Mineralwolle

mini|Glaswolle­herstellung im Blasverfahren: Flüssiges Glas läuft in eine Zerfaserungs­maschine (2012) mini|Glaswolleöfen bei VEB Trisola (1972) mini|Zimmerleute bei der Zwischensparren­dämmung eines Altbaus mit Steinwolle

Mineralwolle bezeichnet einen weichen Werkstoff aus Mineralfasern (künstlich hergestellten mineralischen Fasern). Je nach Ausgangsmaterial unterscheidet man Schlackenwolle, Glaswolle und Steinwolle.

Mineralwolle wird vorwiegend als nichtbrennbarer Dämmstoff für die Wärmedämmung von Häusern eingesetzt. In der Industrie wird sie insbesondere als Schall- und Brandschutz verwendet, z. B. zum Einhüllen von Tanks, Behältern, Heizkesseln und Turbinen. Mineralwolle wird meist als Vliesstoff hergestellt oder in stärkerer Verdichtung als Platten.

Darüber hinaus wird Steinwolle auch als erdeloses Substrat zur Hydrokultur im industriellen Gemüse- und Zierpflanzenanbau eingesetzt (Hors-Sol-Anbau).

Herstellung Für die Herstellung von Mineralwolle gibt es drei Grundverfahren, die nachfolgend beschrieben werden. Heute werden die Verfahren auch häufig kombiniert zum Schleuder-Ziehverfahren oder Schleuder-Blasverfahren.

Bei allen Verfahren werden die Rohstoffe zwischen 1.200 und 1.600 Grad Celsius geschmolzen.

Ziehverfahren Mit dem Ziehverfahren werden Endlosfasern hergestellt, die vorwiegend im Textilbereich zum Einsatz kommen. Besonders zu nennen ist hier das Stabtrommelabziehverfahren, das in den 1930er Jahren patentiert wurde, siehe Glasfaser.

Blasverfahren Beim Blasverfahren zerfasert die Schmelze durch Anblasen.

Schleuderverfahren Das Schleuderverfahren ähnelt der Herstellung von Zuckerwatte: die Schmelze aus Glas oder Stein wird zu Fasern versponnen, indem sie tröpfchenweise auf eine sich schnell drehende Schwungscheibe treffen und durch die Drehbewegung zu Fasern geschleudert werden. Dabei werden den Fasern Binde- und Imprägniermittel zugesetzt. Es entsteht ein Faservlies, das auf einem Kettenband durch einen Härteofen bei ungefähr 230 °C transportiert wird.

In einem anderen Verfahren wird die Schmelze über schnell rotierende Walzen geführt oder mit Hochdruckbrennern zerfasert.

Energiebedarf Die Herstellung von Mineralwolle benötigt Energie u. a. zum Aufschmelzen der Rohstoffe. Die Gütegemeinschaft Mineralwolle e. V. nennt folgende erforderliche Mengen an Primärenergie: Steinwolle: 150…400 kWh/m³ Glaswolle: 250…500 kWh/m³ Zum Vergleich:zu Polystyrolpartikelschaum (EPS) und Polystyrolextruderschaum (XPS), abgerufen am 6. Jan. 2017. Die Herstellung von Polystyrolpartikelschaum (EPS) hat einen Primärenergiebedarf von 200–760 kWh/m³ von Polystyrolextruderschaum (XPS) einen solchen von 450–1000 kWh/m³. In diesen Schaumwerkstoffen ist jedoch ein Großteil der Energie chemisch gebunden weiterhin vorhanden, während Mineralwolle keine chemische Energie enthält.

Rohstoffe mini|Werbefoto für Glaswollfasern, DDR 1958 Glaswollefasern bis zu 70 % Altglas Sand Kalkstein Soda 0,5–7 % Bindemittel (etwa Phenolharze) 0,5 % Mineralöl zur Staubbindung Steinwollefasern Feldspat, Dolomit, Basalt, Diabas, Anorthosit sowie Recyclingmaterial Koks, als Energielieferant 0,5–7 % Bindemittel (Phenolharze) 0,5 % Mineralöl zur Staubbindung und Luftreinigung. Zusatzstoffe Magnesit Zement (Bindemittel)

Die Gesteine werden zumeist im Tagebau gewonnen. mini|Rasterelektronen­mikroskopie von Glaswolle

Eigenschaften Mineralwolle ist beständig gegen Schimmel, Fäulnis und Ungeziefer.

Während Steinwolle eine hohe Temperaturbeständigkeit von in der Regel 1000 °C hat, liegt diese bei konventioneller Glaswolle üblicherweise bei ca. 700 °C. Diese Eigenschaft hat Auswirkungen auf die Eignung des Dämmstoffes bei Abschottungen (z. B. bei Leitungsdurchführungen) bzw. bei der Dämmung von nicht feuerwiderstandsfähigen Tragwerken (in der Regel Stahl- oder Holztragwerke): aus brandschutztechnischen Gründen kann hier der Einsatz der höher temperaturbeständigen Steinwolle notwendig werden.

Steinwolle hat ein höheres akustisches Dämmvermögen und unter oxidierenden Bedingungen auch eine hohe thermische Stabilität. Unter reduzierenden Bedingungen sintert sie bei ca. 800 °C zusammen, was durch eine Wärmevorbehandlung unterbunden werden kann. Steinwolle und Glaswolle aus neuerer Fertigung sind biolöslich in der menschlichen LungeNeuere Produkte, die als „biolöslich“ gekennzeichnet sind, haben eine Halbwertszeit von etwa 60 Tagen. Alte Steinwolle-Fasern haben eine höhere Biopersistenz (Beständigkeit) und eine Halbwertszeit von ca. 300 Tagen. waermedaemmstoffe.com, abgerufen am 20. Oktober 2013. und somit keine Gesundheitsgefahr.

Glaswolle ist elastisch, Steinwolle dagegen nicht oder kaum. Steinwolle hat eine höhere Rohdichte als Glaswolle – sie wiegt bis zu 200 kg/m³. Das bedeutet: Steinwolle hat bei gleicher Dämmleistung ein höheres Eigengewicht als Glaswolle. Wärmeschutz: Steinwolle hat eine geringere Temperaturleitfähigkeit, daher wird tagsüber eingestrahlte sommerliche Wärme stärker verzögert an die darunterliegende Bausubstanz abgegeben als bei Glaswolle.

Gesundheitliche Aspekte

Die groben Fasern der Mineralwolle (dicker als 3 µm) führen bei Hautkontakt zu Hautreizungen und bei den meisten Menschen zu Juckreiz. Empfindliche Haut kann stärker reagieren, mit Rötung, Schwellung und Ähnlichem.

Auszug aus der Technischen Regel für Gefahrstoffe 521 (TRGS 521; Ausgabe Mai 2026) Tätigkeiten mit alter Mineralwolle:

Faserstaub älterer Mineralwolle wird als „krebserregend“ eingestuft. Ab Juni 2000 besteht ein Herstellungs- und Verwendungsverbot für lungengängige Fasern.TRGS 521, Ausgabe Mai 2026

Die gesundheitliche und arbeitsschutzrechtliche Bewertung von künstlichen Mineralfasern (KMF), zu denen auch Glas- und Steinwollefasern gehören, ist in der Technischen Regel für Gefahrstoffe (TRGS 521) oder in der Gefahrstoffverordnung (GefStoffV) geregelt.

Mineralwolle darf nur noch verkauft oder weitergegeben werden, wenn sie frei von Krebsverdacht ist, das heißt, wenn sie mindestens eine der folgenden Eigenschaften besitzt (Freizeichnungskriterium):

der Kanzerogenitätsindex muss bei Ki ≥ 40 liegen der Filamentdurchmesser muss größer als 3 µm, also nicht lungengängig sein seit 1998: Der (im Allgemeinen durch Tierversuch erbrachte) Nachweis einer ausreichend hohen Biolöslichkeit (Eigenschaft von feinen Fasern, im Körper durch körpereigene Substanzen aufgelöst und abgebaut zu werden) muss vorliegen; ein Fasertyp wird dabei nur dann freigezeichnet, wenn die Halbwertzeit seiner Biolöslichkeit 40 Tage oder weniger beträgt. Es gilt: Je höher die Biolöslichkeit, desto niedriger die Halbwertzeit

Das auf dem Produkt befindliche RAL-Gütezeichen „Erzeugnisse aus Mineralwolle“ mit Bezug auf die Richtlinie 97/69/EG der Kommission, bestätigt, dass eine Mineralwolle diesen Kriterien genügt.

„Biopersistente Fasern“ (mit geringer Biolöslichkeit) – darunter fallen Glas- oder Steinwollen, die vor etwa 1995 hergestellt oder bis zum 1. Juni 2000 (Herstellungs-, Inverkehrbringungs- und Verwendungsverbot in Deutschland) verbaut wurden und nicht das RAL-Gütezeichen haben – dürfen nach deutscher GefStoffV nicht mehr in Verkehr gebracht, also in Deutschland nicht mehr hergestellt oder verkauft werden. Natürlich sind diese Materialien in vielen Altbauten verbaut. Vor größeren Sanierungs- oder Abbrucharbeiten (siehe TRGS 521) ist daher stets zu prüfen, wie alt das eingebaute Material ist (oder man nimmt vorsichtshalber an, dass es sich um altes Material handelt). Wurde es vor 1995 eingebaut, handelt es sich höchstwahrscheinlich um Material geringerer Biolöslichkeit. Es gelten dann die entsprechenden Arbeitsschutzmaßnahmen gemäß TRGS 521. Handelt es sich dagegen um später eingebautes Material, kann man (zumindest bei Produkten großer Hersteller) davon ausgehen, dass es sich um die neue Generation biolöslicher Mineralwolle handelt. Im Zweifel sollte man den Hersteller fragen, denn der Kanzerogenitätsindex ist nicht das einzige der obengenannten Freizeichnungskriterien.

Aufgrund der hautreizenden Wirkung von Fasern und Staub sollte man beim Zuschneiden und Verbauen von Glas- oder Steinwolle stets Handschuhe und langärmlige Kleidung oder Schutzkleidung (etwa einen Einwegschutzanzug) tragen. Kontaminierte Haut sollte mit kaltem (statt warmem) Wasser gereinigt werden, weil sich die Fasern sonst in den Poren der Haut festsetzen können.

Umweltaspekte, Entsorgung Die Gesteine werden in Steinbrüchen zumeist im Tagebau gewonnen. Das ist mit Eingriffen in Natur und Landschaft verbunden.

Glaswolle und Steinwolle werden in der Regel nicht recycelt, sondern auf Deponien endgelagert. Einzelne Firmen bieten jedoch Systeme nach dem Prinzip Alt-gegen-Neu für sortenreine Mineralwollen an.

Bei der Verwendung von Steinwolle als Kultursubstrat (bei Hydroponik) entstehen große Abfallmengen. Nach einer Saison werden durchwurzelte Steinwolleblöcke oder -säcke deponiert. Für die Niederlande allein fallen (gemäß einer Quelle aus 2008Michaela C. Theurl: CO2-Bilanz der Tomatenproduktion: Analyse acht verschiedener Produktionssysteme in Österreich, Spanien und Italien. In: Social Ecology Working Paper. 110, Wien, Dezember 2008, (aau.at PDF).) jährlich etwa 200.000 Kubikmeter Steinwollreste als Abfälle an, die entsorgt werden müssen.

Laut AVV ist zu entsorgen: alte Mineralwolle unter der AVV-Nummer 17 06 03* neue Mineralwollen unter der AVV-Nummer 17 06 04.

Lieferformen lose in Säcken (gerupft, Verschnitt) ist die kostengünstigste Variante und wird zum Ausstopfen von Hohlräumen verwendet Mineralwolleflocken als Einblasdämmung zur Verfüllung von Hohlräumen und Hohlschichten Mineralwollfilzmatten kaschiert mit Bitumenpappe oder versteppt mit Alufolie (früher auch mit Papier als Trägermaterial) kunstharzgebunden, als Klemmfilz zur Zwischensparrendämmung Mineralwollematten versteppt auf verzinktem oder Edelstahl-Drahtgeflecht halbsteif und steif, als Keile geschnitten für die Zwischensparrendämmung etwa bei einem Kaltdach Mineralwollfilzplatten mit Vliesbeschichtung Lamellmatten mit versteppter Aluminiumfolie kaschiert Mineralwollfilzlamellen mit mineralhaltiger Farbe beschichtet, die es ermöglicht, dass die Matten unmittelbar verputzt werden Mineralwollvlies zwischen bituminösen Dichtungs- und Dachbahnen Halbschalen zur Rohrdämmung Mineralwollballen etwa 300 kg Akustikplatten mit erhöhtem Strömungswiderstand Brandschutzplatten mit erhöhtem Schmelzpunkt. In der Industrie werden geschleuderte Fasern zunehmend durch gezogene Fasern mit kontrollierter Geometrie ersetzt, da diese meist neben der gesundheitlichen Unbedenklichkeit auch vibrationsbeständiger sind.

Marken und Hersteller Bedeutende Hersteller von Mineralwolle: Rockwool Saint-Gobain-Gruppe, zu der auch Isover gehört Ursa Knauf Insulation.

Normen und Qualitätszeichen EN 13162 Wärmedämmstoffe für Gebäude – Werkmäßig hergestellte Produkte aus Mineralwolle (MW) – Spezifikation Mineralwolle Keymark

Geschichte Geschichte der Schlackenwolle Frühzeitig ist bei der Eisenherstellung beobachtet worden, dass sich beim Durchpressen der Verbrennungsluft an undichten Stellen der Hochofenwand wolleartige Flocken aus Schlackenfasern bildeten.Herbert M. Ulrich: Handbuch der chemischen Untersuchung der Textilfaserstoffe. Zweiter Band: Chemismus, Eigenschaften und Einsatz der textilen (nicht veränderten) Faserstoffe und ihre Prüfung. Springer-Verlag, Wien 1956, S. 731. Die Möglichkeit, aus Hochofenschlacke Schlackenwolle herzustellen, ist ab Mitte des 19. Jahrhunderts bekannt.