LabiHofa: Forschungsanlage zur Trocknung und Beleimung von Laubholzfasern für die Herstellung von biopolymergebundenen Holzfaserdämmstoffen

Hintergrund des Projekts

Holzfaserdämmstoffe werden heute üblicherweise in "Trockenverfahren" hergestellt, bei denen im Vergleich zu den älteren "Nassverfahren" kaum noch Abwasser anfällt. Diese ermöglichen die Herstellung einer großen Bandbreite an holzfaserbasierten Dämmstoffen für unterschiedlichste Anwendungen.

Die Herstellung von Holzfaserdämmstoffen im Trockenverfahren erfolgt fast ausschließlich mit Verfahren und Technik, die von der Herstellung von Mitteldichten Faserplatten (MDF) stammt. Umfangreiche, mehrjährige Untersuchungen an der TH Rosenheim haben gezeigt, dass diese Technik unter wirtschaftlichen Aspekten weitgehend nicht optimal ist.

Der Einsatz von Buche und anderen Laubhölzern zur Herstellung von Holzfaserdämmstoffen ist nicht erprobt. Die grundsätzliche Eignung von Buche zur Herstellung von Faserdämmstoffen ist im Labormaßstab nachgewiesen. Es fehlt aber ein verfahrenstechnisches Gesamtkonzept, dass die Besonderheiten der Buche bzw. von Buchenfasern, insbesondere deren Vorteile, berücksichtigt.

Projektziel

Hauptziel des Vorhabens ist die Entwicklung von innovativen, wettbewerbsfähigen biopolymergebundenen Holzfaserdämmstoffplatten und Holzfaserdämmstoffmatten auf Basis von Laubholzfasern durch Bereitstellung einer dazu erforderlichen innovativen Verfahrenstechnik für die Trocknung und Beleimung dieser Fasern.

Erstes wesentliches Teilziel des ist die Bereitstellung, Erprobung und weitere Optimierung einer Verfahrenstechnik, die die Herstellung von biopolymergebundenen Holzfaserdämmstoffen auf Basis von Laubholz ermöglicht. Diese Holzfaserdämmstoffe werden dabei nadelholzbasierten Holzfaserdämmstoffen mindestens gleichwertig, aber mit geringeren Kosten herstellbar sein. Die Kosteneinsparung gegenüber nadelholzbasierten Holzfaserdämmstoffen wird dabei aus den niedrigeren Kosten für Laubholz, dem geringeren elektrischen und thermischen Energiebedarf für die Herstellung von Fasern aus Laubholz und der geringeren Feuchte von Laubholz gegenüber Nadelhölzern sowie auch der optimierten Pozesstechnik resultieren.

Mit dieser Technik sollen als weiteres Teilziel besonders die Trocknung und anschließende Mischung von Laubholzfasern mit biopolymerbasierten Bindefasern für die Herstellung von Holzfaserdämmstoffmatten und als weiteres Teilziel die gleichzeitige Beleimung und Trockung von Laubholzfasern für die Herstellung von Holzfaserdämmstoffplatten erprobt und zur industriellen Anwendbarkeit gebracht werden. Aufgrund der unterschiedlichen Bindemittelcharakteristik für Holzfaserdämmstoffe (Bindefasern als so genannte "Bicofasern" mit einem bei niedrigen Temperaturen schmelzbaren Mantel und einem nicht oder erst bei hohen Temperaturen schmelzbarem Kern für flexible Holzfaserdämmstoffmatten und flüssig applizierten Klebstoffen für starre, statisch belastbare Holzfaserdämmstoffplatten) ist die Vorgehensweise bei der Herstellung von Holzfaserdämmstoffmatten und Holzfaserdämmstoffplatten etwas unterschiedlich.

Ein weiteres Teilziel ist der Nachweis der Recyclingfähigkeit der entwickelten biopolymergebundenen Holzfaserdämmstoffe auf Basis von Laubhölzern durch die Reintegration in den Produktionsprozess.

Der im Rahmen des Vorhabens entwickelte Gesamtprozess für die Herstellung von Holzfaserdämmstoffen aus Laubholz soll unter Berücksichtigung ökologischer und ökonomischer Aspekte mit dem bisherigen Stand der Technik, also der Herstellung von Holzfaserdämmstoffen aus Nadelhölzern, verglichen werden.

Als abschließendes Teilziel sollen die gewonnenen Erkenntnisse bei den Herstellern von Holzfaserdämmstoffen zur großtechnischen Anwendung gebracht werden. Langfristiges Ziel ist somit der Einsatz von Laubholz, insbesondere von Buche, zur Herstellung von Holzfaserdämmstoffen.

Projektablauf

Im Rahmen des beantragten Vorhabens wird zur Ergänzung der im Technikum der TH Rosenheim bestehenden Versuchsanlage zur Herstellung von Holzfasern eine Versuchsanlage errichtet, mit der sich der Prozessschritt der Faserbeleimung bzw. Bindefasermischung gekoppelt an den Prozessschritt der Fasertrockung speziell im Hinblick auf biopolymergebundene Holzfaserdämmstoffe aus Laubholz abbilden lässt.

Die im Rahmen dieses Vorhabens geplante Versuchsanlage zur Trocknung und Beleimung von Laubholzfasern für die Produktion von Holzfaserdämmstoffen wird in das bestehende technische Gesamtkonzept an der Technischen Hochschule Rosenheim integriert. Damit wird eine weltweit einzigartige Forschungsanlage für die verfahrenstechnische Entwicklung von Holzfaserdämmstoffen geschaffen. Gemeinsam mit den bayerischen Partnern aus den Bereichen Maschinenbau, Biopolymerentwicklung und Produktion von Faserdämmstoffen werden die Grundlagen für den Einsatz von Fasern aus Laubhölzern und Biopolymeren in Holzfaserdämmstoffen im industriellen Maßstab erarbeitet.

Innovation

Durch das Vorhaben wird ein innovatives und wettbewerbsfähiges Verfahren zur Herstellung von Holzfaserdämmstoffen aus Laubhölzern bereitgestellt, für das es einen konkreten Bedarf der Industrie gibt. Die Herstellung von Holzfaserdämmstoffen aus Laubholz ist bisher großtechnisch nicht erprobt. Für die industrielle Herstellung von Holzfaserdämmstoffen aus Laubholz wie auch für die Herstellung im Labormaßstab gibt es keinen Stand der Technik. Gleichwohl konnte die grundsätzliche Machbarkeit der Produktion von Holzfaserdämmstoffen aus Buche bereits nachgewiesen werden.

Laubhölzer und insbesondere Buche gelten vor allem wegen der im Vergleich zu Nadelhölzern kürzeren und inhomogeneren Fasern als wenig geeignet für die Herstellung von Holzfaserdämmstoffen. Sie weisen gegenüber Nadelhölzern aber auch verschiedene Vorteile auf, die jedoch nur wenig bekannt sind. Laubindustrierundholz ist in der Regel z.B. deutlich günstiger als Nadelindustrierundholz. Die bisher kaum erkannten Vorteile der Buche werden mit dem geplanten Vorhaben genutzt.

Mit einem an der TH-Rosenheim entwickelten und dort in der Erprobung befindlichen Refiner sollen Laubholzhackschnitzel bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen von unter 100 °C schonend und damit emissionsvermindernd zu Fasern aufgeschlossen werden. Durch niedrige Zerfaserungstemperaturen ist außerdem die Zuführung von Dampf verzichtbar. 

Der ökonomische Nutzen des Vorhabens ist vielfältig und tritt entlang der gesamten Wertschöpfungskette vom Forst bis zum Endverbraucher auf. Insgesamt wird die Wirtschaftlichkeit der Produktion von Holzfaserdämmstoffen im Vergleich zu konventionellen Dämmstoffen, die auf Basis von fossilen Rohstoffen hergestellt werden, verbessert.

Durch die Möglichkeit Holzfaserdämmstoffe aus Buche und anderen Laubhölzern herzustellen, wird mehr Industrielaubholz nachgefragt und so der Umbau der Wälder unterstützt.

Mit Holzfaserdämmstoffen aus Laubholz steht ein hocheffizienter Baustoff zur Verfügung, bei dem mit vergleichsweise wenig Holz sehr viel an Baustoff erzeugt werden kann. Die Holzausbeute beträgt nahezu 100 %. Außerdem sind Holzfaserdämmstoffe voll recyclingfähig. 

Das Projekt wird überdies einen Beitrag dazu leisten, aufzuzeigen, dass Waldumbau, Naturschutz und Wirtschaftlichkeit in Einklang stehen können

Durch das Vorhaben wird der Stand der Technik für die Herstellung von Holzfaserdämmstoffen erheblich weiterentwickelt. Das Vorhaben wird dazu beitragen, dass Holzfaserdämmstoffe auch aus Buche und anderen Laubhölzern hergestellt werden können. Darüber hinaus werden die Ergebnisse auch dazu beitragen, die Wirtschaftlichkeit der Herstellung von Holzfaserdämmstoffen aus Nadelhölzern zu verbessern.