Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Herstellung schallabsorbierender Ziegel mit dem Replica-Verfahren

In diesem Forschungsvorhaben sollen schallabsorbierende Ziegel für den Einsatz an lärmbelasteten Orten in der Umwelt und im Innern von Gebäuden entwickelt werden. Die Lärmbelastung des Menschen nimmt stetig zu und damit verbunden die gesundheitlichen Beschwerden und finanziellen Folgekosten. Im Außenbereich werden als Gegenmaßnahme Lärmschutzwände errichtet, die den Schall in eine andere Richtung reflektieren. Diese sind zwar massiv und witterungsbeständig, verlagern die Lärmbelastung aber bloß an einen anderen Ort. Schallabsorber wandeln die Bewegungsenergie der Luft in Reibungswärme um und sorgen so für eine Verringerung des Lärms. Sie werden ausschließlich im Innenraum eingesetzt, da sie nicht witterungsbeständig sind und nur eine geringe Festigkeit besitzen.

Die Produkte, die die Ziegelindustrie derzeit zum Lärmschutz anbietet, sind uneffektiv und aufwendig zu verarbeiten. Aufgrund der Formgebungsart des Strangpressens gibt es aber keine andere Möglichkeit zur Produktion poröser Ziegel.

Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Entwicklung von Ziegeln, die die Vorteile der hohen Schallabsorption offenporiger Materialien mit der Massivität und dem Brandschutz von Ziegeln vereinen und dadurch sowohl im Außen- als auch im Innenbereich zum Lärmschutz beitragen können. Um dieses Ziel zu erreichen sollen die Ziegel mit dem Replica-Verfahren gefertigt werden. Bei diesem Verfahren werden hochporöse, organische Körper mit einem keramischen Schlicker infiltriert und anschließend gebrannt. Zurück bleibt ein offenporiger Ziegel, der die organische Grundstruktur 1:1 nachbildet.

Die Umsetzbarkeit in die Praxis ist bezüglich der bauseitigen Verarbeitbarkeit z.T. schwierig und ohne weitere ideenreiche Forschung und Entwicklung nicht gegeben. Die Ergebnisse können daher also rein vorwettbewerblich verwendet werden. Ferner ergeben sich ortsabhängige Rohstoffqualitäten und werkseigenen Verarbeitungsmethoden, die sich ohnehin stark unterscheiden und jeweils Anpassungen erforderlich machen.

Ergebniszusammenfassung:

Die in dem Vorhaben verwendeten Tone erwiesen sich in ihrem Rohzustand als zu grob für das Verfahren und mussten aus diesem Grund auf 90 µm abgesiebt werden. Kalkhaltige Tone behindern den Sintervorgang und sind ebenfalls ungeeignet. Daher ist es sinnvoller auf entsprechend aufbereitete Fremdtone zurückzugreifen. Der Zusatz von Glasmehl erwies sich als vorteilhaft zur Erzielung einer hohen Festigkeit. Aufgrund der hohen Porosität der Ziegel und dem damit verbundenen geringen Rohstoffbedarf sind die entstehenden Kosten zu vernachlässigen. Es wurden verschiedene Schaumstoffe zur Herstellung der Ziegel getestet. Dabei zeigte sich, dass unterschiedliche Porengrößen und nur teilweise geöffnete Poren der verwendeten Schaumstoffe große Auswirkungen auf die schallabsorbierenden Eigenschaften und die Festigkeit des späteren Ziegels haben. Die besten Ergebnisse wurden mit einem teilgeöffneten Schaumstoff mit hoher Stauchhärte erzielt. Mit dem Verfahren konnten Ziegel hergestellt werden, deren Eigenschaften mit denen kommerzieller Akustikschaumstoffe und Mineralwolle konkurrieren können. Um Kosten zu sparen und die Performance zu verbessern, können diese auch mit Mineralwolle kombiniert werden. Die Produkte eignen sich zur Schallabsorption in Innenräumen, wie z.B. Schulen, Seminarräumen oder Restaurants. Sie sind feuerbeständig, wasserfest, UV-resistent und korrosionsbeständig.