Forschung & Entwicklung

Das Projekt „Kalte Keramik“ wird im Rahmen der „Hightech-Strategie“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) innerhalb des Rahmenprogramms "Werkstoffinnovationen für Industrie und Gesellschaft - WING" zum Thema "Nanotechnologie im Bauwesen - NanoTecture: Erschließung höherer Ressourcen-/Energiespar und Leistungspotentiale sowie neuer Funktionalitäten" gefördert und vom Projektträger Jülich (PTJ) betreut.

Verbundpartner: BASF SE, Remmers GmbH, Woellner GmbH & Co KG, Betonwerke Neu-Ulm GmbH & Co KG, Chemiewerk Bad Köstriz, Verein deutscher Zementwerke, Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC, Universität Kassel, FEhS – Institut für Baustoff-Forschung e. V., PigTek Europe GmbH

Inhalt des Projektes ist die Entwicklung chemisch widerstandsfähiger und hoch abrasionsbeständiger Betonwaren, Betonbauteile und Beschichtungen für den Abwasserbereich und andere Anwendungen mit sehr starkem chemischen und/oder mechanischen Angriff (Expositionsklassen XA3 und darüber, XM3 und darüber ohne Zusatzmaßnahmen; Sonderanwendungen) sowie besonders nachhaltige, energie- und emissionsarme Betonbauwerke mit langer Lebensdauer.

Wesentliche Elemente zum Erreichen dieses Ziels sind die Optimierung der Packungsdichte bis in den Nanometerbereich durch den Einsatz gezielt synthetisierter Nano- und Mikropartikel. Diese werden zudem chemisch und verfahrenstechnisch so modifiziert, dass sie gezielt in die Baustoffmatrix eingebracht werden können. Darüber hinaus wird als Bindemittelbasis unter anderem Hüttensand verwendet, der mit chemisch optimierten Alkalisilikaten (Wasserglas) angeregt wird. Die dabei entstehenden Hydratationsprodukte sind calciumärmer als bei Verwendung von Portlandzementen und die Matrix ist praktisch frei von Portlandit, was zu einem erheblich höheren Säurewiderstand führt. Das bei der Anregung von Hüttensand mit Wasserglas freiwerdende nanokristalline SiO2 führt zu einer zusätzlichen Gefügeverdichtung im unteren Nanometerbereich. Insgesamt wird somit eine äußerst dichte Packung mit einem sehr widerstandfähigen Gefüge erreicht.

Im Projekt wird die gesamte Wertschöpfungskette der zu entwickelnden kalt härtenden Keramiken, beginnend bei den Herstellern der einzelnen Rohstoffe, über die Formulierer und Hersteller von Bauprodukten bis hin zu den Anwendern durch die beteiligten Industriepartner abgebildet. Im Rahmen des Projektes sollen durch die enge Vernetzung institutioneller und industrieller Forschung Demonstratoren in Form von bauchemischen Produkten und Betonprodukten entwickelt werden, die den genannten Zielsetzungen entsprechen.

Ziel der Remmers GmbH ist eine fundierte materialwissenschaftliche Erforschung von Bindemittelsystemen für die Beschichtung chemisch stark beanspruchter Baustoffe. Die Formulierungen sollen überwiegend anorganisch basiert sein und deutliche Vorteile gegenüber den derzeit verwendeten Lösungsansätzen bieten.

Die Anwendungsmöglichkeit solcher Beschichtungen ist vielfältig und betrifft sowohl den Schutz neuer Bauwerke als auch den Bereich der Instandsetzung bereits geschädigter Bauwerke. Aufgrund des in Deutschland anstehenden enormen Investitionsbedarfs für die Sanierung der abwassertechnischen Infrastruktur liegt ein besonderer Schwerpunkt der Remmers Baustofftechnik GmbH in der Formulierung von Beschichtungssystemen für den Abwasserbereich.

Das Projekt „NanoLambda“ wird im Rahmen der „Hightech-Strategie“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) innerhalb des Rahmenprogramms "Werkstoffinnovationen für Industrie und Gesellschaft - WING" zum Thema "Nanotechnologie im Bauwesen - NanoTecture: Erschließung höherer Ressourcen-/Energiespar und Leistungspotentiale sowie neuer Funktionalitäten" gefördert und vom Projektträger Jülich (PTJ) betreut.

Verbundpartner: Bayerisches Zentrum für Angewandte Energieforschung e.V. (ZAE Bayern), Remmers GmbH, Eckart GmbH

Ziel dieses Vorhabens ist die Erforschung und Entwicklung neuartiger Komponenten für Wärmedämmsysteme auf der Basis nanostrukturierter Materialien. Dabei sollen gezielt physikalische Effekte ausgenutzt werden, die auf dem nanoskaligen Aufbau der eingesetzten Materialien beruhen, um die Leistungsfähigkeit von Wärmedämmstoffen und deren Oberflächen für den Einsatz im Bauwesen zu erhöhen.

Im Verbundvorhaben ist Remmers mit der Entwicklung von niedrig-emittierenden Farben ("low-e Farben") zur deutlichen Verminderung der Wärmeabstrahlung von Gebäudeoberflächen beauftragt:

Vor allem bei sehr gut gedämmten Fassaden kann die Oberflächentemperatur aufgrund der Wärmeabstrahlung an die Umgebung und speziell an den kalten Nachthimmel unter die der Lufttemperatur sinken. Dabei fällt häufig Tauwasser an der Fassadenoberfläche aus. Dies bewirkt langfristig - hauptsächlich bei Wärmedämmverbundsystemen - eine Veralgung bzw. Vergrünung der Fassade, was zum einen den optischen Eindruck verschlechtert und zum anderen die Bausubstanz langfristig schädigt.

Dieser Vergrünung begegnet man in der Regel durch die Gabe von biozid-wirkenden Stoffen zur Fassadenbeschichtung, wobei immer eine möglichst geringe Dosierung angestrebt wird. Beim Einsatz von low-e Farben kann auf Biozide im Fassadenanstrich weitgehend verzichtet werden:

Durch eine niedrig-emittierende Oberfläche wird die Wärmeabstrahlung an die Umgebung reduziert und so die Abkühlung der Oberfläche vermindert, was wiederum zu einer Reduktion des Tauwasserausfalls führt.

Alternativ kann der Tauwasserausfall auch durch eine Erhöhung der Putzschichtdicke und damit der Wärmekapazität der äußersten Schicht vermindert werden, doch ist dieser Effekt deutlich geringer als beim Einsatz einer geeigneten low-e Farbe.

Zur Zielerreichung werden metallische oder halbleitende Pigmente entwickelt, die sich in die Farbe integrieren lassen und einen geringen Emissionsgrad der Farbe im infraroten Spektralbereich bewirken. Gleichzeitig soll die Farbe im sichtbaren Wellenlängenbereich einen, beispielsweise durch Farbpigmente erzeugten, Farbeindruck aufweisen, der nicht durch die IR-aktiven Pigmente überlagert wird. Ziel ist die Verwirklichung eines Emissionsgrades e < 0,4 bei maximalen Erhalt der Farbneutralität.

Verantwortlichkeiten von Remmers im Projekt

Aufgrund seines Know-how's verantwortet Remmers insbesondere die Bearbeitung folgender Fragen:

• Integration von im Rahmen des Projektes bereitgestellten neuartigen Stoffen in bewährte Systeme zur Erhöhung deren Nachhaltigkeit.
• Rezeptierung von im Rahmen des Projektes bereitgestellten neuartigen Stoffen zu neuartigen Systemen mit entsprechenden Zusatznutzen.
• Prüfung der Entwicklungsprodukte, soweit möglich, intern im Hause Remmers (ansonsten durch Projektpartner und ggf. durch unabhängige Prüfinstitute).
• Beratende Funktion bei der Entwicklung neuartiger Rohstoffe mit erforderlichen Eigenschaften.
• Abstimmung zwischen den Projektpartnern von Rohstoffentwicklung, Rezepturformulierung und Endanwendung.

Das Forschungsprojekt „3ENCULT“ startete am 1. Oktober 2010 unter dem 7. Forschungsrahmenprogramm der Europäischen Union. Es wird von der Europäischen Akademie Bozen (EURAC) koordiniert.

Insgesamt 23 Partner aus verschiedenen europäischen Ländern entwickeln Lösungen, um die Energieeffizienz in historischen Gebäuden in Städten zu steigern. Das interdisziplinäre Team betrachtet hierbei nicht nur die klimatechnischen Aspekte und den Wohn- bzw. Nutzungskomfort, sondern vor allem auch die Belange des Denkmalschutzes. Daher sind neben den Partnern für die Forschung und Entwicklung auch Gebäudeeigentümer und lokale Denkmalschutzämter einbezogen.

Verbundpartner

European Academy of Bozen/Bolzano - Institute for Renewable Energy, The Royal Danish Academy of Fine Arts School of Architecture, Institute for Technology/Institute for Building Culture, Institut für Diagnostik und Konservierung an Denkmalen in Sachsen und Sachsen- Anhalt e.V., University of Innsbruck - AB Bauphysik, OVE ARUP & PARTNERS INTERNATIONAL LIMITED, Technical University Darmstadt, Chair of Building Materials, Building Physics and Building Chemistry, Bartenbach LichtLabor, Technical University Dresden (Institute for Building Climatology / Institute of Architectural History, Architectural Theory and Historic Preservation, Chair of Historic Preservation and Building Research / Centre of Expertise in Urban Regeneration), Municipality of Bologna, Passivhaus Institut Darmstadt, The Netherlands Organisation for Applied Scientific Research TNO, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna: (Dipartimento di Elettronica, Informatica e Sistemistica - Department of Electronics, Computer Sciences and Systems / Dipartimento di Ingegneria delle Strutture, dei Trasporti, delle Acque, del Rilevamento, del Territorio – Structural, Transport, Hydraulic, Survey and Territory Engineering), ARTEMIS Srl, Gelbison Electronics S.r.l, GRUPO UNISOLAR, MENUISERIE ANDRE SARL, Remmers GmbH, ATREA SRO, youris.com, Local Governments for Sustainability, European Secretariat (ICLEI), Federation of European Heating and Air-conditioning Associations