AT411736B - Dämmstoff auf basis von cellulose sowie verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

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Description


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   Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dämmstoff auf Basis von Cellulose. 



   Dämmstoffe sind seit langem bekannt. So ist z. B. in der WO 96/33306 A1 {Ecco   Gleittechnik   GmbH) ein Dämmstoff aus vegetabilen Fasern beschrieben, wobei ausdrücklich Bast-, Hanf-, Jute- , Nessel-, Kenaf-, Sisal-, Elefantengras- sowie Flachsfasern genannt werden. Es handelt sich also nicht um einen Zellstoffdämmstoff. 



   In der RU 2 082 603 C1 (Gleles) wird die Herstellung eines Dämmstoffes auf Basis von Holzfa- sern, Holzreststoffen, Sägemehl und Paraffin beschrieben. Ammoniumphosphat wird als Brand- schutz durch Aufbringen der Lösung auf die durch Zusammenmixen der vorgenannten Bestandtei- le hergestellten Matte eingesetzt. Auch hier handelt es sich also nicht um einen Zellulosedämm- stoff. 



   Die DE 198 52 378 A1 (Deutsche Perlit GmbH) behandelt einen Schüttdämmstoff aus einer ausdrücklich genannten Kombination von 30-70 Masse-% Holzfasern und 70-30 Masse-% gebläh- ter Perlite. Auch hier sind Zellstofffasem nicht erwähnt, es handelt sich also auch in diesem Fall nicht um einen Zellstoffdämmstoff. 



   Die US 4 380 568 A1 (Masuda et.al) bzw. die JP 56-045879 A   {Otsuka   Kagaku Yakuhin KK) stellen einen Zellstoffdämmstoff unter Patentschutz, bei dem ein Teil Zellstofffasem und ein Teil    Zellstoffpartikel im Verhältnis 90 :10 bzw. 70 :30 eingestelltwird, wobei 8-15 Masse-% kondensier-   tes Ammoniumphosphat als Bindemittel verwendet wird. Es handelt sich in diesem Fall um reinen ("normalen") Zellstoff in hoher Qualität. Die Problematik der Staubentwicklung wird nicht angespro- chen. 



   Bei Dämmstoffen auf Basis von Zellulose wird oft Altpapier als Ausgangsmaterial eingesetzt. 



  Der Preis von Altpapier unterliegt in der letzten Zeit aber starken Schwankungen, so dass derartige Dämmstoffe unter Umständen relativ teuer in der Herstellung sind. Ein weiterer Nachteil der be- kannten Dämmstoffe liegt in der starken Staubentwicklung, die bei der Verwendung dieser bekann- ten Dämmstoffe stört. 



   Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Dämmstoff der eingangs genannten Art zu schaffen, der billiger in der Herstellung ist und dennoch weniger staubförmige Teilchen enthält. 



   Diese Aufgabe wird durch einen Dämmstoff der eingangs genannten Art erfindungsgemäss da- durch gelöst, dass Zellstofffasern, die bei der Herstellung von Zellstoff als minderwertige Neben- produkte anfallen, vorzugsweise Ästestoff oder Gebleichtrejekt, als Cellulose eingesetzt werden und dass der Gehalt an Teilchen mit einem Durchmesser von weniger als 0,2 mm unter 0,05 Masse-%, vorzugsweise unter 0,02 Masse-% liegt. 



   Der Rohstoff für die erfindungsgemässen Dämmstoffe sind Zellstofffasem, die bei der Herstel- lung von Zellstoff als minderwertige Nebenprodukte anfallen. 



   Der mit "Ästestoff" bezeichnete Rohstoff ist ein Rejekt, das bei der Sortierung (Z.B. über Loch- siebkörbe) nach dem Aufschluss von den Fasern ausgesondert wird, weil die Grösse nicht im "Sollbereich" liegt. Bei diesem Rejekt handelt es sich vor allem um sehr grobe, ungebleichte und zum Teil nicht aufgeschlossene Anteile, typische Grössen sind (0,5 bis 5 mm) x (0,5 bis 50 mm) x (0,5 bis 75 mm). Je nach Effizienz der Sortierung kann der Ästestoff auch relativ grosse Anteile an feinen Fasern enthalten. 



   Ästestoff fällt bei jedem Aufschlussverfahren an ; es handelt sich dabei um aufgeschlossene, aber nicht gebleichte Fasern und grobe Anteile, vornehmlich Astreste.'Es werden Rohstoffe bevor- zugt, die nach dem Sulfitverfahren hergestellt sind. Rejekte aus dem international weiter verbreite- ten Sulfatverfahren müssen vor der Imprägnierung speziell behandelt werden, um störende Ge- ruchsemissionen zu unterbinden. Dieser Ästestoff fällt in relativ grossen Mengen an (ca. 2% der   jeweiligen Gesamtproduktion ; bei einem Werk mit der Jahresproduktion von 150000 t   gebleichten - bzw. sortierten - Zellstoff - werden jährlich 3000 t Ästestoff "produziert"), der norma- lerweise thermisch entsorgt wird.

   Dazu sind spezielle Wirbelschichtkessel notwendig, die nicht in jedem Werk vorhanden sind, sodass oft zur Entsorgung des Ästestoffes hohe Transportkosten anfallen. Die Verarbeitung zu Dämmstoff kann hingegen an den jeweiligen Standorten erfolgen, d. h. dass einerseits die Entsorgungskosten entfallen und für den Transport des Dämmstoffes immer nur relativ geringe Strecken überbrückt werden müssen (das ist wegen der geringen Dichte von Dämmstoffen ein wichtiger Faktor). Damit wird die Wertschöpfung des Ästestoffes wesentlich gesteigert. 



   "Gebleichtrejekt" besteht auch aus zu groben Fasern, kann aber auch zu feine fasem enthal- 

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 ten. Es handelt sich hier um Fasern, die vor der Papiermaschine durch Cleaneranlagen und Schlitzsortierer aus dem Prozess ausgeschleust werden. 



   Auch dieses Ausgangsmaterial fällt als Nebenprodukt bei der Zellstoffherstellung an (grobe Fa- sern, die vor der Papierproduktion ausgeschieden werden). Gebleichtrejekt hat den Vorteil hoher Reinheit, es hat aber auch einen gewissen Marktwert, da es zu gewissen Papiersorten zugesetzt werden kann. Es fällt auch in geringeren Mengen als Ästestoff an. 



   Ästestoff und Gebleichtrejekt fallen beide in grossen Mengen im Herstellungsprozess eines Sul- fitzellstoffwerkes an. 



   Überraschender Weise wurde nun gefunden, dass diese Abfallstoffe sich hervorragend als Ausgangsmaterial für Dämmstoffe eignen, weil - entsprechende Herstellung vorausgesetzt - die Staubentwicklung ganz wesentlich geringer ist als bei herkömmlichen Dämmstoffen auf Basis von Zellulose. 



   Damit der Dämmstoff den Feuerschutzbestimmungen entspricht, ist es zweckmässig, wenn er Borsäure und Borsalze, vorzugsweise in einer Menge von 8 bis 25 Masse-%, oder Ammonphos- phat, insbesondere Diammoniumhydrogenphosphat, vorzugsweise in einer Menge von 5 bis 25 Masse-%, als Flammschutzmittel enthält. 



   Hergestellt kann solch ein Dämmstoff werden, indem man Ästestoff oder Gebleichtrejekt auf einen pH-Wert von 10 bis 11,5 bringt, dann auf eine Stoffdichte von 15 bis 45% entwässert, da- nach hydrophobiert, mit einem in flüssiger Form vorliegenden Flammschutzmittel imprägniert, schliesslich den Faserbrei zerkleinert und dann auf einen Wassergehalt von unter 10 Masse-% trocknet, wonach man ihn gegebenenfalls zu einem Granulat oder einem Endlosvlies weiterverar- beitet. 



   Es handelt sich also um ein Nassverfahren. Die Vorteile davon sind, dass keine Zwischen- trocknung erfolgen muss und der Rohstoff direkt in dem Zellstoffwerk, in dem er anfällt, hergestellt werden kann. In diesem Fall kann der Transport vom Ort des Anfalls (z. B. Sortierer) zur Anlage zur Herstellung des Dämmstoffes je nach Stoffdichte mittels Rohrleitungen (entweder bei geringer Stoffdichte bis ca. 5% direkt im wässrigen Medium oder durch Gebläse bei hoher Stoffdichte über ca. 25%), Förderbänder oder Förderschnecken erfolgen. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Ausrüs- tung des Dämmstoffes (Hydrophobierung, Flammschutz und ggf.

   Biozid) im feuchten Zustand erfolgt und damit sowohl die Durchmischung mit dem Fasermaterial intensiver, stabiler und homo- gener als bei trockener Zugabe der Chemikalien ist, und dass auch die Staubentwicklung weitest- gehend unterbunden wird. 



   Wird kein borhältiges Flammschutzmittel verwendet ist es zweckmässig, wenn man zusammen mit dem Flammschutzmittel ein Biozid zusetzt. Damit wird zusätzlich zum Flammschutz auch ein Befall durch Insekten und Pilze unterdrückt. 



   Es wird nun anhand eines Beispiels die Herstellung eines erfindungsgemässen Dämmstoffs er- läutert. 



   Schritt 1 (Alkalisierung): 
Der Rohstoff wird in einen (vorzugsweise gerührten) Mischbehälter geleitet, in dem die Stoff- dichte auf einen Wert zwischen 3 und 20% (vorzugsweise 10%) gebracht und der pH-Wert mit wässriger Natronlauge auf 10 bis 11,5 (vorzugsweise pH 11) gestellt wird. Vorzugsweise wird der Behälter kontinuierlich betrieben. Idealerweise sollte die Einstellung des pH-Wertes bei erhöhter Temperatur stattfinden (30 bis 90 C, vorzugsweise 50 C) und die Einwirkungsdauer mehrere Minuten dauern (3 bis 60 Minuten, vorzugsweise 30 min). Für manche Anwendungen genügt allerdings eine Einwirkungszeit von wenigen Minuten bei Raumtemperatur. 



   Schritt 2 (Entwässerung): 
Durch eine vorzugsweise kontinuierlich arbeitende Entwässerungsmaschine (z.B. Bandfilter, Banddruckpresse) wird die Stoffdichte auf 15 bis 45% (vorzugsweise 35%) gebracht. Das dabei entstehende Abwasser wird mit Natronlauge versetzt und wieder als Verdünnungswasser in der Alkalisierungsstufe eingesetzt oder in den Prozesswasserkreislauf zur Herstellung der Lignocellu- lose rückgeführt. 



     Optionell   kann nach der Alkalisierung eine Wäsche des Faserstoffes mit heissem Wasser erfol- gen. 



   Schritt 3.(Hydrophobierung): 
Der Faserstoff wird in einen (vorzugsweise mit einer Einrichtung zur Durchmischung ausgestat- 

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 teten, kontinuierlich arbeitenden) Behälter (z. B. Kneter) geleitet, mit Alaunlösung versetzt und auf eine Stoffdichte von 15 bis 35%, vorzugsweise ca. 25% bis 30%, gebracht. Der Eintrag von Alumi- niumsulfat beträgt 1,5 bis 25 Gew.-% (bezogen auf die Fasertrockenmasse), vorzugsweise 15%. 



  Die Einmischung erfolgt vorzugsweise bei erhöhter Temperatur (20 bis 100 C; vorzugsweise 90 C); nach dem Einmischen wird möglichst eine Einwirkungszeit von 10 bis 120 Minuten (vor- zugsweise 60 Minuten) eingehalten. 



   Optionell kann die Stoffdichte auch auf einen geringeren Wert gesenkt werden (z. B. 15 bis 25%). In diesem Fall ist es günstig, den Faserstoff nach der Hydrophobierung auf mindestens 25% Stoffdichte zu entwässern. 
 EMI3.1 
 
Die Imprägnierung erfolgt durch Einbringen einer wässrigen Lösung bzw. Suspension eines Flammschutzmittels. Die Flammschutzmittelzubereitung kann beispielsweise aus einem Gemisch (Lösung oder Suspension) von Borax und Borsäure oder einer Lösung von Ammoniumphosphat bestehen. Folgende Wirkstoffmengen werden eingesetzt, um ein Endprodukt in der Brennbarkeits- klasse B2 ("normal brennbar") nach ÖNORM B 3800 zu erhalten: Borsalze: 8 bis 25 Gew.-% (vorzugsweise 15 Gew.-%); Ammonphosphat : 8 bis 25 Gew.-% (vorzugsweise 15 Gew.-%). 



   Die Einmischung der jeweiligen wässrigen Wirkstoffzubereitung erfolgt in einem ähnlichen Re- aktor wie die Hydrophobierung (z. B. Kneter) bei einer Stoffdichte von 15 bis 35% (vorzugsweise 20%) und bei einer Temperatur zwischen 30 und 80 C. Zur Vervollständigung der Imprägnierung wird eine Aufenthaltszeit von 5 bis 60 Minuten (vorzugsweise 20 Minuten) empfohlen. 



   Je nach Art der Verwendung des Endproduktes kann die Dosierung des Flammschutzmittels variiert bzw. beim Einbau in flammgeschützte Bauelemente völlig unterbleiben. 



     Optionell   kann bei einer Flammschutzimprägnierung ohne   borhältige   Wirkstoffe in diesem Ver- fahrensschritt auch ein Biozid zur Vermeidung von Schädlingsbefall dosiert werden. 



   Schritt 5 (Zerkleinern und ggf. Entwässerung): 
Je nach Rohstoff wird der Faserstoff vor der Trocknung zerkleinert bzw. granuliert. Ästestoff wird vorzugsweise in einem Refiner oder einer Mühle zerkleinert, dessen bzw. deren Mahlaggrega- te so beschaffen sind, dass die flexiblen Astteile grob zerfasert, die einzelnen Fasern aber nicht zerkleinert werden, so dass nur geringe Mahlenergie aufgewandt werden muss. Das Ziel ist, Flo- cken zu produzieren, deren fasrige Oberfläche ausreichenden Abstand zu anderen Flocken hält, um günstige Wärmedämmeigenschaften zu erreichen, und deren "Kerne" aus Faseraggregaten von etwa (0,5 bis 2,5 mm) x (5 bis 15 mm) bestehen. Astreste können dabei die Ausdehnung von ca. 3 mm x 25 mm erreichen. 



   Dämmstoff aus homogenen Faserstoffen (z.B.   Gebleichtrejekt)   wird in einem   fluffer   (Zahnwal- zen oder Scheibenrefiner mit groben Mahlscheiben) zerkleinert. 



     Optionell   kann vor der Zerkleinerung in einem zweiten mechanischen Entwässerungsschritt die Stoffdichte auf 30 bis 45% gebracht werden. Das dabei entstehende Abwasser wird zumindest zum Teil zur Verdünnung neuen Flammschutzmittels verwendet und wieder in den Herstellungs- prozess rückgeführt. 



   Schritt 6 (Trocknung): 
Die Faserflocken werden in einem Trockner (vorzugsweise Wirbelschichttrockner) auf einen Wassergehalt von unter 10% gebracht. 



   Der folgende Vergleich zeigt die Überlegenheit der erfindungsgemässen Produkte: 
Staubfreiheit (Gehalt an Partikeln mit einem Durchmesser von weniger als 0,2 mm): 
Dämmstoff aus Gebleichtrejekt: < 0,02 Masse-%   Dämmstoff aus Ästestoff : 0,02 Masse-%   
Handelsprodukt aus Altpapier: 0,2 Masse-% 
Weitere Eigenschaften der erfindungsgemässen Produkte: 
Körnung 
Je nach Einstellung der Zerkleinerungseinrichtungen können beispielsweise Granulate mit fol- genden Kömungen hergestellt werden : 
Faseraggregate von etwa (0,5 bis 2,5 mm) x (5 bis 15 mm) mit Astresten mit einer Ausdehnung von ca. 3 mm x 25 mm aus "Ästestoff". Dieses Produkt eignet sich als Schüttgut, kann aber auch z. B. in Bauelemente eingeblasen oder mit Hilfe von Latex, Carboxymethylcellulose oder   &num;ikompo-   nentenfasern vernetzt und in vorgefertigten Formen (z.B.

   Dämmplatten) oder als   Endlosvlies   

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 produziert werden. 



   Faseraggregate mit einem mittleren Durchmesser der Aggregatkerne von ca. 2 bis 8 mm kön- nen z. B. aus Gebleichtrejekt hergestellt werden. Dieses Granulat ist besonders als Schüttgut mit günstigem Setzverhalten geeignet. 



   Faservliese: 
Nach dem beschriebenen Verfahren können Endlosvliese vorzugsweise nach dem Airlayver- fahren hergestellt werden. Voraussetzungen dafür sind (1) das Vorliegen eines entsprechend feinen Granulats (z. B. ist das oben beschriebene Granu- lat mit Faseraggregaten mit einer Ausdehnung von (0,5 bis 2,5 mm) x (5 bis 15 mm) ausreichend, Granulate mit einer gröberen Körnung müssen entsprechend zerkleinert bzw. gemahlen werden); (2) die Vernetzung der Faseraggregate durch Chemikalien (z. B. Carboxymethylcellulose, Latex bzw. Latexzubereitungen mit Flammschutzausrüstung) oder durch Bikomponentenfasern. 



   Diese Vliese können in einer Dicke von ca. 1 bis ca. 10 cm hergestellt werden. Zur Verringe- rung der Staubentwicklung (bei trocken nachgemahlenen Fasern), zur Verringerung der Entflamm- barkeit bzw. zur Verringerung der Dampfdiffusion können die Vliesoberflächen mit Folien kaschiert oder mit Chemikalien (z. B. Wasserglas, Latexzubereitungen) besprüht werden. 



   Diese Vliese können wie Dämmstoffmatten aus Mineralwolle verarbeitet werden. 



   PATENTANSPRÜCHE: 
1. Dämmstoff auf Basis von Cellulose, dadurch gekennzeichnet, dass Zellstofffasern, die bei der Herstellung von Zellstoff als minderwertige Nebenprodukte anfallen, vorzugsweise Ästestoff oder Gebleichtrejekt, als Cellulose eingesetzt werden und dass der Gehalt an 
Teilchen mit einem Durchmesser von weniger als 0,2 mm unter 0,05 Masse-%, vorzugs- weise unter 0,02 Masse-% liegt.

Claims (1)

  1. 2. Dämmstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er Borsäure und Borsalze, vorzugsweise in einer Menge von 8 bis 25 Masse-%, als flammschutzmittel enthält.
    3. Dämmstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er Ammonphosphat, insbe- sondere Diammoniumhydrogenphosphat, vorzugsweise in einer Menge von 5 bis 25 Masse-%, als Flammschutzmittel enthält.
    4. Verfahren zur Herstellung eines Dämmstoffs nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man Ästestoff oder Gebleichtrejekt auf einen pH-Wert von 10 bis 11,5 bringt, dann auf eine Stoffdichte von 15 bis 45% entwässert, danach hydrophobiert, mit einem in flüssiger Form vorliegenden Flammschutzmittel imprägniert, schliesslich den Faserbrei zerkleinert und dann auf einen Wassergehalt von unter 10 Masse-% trocknet, wonach man ihn gegebenenfalls zu einem Granulat oder einem Endlosvlies weiterverar- beitet.
    5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass man zusammen mit dem Flammschutzmittel ein Biozid zusetzt.
AT0027402A 2002-02-22 2002-02-22 Dämmstoff auf basis von cellulose sowie verfahren zu seiner herstellung AT411736B (de)

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