Anorganische Dämmstoffe für den Hausbau

Problemstellung

In der Zukunft wird die Menschheit nur noch einen stark eingeschränkten Zugriff auf fossile Energieträger haben. Die Konsequenzen spürt jeder schon heute in seinem Alltag. Die Energieeinsparverordnung zum Beispiel schreibt Bürgerinnen und Bürgern vor, in welchem Umfang das eigene Haus gedämmt sein muss. Um diese Dämmwerte zur erreichen, werden oft Dämmmaterialien eingesetzt, die zwar preiswert, aber auch problematisch sind. Sehr gut lassen sich diese Probleme am Beispiel des vielfach genutzten Dämmmaterials Styropor verdeutlichen: Styropor wirkt als Wasserdampfsperre, was einen Schimmelbefall im Haus begünstigt, und ist im Ernstfall auch noch brennbar.

Lösung

Eine wässrige Silikatlösung wird mithilfe von Schaumbildnern ohne äußere Wärmezufuhr aufgeschäumt, ähnlich wie ein Polyurethanschaum. Durch Zugabe eines Härters verfestigt sich der Schaum innerhalb von Minuten. Wird der Schäumvorgang in einer Form durchgeführt bildet sich so ein rein anorganischer Schaumstein, der ähnlich gute Dämmwerte wie Styropor zeigt, Wasserdampf durchlässig und nicht brennbar ist.

Einzelheiten

Dämmfähigkeit

Die Dämmfähigkeit eines Schaumsteins hängt von seine Dichte und seiner Porenstruktur ab. Je geringer die Dichte ist, umso besser isoliert das Material. Allerdings nimmt mit fallender Dichte auch die  Materialstabilität ab. So ist es wichtig, möglichst kleine Blasenstrukturen im Stein zu erzeugen, denn in kleinen Luftblasen ist die Konvektion der Luft gehindert. Nur so gelingt es, eine optimale Dämmwirkung zu erzeugen.

Zusammenhang zwischen Porosität und Wärmeleitfähigkeit

Die nachfolgende Grafik zeigt bei ausgesuchten Probekörpern den Zusammenhang zwischen Dichte und Wärmeleitfähigkeit. Zu erkennen ist, dass Körper mit hoher Dichte (geringere Porosität) eine bessere Wärmeleitfähigkeit haben als Körper niedriger Dichte (höhere Porosität).

Grafik zur Wärmeleitfähigkeit von Schaumsand
Im Bereich der Dichten von unter 0.4 g/cm3 (Porosität von etwa 60%) kann aus den Ergebnissen geschlossen werden, dass eine weitere Senkung der Wärmeleitfähigkeit nicht mehr möglich ist. Der Grund liegt in der Bläschenstruktur der Schäume. Kleine Luftblasen stellen ein ausgezeichnetes Wärmeisolationsverhalten sicher. Da Blasendurchmesser < 50 μm mit der vorgestellten Methode nicht herstellbar sind, lässt sich bei diesen Werkstoffen die Wärmeleitfähigkeit nicht unter 0.04 Watt/m*K drücken.

Formen

Zierprofil

Die Form des Werkstoffs lässt sich je nach Anwendung variieren, zum Beispiel für Zierprofile wie im Bild zu sehen oder zur Herstellung von Schaumsteinen in unterschiedlichen Größen.

Die Leistungen des Instituts NaSiO

Drei aus Wasserglas geschäumte Schaumsteine
Typische Dämmsteine, aus Wasserglas geschäumt

Die Mitarbeitenden des Instituts NaSiO sind in der Lage Schaumsteine mit einer Dichte von 0.07 - 2.5 g/cm3 herzustellen. Die Porengröße ist in einem weiten Bereich von wenigen Mikrometern bis Millimetern einstellbar.

Diese Schaumsteine zeigen Wärmeleitfähigkeiten zwischen 45 und 200 mW/(m*K) und sind für die Innendämmung von Häusern hervorragend geeignet. Die Steine sind temperatur- und lichtstabil. Sie sind aus ungiftigen Materialien aufgebaut. Ihre alkalische Grundstruktur verhindert Algen- und Schimmelbildung.

Die Mitarbeitenden arbeiten zudem an ähnlichen Schaumsteinen für die Außendämmung von Gebäuden.

Die Schaumsteine des Instituts NaSiO lassen sich auch im Brandschutz einsetzen und sind ideal zum Schutz von Fluchtwegen, Fahrstühlen und elektrischen Einrichtungen. 

Auf Anfrage stellen die Mitarbeitenden Schaumsteine zu Dämmzwecken mit spezifischen Anforderungen her.