Mineralwolle

Mineralwolle ist die Sammelbezeichnung für zwei industrielle Dämmstoffe, die durch Schmelzen von Mineralien und Ausziehen der glühenden Schmelze zu langen, feinen Fasern hergestellt werden. Die beiden Varianten sind Steinwolle (aus Basalt, Diabas und ähnlichen vulkanischen Gesteinen) und Glaswolle (aus Altglas, gemischt mit Quarzsand). Auf Englisch heißen sie stone wool / rock wool bzw. glass wool; in den EU-Normen deckt die Abkürzung MW (Mineral Wool) beide ab.

Der wichtige Punkt — den man leicht übersieht, weil er kontra­intuitiv ist — ist, dass die Dämmwirkung selbst nicht von den Fasern kommt. Sie kommt von der Luft zwischen den Fasern.

Ruhende, eingeschlossene Luft ist einer der besten Dämmstoffe, die wir haben: λ für Luft bei 20 °C beträgt ca. 0,026 W/(m·K) [Engineering Toolbox; ASHRAE Handbook]. Das ist niedriger als λ für fertige Mineralwolle (0,032–0,040). Die Fasern haben also nicht die Aufgabe, weniger Wärme zu leiten — sie haben die Aufgabe, die Luft festzuhalten und die drei Formen der Wärme­übertragung zu unterbrechen.

Die drei Wärmeübertragungen, die Mineralwolle stoppen muss:

1. Leitung (Konduktion): Wärme breitet sich aus, indem Moleküle aneinanderstoßen. In einem Festkörper ist das effektiv; in Luft ist es sehr langsam. Mineralwolle besteht zu 80–95 Vol.-% aus Luft und nur zu 5–20 Vol.-% aus Mineral­fasern — daher erfolgt die Leitung fast nur durch die eingeschlossene Luft.

2. Konvektion (Strömung): Warme Luft steigt auf, kalte Luft sinkt ab — das ergibt eine ständige Zirkulation, die Wärme transportiert. Wenn die Lufträume zu groß sind, kann eine kleine Luftzirkulation innerhalb der Dämmung entstehen. Deshalb gibt es eine untere Grenze für die Dichte: unter ca. 30 kg/m³ werden die Luft­räume so offen, dass die Konvektion λ erhöht. Die Aufgabe der Fasern ist es, den "Wind" im Inneren des Materials zu stoppen.

3. Strahlung (Radiation): Wärme wird als infrarotes Licht ohne Zwischenmedium übertragen. Zwischen zwei warmen Oberflächen passiert Strahlung frei durch die Luft. Die Mineral­fasern unterbrechen den Strahlungsweg — jede Faser absorbiert einen kleinen Teil der Strahlung und reemittiert ihn in alle Richtungen. Je mehr Fasern im Strahlungsweg, desto besser wird sie gebrochen. Deshalb reduziert eine höhere Dichte den Strahlungs­anteil, und das erklärt, warum Hochtemperatur-Produkte (bei denen die Strahlung dominiert) mit höherer Dichte gebaut werden als gewöhnliche Bau­produkte.

Mineralwolle wirkt, weil sie ruhende Luft festhält und Strahlung bricht zwischen den Fasern. Die Fasern sind nicht die Dämmung — sie sind das Gerüst, das die Luft dämmend hält.

Der Produktionsprozess sieht in groben Zügen für beide Typen so aus:

1. Rohstoffe werden geschmolzen bei 1400–1500 °C in einem großen Ofen. Steinwolle schmilzt Basalt, Diabas, Kalkstein und Koks (letzterer sowohl als Brennstoff als auch zur chemischen Reduktion). Glaswolle schmilzt typischerweise 70 % Altglas + 30 % neue Rohstoffe wie Soda, Dolomit und Quarzsand [Rockwool.com und Saint-Gobain Isover sustainability reports 2023].

2. Faserbildung. Die glühende Schmelze wird auf eine rotierende Spinnscheibe (Steinwolle) gegossen oder durch Düsen (Glaswolle) geblasen. Die Zentrifugalkraft schleudert die Schmelze zu feinen Fäden aus, die in der umgebenden Luft fast augenblicklich erstarren.

3. Bindemittel wird aufgesprüht. Ein dünner Film aus typischerweise Phenol-Formaldehyd-Harz (2–5 Gew.-% des Fertigprodukts) wird zugesetzt, um die Fasern zusammenzukleben.

4. Aushärtung im Ofen bei 200–250 °C. Das Harz polymerisiert und wird fest. Die Matte erhält ihre endgültige Dicke und Dichte.

5. Schneiden und Formgebung. Für Rohrschalen wird die Matte um einen Dorn herum geformt, wobei die Fasern radial ausgerichtet sind. Für Lamellenmatten wird dicke Matte in schmale Streifen geschnitten, die um 90° gekippt und auf Alu-Folie geklebt werden. Für Drahtgewebematten wird auf einer Seite ein verzinktes Stahlnetz aufgenäht.

Steinwolle und Glaswolle lösen dieselbe Grundaufgabe — ruhende Luft festzuhalten und Strahlung zu brechen — aber sie werden aus unterschiedlichen Rohstoffen hergestellt und haben unterschiedliche praktische Eigenschaften.

Prinzipielle Auswahl — wann wählt man was?

Als Faustregel:

• Glaswolle = "normales HVAC" bis 180 °C. Günstig, leicht, gut genug. Wenn die Wirtschaftlichkeit zählt.
• Steinwolle = höhere Temperaturen, Brandanforderungen, Schallanforderungen, mechanische Festigkeit. Wenn die Anforderungen steigen.

Für die konkrete Produkt­wahl — Climpipe Section Alu2 vs. Rockwool 800, Industribatts vs. CLIMCOVER Slab — siehe sortiment/mineraluld-former. Auf konzeptioneller Ebene lautet die Regel: höhere Temperatur, härtere Anforderungen → Steinwolle.

Die Mineral­fasern sind reine Mineralien. Sie brennen nicht, schmelzen spät und halten ewig. Aber eine Matte aus losen Fasern fällt auseinander, also setzen wir ein Bindemittel zu — typischerweise Phenol-Formaldehyd-Harz in 2–5 Gew.-% des Fertigprodukts [EN 14303 Annex; Rockwool und Isover Datenblätter].

Warum ist das Bindemittel notwendig?

• Es klebt die Fasern zusammen, sodass die Matte ihre Form behält.
• Es verleiht der Rohrschale die nötige Steifigkeit, sodass sie nicht um das Rohr kollabiert.
• Es hält die Dichte aufrecht — ohne Bindemittel würden sich die Fasern bei Vibration setzen.
• Es sorgt für die Hydrophobierung (Silikon im Bindemittel), die Wasser abperlen lässt.

Warum ist das Bindemittel problematisch?

• Es ist organisch und kann brennen. Es ist die einzige "Schmutz"-Komponente in einem ansonsten reinen Mineralprodukt.
• Bei Temperaturen über 250 °C brennt das Bindemittel langsam ab und gibt geringe Mengen Formaldehyd und Ammoniak ab. Das ist der Grund, warum neue Mineralwolle-Installationen deutlich riechen, wenn die Wärme zum ersten Mal auf einem Industrierohr eingeschaltet wird, und warum Versuchsbereiche bei Hochtemperatur­isolierung in Kraftwerken abgesperrt werden müssen [arbejde-med-isoleringsmaterialer.pdf, BAR-BA 2009, S. 19].
• Das Bindemittel ist der Grund, warum das Fertig­produkt oft als A2-s1,d0 klassifiziert wird und nicht als A1, obwohl die Faser selbst A1 ist (siehe nächster Abschnitt).

REACH und der Formaldehyd-Trend:

Phenol-Formaldehyd-Harz ist unter REACH (EU-Chemikalien­gesetzgebung) reguliert, und Formaldehyd ist in reiner Form bei Einatmung als krebserregend Kategorie 1B (H350) klassifiziert [ECHA Dossier 50-00-0]. Das bedeutet nicht, dass fertige Mineralwolle krebserregend ist — das Bindemittel ist vollständig polymerisiert und in der Matrix festgelegt — aber der Druck, Alternativen zu finden, ist real.

Zwei bemerkenswerte Entwicklungen:

• Knauf Insulation: ECOSE Technology — ein zuckerbasiertes Bio-Bindemittel ohne Formaldehyd­emissionen. Ergibt hellere braune Matten und niedrigere VOC-Emission.
• Rockwool: Bindemittel der neuen Generation — mehrere Produkte mit biobasiertem Binder werden eingeführt; Rockwool hebt "niedrigere Formaldehyd-Emission" hervor.
• Isover Saint-Gobain hat entsprechende emissionsarme Bindemittel in mehreren Produktlinien.

Die thermische Leistung ist weitgehend identisch — verbessert werden das Emissions­profil und die Raumklima­qualität.