Bindemittel definieren Mineralwolle neu

(25.6.2010) Eine der effektivsten Maßnahmen zur Reduzierung des Energiebedarfes ist die ausreichende Dämmung von Gebäuden. Gerade im Steildach, aber vielfach auch im Flachdach, kommt hierbei Mineralwolle zum Einsatz. Heute wird Mineralwolle als Oberbegriff für alle natürlichen Dämmstoffe aus Glaswolle oder Steinwolle gebraucht. Moderne Mineralwolle ist ein vielseitiger Dämmstoff mit einem breiten Leistungsspektrum. Denn neben den Wärme dämmenden Eigenschaften wirkt Mineralwolle auch Schall dämmend und verbessert den vorbeugenden Brandschutz. Aktuell kommt der Mineralwolle-Markt u.a. durch den Einsatz neuer Bindemittel in Bewegung.

Gezogen, geblasen und geschleudert?

Dämmstoffe aus Mineralwolle stellt man aus Schmelzen von Mineralien wie Glas, Gestein oder Schlacke her. Unterschied man früher noch stärker die Mineralwolle-Dämmung mit Blick auf ihre Rohstoffbasis, so ist dies heute aufgrund der Vielfalt der verwendeten Rohstoffe kaum noch möglich. Dennoch gibt es auch heute noch Mineralwolle, die nur aus einem Rohstoff hergestellt wird.

Während Glaswolle vor allem aus Altglas (mehr als 50%), Sand, Kalkstein und Soda besteht, setzt sich Steinwolle vor allem aus Spat, Dolomit, Basalt, Diabas, Anorthosit und Recyclat zusammen. Zunächst werden die Rohstoffe in Öfen geschmolzen. Dies erfordert Temperaturen von 1.200°C bis 1.600°C. Im nächsten Herstellungsschritt wird die Schmelze dann zerfasert. Dabei unterscheidet man bei der Herstellung von Glaswolle drei Arten der Zerfaserung:

1. Düsenziehverfahren
   Aus keilförmigen Wannen wird die Schmelze durch feine Düsen abgezogen, gekühlt und aufgewickelt. Es entsteht eine "Endlosfaser", die aufgrund ihrer gleichmäßigen und besonders feinen Mineralfasern für die Herstellung von Textilglasfasern genutzt wird.
2. Düsenblasverfahren
   Aus den Düsen der Schmelzwanne treten feine Fäden aus. Sie werden mit Dampf- oder Heißluftstrahl angeblasen und zerfasert. So entstehen Mineralfasern mit einer Länge von 50 bis 300 mm.
3. Schleuderverfahren
   Mit diesem Verfahren werden ungleichmäßige Mineralfasern von nicht definierter Länge erzeugt. Die Schmelze läuft auf rotierende Scheiben oder Trommeln. Aufgrund der Zentrifugalkraft werden die Fasern von deren Rändern abgeschleudert und verteilen sich auf rotierende Zylinder.

Um große Mengen von Mineralwolledämmstoffen zu produzieren, nutzt man vor allem das Düsenblas- und das Schleuderverfahren. Eine Kombination aus diesen beiden Grundverfahren ist das so genannte TEL-Verfahren. Hierbei wird die flüssige Schmelze durch Einblasen von Dampf auf die rotierenden Zylinder verteilt. Bis zu diesem Punkt der Herstellung sind die Fasern der Glaswolle unabhängig von Hersteller und Marke weiß.

Dauerhafte Bindung

Erst bei der Weiterverarbeitung kommt es zur "Färbung" der hergestellten Faser. Jedoch ist die spezifische Färbung nur ein Nebeneffekt der notwendigen Bindung der einzelnen Fasern. Auf einem Transportband werden die Fasern zu einem Vlies gesammelt nachdem sie die Spinner oder Walzen verlassen haben. Harnstoffharze oder andere Kunstharz-Bindemittel sorgen für die Bindung der Fasern untereinander. In diesem Produktionsbereich kommt es auch - falls gewünscht - zur Hydrophobierung, also der Behandlung mit Wasser abweisenden Mitteln.

Wahlweise können die bis dahin weißen Fasern mit Bindemittel besprüht oder in ihnen getränkt werden. Idealerweise wird jeder Kreuzungspunkt von Fasern durch ein Bindemitteltröpfchen verbunden. Dies geschieht vor allem dadurch, dass jede Faser komplett vom Bindemittel umhüllt wird. Aufgrund des äußerst geringen Gewichtanteils der Bindemittel wird zwar die gewünschte Festigkeit des Dämmfilzes erreicht, jedoch dessen Wärmedämmvermögen nicht beeinflusst. Durch die anschließende künstliche Trocknung bei bis zu 250°C härtet das Bindemittel aus und die weißen Fasern verfärben sich je nach eingesetztem Bindemittel z.B. gelb.

Bewährte Technik

Bisher werden vor allem UF-Harze als Bindemittel eingesetzt - das sind Verbindungen aus Harnstoff (U = lat. urea für Harnstoff) und Aldehyden wie Formaldehyd (F). Sie sorgen für die gute Bindung der Fasern untereinander und ermöglichen zugleich die für Glaswolle erwünschte hohe Rückstell- und Klemmkraft. Nur so ist es z.B. möglich, Glaswollebahnen in komprimierter Rollenform oder Klemmfilze für die Zwischensparrendämmung bereit zu stellen.

Nicht nur die Färbung der Fasern zählt zu den Nebeneffekten dieser Bindemittel. Auch kann es theoretisch im Laufe der Nutzung zur Ausgasung von Formaldehyd kommen. Jedoch liegt zum einen der Anteil des Bindemittels an der Glaswolle bei 0,7 bis maximal 7%, zum anderen der Anteil von Formaldehyd im Bindemittel selbst bei knapp 30%. Damit sind die weit unter den zulässigen Grenzwerten liegenden möglichen Formaldehyd-Emissionen eigentlich zu vernachlässigen.

Optimierung durch Weiterentwicklung

Im Zuge der Produktweiterentwicklungen wurden im vergangenen Jahr Mineralwolleprodukte mit anderen Bindemitteltechnologien auf dem europäischen Markt vorgestellt. Insbesondere vor dem Hintergrund, dass in Frankreich Bauprodukte möglichst formaldehydfrei sein sollen, gehörte dieser Markt zu den ersten, in denen formaldehydfreie Glaswolle präsentiert wurde. Aber auch auf dem deutschen Markt gibt es aktuell zwei Hersteller bzw. Anbieter formaldehydfreier Mineralwolle (Knauf Insulation und URSA). Bei beiden kommen andere, als die bisher üblichen Bindemittel zum Einsatz. Und obwohl die beiden Hersteller verschiedene Bindemittel verwenden, bleibt ihnen doch gemeinsam, dass diese jeweils frei von Formaldehyd sind.

Unterschiedliche Konzepte, sprich Rezepturen

Während Knauf Insulation ein neues, natürliches Bindemittel auf Zuckerbasis verwendet (Stichwort: "ECOSE-Technology"), kommt bei URSA ein Acrylbindemittel auf Wasserbasis zum Einsatz, welches mit mehr als zehnjähriger Einsatzerfahrung bei der Dämmung von Gebäuden in den USA und Japan sowohl Praxiskompetenz als auch dauerhafte Funktionssicherheit erwarten lässt. Inwieweit sich das neue Bindemittel auf Zuckerbasis in der Praxis bewähren wird, bleibt dagegen zu beobachten. Gerade bei Verwendung in Außenbauteilen wie Dach oder Fassaden, die gerne von Schädlingen wie Insekten oder Nagern befallen werden, könnte möglicherweise ein zuckerbasiertes Bindemittel für einen Schädlingsbefall weniger hinderlich sein als ein Acrylbindemittel, das Insekten, Bakterien oder auch Schimmelpilzen wohl keinerlei Nährboden bietet.

• Mineralwolle mit einem Bindemittel auf Zuckerbasis ist an ihrer "natürlich-braunen" Färbung zu erkennen - siehe auch Beitrag "Neue nachhaltige, naturbraune Mineralwolle-Technologie" vom 20.8.2009.
• Im Gegensatz dazu ist Glaswolle mit Acrylbindemittel auf Wasserbasis ungefärbt und damit rein weiß - siehe auch "Ganz in Weiß: Premiere eines neuen Dämmstoffes angekündigt" vom 5.11.2009.

Bei beiden neuen Bindemittel-Rezepturen sollen weder Emissionen von Formaldehyd auftreten können, noch sind Lösungsmittel, Farbstoffe oder andere flüchtige Bestandteile (VOC) enthalten, was einen positiven Einfluss auf die Luftqualität in Innenräumen hat. Daneben führen die neue Bindemitteltechnologien dazu, dass sich die Glaswolle deutlich weicher und angenehmer anfühlt. Hinzu kommt eine wesentlich geringere Staubbildung. In Summe bedeutet dies: eine erheblich reizärmere und zugleich gesundheitsfördernde Verarbeitung.

Grund für diese besonderen Merkmale, zu denen auch eine Verbesserung der Rückstell- und Klemmkraft zählen, sollen die "dynamischen" Eigenschaft der Bindemittel sein. Sie seien im Gegensatz zum traditionellen Bindemittel weitaus besser in der Lage, Bewegungen mitzumachen ohne aufzusplittern oder zu brechen. Bindemittel auf Phenolharzbasis sind da auf Dauer spröder, was zu einer erhöhten Staubbildung führt.

Geschwindigkeit entscheidet über Rohdichte

Der sich anschließende, weitere Herstellungsprozess der Mineralwolle gleicht im Wesentlichen dem der Glaswolle mit traditionellen Bindemitteln. So wird die gewünschte Rohdichte des Dämmfilzes über die Laufgeschwindigkeit des Transportbandes gesteuert: Läuft das Band langsamer unter den Spinndüsen entlang, erhöht sich die Dämmstoffmenge pro Fläche. Zwei Kettenbänder legen die Dicke des Dämmstoffes fest. Wird z.B. die Dicke halbiert, erhöht sich die Masse pro Volumen. Anschließend durchlaufen die Dämmfilze einen Trockenofen, damit das Bindemittel aushärten kann.

Fertige Mineralwolle-Produkte sind entweder Matten, Platten oder Bahnen. Bahnen und Matten werden je nach Bedarf ein- oder zweiseitig kaschiert. Hier kommen Vliese, Natronkraftpapier, Bitumenpapier oder Metallfolien zum Einsatz. Dämmstoffplatten mit hoher Eigensteifigkeit können ebenfalls kaschiert oder unkaschiert sein.

Text erstellt mit freundlicher Unterstützung AK-Baufachpresse-Kollegen Sven-Erik Tornow.