Projekt 18564/01

Entwicklung von Formschalen verschiedener Durchmesser aus Baumwollfasern mit einem geringen Anteil einer zugemischten synthetischen oder biopolymeren Stützfaser als Wärmedämmung für Rohrleitungen

Projektträger

FLAXOPROP GmbHKunststoff- und Faserverbundsysteme
Hauptstr. 101
02899 Ostritz
Telefon: 035822/312-111

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Naturfaser-Wärmedämmmaterial kann bisher nicht als Formschale zur Wärmedämmung um Rohre eingesetzt werden, da es keine elastischen Eigenschaften besitzt, um einen dauerhaften Formschluss um Rohrleitungen zu gewährleisten. Die Zumischung einer synthetischen Bikomponentenfaser zu Baumwollfasern gewährleistet ein elastisches Verhalten von Baumwollmatten, indem der Fasermantel beim Thermobondier-Prozess schmilzt und mit den Baumwollfasern der Umgebung verklebt. Dadurch entste-hen Stützstellen an zwei sich kreuzenden Baumwollfasern innerhalb der Dämmmatten. Innerhalb der Biko-Faser bleibt ein höherschmelzender synthetischer Kern erhalten, der zusätzliche Elastizität im Verbund bewirkt. Die Folge ist eine Verbesserung der Formstabilität. Diese Matten sollen mit Brandschutzmitteln ausgerüstet werden. Ziel ist es, die Brandschutzausrüstung und die Verbesserung der Formstabilität mit CO2- neutralen ökologischen Materialien zu erreichen.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden1. Literaturstudium zur Wärmedämmung, Brandschutzausrüstung und Formgebung.
2. Fertigung von Hybridvliesen aus Reißbaumwolle, Baumwollabgängen u. a. Naturfasern sowie synthetischen Polymeren und Biopolymeren unterschiedlicher Herkunft.
3. Thermobondierversuche zur Einschätzung der Formstabilität der entstandenen Vliese.
4. Brandschutzausrüstung mit unterschiedlichen Flammschutz-Mitteln auf die Hybridvliese.
5. Konzeption einer Vorrichtung zur Herstellung von Formschalen aus Hybridvliesen.
6. Bewertung der Wärmeleitfähigkeit, Brandschutzausrüstung und Formbeständigkeit.
7. Erarbeitung eines Konzeptes zur Umsetzung in großtechnischen Anlagen.


Ergebnisse und Diskussion

Naturfaservliese können mit biologisch abbaubaren Biopolymeren oder mit synthetischen Fasern verfestigt werden. Dies gelingt teilweise durch Vernadelung, dauerhafter durch Thermobondierung. Im Thermobondier-Prozess kann gleichzeitig eine Verformung der Vliese erreicht werden, wenn sie während der Erwärmungsphase bis hin zur Wiederabkühlung in Form gehalten werden. Je höher der Anteil an Polymeren im Vlies oder je dünner das Vlies selbst ist, um so besser wird die Form im erkalteten Zustand gehalten. Das ermöglicht die Schaffung von Formschalen aus Naturfasern, die gegenüber der Atmosphäre annähernd CO2-neutral verbrennen und/oder kompostierbar sind.
Mit Bikomponentenfasern aus einer hochschmelzenden Faserseele und einen niedrigschmelzenden Mantel wurde das Ziel am besten erreicht, wenn die Schmelztemperaturen beider Bestandteile so weit auseinander lagen, dass die Thermobondiertemperatur dazwischen gelegt werden konnte. Dann bleiben nämlich elastische polymere Fasern erhalten, während gleichzeitig die geschmolzenen Anteile des Mantels die Naturfasern verfestigend verklebten. Dadurch konnte elastische Formkonstanz erreicht werden, die sinnvollerweise durch einen stabileren Mantel aus Kunststoff oder Metall abschließend gefasst oder durch Verkleben mit Selbstklebestreifen erhalten werden sollte. Bikomponentenfasern aus Biopolymeren sind bisher nicht auf dem Markt. Für den Einsatz von Fasern aus Biopolymeren wurde deshalb die Dicke des Naturfaser-Vlieses verringert, um stabile Formschalen zu erhalten. Die prinzipielle Eignung von Naturfasern und Biopolymeren zur Herstellung wärmisolierender Formschalen für Heizungsrohre wurde nachgewiesen. Damit würde der Abfall dieser Materialien 100%-ig kompostierbar oder CO2-neutral verbrennbar. Produktionswirksam eingesetzt werden kann dieses Material aber erst nach industrieller Herstellung von preiswerten Fasern aus Biopolymeren.
Als Wege zur Herstellung der Formschalen werden ein Maschinenvorschlag zur Verformung der erwärmten Vliese zu offenen Formschalen und eine Fertigung von nahtlosen Röhren durch Rundvernadelung von Vliesstreifen auf kommerziellen Maschinen aufgezeigt. Beide sind prinzipiell zur Herstellung von Formschalen geeignet.
Die brandschutztechnische und fungizide Ausrüstung der natürlichen Rohstoffe zur Vliesbildung kann durch Besprühen der Vliese bei ihrer Herstellung mittels P-N-organischer Flammhemmer wirkungsvoll gestaltet werden. Die dafür bisher angebotenen Mittel aus nachwachsenden Rohstoffen können diese sowohl nach ihrer Wirksamkeit, als auch nach ihrer Handhabbarkeit noch nicht gleichwertig ersetzen. Da die Flammhemmer in Konzentrationen von 10-20% Trockenmasse auf das Vlies aufgebracht werden müssen, mindert dies den umweltfreundlichen Charakter der Formschalen und bildet gleichzeitig einen beachtlichen Kostenfaktor.
Die Charakterisierung der Ausgangsvliese hinsichtlich Brandschutzausrüstung und Wärmeleitfähigkeit wird vorgenommen.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die Ergebnisse werden auf zukünftig zu besuchenden Messen durch die Flaxoprop und den Asglawo-Verbund als Poster präsentiert. In der Zwischenzeit werden sie werbewirksam innerhalb des Firmenverbundes ausgestellt. Die Verkaufsabteilungen präsentieren Muster von Formschalen aus dem Betriebsverbund. Die Ergebnisse fließen auch unmittelbar in eine Vorlesungsreihe an der TU Bergakademie Freiberg zum Thema Stoffe zum Dämmen und Verstärken ein, bzw. werden in Vorträgen auf Fachveranstaltungen eingebaut.


Fazit

Formschalen aus nachwachsenden Rohstoffen sind derzeitig noch nicht wettbewerbsfähig herzustellen. Die industrielle Entwicklung und Herstellung von Fasern aus Biopolymeren und von biopolymeren Avivagen zur flammhemmenden und fungiziden Ausrüstung von Naturfasern muss weiterhin für diese Zielstellung vorangetrieben werden.

Übersicht

Fördersumme

51.129,19 €

Förderzeitraum

14.08.2001 - 01.09.2002

Bundesland

Sachsen

Schlagwörter

Klimaschutz
Ressourcenschonung
Umweltforschung
Umwelttechnik