VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON BRANDHEMMENDEN DÄMMPLATTEN/-MATTEN UND BRANDHEMMENDEM EINBLASDÄMMSTOFF AUS FASERN AUF BASIS NACHWACHSENDER ROHSTOFFE

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer brandhemmenden Dämmplatte bzw. -matte und eines entsprechenden Einblasdämmstoffs aus Fasern auf Basis nachwachsender Rohstoffe.

[0002] Dämmstoffe auf Basis nachwachsender Rohstoffe im Allgemeinen und lignocellulosehaltige Dämmstoffe im Besonderen sind heute nach DIN EN 4102 in die Klasse B2 und nach DIN EN 13501-1 in die Klasse E bzw. C für "normal entflammbar" eingestuft. Besonders kritisch ist das Nachglimmen zu bewerten. Brandlasten in der Größenordnung des normativ vorgeschriebenen Brandtests sorgen für einen derart hohen Energieeintrag in das Produkt, dass ein Nach- und Weiterglimmen nicht zu verhindern ist.

[0003] Ziel ist es, die Nutzung biobasierter Dämmstoffmaterialien auf Anwendungen auszuweiten, die aufgrund der bisher nur "normal entflammbaren" Eigenschaften nicht möglich bzw. erlaubt sind. Dies betrifft insbesondere die Nutzung solcher Dämmstoffe in höheren Gebäudeklassen. Damit wird ein weiterer Grundstein gelegt für eine industrielle und nachhaltige Herstellung von Dämmstoffmaterialen aus nachwachsenden Rohstoffen. Der Verbrauch an fossilen Ressourcen (Mineralien, Steinkohle, Erdöl und Erdgas) kann damit weiter reduziert werden.

[0004] Ein Verfahren zur Herstellung einer brandhemmenden Holzwerkstoffplatte aus einem Gemisch aus lignocellulosehaltigen Spänen und Blähgraphit ist aus der DE 10 2009 005 155 B4 oder der EP 2 208 594 B1 bekannt. Holzwerkstoffplatten erfahren aufgrund ihrer technischen Eigenschaften eine zunehmende Verbreitung und zählen weltweit zu den am stärksten wachsenden Holzwerkstoffprodukten. Im Handel sind üblicherweise Dicken von 2 mm bis 60 mm mit einer Dichte von 600 kg/m³ bis 1000 kg/m³ erhältlich.

[0005] Dämmplatten oder -matten aus Fasern auf Basis nachwachsender Rohstoffe weisen dagegen wesentlich geringere Dichten von bis zu 300 kg/m³ auf. Aufgrund der unterschiedlichen Dichten unterscheiden sich Dämmstofffaserplatten von Holzwerkstoffplatten erheblich im Hinblick auf das Brandverhalten. So verfügen Dämmplatten aus Fasern auf Basis nachwachsender Rohstoffe gegenüber Holzwerkstoffplatten über wesentlich größere innere Zwischenräume und eine wesentlich geringere Wärmeleitfähigkeit. Diese Umstände erzeugen einerseits die erwünschte Dämmwirkung, führen aber andererseits - insbesondere im Brandfall - zu dem nachteiligen Effekt, dass eine in der Dämmplatte vorhandene Hitze extrem schlecht abgeleitet wird. So kann die in der Dämmplatte gespeicherte Restwärme selbst nach einem vermeintlich bereits überwundenen Brandereignis zu einem Nach- und Weiterglimmen des Dämmstoffs führen.

[0006] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, brandhemmende Dämmstoffe auf Basis nachwachsender Rohstoffe bereitzustellen, die die Klasse B1 nach DIN EN 4102 erreichen und im Falle der Beflammung den kritischen Wärmeeintrag reduzieren, um damit das Nachglimmen effektiv zu unterbinden.

[0007] Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch den Gegenstand des Anspruchs 1, betreffend ein Verfahren zur Herstellung von brandhemmenden Dämmplatten/-matten aus einem Gemisch, enthaltend Fasern auf Basis nachwachsender Rohstoffe sowie ein physikalisches und/oder ein chemisches Brandschutzmittel.

[0008] Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Dämmplatten/-matten aus einem Gemisch hergestellt, welches Fasern auf Basis nachwachsender Rohstoffe, wie z. B. Lignocellulosefasern bzw. zerfasertes lignocellulosehaltiges Material, und physikalische und/oder chemische Brandschutzmittel, wie z. B. ein intumeszierendes Brandschutzmittel enthält. Demnach wird das Brandschutzmittel unmittelbar mit den aufgeschlossenen Fasern vermengt, sodass eine bessere Durchmischung sowie Bindung zwischen den Fasern einerseits und dem Brandschutzmittel andererseits erreicht wird, mit dem Ergebnis, dass der Brandschutz des Dämmstoffs erheblich verbessert wird. Zusätzlich kann ein chemisch wirksames Brandschutzmittel auf die Oberfläche der Holzfasern so aufgebracht werden, dass es teilweise in die Molekularstruktur der Holzfaser eindringt und darauf fixiert bzw. chemisch modifiziert wird (wodurch das Flammschutzmittel mit der Faser verbunden wird). Um die Diffusion des Brandschutzmittels in die amorphen Strukturen der Holzfasern zu erhöhen, kann die Oberfläche der Holzfasern durch verschiedene chemische Additive modifiziert und auch die Oberflächenspannung des Brandschutzmittels herabgesetzt werden.

[0009] Durch die erfindungsgemäße Ausrüstung der biobasierten Dämmstoffe wird das Erreichen der Klasse B1 nach DIN EN 4102 sichergestellt. Das physikalische Brandschutzmittel bildet im Falle der Beflammung eine Isolationsschicht und reduziert somit den kritischen Wärmeeintrag, damit das Nachglimmen - ausgelöst durch einen Pyrolyseeffekt - verhindert wird. Alternativ oder zusätzlich kann ein chemisch wirksames Brandschutzmittel wie z. B. eine chemische Verbindung auf Phosphorbasis eingesetzt werden. Durch verschiedene, z. B. physikalisch und chemisch wirkende Brandschutzmitteltypen können synergetische Effekte erreicht werden.

Begriffe und Definitionen

[0010] Intumeszenz bezeichnet im Rahmen der Erfindung eine Ausdehnung oder eine Anschwellung, also eine Volumenzunahme des Brandschutzmittels, vorzugsweise bei Einwirkung von Hitze oberhalb der sogenannten Aktivierungstemperatur. Ein intumeszierendes Brandschutzmittel bildet bei Ausdehnung bzw. Expansion vorzugsweise eine Isolationsschicht mit niedriger Wärmeleitfähigkeit. Diese Wirkung wird im Rahmen der Erfindung ausgenutzt, um das Entzünden der Fasern oder sonstiger Bestandteile der Dämmplatte zu verhindern.

[0011] Durch die Intumeszenz wird eine Isolationsschicht gebildet, die die Strecke zum Feuer erhöht und eine Selbstentzündung auf der feuerabgewandten Seite verhindert. Im Rahmen der Erfindung bezeichnet der Begriff Intumeszenz demnach das zweckdienliche "Schwellen" bzw. Aufschäumen des Brandschutzmittels in Verbindung mit der chemischen Reaktion eines zusätzlichen Brandschutzmittels. Ein intumeszentes bzw. intumeszierendes Brandschutzmittel nimmt unter Hitzeeinwirkung an Volumen zu und entsprechend an Dichte ab und erzielt dabei vorzugsweise folgende Wirkungen:

• Aufschäumen, d. h. das Formen einer leichten Isolierungsschicht als Hitzebremse. Eingebrachte Stoffe (z. B. expandierbares Graphit / Blähgraphit) setzen bei Wärmeeinwirkung Gase frei. Zusammen mit dem veraschenden Isolierungsmaterial entsteht eine "geschäumte" Ascheschicht, welche die Sauerstoffzufuhr - und somit die Flammenausbreitung - behindert.
• Endotherme Wirkung durch Hydrate, die durch Wasserdampffreisetzung kühlen.
• Expansionsdruck aufbringen, z. B. um Hohlräume, durch welche Luftzufuhr möglich ist, im Brandfall zu versiegeln.

Dämmplatte/-matte

[0012] Dämmplatten oder -matten aus Fasern auf Basis nachwachsender Rohstoffe, insbesondere lignocellulosefaserhaltige Dämmplatten oder Holzfaserdämmplatten, gelegentlich auch Holzweichfaserplatten oder Weichholzfaserplatten genannt, sind eine Art von Faserplatten, nämlich aus Fasern auf Basis nachwachsender Rohstoffe hergestellte Plattendämmstoffe, die meist zur Wärmedämmung der Außenhüllflächen eines Gebäudes eingesetzt werden. Sie wirken dem Durchgang von Wärme entgegen. Teilweise werden sie auch im Trockenbau für die Konstruktion innerer Gebäudeteile (Wand, Boden) eingesetzt. Sie gehören zu den ältesten industriell hergestellten Naturdämmstoffen und wurden so bereits in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts hergestellt.

[0013] Holzfaserdämmplatten bestehen in der Regel zu ca. 90 bis 95 % Trockengewicht aus Holzfasern. Als Ausgangsmaterial werden Nadelhölzer wegen ihrer höheren Faserqualität bevorzugt.

[0014] Holzfaserdämmplatten sind insbesondere geeignet für Dachdämmung und Außenwanddämmung im Außenbereich, im Inneren als Fußbodendämmung, Dämmung von Decken und Innenwänden sowie in Hohlräumen (Zwischensparren, Trennwände, Balkenlagen). Darüber hinaus eignen sich Holzfaserdämmplatten auch zur Schalldämmung im Innen- wie Außenbereich und zur Trittschalldämmung selbst von Wohnungstrenndecken bei erhöhten Anforderungen.

[0015] Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstände der Unteransprüche.

[0016] Es kann sich als hilfreich erweisen, wenn in einem Schritt A des Verfahrens das Bereitstellen von Fasern auf Basis nachwachsender Rohstoffe erfolgt, vorzugsweise unter Ausführung wenigstens eines der folgenden Teilschritte:

• Schritt A1: Bereitstellen eines faserhaltigen, nachwachsenden Rohstoffs, vorzugsweise Sägereste, bevorzugt Schwarte, Spreißel, und/oder Hackschnitzel, bevorzugt aus Nadelholz.
• Schritt A2: Vorwärmen des faserhaltigen, nachwachsenden Rohstoffs, vorzugsweise in einem Vorwärmer.
• Schritt A3: Fördern und/oder Pressen und/oder Kochen des faserhaltigen, nachwachsenden Rohstoffs, vorzugsweise mit einer Stopfschnecke und/oder in einem Kocher.
• Schritt A4: Zerfaserung des faserhaltigen, nachwachsenden Rohstoffs, vorzugsweise in einem Refiner, zur Gewinnung der Fasern auf Basis des nachwachsenden Rohstoffs.

[0017] Als faserhaltiger, nachwachsender Rohstoff für die Herstellung der erfindungsgemäßen Dämmstofffaserplatten werden vorzugsweise Rundholz (Stammholz), Hackschnitzel, Schwarten, ggf. Altholz, Restrollen der Schälfurnierherstellung, Furnierreste und Sägespäne verwendet.

[0018] Der Rohstoff wird vorzugsweise entrindet und mechanisch zerkleinert, sortiert bzw. gesiebt und gereinigt. Die Reinigung des Rohstoffs von Fremdstoffen erfolgt vorzugsweise maschinell, bevorzugt in einer sog. "Trockenreinigung" oder einer sog. "Nassreinigung". In der Trockenreinigung wird der Rohstoff unter Zuhilfenahme eines gasförmigen Mediums, z. B. Luft, von Schwerkörpern befreit. In der Nassreinigung erfolgt die Trennung von Steinen, Sand und Metallen von dem Rohstoff in einem flüssigen Medium, z. B. Wasser.

[0019] Vor der Zerfaserung gelangt der Rohstoff üblicherweise zur hydrothermischen Vorbehandlung in einen Vordämpfbehälter, um dort bei bis zu 100°C vorgedämpft zu werden. Diese Behandlung erweicht die Mittellamelle und begünstigt sowohl die Kompressionsfähigkeit des Rohstoffs als auch die spätere Zerfaserung. Der teilweise plastifizierte Rohstoff gelangt z. B. über einen Vibrationsaustragsboden oder über eine Stopfschnecke in einen Kocher. Die hydrothermische Vorbehandlung ist jedoch nicht zwingend erforderlich, sodass der Rohstoff auch direkt in den Kocher gegeben werden kann. Die Stopfschnecke hat zum stromabwärts gelegenen Ende eine zunehmende Steigung und komprimiert den Rohstoff zu einem relativ druckdichten Pfropfen, wobei das sogenannte Quetschwasser ausgepresst wird. Der Pfropfen bildet eine Abdichtung zum Kocher. Im Kocher wird der Rohstoff bei einem Dampfdruck von vorzugsweise zwischen 6 und 16 bar gekocht, wobei der Dampfdruck je nach Holzart und Anforderung an die Fasern variieren kann. Nach einer Verweildauer im Kocher von vorzugsweise einer bis acht Minuten gelangt der Rohstoff bevorzugt durch eine Förderschnecke und über die Einspeiseschnecke in den Refiner (Zerfaserer). Im Refiner wird der Rohstoff zwischen Mahlscheiben zerfasert und über ein regelbares Ventil durch eine "Blasleitung" (bzw. Blowline) aus dem Refiner herausgeblasen. Im Refiner herrscht vorzugsweise ein Dampfdruck im Bereich von 6 bis 16 bar, wobei der Dampf das Transportmittel für die Fasern auf ihrem Weg durch die Blasleitung in den Trockner bildet.

[0020] Nach der Zerfaserung werden die erhaltenen Fasern vorzugsweise in einem Stromtrockner bei gleichzeitiger Förderung durch Heißluft im Trocknungskanal getrocknet, sodass die Fasern mit etwa 8 bis 12 % Feuchte (bezogen auf die Trockenmasse der Fasern) in Zyklonen vom Luftstrom abgeschieden werden. Bei der Trockenbeleimung können die Fasern optional bis auf ca. 2 % (bezogen auf die Trockenmasse der Lignocellulosefasern) getrocknet werden, sofern die Fasern nicht mit der vorhandenden Holzfeuchte weiterverarbeitet werden.

[0021] Es kann sinnvoll sein, wenn in Schritt B die Herstellung der Dämmplatten/-matten im Nassverfahren erfolgt, vorzugsweise unter Ausführung wenigstens eines der folgenden Teilschritte:

• Schritt B1: Verrühren der Fasern mit Wasser zu einem Brei, vorzugsweise mit einem Anteil von bis zu 98 % Wasser.
• Schritt B2: Beigabe von Zusatzstoffen zu dem Brei, vorzugsweise harz- oder bitumenhaltige Stoffe, bevorzugt zur Erhöhung der Festigkeit und/oder zur Vermittlung von wasserabweisenden Eigenschaften.
• Schritt B3: Zwischenlagerung des Breis, vorzugsweise in Bütten auf einer Formmaschine.
• Schritt B4: Formen des Breis zu einem Faserkuchen.
• Schritt B5: Entwässern des Faserkuchens, vorzugsweise durch mechanisches Auspressen des im Faserkuchen enthaltenen Wassers.
• Schritt B6: Zuschneiden des Faserkuchens.
• Schritt B7: Trocken des Faserkuchenzuschnitts, vorzugsweise in einem Trockenkanal, bevorzugt bei Temperaturen zwischen 110 und 220 °C.
• Schritt B8: Verkleben mehrerer Faserkuchenzuschnitte zu einer mehrschichtigen Dämmplatte/-matte.
• Schritt B9: Zuschneiden der Dämmplatte/-matte.

[0022] Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Dämmplatten/-matten im Nassverfahren werden die eigenen Bindungskräfte der Fasern auf Basis nachwachsender Rohstoffe genutzt, indem der faserhaltige Rohstoff zerfasert und in Form eines Faserkuchens unter Einwirkung von Wärme abgebunden wird. Im Falle von Holz, welches Lignocellulose enthält, wird Lignin freigesetzt, welches beim Abbinden des Faserkuchens die Funktion eines ansonsten erforderlichen Bindemittels übernimmt. Der Einsatz eines gesonderten Bindemittels kann demnach entfallen. Um eine ungewollte Verdünnung des Brandschutzmittels durch das zur Bildung des Breis verwendete Wasser zu vermeiden, wird das Brandschutzmittel vorzugsweise erst in Schritt B3 zugegeben.

[0023] Es kann nützlich sein, wenn in Schritt C die Herstellung der Dämmplatten/-matten im Trockenverfahren erfolgt, vorzugsweise unter Ausführung wenigstens eines der folgenden Teilschritte:

• Schritt C1: Trocknen der Fasern, vorzugsweise unmittelbar nach Schritt A4, wobei das Material bevorzugt mittels einer Blowline in einen Stromtrockner eingebracht wird, vorzugsweise auf einen Feuchtegehalt im Bereich von 2 bis 12 %, bevorzugt auf einen Feuchtegehalt im Bereich von 3 bis 10 %, besonders bevorzugt auf einen Feuchtegehalt im Bereich von 4 bis 9 %, ganz besonders bevorzugt auf einen Feuchtegehalt im Bereich von 7 bis 9 %, jeweils bezogen auf die Trockenmasse der Fasern.
• Schritt C2: Vermischen der Fasern mit Bindemittel, vorzugsweise durch Mischerbeleimung, Blowline-Beleimung und/oder Trockenbeleimung, bevorzugt in einem Beleimturm, in einer Blowline oder in einer Trockenbeleimungsvorrichtung.
• Schritt C3: Zugabe von synthetischen Textilfasern oder Fasern auf Basis nachwachsender Rohstoffe zur Erhöhung der Faserflexibilität sowie diversen Zusätzen zur Verbesserung weiterer Eigenschaften.
• Schritt C4: Herstellen einer Streuung aus Fasern, ggf. Bindemittel und/oder weiteren Zugaben, vorzugsweise in einer Streumaschine.
• Schritt C5: Verpressen der Streuung zu Dämmplatten/-matten, vorzugsweise durch eine Kalibrier- und Aushärteeinheit.
• Schritt C6: Härten der Dämmplatten/-matten, vorzugsweise durch ein Gemisch aus Dampf und Luft.
• Schritt C7: Zuschneiden der Dämmplatten/-matten.

[0024] Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Dämmplatten/-matten im Trockenverfahren werden die Fasern auf Basis nachwachsender Rohstoffe vorzugsweise direkt nach der Zerfaserung in Schritt A auf die für die Beleimung erforderliche Restfeuchte (ca. 8 % bezogen auf die Trockenmasse der Fasern) getrocknet und anschließend vorzugsweise in einem Beleimkanal oder -turm oder Mischer mit dem Bindemittel beleimt. Zur Behandlung der Fasern mit dem Brandschutzmittel eignen sich insbesondere die Schritte C1 und/oder C2 und/oder C4 (Trocknung, Beleimung und Streuung der Fasern), um das Gemisch zu bilden, aus welchem die erfindungsgemäßen Dämmplatten/-matten hergestellt werden. Dabei kann das Brandschutzmittel sehr gleichmäßig auf die Fasern verteilt werden, um eine vorteilhafte Brandschutzwirkung über den gesamten Querschnitt der Dämmplatte/-matte zu erzielen. Beispielsweise kann ein chemisch wirksames Brandschutzmittel teilweise in die Molekularstruktur der Holzfaser eindringen und darauf fixiert bzw. chemisch modifiziert werden, wodurch das Brandschutzmittel mit der Faser verbunden wird. Zur Erhöhung der Diffusion des Brandschutzmittels in die amorphen Strukturen der Holzfasern kann die Oberfläche der Holzfasern durch verschiedene chemische Additive modifiziert und auch die Oberflächenspannung des Brandschutzmittels herabgesetzt werden.

[0025] Es kann sich als hilfreich erweisen, wenn zur Bildung des Gemisches ein Brandschutzmittel mit wenigstens einem der folgenden Merkmale verwendet wird:

• Das Brandschutzmittel ist ein intumeszierendes Brandschutzmittel oder umfasst eine intumeszierende Brandschutzmittel-Komponente.
• Das Brandschutzmittel ist ein chemisches oder chemisch wirkendes Brandschutzmittel oder umfasst eine chemische oder chemisch wirkende Brandschutzmittel-Komponente, bevorzugt eine chemische Verbindung auf Phosphorbasis.
• Die Aktivierungstemperatur des Brandschutzmittels (d. h. die Temperatur, bei der das Brandschutzmittel zu blähen beginnt), vorzugsweise des intumeszierenden Brandschutzmittels oder der intumeszierenden Brandschutzmittel-Komponente, liegt im Bereich von 100°C bis 1000°C, vorzugsweise im Bereich von 100°C bis 300°C.
• Das Brandschutzmittel umfasst verschiedene Komponenten, vorzugsweise wenigstens zwei intumeszierende Komponenten mit unterschiedlichen Blähvolumina, wobei bevorzugt das Blähvolumen einer ersten intumeszierenden Komponente bei 1000°C 0,01 bis 0,5 mal, vorzugsweise 0,1 bis 0,5 mal das Blähvolumen der zweiten intumeszierenden Komponente bei 1000°C ist, wobei das Blähvolumen der ersten intumeszierenden Komponente bei 1000°C beispielsweise im Bereich von 60 cm³/g bis 200 cm³/g und das Blähvolumen der zweiten intumeszierenden Komponente bei 1000°C beispielsweise im Bereich von 400 bis 700 cm³/g liegt, wobei besonders bevorzugt das Mischverhältnis der ersten zur zweiten intumeszierenden Komponente im Bereich von 1:1 bis 1:2 liegt, insbesondere bei 1:1,5.
• Das Brandschutzmittel umfasst überwiegend Partikel mit Partikelgrößen im Bereich von 1 µm bis 1000 µm, vorzugsweise im Bereich von 40 µm bis 700 µm, bevorzugt im Bereich von 150 µm bis 400 µm
• Das Brandschutzmittel weist einen pH-Wert im Bereich von 3 (sauer) bis 10 (leicht alkalisch/basisch), vorzugsweise im Bereich von 7 bis 9 auf.
• Das Brandschutzmittel enthält ein Treibmittel, vorzugsweise eingelagert in die Molekülstruktur.
• Das Brandschutzmittel umfasst wenigstens eines der folgenden Additive, vorzugsweise in einer Zudosierung von bis zu 20 %, bevorzugt im Bereich von 2 bis 8 %:

  ∘ Anorganische Brandhemmer, vorzugsweise in Form einer chemischen Verbindung auf Phosphorbasis.

  ∘ Stärkebasierende, organische Substanzen mit Funktion zum Einschluss der Faser (Kapseleffekt), vorzugsweise auf pflanzlicher Basis.

  ∘ Synergetische Additive.

• Das Brandschutzmittel ist oder enthält Graphit, vorzugsweise Blähgraphit, bevorzugt säureinterkalierte Blähgraphite.
• Das Brandschutzmittel ist modifiziert und/oder interkaliert und/oder kohlenstoffhaltig.
• Das Brandschutzmittel ist durch chemische Behandlung mit starken Säuren und/oder Oxidationsmittel wie Wasserstoffperoxid oder Kaliumpermanganat hergestellt.
• Das Brandschutzmittel ist vorhanden in einer Dosierung von 3 bis 30 Gewichtsprozent, vorzugsweise 5 bis 20 Gewichtsprozent, bevorzugt 10 bis 18 Gewichtsprozent bezogen auf eine Trockenmasse der Fasern.

[0026] Es kann sinnvoll sein, wenn das Brandschutzmittel in wenigstens einem der folgenden Zustände mit den Fasern zu einem Gemisch vermengt wird:

• Das Brandschutzmittel weist einen Zustand noch nicht begonnener oder teilweiser erfolgter Intumeszenz auf.
• Das Brandschutzmittel ist pulverförmig oder kugelförmig, bevorzugt schuppig oder flockig, granular und/oder partikelförmig.
• Das Brandschutzmittel ist ein Gemisch, vorzugsweise eine Emulsion, ein Gel, ein Schaum, ein Aerosol, eine Suspension oder ein Gemenge.
• Das Brandschutzmittel ist in einer Emulsion als Trägermaterial eingebunden, wobei die Emulsion vorzugsweise gebildet wird aus Wasser und einem Emulgator, bevorzugt bifunktionale bzw. bifunktionelle Silane oder auf Ether basierende synthetische Öle.
• Das Brandschutzmittel ist in Schaum als Trägermaterial eingebunden, vorzugsweise unter Ausführung wenigstens eines der folgenden Teilschritte:

  ∘ Bildung eines Schaums, vorzugsweise aus Wasser und anionischen/kationischen Additiven und/oder einer schäumenden Chemikalie als Schaumbildner.

  ∘ Stabilisierung der Schaumstruktur, vorzugsweise unter Einsatz eines auf Ether basierenden oberflächenaktiven Additivs und/oder eines carboxymetylcellulosehaltigen Additivs als Schaumstabilisator.

  ∘ Oberflächenmodifizierung des Brandschutzmittels zur Herabsetzung der Oberflächenspannung, um eine bessere Bindekraft zu den Fasern zu erzielen.

  ∘ Einbinden des Brandschutzmittels in den Schaum.

• Das Brandschutzmittel ist in Gel als Trägermaterial eingebunden, vorzugsweise unter Ausführung wenigstens eines der folgenden Teilschritte:

  ∘ Bildung des Gels, vorzugsweise durch Vermischen von Wasserglas und einer Silziumdioxiddispersion (als sogenanntes Nanosol).

  ∘ Modifizieren der Rheologie der Gelstruktur, vorzugsweise durch Zugabe eines stärkebasierenden Celluloseethers, wobei das Gel bevorzugt als Haftvermittler zwischen dem Blähgraphit und den Fasern dient.

  ∘ Einbinden des Brandschutzmittels in das Gel.

• Das Brandschutzmittel bildet ein Gemisch mit Bindemittel, vorzugsweise mit einem Bindemittel, das wenigstens einen der folgenden Bestandteile aufweist:

  ∘ Einen Klebstoff, vorzugsweise einen Klebstoff auf Basis von Isocyanaten, Kunstharzen, PVAC, Proteinen (z.B. Kaseine, enzymatische Proteine) und Stärke, bevorzugt in Kombination mit Klebstoffsystemen auf wässriger nanostrukturierter silikatischer Basis.

  ∘ Einen Leim, vorzugsweise einen natürlichen Leim, bevorzugt auf Basis von Kasein und/oder Stärke.

• Das Brandschutzmittel bildet ein Gemisch, wobei das Brandschutzmittel vorzugsweise in Partikelform vorliegt und mittels einer organischen Verbindung modifiziert wird (z.B. chemische Verbindung auf Phosphorbasis), welche auch die Funktion als Flammschutzmittel erfüllt), sodass die Oberflächenspannung der Partikel herabgesetzt und deren Fließ- bzw. Rieselfähigkeit erhöht wird, um ein heterogenes Gemisch (Dispersion) aus festen Schwebeteilchen in einem Gas zu bilden.

[0027] Es kann sich als nützlich erweisen, wenn das Brandschutzmittel in wenigstens einem der folgenden Verfahrensschritte mit den Fasern zu einem Gemisch vermengt wird:

• In Schritt A, vorzugsweise in wenigstens einem der Teilschritte A1, A2, A3, A4 und/oder zwischen zweien dieser Teilschritte, bevorzugt ausschließlich in Teilschritt A4.
• In Schritt B, vorzugsweise in wenigstens einem der Teilschritte B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7, B8, B9, insbesondere B1 und/oder B2 und/oder B3, und/oder zwischen zweien dieser Teilschritte, bevorzugt ausschließlich in Teilschritt B3.
• In Schritt C, vorzugsweise in wenigstens einem der Teilschritte C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, insbesondere C1 und/oder C2 und/oder C4, und/oder zwischen zweien dieser Teilschritte, bevorzugt ausschließlich in Teilschritt C2.
• Zwischen den Schritten A und B und/oder zwischen den Schritten A und C.

[0028] Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Dämmplatte/-matte, hergestellt aus einem Gemisch, enthaltend Fasern auf Basis nachwachsender Rohstoffe sowie ein physikalisches und/oder ein chemisches Brandschutzmittel, vorzugsweise nach dem Verfahren gemäß einer der vorangehenden Ausführungen.

[0029] Es kann von Vorteil sein, wenn die Dämmplatte/-matte in einer der folgenden Ausführungen ausgebildet ist:

• Als Holzfaserdämmplatte, hergestellt im Nassverfahren, vorzugsweise nach Schritt B, wobei die Holzfaserdämmplatte bevorzugt wenigstens eines der folgenden Merkmale aufweist:

  ∘ Die Dicke der Holzfaserdämmplatte liegt im Bereich von 4 bis 250 mm, vorzugsweise im Bereich von 40 bis 200 mm, bevorzugt im Bereich von 50 bis 200 mm.

  ∘ Die Dichte der Holzfaserdämmplatte liegt im Bereich von 80 bis 300 kg/m³, vorzugsweise im Bereich von 110 bis 250 kg/m³, bevorzugt im Bereich von 160 bis 220 kg/m³.

• Als Holzfaserdämmplatte, hergestellt im Trockenverfahren, vorzugsweise nach Schritt C, wobei die Holzfaserdämmplatte bevorzugt wenigstens eines der folgenden Merkmale aufweist:

  ∘ Die Dicke der Holzfaserdämmplatte liegt im Bereich von 10 bis 300 mm, vorzugsweise im Bereich von 60 bis 240 mm,

  ∘ Die Dichte der Holzfaserdämmplatte liegt im Bereich von 80 bis 300 kg/m³, vorzugsweise im Bereich von 100 bis 250 kg/m³, bevorzugt im Bereich von 140 bis 180 kg/m³.

• Als flexible Holzfaserdämmmatte, wobei die Holzfaserdämmmatte vorzugsweise wenigstens eines der folgenden Merkmale aufweist:

  ∘ Die Dicke der Holzfaserdämmmatte liegt im Bereich von 10 bis 400 mm, vorzugsweise im Bereich von 50 bis 300 mm, bevorzugt im Bereich von 100 bis 200 mm.

  ∘ Die Dichte der Holzfaserdämmmatte liegt im Bereich von 35 bis 80 kg/m³, vorzugsweise im Bereich von 40 bis 75 kg/m³, bevorzugt im Bereich von 40 bis 55 kg/m³.

[0030] Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Einblasdämmstoff, hergestellt aus einem Gemisch, enthaltend Fasern auf Basis nachwachsender Rohstoffe sowie ein physikalisches und/oder ein chemisches Brandschutzmittel, vorzugsweise nach dem Verfahren gemäß einer der vorangehenden Ausführungen, wobei der Einblasdämmstoff bevorzugt eine Dichte im Bereich von 20 bis 60 kg/m³ aufweist, besonders bevorzugt eine Dichte im Bereich von 28 bis 40 kg/m³.

[0031] Weitere bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich durch beliebige Kombinationen der hierin offenbarten Merkmale.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

[0032] Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden brandhemmende Dämmplatten/-matten aus einem Gemisch hergestellt, welches Fasern auf Basis nachwachsender Rohstoffe, wie z. B. Lignocellulosefasern, sowie ein physikalisches und/oder ein chemisches Brandschutzmittel, wie z. B. ein intumeszierendes Brandschutzmittel enthält.

[0033] Die Lignocellulosefasern werden nach den oben beschriebenen Verfahrensschritten aus lignocellulosehaltigem Rohstoff, insbesondere Holz, gewonnen, mit dem intumeszierenden Brandschutzmittel vermischt und beispielsweise im Nassverfahren oder Trockenverfahren zu den brandhemmenden, lignocellulosefaserhaltigen Dämmplatten/-matten verarbeitet. Natürlich können anstelle der Lignocellulosefasern auch Fasern auf Basis anderer nachwachsender Rohstoffe wie z. B. Hanf und/oder anstelle des intumeszierenden Brandschutzmittels andere Brandschutzmittel eingesetzt werden.

[0034] Die im Rahmen der Erfindung offenbarten Ausführungsbeispiele unterscheiden sich vorwiegend in der Darreichungsform des Brandschutzmittels und dem Zeitpunkt bzw. Verfahrensschritt der Vermengung des Brandschutzmittels mit den Fasern. In Abhängigkeit der gewählten Verarbeitung der Fasern (im Nassverfahren oder Trockenverfahren) können sich die bevorzugten Darreichungsformen des Brandschutzmittels sowie die Auswahl des bevorzugten Zeitpunkts der Vermengung des Brandschutzmittels mit den Fasern unterscheiden.

[0035] Das im erfindungsgemäßen Verfahren zur Anwendung kommende Brandschutzmittel ist beispielsweise ein effektives und umweltverträgliches, intumeszierendes Flammschutzmittel auf Basis eines modifizierten und interkalierten Minerals aus reinem Kohlenstoff als halogenfreier Intumeszenzbildner.

[0036] Als modifizierte interkalierte, kohlenstoffhaltige Flammschutzmittel kommen z. B. modifizierte Graphite in Frage, die beim Erhitzen auf Temperaturen von über 150°C expandieren. Solche Graphite sind bekannt und im Handel erhältlich. Sie können als Treibmittel Säuren eingelagert enthalten. Bevorzugt sind säureinterkalierte Blähgraphite.

[0037] Besonders wirksame intumeszierende Bestandteile enthält Blähgraphit, der durch chemische Behandlung von Graphit hergestellt wird. Hierbei wird Graphit mit Substanzen behandelt, meistens starke Säuren und/oder Oxidationsmittel wie Wasserstoffperoxid oder Kaliumpermanganat. Die Säuren und/oder Oxidationsmittel lagern sich in die Gitterstruktur des Graphits ein. Durch diese Einlagerung in die Graphitstruktur werden die Schichtabstände der Graphitschichten aufgeweitet. Unter Hitzeeinwirkung wird sich ein so vorbehandelter Graphit im Brandfall unter großer Volumenzunahme ausdehnen.

[0038] Blähgraphit eignet sich als Flammschutzadditiv, da bei Hitzeeinwirkung eine schützende Intumeszenzschicht auf der Oberfläche entsteht, die Brandausweitung verlangsamt und der Ausbreitung toxischer Gase und Rauch entgegengewirkt wird.

[0039] Der Blähgraphit kann z. B. als schuppiges oder flockiges Pulver, als Granulat oder in Form vorgeformter Partikel eingesetzt werden. Es kommen auch Mischungen von Blähgraphiten verschiedener Formen und/oder Arten in Frage. Der Blähgraphit kann auch schon teilweise expandiert sein, bevor er eingesetzt wird.

[0040] Vorzugsweise setzt die Intumeszenz bei möglichst niedrigen Temperaturen ein, um im Brandfall ein schnelleres Ansprechverhalten der ausgerüsteten Gebäudebauteile sicherzustellen. Das intumeszierende Brandschutzmittel weist vorzugsweise eine Aktivierungstemperatur zwischen 100°C und 1.000°C auf. Als besonders vorteilhaft hat sich ein Mischverhältnis zwischen kleinen und großen Blähvolumina erwiesen. Entsprechend der zu erzielenden Blähvolumina sind die Partikelgrößen des Graphits auszuwählen und können sich überwiegend zwischen 1 und 1.000 µm, bevorzugt zwischen 150 und 700 µm, bewegen. Die Oberfläche des Brandschutzmittels ist pH-neutral, wobei der pH-Wert bis 10 (alkalisch/basisch) reichen kann. Die Wirksamkeit des Brandschutzmittels kann durch Zumischungen speziell abgestimmter Additive, vorzugsweise anorganischer Brandhemmer, bevorzugt einer chemischen Verbindung auf Phosphorbasis, und/oder stärkebasierende organische Substanzen mit Funktion zum Einschluss der Holzfaser (Kapseleffekt), vorzugsweise auf pflanzlicher Basis, erheblich verbessert werden. Die Erfindung sieht spezielle Applikationsmethoden bzw. Darreichungsformen in Verbindung mit produktionstechnisch sinnvollen Applikationsorten vor. Diese werden im Folgenden inklusive der dazu notwendigen chemischen Anpassungen des Brandschutzmittels näher beschrieben.

Applikationsmethoden

Darreichungsformen des Brandschutzmittels

[0041] Das Brandschutzmittel kann in Reinform als Pulver in den Prozess eingebracht werden oder als Gemisch, eingebunden in einer Emulsion, einen Schaum, ein Gel oder Bindemittel.

[0042] Mögliche Applikationsorte des Brandschutzmittels sind im Refiner, im Vorwärmer, in die Stopfschnecke zwischen Vorwärmer und Mahlscheiben), in der Blowline (zwischen Refiner und Stromtrockner), im Beleimturm (Bereich der Trockenbeleimung der Fasern), während des Streuprozesses, in der Mischbütte (für die Produktion im Nassverfahren).

[0043] Die möglichen Darreichungsformen und Applikationsverfahren bzw. Zeitpunkte der Einbringung sind u. a. in folgenden Ausführungsbeispielen realisierbar:

Erstes Ausführungsbeispiel - Pulver

Variante 1 - Nassverfahren

[0044] Das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft in der ersten Variante ein Verfahren zur Herstellung von brandhemmenden, lignocellulosefaserhaltigen Dämmplatten/-matten im Nassverfahren gemäß den Schritten A und B aus einem Gemisch, enthaltend Lignocellulosefasern und intumeszierendes Brandschutzmittel, wobei das intumeszierende Brandschutzmittel in Form von Blähgraphit trocken und in Reinform als Pulver in Schritt B1 und/oder B2 und/oder B3 (in der Mischbütte), beispielsweise ausschließlich in Schritt B3, zugegeben wird.

Variante 2 - Trockenverfahren

[0045] Die zweite Variante des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von brandhemmenden, lignocellulosefaserhaltigen Dämmplatten/-matten im Trockenverfahren nach den Schritten A und C aus einem Gemisch, enthaltend Lignocellulosefasern und intumeszierendes Brandschutzmittel, wobei das intumeszierende Brandschutzmittel in Form von Blähgraphit trocken und in Reinform als Pulver in Schritt C2 (im Beleimturm) oder in Schritt C4 (direkt im Streuprozess), beispielsweise ausschließlich in Schritt C2, in den Prozess eingebracht wird.

[0046] Die Vorteile der pulverförmigen Zuführung des intumeszierenden Brandschutzmittels liegen in dem geringen Aufwand bei der Materialvorbereitung, da das Brandschutzmittel nicht zusätzlich modifiziert werden muss.

Zweites Ausführungsbeispiel - Zuführung des Brandschutzmittels eingebunden in Emulsion

[0047] Um das i.d.R. pulverförmige Brandschutzmittel pump- und sprühfähig zu machen, kann es in einer Emulsion als Trägermaterial eingebunden werden. Zur Bildung der Emulsion wird dem Wasser ein Emulgator (bifunktionale bzw. bifunktionelle Silane oder auf Ether basierende synthetische Öle) zugegeben.

Variante 1 - Nassverfahren

[0048] Das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft nach der ersten Variante ein Verfahren zur Herstellung von brandhemmenden, lignocellulosefaserhaltigen Dämmplatten/-matten im Nassverfahren gemäß den Schritten A und B aus einem Gemisch, enthaltend Lignocellulosefasern und intumeszierendes Brandschutzmittel, wobei das intumeszierende Brandschutzmittel in Form von Blähgraphit eingebunden in einer Emulsion als Trägermaterial in wenigstens einem der Schritte A1, A2, A3 oder A4 (Vorwärmung bis zur Zerfaserung) und/oder in Schritt B1 und/oder B2 und/oder B3 (in der Mischbütte) zugegeben wird.

Variante 2 - Trockenverfahren

[0049] Die zweite Variante des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von brandhemmenden, lignocellulosefaserhaltigen Dämmplatten/-matten im Trockenverfahren gemäß den Schritten A und C aus einem Gemisch, enthaltend Lignocellulosefasern und intumeszierendes Brandschutzmittel, wobei das intumeszierende Brandschutzmittel in Form von Blähgraphit eingebunden in einer Emulsion als Trägermaterial in wenigstens einem der Schritte A1, A2, A3 oder A4 (Vorwärmung bis zur Zerfaserung) und/oder in Schritt C2 (im Beleimturm) und/oder in Schritt C4 (direkt im Streuprozess) in den Prozess eingebracht wird.

[0050] Die Vorteile der Zuführung des intumeszierenden Brandschutzmittels eingebunden in einer Emulsion als Trägermaterial liegen in der guten Verteilung bei der Mischung mit Lignocellulosefasern. Diese Darreichungsform funktioniert im Zerfaserer bzw. Refiner besonders gut, weil das Brandschutzmittel durch die mechanische Arbeit des Zerfaserers bzw. Refiners sehr fein verteilt wird und in der Emulsion eingebunden sehr gut an den Lignocellulosefasern haften kann.

Drittes Ausführungsbeispiel - Zuführung des Brandschutzmittels eingebunden in Schaum

[0051] Insbesondere zur Gewährleistung einer optimalen Verteilung wird das i.d.R. pulverförmige Brandschutzmittel in einen stabilen Schaum eingebettet appliziert. Zur Schaumherstellung werden Wasser und anionische/kationische Additive (Schaumbildner) in einem speziellen Aggregat gemischt und ein Schaum gebildet. Alternativ kann der Schaum auch mittels Wasser unter der Zugabe eines schäumenden silikatischen Bindemittels gebildet werden. Um zu verhindern, dass der Schaum nach einer gewissen Zeit zusammenfällt, ist die Schaumstruktur zusätzlich zu stabilisieren. Dazu wird ein auf Ether basierendes oberflächenaktives oder ein carboxymetylcellulosehaltigen Additiv als Schaumstabilisator eingesetzt. Zusätzlich kommt ein Oberflächenmodifizierer zum Einsatz, der die Oberflächenspannung herabsetzt. Daraus resultiert eine bessere Bindekraft zwischen dem Brandschutzmittel und Lignocellulosefasern.

[0052] Das dritte Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft demnach ein Verfahren zur Herstellung von brandhemmenden, lignocellulosefaserhaltigen Dämmplatten/-matten im Trockenverfahren gemäß den Schritten A und C aus einem Gemisch, enthaltend Lignocellulosefasern und intumeszierendes Brandschutzmittel, wobei das intumeszierende Brandschutzmittel in Form von Blähgraphit eingebunden in Schaum als Trägermaterial in Schritt C2 (in der Blowline oder im Beleimturm) und/oder in Schritt C4 (direkt im Streuprozess) in den Prozess eingebracht wird.

[0053] Die Vorteile der Zuführung des intumeszierenden Brandschutzmittels eingebunden in Schaum als Trägermaterial liegen in der sehr geringen Zugabemenge an Wasser, der guten Verteilung bei der Mischung mit Lignocellulosefasern, sowie dem Schutz der Struktur des Brandschutzmittels.

Viertes Ausführungsbeispiel - Zuführung des Brandschutzmittels eingebunden in Gel

[0054] Insbesondere zur Gewährleistung einer optimalen Verteilung wird das i.d.R. pulverförmige Brandschutzmittel in ein Gel eingebunden und eingebettet in dieses Trägermaterial den Lignocellulosefasern zugeführt. Zur Gelherstellung werden Wasserglas und eine Silziumdioxiddispersion (als sogenanntes Nanosol) in einem speziellen Aggregat gemischt und das Gel gebildet. Um die Rheologie der Gelstruktur zu modifizieren wird ein stärkebasierender Celluloseether zugegeben. Des Weiteren dient das Gel als Haftvermittler zwischen dem Brandschutzmittel und Lignocellulosefasern.

[0055] Das vierte Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft demnach ein Verfahren zur Herstellung von brandhemmenden, lignocellulosefaserhaltigen Dämmplatten/-matten im Trockenverfahren gemäß den Schritten A und C aus einem Gemisch, enthaltend Lignocellulosefasern und intumeszierendes Brandschutzmittel, wobei das intumeszierende Brandschutzmittel in Form von Blähgraphit eingebunden in Gel als Trägermaterial in Schritt C2 (in der Blowline oder im Beleimturm) und/oder in Schritt C4 (direkt im Streuprozess) in den Prozess eingebracht wird.

Vorteile des vierten Ausführungsbeispiels

[0056] Die Vorteile der Zuführung des intumeszierenden Brandschutzmittels eingebunden in Gel als Trägermaterial liegen in der sehr geringen Zugabemenge an Wasser, der guten Verteilung bei der Mischung mit Lignocellulosefasern sowie dem Schutz der Struktur des Brandschutzmittels.

[0057] Fünftes Ausführungsbeispiel - Zuführung des Brandschutzmittels eingebunden in Bindemittel Gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das Brandschutzmittel direkt in das Bindemittelsystem vor- bzw. zugemischt. Dazu kann das Bindemittelsystem verdünnt werden, um eine bessere Einmischung und spätere Verteilung auf die Lignocellulosefasern zu gewährleisten. Als Bindemittelsysteme kommen vorzugsweise Klebstoffsysteme auf Basis von Isocyanaten, Kunstharzen, PVAC, Proteinen (z.B. Kaseine, enzymatische Proteine) und Stärke zum Einsatz. Darüber hinaus ist die Kombination mit Klebstoffsystemen auf wässriger nanostrukturierter silikatischer Basis denkbar.

[0058] Das fünfte Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft folglich ein Verfahren zur Herstellung von brandhemmenden, lignocellulosefaserhaltigen Dämmplatten/-matten im Trockenverfahren gemäß den Schritten A und C aus einem Gemisch, enthaltend Lignocellulosefasern und intumeszierendes Brandschutzmittel, wobei das intumeszierende Brandschutzmittel in Form von Blähgraphit eingebunden in Bindemittel als Trägermaterial in Schritt C2 (in der Blowline oder im Beleimturm) und/oder in Schritt C4 (direkt im Streuprozess) in den Prozess eingebracht wird.

[0059] Die Vorteile der Zuführung des intumeszierenden Brandschutzmittels eingebunden in Bindemittel als Trägermaterial liegen in dem relativ geringen Eingriff in den bisherigen Applikationsprozess und der guten Verteilung bei der Mischung mit Lignocellulosefasern.

[0060] Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, dass das Brandschutzmittel ein Gemisch wie z.B. ein Aerosol bildet. Dabei wird das (Bläh-)Graphit mittels einer organischen Verbindung, z.B. auf Phosphorbasis, welche auch die Funktion eines Flammschutzmittels erfüllt, modifiziert. Dadurch wird die Oberflächenspannung der Graphitpartikel herabgesetzt. Die geringere Oberflächenspannung der Partikel erhöht deren Fließ- bzw. Rieselfähigkeit. Damit sind die Voraussetzungen gegeben, ein heterogenes Gemisch (Dispersion) aus festen Schwebeteilchen in einem Gas zu bilden, womit das modifizierte Graphit als Aerosolpartikel oder Aerosolteilchen vorliegt.

[0061] Die Platzierung des Brandschutzmittels in der Darreichungsform als Aerosol erfolgt vorzugsweise in der Blowline oder in der Trockenbeleimung. In einem Hochleistungsmixer werden die Pulverkomponenten, beispielsweise Blähgraphit und Aluminiumtrihydroxid bzw. alternativ pyrogenes Siliziumdioxid (Aerosil), vorzugsweise in optimaler Gleichverteilung gemischt. Das gleichverteilte Gemisch kann mittels Unter- oder Überdruck in ein spezielles Behältnis befördert werden. Das Behältnis hat vorzugsweise rundum Lufteinlässe, in die über eingebaute Ventile Luft eingeblasen wird. Über jedem Ventil ist vorzugsweise eine elastische Lippe angeordnet, die eine Luftvibration erzeugt. Die Kombination aus Rundum-Lufteinblasen und erzeugter Luftvibrationen hält sämtliche Partikel in Bewegung und verhindert Anhaftungen zwischen einzelnen Partikeln. Dadurch kann folgendes Ergebnis erreicht werden:

• Optimale Gleichverteilung der Partikel
• Optimale Rieselfähigkeit
• Verstopfungs- und störungsfreie Zudosierung des Partikelgemischs

[0062] Anschließend wird das Partikelgemisch mittels Unter- oder Überdruck auf den im Kanal befindlichen Faserfluss appliziert.

[0063] In der Blowline kann das Trockengemisch zusammen mit einem flüssigen Brandschutzmittel auf die Fasern appliziert werden.

Weitere Darreichungsform

[0064] Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, dass das Brandschutzmittel ein Gemisch aus Blähgraphit und einer Nanosole, bestehend und vorgemischt aus Wasserglas (Natrium- oder Kaliumsilikat) und vorzugsweise 10 % Kieselsäuresole, bildet. Dieses Gemisch wird vorzugsweise im Refiner oder in der Blowline zugegeben.

[0065] Vier unterschiedliche Holzfaserdämm-Produkttypen können im Einklang mit der Erfindung aus dem Gemisch, enthaltend Fasern auf Basis nachwachsender Rohstoffe, wie z. B. Lignocellulosefasern, sowie ein physikalisches und/oder ein chemisches Brandschutzmittel hergestellt werden, nämlich:

• Holzfaserdämmplatte im Trockenverfahren:

  ∘ Dicke: 10 bis 300 mm

  ∘ Dichte: 80 bis 300 kg/m³

• Holzfaserdämmplatte im Nassverfahren:

  ∘ Dicke: 4 bis 250 mm

  ∘ Dichte: 80 bis 300 kg/m³

• Flexible Holzfaserdämmmatte:

  ∘ Dicke: 10 bis 400 mm vorzugsweise bis 300 mm

  ∘ Dichte: 35 bis 80 kg/m³

• Einblasdämmung:

  ∘ Dicke: je nach Bauteildicke

  ∘ Dichte: Einblasrohdichten 20 bis 60 kg/m³

[0066] Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Sinnvolle Weiterbildungen der Erfindungen ergeben sich für den Fachmann durch Kombinationen der in der Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen offenbarten Merkmale.

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von brandhemmenden Dämmplatten/-matten aus einem Gemisch, enthaltend Fasern auf Basis nachwachsender Rohstoffe sowie ein physikalisches und/oder ein chemisches Brandschutzmittel.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Schritt A des Verfahrens das Bereitstellen von Fasern auf Basis nachwachsender Rohstoffe erfolgt, vorzugsweise unter Ausführung wenigstens eines der folgenden Teilschritte:

a. Schritt A1: Bereitstellen eines faserhaltigen, nachwachsenden Rohstoffs, vorzugsweise Sägereste, bevorzugt Schwarte, Spreißel, und/oder Hackschnitzel, bevorzugt aus Nadelholz.

b. Schritt A2: Vorwärmen des faserhaltigen, nachwachsenden Rohstoffs, vorzugsweise in einem Vorwärmer.

c. Schritt A3: Fördern und/oder Pressen und/oder Kochen des faserhaltigen, nachwachsenden Rohstoffs, vorzugsweise mit einer Stopfschnecke und/oder in einem Kocher.

d. Schritt A4: Zerfaserung des faserhaltigen, nachwachsenden Rohstoffs, vorzugsweise in einem Refiner, zur Gewinnung der Fasern.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Schritt B des Verfahrens die Herstellung der Dämmplatten/-matten im Nassverfahren erfolgt, vorzugsweise unter Ausführung wenigstens eines der folgenden Teilschritte:

a. Schritt B1: Verrühren der Fasern mit Wasser zu einem Brei, vorzugsweise mit einem Anteil von bis zu 98 % Wasser.

b. Schritt B2: Beigabe von Zusatzstoffen zu dem Brei, vorzugsweise harz- oder bitumenhaltige Stoffe, bevorzugt zur Erhöhung der Festigkeit und/oder zur Vermittlung von wasserabweisenden Eigenschaften.

c. Schritt B3: Zwischenlagerung des Breis, vorzugsweise in Bütten auf einer Formmaschine.

d. Schritt B4: Formen des Breis zu einem Faserkuchen.

e. Schritt B5: Entwässern des Faserkuchens, vorzugsweise durch mechanisches Auspressen des im Faserkuchen enthaltenen Wassers.

f. Schritt B6: Zuschneiden des Faserkuchens.

g. Schritt B7: Trocknen des Faserkuchenzuschnitts, vorzugsweise in einem Trockenkanal, bevorzugt bei Temperaturen zwischen 110 und 220 °C.

h. Schritt B8: Verkleben mehrerer Faserkuchenzuschnitte zu einer mehrschichtigen Dämmplatte/-matte.

i. Schritt B9: Zuschneiden der Dämmplatte/-matte.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Schritt C des Verfahrens die Herstellung der Dämmplatten/-matten im Trockenverfahren erfolgt, vorzugsweise unter Ausführung wenigstens eines der folgenden Teilschritte:

a. Schritt C1: Trocknen der Fasern, vorzugsweise unmittelbar nach Schritt A4, wobei das Material bevorzugt mittels einer Blowline in einem Stromtrockner eingebracht wird, vorzugsweise auf einen Feuchtegehalt im Bereich von 2 bis 12 %, bevorzugt auf einen Feuchtegehalt im Bereich von 3 bis 10 %, besonders bevorzugt auf einen Feuchtegehalt im Bereich von 4 bis 9 %, ganz besonders bevorzugt auf einen Feuchtegehalt im Bereich von 7 bis 9 % jeweils bezogen auf die Trockenmasse der Fasern.

b. Schritt C2: Vermischen der Fasern mit Bindemittel, vorzugsweise durch Mischerbeleimung, Blowline-Beleimung und/oder Trockenbeleimung, bevorzugt in einem Beleimturm, in einer Blowline oder in einer Trockenbeleimungsvorrichtung.

c. Schritt C3: Zugabe von synthetischen Textilfasern oder Fasern auf Basis nachwachsender Rohstoffe zur Erhöhung der Faserflexibilität sowie diversen Zusätzen zur Verbesserung weiterer Eigenschaften.

d. Schritt C4: Herstellen einer Streuung aus Fasern, ggf. Bindemittel und/oder weiteren Zugaben, vorzugsweise in einer Streumaschine.

e. Schritt C5: Verpressen der Streuung zu Dämmplatten/-matten, vorzugsweise durch eine Kalibrier- und Aushärteeinheit.

f. Schritt C6: Härten der Dämmplatten/-matten, vorzugsweise durch ein Gemisch aus Dampf und Luft.

g. Schritt C7: Zuschneiden der Dämmplatten/-matten.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung des Gemisches ein Brandschutzmittel mit wenigstens einem der folgenden Merkmale verwendet wird:

a. Das Brandschutzmittel ist ein intumeszierendes Brandschutzmittel oder umfasst eine intumeszierende Brandschutzmittel-Komponente.

b. Das Brandschutzmittel ist ein chemisches oder chemisch wirkendes Brandschutzmittel oder umfasst eine chemische oder chemisch wirkende Brandschutzmittel-Komponente, vorzugsweise eine chemische Verbindung auf Phosphorbasis.

c. Die Aktivierungstemperatur des Brandschutzmittels, vorzugsweise des intumeszierendes Brandschutzmittels, liegt im Bereich von 100°C bis 1000°C, vorzugsweise im Bereich von 100°C bis 300°C.

d. Das Brandschutzmittel umfasst verschiedene Komponenten, vorzugsweise wenigstens zwei intumeszierende Komponenten mit unterschiedlichen Blähvolumina, wobei bevorzugt das Blähvolumen einer ersten intumeszierenden Komponente bei 1000°C 0,01 bis 0,5 mal, vorzugsweise 0,1 bis 0,5 mal das Blähvolumen der zweiten intumeszierenden Komponente bei 1000°C ist, wobei das Blähvolumen der ersten intumeszierenden Komponente bei 1000°C beispielsweise im Bereich von 60 cm³/g bis 200 cm³/g liegt und das Blähvolumen der zweiten intumeszierenden Komponente bei 1000°C beispielsweise im Bereich von 400 bis 700 cm³/g liegt, wobei besonders bevorzugt das Mischverhältnis der ersten zur zweiten intumeszierenden Komponente im Bereich von 1:1 bis 1:2 liegt, insbesondere bei 1:1,5.

e. Das Brandschutzmittel umfasst überwiegend Partikel mit Partikelgrößen im Bereich von 1 µm bis 1000 µm, vorzugsweise im Bereich von 40 µm bis 700 µm, bevorzugt im Bereich von 150 µm bis 400 µm.

f. Das Brandschutzmittel weist einen pH-Wert im Bereich von 3 (neutral) bis 10 (alkalisch/basisch), vorzugsweise im Bereich von 7 bis 9 auf.

g. Das Brandschutzmittel enthält ein Treibmittel, vorzugsweise eingelagert in die Molekülstruktur.

h. Das Brandschutzmittel umfasst wenigstens eines der folgenden Additive, vorzugsweise in einer Zudosierung von bis zu 20 %, bevorzugt im Bereich von 2 bis 8 %:

i. Anorganische Brandhemmer, vorzugsweise in Form einer chemischen Verbindung auf Phosphorbasis.

ii. Stärkebasierende, organische Substanzen mit Funktion zum Einschluss der Faser, vorzugsweise auf pflanzlicher Basis.

iii. Synergetische Additive.

i. Das Brandschutzmittel ist oder enthält Graphit, vorzugsweise Blähgraphit, bevorzugt säureinterkalierte Blähgraphite.

j. Das Brandschutzmittel ist modifiziert und/oder interkaliert und/oder kohlenstoffhaltig.

k. Das Brandschutzmittel ist durch chemische Behandlung mit starken Säuren und/oder Oxidationsmittel wie Wasserstoffperoxid oder Kaliumpermanganat hergestellt.

l. Das Brandschutzmittel ist vorhanden in einer Dosierung von 3 bis 30 Gewichtsprozent, vorzugsweise 5 bis 20 Gewichtsprozent, bevorzugt 10 bis 18 Gewichtsprozent, bezogen auf eine Trockenmasse der Fasern.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Brandschutzmittel in wenigstens einem der folgenden Zustände mit den Fasern zu einem Gemisch vermengt wird:

a. Das Brandschutzmittel weist einen Zustand noch nicht begonnener oder teilweiser erfolgter Intumeszenz auf.

b. Das Brandschutzmittel ist pulverförmig oder kugelförmig, bevorzugt schuppig oder flockig, granular und/oder partikelförmig.

c. Das Brandschutzmittel ist ein Gemisch, vorzugsweise eine Emulsion, ein Gel, ein Schaum, ein Aerosol, eine Suspension oder ein Gemenge.

d. Das Brandschutzmittel ist in einer Emulsion als Trägermaterial eingebunden, wobei die Emulsion vorzugsweise gebildet wird aus Wasser und einem Emulgator, bevorzugt bifunktionelle oder bifunktionale Silane oder auf Ether basierende synthetische Öle.

e. Das Brandschutzmittel ist in Schaum als Trägermaterial eingebunden, vorzugsweise unter Ausführung wenigstens eines der folgenden Teilschritte:

i. Bildung eines Schaums, vorzugsweise aus Wasser und anionischen/kationischen Additiven und/oder einem schäumenden silikatischen Bindemittel als Schaumbildner.

ii. Stabilisierung der Schaumstruktur, vorzugsweise unter Einsatz eines auf Ether basierenden oberflächenaktiven Additivs und/oder eines carboxymetylcellulosehaltigen Additivs als Schaumstabilisator.

iii. Oberflächenmodifizierung des Brandschutzmittels zur Herabsetzung der Oberflächenspannung, um eine bessere Bindekraft zu den Fasern zu erzielen.

iv. Einbinden des Brandschutzmittels in den Schaum.

f. Das Brandschutzmittel ist in Gel als Trägermaterial eingebunden, vorzugsweise unter Ausführung wenigstens eines der folgenden Teilschritte:

i. Bildung des Gels, vorzugsweise durch Vermischen von Wasserglas und einer Siliziumdioxiddispersion (als sogenanntes Nanosol).

ii. Modifizieren der Rheologie der Gelstruktur, vorzugsweise durch Zugabe eines stärkebasierenden Celluloseethers, wobei das Gel bevorzugt als Haftvermittler zwischen Blähgraphit und Fasern dient.

iii. Einbinden des Brandschutzmittels in das Gel.

g. Das Brandschutzmittel bildet ein Gemisch mit Bindemittel, vorzugsweise mit einem Bindemittel, das wenigstens einen der folgenden Bestandteile aufweist:

i. Einen Klebstoff, vorzugsweise einen Klebstoff auf Basis von Isocyanaten, Kunstharzen, PVAC, Proteinen (z.B. Kaseine, enzymatische Proteine) und/oder Stärke, bevorzugt in Kombination mit Klebstoffsystemen auf wässriger nanostrukturierter silikatischer Basis.

ii. Einen Leim, vorzugsweise einen natürlichen Leim, bevorzugt auf Basis von Kasein und/oder Stärke.

h. Das Brandschutzmittel bildet ein Aerosol, wobei das Brandschutzmittel vorzugsweise in Partikelform vorliegt und mittels einer organischen Verbindung modifiziert wird, sodass die Oberflächenspannung der Partikel herabgesetzt und deren Fließ- bzw. Rieselfähigkeit erhöht wird, um ein heterogenes Gemisch aus festen Schwebeteilchen in einem Gas zu bilden.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Brandschutzmittel in wenigstens einem der folgenden Verfahrensschritte mit den Fasern zu einem Gemisch vermengt wird:

a. In Schritt A, vorzugsweise in wenigstens einem der Teilschritte A1, A2, A3, A4 und/oder zwischen zweien dieser Teilschritte, bevorzugt ausschließlich in Teilschritt A4.

b. In Schritt B, vorzugsweise in wenigstens einem der Teilschritte B1, B2 oder B3, und/oder zwischen zweien dieser Teilschritte, bevorzugt ausschließlich in Teilschritt B3.

c. In Schritt C, vorzugsweise in wenigstens einem der Teilschritte C1, C2 oder C4, und/oder zwischen zweien dieser Teilschritte, bevorzugt ausschließlich in Teilschritt C2.

d. Zwischen den Schritten A und B und/oder zwischen den Schritten A und C

8. Dämmplatte/-matte, hergestellt aus einem Gemisch, enthaltend Fasern auf Basis nachwachsender Rohstoffe sowie ein physikalisches und/oder ein chemisches Brandschutzmittel, vorzugsweise nach dem Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche.

9. Dämmplatte/-matte nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämmplatte/- matte in einer der folgenden Ausführungen ausgebildet ist:

a. Als Holzfaserdämmplatte, hergestellt im Nassverfahren, vorzugsweise nach Schritt B, wobei die Holzfaserdämmplatte bevorzugt wenigstens eines der folgenden Merkmale aufweist:

i. Die Dicke der Holzfaserdämmplatte liegt im Bereich von 4 bis 250 mm, vorzugsweise im Bereich von 40 bis 200 mm, bevorzugt im Bereich von 50 bis 200 mm.

ii. Die Dichte der Holzfaserdämmplatte liegt im Bereich von 80 bis 250 kg/m³, vorzugsweise im Bereich von 110 bis 250 kg/m³, bevorzugt im Bereich von 160 bis 220 kg/m³.

b. Als Holzfaserdämmplatte, hergestellt im Trockenverfahren, vorzugsweise nach Schritt C, wobei die Holzfaserdämmplatte bevorzugt wenigstens eines der folgenden Merkmale aufweist:

i. Die Dicke der Holzfaserdämmplatte liegt im Bereich von 10 bis 300 mm, vorzugsweise im Bereich von 60 bis 240 mm.

ii. Die Dichte der Holzfaserdämmplatte liegt im Bereich von 80 bis 300 kg/m³, vorzugsweise im Bereich von 100 bis 250 kg/m³, bevorzugt im Bereich von 140 bis 180 kg/m³.

c. Als flexible Holzfaserdämmmatte, wobei die Holzfaserdämmmatte vorzugsweise wenigstens eines der folgenden Merkmale aufweist:

i. Die Dicke der Holzfaserdämmmatte liegt im Bereich von 10 bis 400 mm, vorzugsweise im Bereich von 50 bis 300 mm, bevorzugt im Bereich von 100 bis 200 mm.

ii. Die Dichte der Holzfaserdämmmatte liegt im Bereich von 35 bis 80 kg/m³, vorzugsweise im Bereich von 40 bis 75 kg/m³, bevorzugt im Bereich von 40 bis 55 kg/m³.

10. Einblasdämmstoff, hergestellt aus einem Gemisch, enthaltend Fasern auf Basis nachwachsender Rohstoffe sowie ein physikalisches und/oder ein chemisches Brandschutzmittel, vorzugsweise nach dem Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Einblasdämmstoff bevorzugt eine Dichte im Bereich von 20 bis 60 kg/m³, besonders bevorzugt eine Dichte im Bereich von 28 bis 40 kg/m³ aufweist.