Projekt 18065/01

Entwicklung einer Flachsdämmplatte auf Basis einer ganzheitlichen Pflanzenverwertung

Projektdurchführung

Flachshaus GmbHWerk für Vliesstoffe
Tannenkoppelweg 1
16928 Falkenhagen

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Ziel des Projektes war die Entwicklung einer anwendungs- und fertigungstechnisch ausgereiften marktfähigen Dämmplatte vorzugsweise aus Flachsfasern und Flachsschäben, als auch aus anderen Faser-Schäben-Gemischen u. a. Holzfasern. Die bisherige Verarbeitungstechnik sollte so umgestellt werden, dass die direkte Nutzung der gesamten Flachspflanze ohne vorherige Trennung von Fasern und Schäben zur Herstellung von Flachsdämmplatten ermöglicht werden kann. Mit diesem Verfahren sollte die ganzheitliche Nutzung der Flachspflanze erreicht werden, verbunden mit der Herstellung eines technisch und ökologisch hochwertigen Dämmstoffes. Das Produkt soll sich durch niedrige Rohstoffkosten und erhöhten sommerlichen Wärmeschutz sowie besseren Schallschutz auszeichnen.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenAP 1 Auswahl der Komponenten
AP 1.1 Anforderungsprofil Fasern
AP 1.2 Anforderungsprofil Klebstoffe, Brandschutzmittel
AP 1.3 Prüfstand Laboruntersuchungen
AP 2 Herstellung und Beurteilung von Labormustern
AP 2.1 Herstellung
AP 2.2 Beurteilung Produkt (Vliesstruktur, Plattenstruktur, Stabilität)
AP 2.3 Beurteilung Stoffparameter (Wärmeleitfähigkeit, Schallschutz, Anwendungseigenschaften)
AP 3 Nachweis der geforderten Eigenschaften
AP 3.1 Erprobung und Optimierung der Dämmplatte (Einbau, sommerlicher Wärmeschutz, Schalldämmmaß, Brandschutz)
AP 4 Herstellung und Erprobung von Mustern im Technikumsmaßstab
AP 4.1 Entwicklung der Bindemittelapplikation
AP 4.2 Integration in den Herstellungsprozess
AP 4.3 Fertigung einer Nullserie einschließlich Beurteilung und Optimierung
Die ursprünglich geplante Nullserienfertigung wurde aus Kostengründen nicht realisiert; die hierfür erforderliche Zumischanlage für die Schäben wurde jedoch konzipiert und im Labormaßstab erprobt.


Ergebnisse und Diskussion

Im Projektrahmen wurden im ersten Arbeitsschritt die für die Flachsdämmplatte vorgesehenen Komponenten hinsichtlich ihrer Eigenschaften untersucht. Es wurden bei Variation der Rohgewicht- und Faserfeinheiten die Fasereigenschaften definiert. Die Ergebnisse deckten sich mit den aus einschlägigen Untersuchungen bekannten Werten. Im Anschluss wurden die bei der Aufbereitung von Flachsstroh anfallenden Schäben hinsichtlich ihrer Wärmeleitfähigkeit untersucht. Im Ergebnis wurde eine breite Streuung der Messwerte festgestellt. Diese Ergebnisse waren auf Grund der unterschiedlichen Grobstruktur der Schäben zu erwarten. Offensichtlich sind hier verschiedene Einflussfaktoren u. a. Röstgrad des Strohes, Feuchtigkeitsgehalt bei der Verarbeitung, Faserleinsorte und Anbausituation für die Wärmeleitfähigkeit der Schäben verantwortlich. Um dennoch reproduzierbare Ergebnisse zu erzielen, ist eine Homogenisie-rung der Schäben vor der Einbringung in die Dämmstoffplatte notwendig. Versuche, mit der Vermahlung der Schäben eine Homogenisierung zu erreichen, verliefen erfolgreich. Es ist gelungen, die Streuung soweit zu verringern, dass Schäben im Rahmen des vorgesehen Raumgewichtes der Platte von 60 kg/m3 eingebracht werden konnten.
Die Wärmeleitfähigkeit der Platte entsprach im vorgesehenen Zielbereich 0,038 W/mK. Weitere Untersuchungen wurden hinsichtlich der Binde- und Brandschutzmittel durchgeführt. Die Dosierung des Brandschutzmittels zur Erreichung der Brandschutzklasse B2 entsprach den Vorgaben von < 10 % je m³ Dämmstoff. Alternativ wurde ein borsalzfreies Brandschutzmittel auf der Basis von Ammoniumphosphat erprobt. Die Brandschutzanforderungen konnten mit einer Dosierung von 8 % erreicht werden.
Die Laborergebnisse mit dem vorgesehenen Kleber Kartoffelstärke entsprachen zunächst nicht den Erwartungen. Es zeigte sich, dass durch das im Vergleich zur bestehenden Flachsdämmplatte nahezu verdoppelte Raumgewicht die Elastizität der Platte deutlich abnimmt, so dass die Produkteigenschaft Klemmbarkeit zunächst nicht erreicht werden konnte. Auch bei Variation der Kleber sowie der Dosierung konnten keine Verbesserungen erzielt werden. Durch den Zusatz eines Additives (Zirkoncarbonat) wurde eine ausreichende Elastizität erreicht.
Bei Bearbeitung des zweiten Arbeitspaketes wurden auf der Basis von Labormustern die Produkteigenschaften Wärmeleitfähigkeit, Brandverhalten und Anwendungseigenschaften erprobt. Folgende Ergebnisse wurden erzielt: WLG 040, Brandklasse B2, Druckbelastbarkeit WD.
Hinsichtlich der Vlies- und Plattenstruktur erreichten die Labormuster Stabilitätseigenschaften, die ebenfalls der Zielstellung entsprachen.
Im dritten Arbeitspaket wurden die Labormuster einer praktischen Erprobung unterzogen. Es wurden unter baupraktischen Bedingungen Handhabungs- und Schneidversuche unternommen. Sowohl von Hand als auch mit elektrischen Messern ließen sich die Prüfkörper einwandfrei schneiden. Der Einbau der Platten auch über Kopf war problemlos möglich. Anhand einer bauphysikalischen Berechnung wurde anschließend der Wert für den sommerlichen Wärmeschutz ermittelt; er lag hinsichtlich Phasenverschiebung und Amplitudendämpfung auf dem Niveau der vergleichbaren Holzfaserdämmstoffe. Abschließend wurden Muster im Prüfstand einer Brandschutzprüfung unterzogen. Die Brandklasse B2 wurde von allen Prüfkörpern erreicht.
Im dritten Arbeitspaket zur Umsetzung in den Herstellungsprozess wurden auf der Basis der vorhandenen Produktionsanlage zunächst aufbereitete Schäben von Hand in das Flor eingegeben. Die Verteilung der Schäben in Längs- und Querrichtung war unbefriedigend. Anschließend wurde eine teilmechanische Vorrichtung zur Schäbeneinbringung erprobt. Der Versuchsaufbau war aufgrund seiner Verstopfungsneigung sehr störanfällig. Auch verschiedene Modifikationen der Einstreuvorrichtung hinsichtlich Drehzahl, Drehmoment und Bestückung mit Messern und Verteileinrichtungen brachten nicht den gewünschten Erfolg. Aufgrund dieser technischen Schwierigkeiten konnte keine Nullserie gefahren werden. Die Realisierung einer störfesten Zumischanlage konnte aus Kostengründen im Rahmen dieses Projektes nicht realisiert werden.
Auf der Basis der gewonnenen Erkenntnisse wurde jedoch eine Zumischanlage konzipiert und im Labormaßstab erprobt, mit der eine reibungslose Zumischung sowohl von Schäben als auch von Schäben-Fasergemischen zu erwarten ist.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Eine intensive Ergebnisverbreitung ist vorgesehen, sobald nach Weiterentwicklung des Verfahrens eine Entscheidung zur Produktion der Faser-Schäbenplatte gefallen ist.


Fazit

Die im Rahmen dieses Projektes entwickelte Faser-Schäbenplatte erfüllt die Anforderungen gem. der Projektzielstellung. Bei der Umsetzung in den Produktionsprozess traten unerwartete Schwierigkeiten auf, die die vorgesehene Fertigung einer Nullserie im Rahmen des Projektes nicht ermöglichten. Zukünf-tige Arbeiten, die auf den erreichten Ergebnissen aufbauen, zielen auf eine Produktionstechnische Umsetzung. Ein Fertigungsverfahren hierfür wurde konzipiert und im Labormaßstab erprobt.