagstoffes zu erhalten, kann der pflanzliche Rohstoff vor oder nach dem thermischen Puffvorgang zerkleinert werden.

Es besteht desweiteren die Möglichkeit, als pflanzlichen Rohstoff mit gleichzeitiger Eignung als leichter Zuschlagstoff und Träger- bzw. Verstärkungselement ausgereifte Pflanzenstengel einzusetzen, welche als Mark eine porige Leichtphase aufweisen. Die Epidermis weist hingegen die faserigen Bestandteile auf, welche beim Einsatz als Träger- und/oder Verstärkungselemente wirken. Vorgesehen ist in diesem Fall der Einsatz von aus­ gereiften Mais- oder Sonnenblumenstengel. Auch hier erfolgt vor dem Einsatz eine geeignete Zerkleinerung der faserigen Bestandteile und der porigen Leichtphase mittels bekannter Zerkleinerungstechnik.

Zur Verbesserung des Verbundes zwischen dem Bindemittel und dem Leichtzuschlagstoff sowie dem Träger- und/oder Verstärkungselement beim Trockenmischprozeß wird dem Zerkleinerer für das gepuffte Getreidematerial bzw. dem Pflanzenstengelmaterial gleichzeitig das Bindemittel zugegeben, wobei während der Zerkleinerung gleichzeitig eine Anlagerung des Bindemittels an das zerkleinerte, porige und faserige Material und ein gleichzeitiges Mischen aller Bestandteile erfolgt.

Zum Einstellen gewünschter Verhältnisse zwischen den Anteilen an leichten Zuschlagstoffen und Träger- bzw. Verstärkungselementen sollten die pflanzlichen Rohstoffe im vorzerkleinerten zustand einer Dichtesortierung unterzogen werden, mit deren Hilfe das porige vom faserigen Material zunächst getrennt wird, um es im gewünschten Verhältnis dem Nachzerkleinerungs- und Mischprozeß zuzuführen.

Eine weitere vorteilhafte Lösungsvariante der Erfindung besteht darin, daß zur Verbesserung des Feuerwiderstandswertes des Leichtbaumaterials als Leichtzuschlagstoff ein Gemisch aus pflanzlichen und mineralischen Bestandteilen mit poriger Struktur, wie z. B. zerkleinertes Tuffgestein, zum Einsatz kommt. Entsprechend den gewünschten Kennwerten kann das Verhältnis zwischen pflanzlichen und mineralischen Bestandteilen variiert werden.

Die erfindungsgemäße Lösung sieht vor, die beim Blähen bzw. Puffen der pflanzlichen Rohstoffe freigesetzte Feuchte zum Befeuchten und Abbinden der Bindemittel mit einzubeziehen. Diese wird erreicht, wenn ein Teil der erforderlichen Bindemittel bereits vor dem Blähen bzw. Puffen dem vorzerkleinerten und/oder unzerkleinerten pflanzlichen Rohstoffen zugemischt werden.

Dabei ist es möglich, in diesen Prozeß lediglich eine Teilmenge der benötigten Bindemittel einzusetzen, um für die nachfolgenden Verarbeitungsprozesse ein handhabungsfähigeres Einsatzgut, das sich durch angelagertes, abgebundenes Bindemittel auszeichnet, verfügbar zu haben.

Das Hinzufügen der erforderlichen Abbindefeuchte zum auf die eine oder andere Weise hergestellten Trockengemisch gemäß der Erfindung erfolgt erst bei der Verarbeitung auf der Baustelle oder bei der Vorfertigung nach dem oder während des Einfüllens in die Form. Um eine Entmischung des Trockengemisches durch zuviel Feuchte zu verhindern, wird nur die unbedingt notwendige Abbindefeuchte in Form von Naßdampf oder Wassernebel zugeführt. Dies hat den weiteren Vorteil, daß nur unbedingt notwendiges Wasser dem Baumaterial zugeführt wird, da überschüssiges Wasser ohnehin durch einen energieaufwendigen Trock­ nungsprozeß dem Baumaterial wieder entzogen werden muß.

Wenn dieses Leichtbaumaterial als Leichtzuschlagstoff und Träger- und/oder Verstärkungselemente überwiegend pflanzliche Rohstoffe aufweist, kann jegliche Gesundheitsgefährdung bei der Verarbeitung und bei der Anwendung ausgeschlossen werden. Mit seiner Anwendung im Innenausbau bietet dieses Leichtbaumaterial durch sein hohes Porenvolumen, durch seine wasseraufnahmefähigen Bestandteile und durch seine guten gesundheits­ verträglichen Eigenschaften die Möglichkeit der Schaffung eines optimalen Raumklimas.

Das Verfahren zu seiner Herstellung ist unter dem Gesichtspunkt eines minimalen Energieaufwandes und eines minimalen Wasserverbrauchs entwickelt worden.

Pflanzliche, ungeschälte und gegebenenfalls vorzerkleinerte Rohstoffe werden einem beheizten Kessel zum thermischen Blähen bzw. Puffen zugeführt und bei ca. 130°C bis 150°C ohne Zugabe von Wasser aufgepoppt. Das Material besitzt nun eine porige Leichtphase und eine faserige Bestandteile unverminderter Dichte.

Während einer Nachzerkleinerung, zum Beispiel in einer Schneidmühle, wird gleichzeitig dem gepoppten Leichtzuschlagstoff und den Faserbestandteilen das Binde­ mittel zugeführt, um eine gleichzeitige Anreicherung und Vermischung mit dem Bindemittel zu erreichen. Dem nun vorliegenden Trockengemisch wird je nach Anwendungsfall nach dem Einfüllen in eine Form oder beim Anwenden auf der Baustelle entmischungsverhindernd die benötigte Abbindefeuchte zugeführt.

Bei dem Einsatz von ausgereiften Pflanzenstengeln als Leichtzuschlagstoff mit gleichzeitiger Eignung als Träger- bzw. Verstärkungsmaterial wird dieser pflanzliche Rohstoff zunächst in an sich bekannter Zerkleinerungs­ technik so zerkleinert, daß anschließend mittels geeigneter Dichtesortiertechnik eine Trennung der porigen Leichtphase von den faserigen Bestandteilen erfolgen kann.

Die weitere Verarbeitung erfolgt wie bei dem Verfahren unter Anwendung des thermisch geblähten bzw. gepufften Pflanzenrohstoffes, wobei durch die Trennung der Leichtphase von den faserigen Bestandteilen eine Dosierung entsprechend dem Einsatzfall erfolgt.

Nachstehend soll die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

Beispiel 1

Zur Herstellung eines Trockengemisches für das erfindungsgemäße Leichtbaumaterial werden 2 Volumenteile ungeschälter und gepuffter Reis, 0,5 Volumenteile ungeschälter, zerkleinerter und gepuffter Mais im Kornbereich zwischen 1 mm und 3 mm, 0,5 Volumenteile Gips in einem langsamlaufendem Nachzerkleinerer zerkleinert und gleichzeitig gemischt. Dabei lagern sich die Gipspartikel an die zerkleinerte Leichtphase und den faserigen Bestandteilen der gepufften Getreidekörner an. Zur Entlastung des Wasserverbrauchs und zur Entmischungsverhinderung wird nur das unbedingt zum Abbinden benötigte Wasser in Form von Naßdampf dem Trockengemisch zugeführt.

Beispiel 2

Für die Herstellung eines Leichtbaumaterials werden ausgereifte Maisstengel in einem Häcksler zerkleinert, wobei Einzelstücke mit maximalen Kantenlängen von 8 mm entstehen. Das erzeugte Zerkleinerungsgut besteht zu etwa 40 Volumenteilen aus überwiegend porigem Maisstengelmark und zu etwa 60 Volumenteilen aus überwiegend faserigem Stengelmaterial.

Mit Hilfe eines Sichters wird das zerkleinerungsgut einer Dichtesortierung unterworfen, in dessen Ergebnis eine Fraktion poriges Maisstengelmark mit vernachlässigbaren Anteilen an faserigen Bestandteilen und eine Fraktion faserige Stengelteile mit unwesentlichen Anteilen porigen Stengelmarks vorliegen.

Aus den erzeugten Dichtefraktionen wird ein Gemisch aus 0,65 Volumenteilen poriger Markbestandteile und 0,35 Volumenteilen faseriger Stengelbestandteile hergestellt. Auf 7 Volumenteile dieses Leichtzuschlag-/Träger- und Verstärkungsstoff-Gemischs werden jeweils 1 Volumenteil Gips in den Trockenmischprozeß dosiert.

Das verfügbare Trockengemisch für ein Leichtbaumaterial zum Innenausbau wird unter Naßdampfzugabe in Formen mit einer Schichtdicke von 26 mm eingefüllt und mittels Kalibrierwalzen auf eine Materialdicke von 24 mm verdichtet.

Nach dem Entformen besitzt das erstarrte Leichtbaumaterial eine Dichte von 0,72 g/cm³.

Beispiel 3

Zur Herstellung eines Leichtbaumaterials für den Innenausbau werden gepuffte Getreidekörner im Verhältnis von 0,8 Volumenteilen zu 0,2 Volumenteilen Tuffgestein mit einem Kornbereich zwischen 0 und 5 mm einer in ihrer Drehzahl regelbaren Hammermühle aufgegeben. Gleichzeitig wird dem Aufgabegut Gips zu einem Anteil von 0,15 Volumenteilen, bezogen auf je ein Teil pflanzliche und mineralische Leichtzuschlag- und Verstärkungs- und Trägerstoffe, zugesetzt.

Der Austrag des zerkleinerungs- und Mischgerätes besitzt ein auf ca. 3 mm begrenztes Kornband, wobei eine ausreichend homogene Verteilung des Bindemittels in Form von Anlagerungen an den Zuschlagstoff- und Verstärkungstoff-Bestandteilen zu verzeichnen ist. Das erzeugte Gemisch wird gemeinsam mit einem Wassernebel-Zusatz in Schalungen auf der Baustelle eingebracht, in denen das Gemisch unter Einbindung des Abbindewassers erstarrt.

Nach der Entschalung weist das hergestellte Bauelement eine Dichte von 0,85 g/cm³ auf.

Claims (12)

1. Leichtbaumaterial für den Innenausbau, bestehend aus leichten Zuschlagstoffen, bedarfsweise aus faserigen Materialien als Träger- und/oder Verstärkungselementen und aus Bindemitteln, vorzugsweise aus Gips, welche im Trockenmischverfahren vor dem zugeben von Abbindefeuchte miteinander in Verbindung gebracht werden, gekennzeichnet dadurch, daß die leichten Zuschlagstoffe aus pflanzlichen Rohstoffen bestehen, die im Ergebnis vorangegangener Bläh- oder Puffvorgänge wesentlich in ihrer Dichte gemindert sind und daß bedarfsweise die beim Puffvorgang freigesetzte Feuchte Bestandteil der zur Abbindereaktion des Bindemittels benötigten Feuchte ist.

2. Leichtbaumaterial nach Anspruch 1, gekennzeich­ net dadurch, daß als pflanzliche Rohstoffe mit gleichzeitiger Eignung als leichter Zuschlagstoff und Träger- bzw. Verstärkungselement ungeschälte Getreidekörner eingesetzt werden, die infolge des thermischen Puffens eine porige Leichtphase sowie faserige Bestandteile unverminderter Dichte aufweisen.

3. Leichtbaumaterial nach Anspruch 1, gekennzeich­ net dadurch, daß als pflanzliche Rohstoffe mit gleichzeitiger Eignung als leichter Zuschlagstoff und Träger- bzw. Verstärkungselement ausgereifte Pflanzen­ stengel oder Teile dieser, welche eine porige Leichtphase und faserige Bestandteile aufweisen, nach spezieller Aufbereitung eingesetzt werden.

4. Leichtbaumaterial nach Anspruch 1 bis 3, gekenn­ zeichnet dadurch, daß in Abhängigkeit vom vorgesehenen Verwendungszweck des Leichtbaumaterials die pflanzlichen Rohstoffe im zerkleinerten Zustand eingesetzt werden.

5. Leichtbaumaterial nach Anspruch 1 bis 4, gekenn­ zeichnet dadurch, daß die pflanzlichen Rohstoffe mit angelagertem Bindemittel eingesetzt werden.

6. Leichtbaumaterial nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß als Leichtzuschlagstoff ein Gemisch aus zerkleinerten und/oder unzerkleinerten pflanzlichen und zerkleinerten mineralischen Bestandteilen, welche eine porige Struktur sowie ein dem Einsatzzweck dienendes Korngrößenspektrum aufweisen, zum Einsatz kommt.

7. Leichtbaumaterial nach Anspruch 1 bis 5, gekenn­ zeichnet dadurch, daß das Trockengemisch aus 2 Volumenteilen ungeschältem und gepufftem Reis, 0,5 Volumenteilen ungeschältem, zerkleinertem und gepufftem Mais im Kornbereich zwischen 1 und 3 mm, 0,5 Volumenteilen ungeschältem, zerkleinertem und gepufftem Mais im Kornbereich zwischen 0 und 1 mm sowie 0,5 Volumenteilen Gips besteht, dem die benötigte Abbindefeuchte zuzuführen ist.

8. Leichtbaumaterial nach den Ansprüchen 1 bis 6, ge­ kennzeichnet dadurch, daß das Trockengemisch aus 0,65 Volumenteilen poriger Markbestandteile aus der Zerkleinerung ausgereifter Maisstengel und aus 0,35 Volumenteilen faseriger Stengelbestandteile aus der Zerkleinerung ausgereifter Maisstengel im Kornbereich zwischen 0 und 8 mm und 0,14 Volumenteilen Gips besteht, dem die benötigte Abbindefeuchte beim Verarbeiten zugeführt wird.

9. Leichtbaumaterial nach den Ansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß das Trockengemisch aus 0,8 Volumenteilen gepuffter Getreidekörner, 0,2 Volumenteilen mineralischer Leichtzuschlagstoffe, vorzugsweise Tuffgesteinen, im Kornband zwischen 0 und 5 mm sowie 0,15 Volumenteile Gips besteht, wobei der Gipszusatz beim Zerkleinerungs- und Mischprozeß der pflanzlichen und mineralischen Zuschlagstoffe erfolgt und die benötigte Abbindefeuchte dem Zuschlagstoff-Bindemittelgemisch beim Verarbeiten zugesetzt wird.

10. Verfahren zur Herstellung eines Leichtbaumaterials gemäß der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet dadurch,

• - daß die pflanzlichen, ungeschälten und gegebenenfalls vorzerkleinerten Rohstoffe einem thermischen Bläh- bzw. Puffprozeß zugeführt werden,
• - daß das gepuffte Material während einer Nachzerkleinerung durch gleichzeitiges zugeben von Bindemittel mit diesem angereichert und vermischt wird und
• - daß das so hergestellte Trockengemisch nach dem Einfüllen in die Form oder beim Anwenden auf der Baustelle entmischungsverhindernd mit dem zum Abbinden benötigten Naßdampf oder Wassernebel befeuchtet wird.

11. Verfahren zur Herstellung eines Leichtbaumaterials gemäß der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet da­ durch,

• - daß die pflanzlichen ungeschälten und gegebenenfalls vorzerkleinerten Rohstoffe mit einem Teil des erforder­ lichen Bindemittels oder mit dem gesamten erforderli­ chen Bindemittel angereichert und vermischt werden und einem thermischen Bläh- bzw. Puffprozeß zugeführt werden und
• - daß die beim thermischen Bläh- bzw. Puffprozeß freiwerdende Feuchte als Bestandteil der zur Reaktion der Bindemittel benötigten Abbindefeuchte einbezogen wird.

12. Verfahren nach den Ansprüchen 3 bis 6 und 8, gekennzeichnet dadurch, daß bei Einsatz von ausgereiften Pflanzenstengeln als Leichtzuschlagstoff mit gleichzeitiger Eignung als Träger- bzw. Verstärkungs­ material dieser pflanzliche Rohstoff so zerkleinert wird, daß anschließend mittels geeignetem Dichtesortier­ verfahren eine Trennung der porigen von den faserigen Bestandteilen erfolgen kann, um nach erfolgter getrennter Nachzerkleinerung bei gleichzeitiger Anlagerung des Bindemittels durch Zugabe des Bindemittels zum Nachzerkleinerungsprozeß eine dem Anwendungsfall angepaßte Dosierung der porigen, mit Bindemitteln angelagerten Leichtzuschlagstoffe im Verhältnis zu den faserigen, mit Bindemitteln angelagerten Träger- bzw. Verstärkungselementen durchzuführen, anschließend diese dosierten Bestandteile zu vermischen und dem so hergestellten Trockengemisch nach dem Einfüllen in die Form oder beim Anwenden auf der Baustelle entmischungsverhindernd mittels Naßdampf oder Wassernebel die benötigte Abbindefeuchte zuzuführen.