Aufschlussverfahren und Dämmstoffherstellung
Gemeinsam mit dem Projektpartner Loick Biowertstoff GmbH untersuchen wir, mit welchen Verfahren das Buchenholz zu Faserstoffen für die Herstellung von Dämmmatten sowie von Holzschaum bzw. Holzschaumgranulat aufgeschlossen und weiterverarbeitet werden kann. Hierbei soll unter anderem geringwertiges Schadholz (Kalamitätsholz) eingesetzt werden.
Fasermatten
Um bei den Fasermatten die gewünschte Struktur, Festigkeit und Elastizität zu erreichen, wollen wir ein gängiges Herstellungsverfahren für Holzfaserdämmstoffe adaptieren, bei dem Stützfasern aus thermoplastischem Kunststoff eingebracht werden. Hierfür kommen üblicherweise Bikomponentenfasern (kurz »Bikofasern«) zum Einsatz, die aus einem dauerelastischen Innenteil und einem Schmelzklebstoffmantel bestehen. Unsere Ziele:
- Minimierung des Anteils an Bikofasern und Erprobung von biobasierten Bikofasern
- Optimierung der Mischung der zwei sehr unterschiedlichen Fasertypen (Holzfasern und Kunststofffasern)
- Optimierung der Erwärmung des Faservlieses / Verklebungen zwischen Holzfasern und Bikofasern, zum Beispiel durch:
- heiße Luft
- heißen Dampf
- Mikrowellen- oder Hochfrequenzanregung
- Herstellung einer flexiblen Dämmstoffmatte aus Buchenfasern und Bikofasern, die analog zu den bisher erhältlichen Nadelholz-Dämmstoffmatten eingesetzt werden könnte – beispielsweise für die Zwischensparrendämmung in Dächern, die Gefachdämmung im Holzbau und Trockenbau oder die Füllung von Hohlziegeln.
Holzschaum / Holzschaumgranulat
Für die Fertigung der Holzschäume nutzen wir ein am Fraunhofer WKI entwickeltes Verfahren. Um Holzschaumgranulate herzustellen, werden die gefertigten Holzschäume anschließend mit verschiedenen Zerkleinerungsaggregaten zu Granulat aufgeschlossen und ggf. noch zusätzlich hydrophobiert. Ziel ist ein schüttbares oder gießfähiges Material, das für die Gebäudedämmung eingesetzt werden kann.
Flammschutz
Um die Baustoffklasse »normalentflammbar« zu erreichen, werden wir die verschiedenen Buchenholzfaserdämmstoffe ggf. mit Flammschutzmitteln ertüchtigen, die während des Herstellungsprozesses eingearbeitet werden. Ziel ist es, dass mit den Wärmedämmziegeln »hochfeuerhemmende« (60 min) bzw. «feuerbeständige« (90 min) Wände errichtet werden können.
Verfahren für die Füllung von Hohlziegeln
Als konkretes Anwendungsbeispiel für die neuen Buchendämmstoffe testen wir in diesem Projekt die Füllung von Hohlziegeln (»Wärmedämmziegel«) – in Kooperation mit den Industriepartnern Loick Biowertstoff und Ziegelwerk Bellenberg.
Ziegel mit großen / regelmäßigen Hohlkammern (»lochbildabhängig«):
- Einbringung des Buchendämmstoffs in die Hohlkammern mithilfe von Füllmaschinen, die der Ziegelhersteller Bellenberg derzeit für die Befüllung mit Stein- oder Glaswolle einsetzt
- Technische Anpassung der Anlage, beispielweise hinsichtlich Zuführung, Festigkeiten und Schneidwerkzeugen
Ziegel mit kleinen / unregelmäßigen Hohlkammern (»lochbildunabhängig«):
- Befüllung der Hohlkammern mit flüssigen oder schüttbaren Dämmstoffen
Bei beiden Ziegeltypen soll die Haftung zwischen Ziegelflächen und Dämmstoff untersucht und optimiert werden. Ziel: Der Dämmstoff soll in den Löchern so »verklebt« werden, dass beim Schneiden bzw. Anbohren der Ziegel kein Dämmstoff entweichen kann.
Pilotanlage für die Dämmstoffherstellung
Gemeinsam mit der Firma Loick entwickeln und errichten wir eine funktionsfähige Pilotanlage für die Dämmstoffherstellung aus Buchenholz.
Bei der Entwicklung eines wirtschaftlich tragfähigen Anlagenkonzepts betrachten wir unter anderem:
- Auswahl eines optimalen Aufschlussverfahrens (Trocken- oder Nassaufschluss)
- Auswahl eines geeigneten Aufschlussaggregats (Refiner, Ecopulser) für Buchenholzfasern als Hauptkomponente der Anlage
- Auswahl und Auslegung von Anlagenkomponenten wie Mischaggregate für Holz- und Bikofasern, Faservlieslegung sowie dem Trocknungssystem
- Erprobung möglicher Methoden zur Füllung von lochbildunabhängigen Ziegeln mit Holzschaumgranulaten
- Rohstoff- und Logistikkosten, geeignetes Logistik- und Lagerkonzept
Recyclingverfahren / Kreislauffähigkeit
Gemeinsam mit der Firma Bellenberg untersuchen wir die Recyclingfähigkeit der dämmstoffgefüllten Ziegel. Dazu gehört:
- Verfahrensentwicklung für die Trennung von Ziegel und Dämmstoff
- Versuche zur Aufarbeitung der entleerten Ziegel und zur erneuten Nutzung als Wärmedämmziegel
- Versuche zur Aufarbeitung der Holzfaserdämmstoffe zu neuen Dämmstoffen
- Untersuchungen zur Nutzung von Ziegelbruch (z. B. als Pflanzgranulat)
Evaluierung der Dämmstoff- und Bauteileigenschaften
Im Projektverlauf evaluieren wir die buchenbasierten Dämmmaterialien (Matten, Platten, Schäume und Granulate) hinsichtlich ihrer physikalisch-technologischen Eigenschaften sowie deren Einsatz in Ziegeln bzw. Wandaufbauten.
- Dämmstoffe: Ermittlung und Optimierung der mechanischen Eigenschaften wie Dicke, Dichte und dynamische Steifigkeit entsprechend der aktuellen Normen
- Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit des Ziegels mit und ohne Dämmstofffüllung
- Wasseraufnahme und -abgabe des gefüllten Ziegels (ggf. mit hydrophobiertem Dämmstoff)
- Ermittlung der Feuerwiderstandsdauer
- Prüfung aller entwickelter Buchenholzdämmstoffe auf Normalentflammbarkeit vor und nach Ertüchtigung mittels Flammschutzmittel
- Ermittlung und Analyse der entstehenden Gase im Brandfall
- Herstellung und Prüfung einer Wand aus verschiedenen Hohlkammerziegeln mit verschiedenen Dämmstofffüllungen (Projektpartner Bellenberg)
Ökobilanzierung
Begleitend zur Dämmstoffentwicklung wird die Firma Loick die Material- und Energiebedarfe zur Herstellung der Dämmstoffe erfassen. Diese dienen als Grundlage zur Bewertung der Treibhausgasemissionen – von der »Wiege bis zum Werkstor« (cradle-to-gate). Ergänzend werden mögliche Klimaauswirkungen in der »End-of-life«-Phase (Entsorgung der Dämmstoffe) bzw. »Second life«-Phase (erneute Nutzung der Dämmstoffe) betrachtet. Mittels Beitragsanalysen werden die treibhausgasintensiven Prozessschritte identifiziert und Optimierungspotenziale abgeleitet.
Fraunhofer-Institut für Holzforschung 
