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Dokumentenidentifikation DE19643605C2 21.01.1999
Titel Wärmedämmender Baustoff und dessen Verwendung
Anmelder Schiller, Heiko, 07819 Triptis, DE
Vertreter Grünbeck, G., Dipl.-Jur. Ing., Pat.-Anw., 99099 Erfurt
DE-Anmeldedatum 14.10.1996
DE-Aktenzeichen 19643605
Offenlegungstag 16.04.1998
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 21.01.1999
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.01.1999
IPC-Hauptklasse C04B 18/24
IPC-Nebenklasse E04F 13/02   E04F 15/12   C04B 16/02   E04B 1/76   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft einen wärmedämmenden Baustoff, hergestellt aus Wasser und einer Trockenmasse aus Kalk, Hanf und Sand. Das Grundmaterial des wärmedämmenden Baustoffs besteht aus Hanfschäben, daß durch den Herstellungsprozeß der Hanfschäben, als Abfallprodukt bei der Gewinnung von Hanffasern, aus eingesprengten Fasern mit einem sehr hohen Krümmungsbereich besteht und durch die Herstellung bedingt über feine kleine Haare verfügt. Diese Eigenschaft wird in Verbindung mit natürlichen Kalken, wobei unter natürlichen Kalken Kalke ohne Sulfatgehalt verstanden werden, zur Armierung des Gemisches für eine optimale Festigkeit der Oberfläche genutzt. Dieses Material kann als Komplettausfachung im Fachwerkbau, als Außendämmung im Fachwerkbereich, in Verbindung mit anderen Materialien zur Dämmung im Innen- und Außenbereich oder auch als Putz oder Estrich vorteilhaft genutzt werden. Der erfindungsgemäße wärmedämmende Baustoff hat auch den Vorteil, daß eine sehr gute akustische Absorption erreicht wird und durch die relative Gleichgewichtsfeuchte, die zwischen 8 und 12% liegt, gleichzeitig ein natürlicher Schutz des Holzes im Fachwerkbau gegeben ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen wärmedämmenden Baustoff, hergestellt aus Wasser und einer Trockenmasse aus Kalken, Hanf und Sand sowie dessen Verwendung.

Auf zahlreichen Gebieten der Technik werden die Anforderungen an die Wärmedämmung immer größer. Das bekannteste Beispiel für die erhöhten Ansprüche bei der Wärmedämmung bildet der Hausbau, wo bestimmte Wärmedämm-Normen einzuhalten sind.

Überwiegend werden als Wärmedämmaterialien Glaswolle, Steinwolle oder Styropor eingesetzt.

Diese bekannten Wärmedämmaterialien haben den Nachteil, daß sie z. T. krebserregend sind oder im Falle eines Gebäudebrandes giftige Gase entwickeln (Styropor).

Ausgehend von diesen Nachteilen ist man bestrebt, möglichst nur solche Materialien zur Wärmedämmung einzusetzen, die diese Nachteile nicht besitzen. Das ist auch der Grund dafür, immer mehr Naturprodukte als Dämmaterial einzusetzen, die leicht biologisch an- und abbaubar sind.

Es ist weit verbreitet bekannt, daß natürlich nachwachsende Rohstoffe wie Holzabfälle oder Bastfasergewächse u. a. als Füllstoff für Baumaterialien wie Mörtel, als auch zur Herstellung von Spanplatten eingesetzt werden.

Die Gründe für ihren Einsatz sind sehr unterschiedlicher Natur.

So wird in der DE-AS 10 96 020 ein Verfahren zur Herstellung von Putz beschrieben, bei dem der Zusatz von ca. 0,6 bis 10% Holzmehl eine Verzögerung der Wasserverdunstung bewirkt und damit das Abbinden der Putzmasse hinausgezögert wird.

Das hat den Vorteil, daß insbesondere heim großflächigen Verputzen von z. B. Fassaden die Putzmasse länger streichfähig bleibt. Eine wirkungsvolle Wärmedämmung wird aber nicht erreicht.

In der DE-OS 195 18 188 A1 wird ein Verfahren zur Entfaserung bzw. Entholzung von Bastfasergewächsen beschrieben. Die einzelnen Verfahrensschritte sind der wesentliche Inhalt des Patents. Letztlich wird ganz allgemein dazu ausgesagt, daß die so gewonnen Bastfasern zu Vliesen für Dämmzwecke oder zu Formteilen und die Schäben zu Schüttdämmungen oder Schäbeplatten weiterverarbeitet werden. Der Einsatz der Vliese oder Schäbeplatten, zu Dämmzwecken verwendet, erfolgt derart, daß diese auf ein vorbehandeltes bzw. begradigtes Mauerwerk aufgebracht werden, um darauf anschließend den Putz aufzubringen. Dies kann ein normaler Kalk- oder Kalk-Zementputz bzw. bei großem Dachüberstand ein Lehmputz sein. Das hat den Nachteil, daß das z. B. die Außenfront eines Wohnhauses - nachdem das Mauerwerk steht - in mehreren Einzelschritten, wie das Vorbehandeln bzw. das Begradigen des Mauerwerkes, das Aufbringen der Vliese oder Dämmplatten auf das Mauerwerk und schließlich das Verputzen des Mauerwerkes, bis zu seiner endgültigen Fertigstellung bearbeitet werden muß. Das benötigt Zeit und verursacht damit Kosten.

Die DE-PS 9 47 777 hat die Vorbehandlung von Holzabfall zum Inhalt.

Die Vorbehandlung erfolgt mit dem Ziel, schädliche Stoffe, welche hauptsächlich aus Harz- oder Fettsäuren bestehen, zu entfernen bzw. zu zerstören. Damit soll erreicht werden, daß die vorbehandelten Holzabfälle bei der Herstellung von Baumaterialien eine bessere Bindung mit hydraulischen Bindemitteln, wie Zement, Kalk oder Gips eingehen.

In einer Dissertation von C. Neumann "Möglichkeiten der Herstellung und Verwendung von Spanplatten in Entwicklungsländern", Hamburg 1970, Seite 67-73 wird ausgeführt, daß Hanf in der Hauptsache zur Fasergewinnung angebaut wird. Die verholzte Substanz des Hanfs beträgt etwa 55-60%. Die durch Brechen zu Schäben zerkleinerten holzigen Bestandteile dienen als Rohstoff für die Herstellung von Spanplatten. Der Einsatz der so hergestellten Spanplatten erfolgt wegen ihrer guten Dämmeigenschaften vordergründig als Bauplatte.

Das schließt aber nicht aus, daß beim Einsatz solcher Bauplatten die Nachteile in Kauf genommen werden müssen, die auch dem Einsatz von Vlies oder Schäbeplatten gemäß DE-OS 195 18 188 anhaften.

Diesem Stand der Technik ist insgesamt gemeinsam, daß die eingesetzten Füllmittel bei der Herstellung von Baumaterial nur bedingt zu Dämmzwecken genutzt werden.

Vordergründig dienen sie dazu, das Abbinden der Putzmasse zu verzögern, die Schlagfestigkeit und Elastizität der Putzmasse zu erhöhen oder die Struktur an der Putzoberfläche zu verbessern. Eine Dammwirkung wird hierbei aber nicht erzielt.

Es ist auch nicht unbekannt, daß z. B. im Fachwerkbau zwischen die Gefache des Fachwerkes eine Füllmasse, die in verschiedenen Lagen gespritzt, eingebracht wird. Zu diesem Zweck werden zwischen die senkrechten Säulen des Fachwerkes Dachlatten angebracht und darauf eine Leichtbauplatte befestigt. Die Leichtbauplatte dient sowohl als Träger für den späteren Außenputz als auch für die Füllmasse. Diese Füllmasse, insbesondere bei Fachwerkbauten, besteht vordergründig aus Lehm, dem Füllstoffe, z. B. Sägemehl, Hobelspäne oder auch ein granulatartiges Styropor, zur besseren Wärmedämmung beigemengt werden.

Schließlich muß hier auch auf den sehr kostenintensiven Wandaufbau und die schlechten bauphysikalischen Eigenschaften, insbesondere bei Fachwerken, verwiesen werden.

Danach erfolgt der Wandaufbau von innen nach außen derart, daß die erste Schicht ein 2- lagiger Lehmputz mit einer Rohdichte von 1500-1800 kg/m3 ist, die zweite Schicht als Außenwand, ausgefacht mit Lehmsteinen und einer Rohdichte von 1000 kg/m3 und die dritte Schicht ein 2-lagiger Kalkputz als Außenputz mit einer Rohdichte von 1300 kg/m3 ist. Wenn das Fachwerk nicht sichtbar ist, kann die Außendämmung Steinwolle nach DIN 1865 oder eine Holzwolleleichtbauplatte mit einer Dicke von 5 cm sein.

Der Nachteil bei diesem Aufbau und der damit verbundenen Wärmedämmung liegt in dem enormen Aufwand, insbesondere im Hinblick auf die Endbehandlung, d. h. Aufbringen mehrerer Putzlagen und Farbendbehandlung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, insbesondere für den Fachwerkbau, einen geeigneten Baustoff zu schaffen, der in seiner Zusammensetzung eine einfache Verarbeitung gestattet, kostengünstig herstellbar und verarbeitet bzw. mit eine hohe Wärmedämmung besitzt und voll recycelbar ist.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ergibt sich erfindungsgemäß aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1.

Durch den Herstellungsprozeß der Hanfschäben, als Abfallprodukt bei der Gewinnung von Hannfasern, die ohne unangenehmes Rösten mechanisch trocken zerfasert werden, bekommt man ein Grundmaterial, das aus eingesprengten Fasern mit einem sehr hohen Krümmungsbereich besteht und durch die Herstellung bedingt über feine kleine Haare verfügt. In Verbindung mit natürlichen Kalken, wobei nach DIN 1060 unter natürlichen Kalken Kalke ohne Sulfatgehalt verstanden werden, wird diese Eigenschaft optimal genutzt. Der Krümmungsreichtum der Hanfschäben und deren kleine Haare sind zur Armierung des Gemisches von großer Wichtigkeit für die Festigkeit der Oberfläche. Insofern kann das Material als Komplettausfachung im Fachwerkbau, als Außendämmung im Fachwerkbereich, wobei die Konstruktion, z. B. im Denkmalpflegebereich sichtbar bleibt, oder auch in Verbindung mit anderen Materialien, z. B. bei der Ausfachung mit Holzlehmstein im Fachwerkbau, als Dämmung im Innen- und Außenbereich, vorteilhaft genutzt werden.

Durch die Verbindung der Hanfschäben mit zwei unterschiedlich erhärtenden, natürlichen Kalken wird erreicht, daß durch die Luftporenbildung im Gemisch, hervorgerufen durch den relativ träge abbindenden hydraulichen Kalk, ein noch höherer Dämmeffekt erzielt wird und der Wasserkalk, in Verbindung mit dem hohen Kieselsäureanteil in den Hanfschäben, ein schnelles Abbinden der Oberfläche bewirkt.

Durch das relativ schnelle Abbinden an der Oberfläche, ist es möglich, diese nach kurzer Zeit einer weiteren Bearbeitung zu unterziehen.

Erfindungsgemäß kann der wärmedämmende Baustoff nach Anspruch 2 auch als Putz oder Estrich verwendet werden. Die Oberflächenstruktur erlaubt es, daß insbesondere im Innenbereich, die Endbehandlung, wie das Tapezieren oder Streichen, eingespart werden kann. Der erfindungsgemäße Baustoff hat weiter den Vorteil, daß eine sehr gute akustische Absorption erreicht und ein gesundes Wohnklima erzeugt wird, was auf die Krümmung der Hanfschäben zurückzuführen ist, hervorragende bauphysikalische Eigenschaften besitzt und durch die relative Gleichgewichtsfeuchte, die zwischen 8 und 12% liegt, gleichzeitig ein natürlicher Schutz des Holzes im Fachwerkbau gegeben ist.

Von Vorteil ist sicherlich auch, daß der Hanf durch den jährlichen Neuanbau und Ernte im Vergleich zum Rohstoff Holz eine kürzere Reifephase besitzt und damit die Umwelt keinerlei Belastungen ausgesetzt ist. Dadurch, daß das der Atmosphäre entzogene Kohlendioxyd in Verbindung mit dem Kalk langfristig gebunden wird, kann bei der Reintegration der Baustoff neutral in den natürlichen Kreislauf ohne Umweltverschmutzung zurückgeführt werden.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

In einem Mischer werden hydraulischer Kalk und Wasserkalk in einem entsprechenden Verhältnis gemischt. Dieser Mischung werden, in Abhängigkeit von dem gewünschten Dämmeffekt, eine Menge Hanfschäben zugegeben. Sobald diese Bestandteile im Mischer vermischt sind, wird der Trockenmasse Wasser zugefügt, bis eine mörtelartige Masse entsteht. Als letzter Zuschlagstoff wird Sand hinzugefügt und im Mischer gemischt, bis die gewünschte, durch ein leichtes Schaumbild im Mischer erkennbare und durch Wasserzugabe noch zusätzlich regulierbare Konsistenz erreicht ist. Diese mörtelartige Masse kann entweder mit der Kelle angeworfen oder mit dem Glättbrett aufgezogen werden.

Die maximale Auftragsstärke einer Putzlage kann bei homogenem Mauerwerk ohne die Gefahr der Rissbildung bis zu 5 cm betragen. Dies wird mit bekannten Baustoffen in den wenigsten Fällen erreicht.

Durch den extrem hohen Kieselsäuregehalt der Hanfschäben und den Wasserkalk binden die ersten 0,5-1,0 cm der Putzoberfläche je nach Untergrund nach etwa 24 bis 48 Stunden ab und es entsteht eine Art Versteinerung, die sich bis zur vollkommenen Durchhärtung der Wand fortsetzt. Im Ausführungsbeispiel wurde eine Trockenmasse gewählt, die sich zusammensetzt aus:

20 Volumenteilen Wasserkalk,

10 Volumenteilen hydraulischem Kalk,

70 Volumenteilen Hanfschäben.

Durch die Zugabe von Wasser und Sand wird in dieser Zusammensetzung eine Mischung als Dämmputz bei einer Dicke von 5 cm mit mittleren Dämmwerten für den Alt- oder Neubaubereich erreicht.

Ausgehend von den örtlichen Gegebenheiten, wie dem vorhandenen Mauerwerk oder der Ausfachung und den Isoliervorstellungen, werden die Rohdichten und Wärmeleitzahl entsprechend abgestimmt. Danach werden die Mischungsverhältnisse eingestellt. Bei Rohdichten die bei 600-900 kg/m3 liegen haben wir einen Lambdawert von 0,05-0,09 W/mk. Der erfindungsgemäße Hanf-Kalk-Sand-Baustoff ist ein Ausfachungsmaterial mit hervorragenden Dämmeigenschaften, der entweder als

  • 1. Komplettausfachung, oder als
  • 2. Innendämmung, aufgetragen als Putz, oder
  • 3. Außendämmung, aufgetragen als Putz, oder zur
  • 4. Ausfachung in Verbindung mit Lehm
genutzt werden kann.

Im letzteren Einsatzfall würde bei einer Ständertiefe von 18 cm im Fachwerkbau die Ausfachung mit 10 cm dicken Holzlehmsteinen erfolgen und der Hanf-Kalk-Sand-Putz von innen nach außen, mit einer Dicke von insgesamt 8 cm, aufgetragen werden.

Im weiteren hat es sich als sehr vorteilhaft erwiesen, dem o. a. Gemisch, entsprechend der gewünschten Rohdichte, Zement beizumischen. Damit erhält man einen sogenannten Hanfestrich, der zur besseren Fußbodendämmung, insbesondere im Erdgeschoß und mehrgeschossigen Gebäuden, eingesetzt wird.

Gute Ergebnisse wurden durch ein Gemisch Hanfschäben - Zement erzielt. Dieses Gemisch ist besonders geeignet als wassersperrender Estrich zur Fußbodendämmung im Erdgeschoß von Gebäuden. Das Mischungsverhältnis wird je nach gewünschter Rohdichte bestimmt.


Anspruch[de]
  1. 1. Wärmedämmender Baustoff, hergestellt durch Mischen von

    20 Volumenteilen Wasserkalk,

    10 Volumenteilen hydraulischem Kalk,

    70 Volumenteilen Hanfschäben,

    Wasser und

    15 Volumenteilen Sand.
  2. 2. Verwendung des wärmedämmenden Baustoffs nach Anspruch 1 als Putz oder Estrich.






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