DE102007026638A1

DE102007026638A1 - Verfahren zur Herstellung von hitzebeständigen Bauelementen und nach diesem Verfahren hergestellte Bauelemente

Info

Publication number: DE102007026638A1
Application number: DE200710026638
Authority: DE
Inventors: Christian Losehand; Maik Orth
Original assignee: Strohlos Produktentwicklung KG
Current assignee: Strohlos Produktentwicklung KG
Priority date: 2007-06-06
Filing date: 2007-06-06
Publication date: 2008-12-11
Anticipated expiration: 2027-06-07
Also published as: DE102007026638B4

Abstract

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Bauelementen aus nachwachsenden Rohstoffen und einem hydraulisch abbindenden Bindemittel. Als nachwachsende Rohstoffe werden Stroh von Getreide, Leinen, Flachs, Raps, Hanf u. ä., Sisal- oder Kokosfasern in gehäckselter Form oder sonstige Abfälle der o. g. Materialien eingesetzt. Als hydraulisch abbindendes Bindemittel wird ein Gemisch aus Magnesiumcarbonat, Magnesiumoxid und Magnesiumchlorid eingesetzt. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Bauelemente in Platten- oder Mattenform haben Dicken von 2 bis 100 mm. Sie können universal auf den verschiedensten Gebieten der Technik, insbesondere in der gesamten Bau- und Ausbaubranche, im Fahrzeugbau, im Flugzeugbau bzw. Schiffsbau eingesetzt werden. Sie besitzen eine hohe Hitzebeständigkeit bei großer Festigkeit, niederem spezifischen Gewicht, hoher Formstabilität und lassen sich nachträglich gut bearbeiten.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von hitzebeständigen Bauelementen wie Platten, Hohlblöcken, Vollsteinen, Paneelen, Bohlen u. ä. aus nachwachsenden Rohstoffen und einem Bindemittel.
Es besteht ein großes Bedürfnis nach Bauelementen mit guten Eigenschaften hinsichtlich Festigkeit und Hitzebeständigkeit bei geringem Gewicht unter Verwendung von nachwachsenden Rohstoffen bei der Herstellung.
Im Allgemeinen werden derartige Bauelemente aus Holzfasern oder Holzspänen unter Verwendung eines Bindemittels hergestellt. Vorzugsweise werden die Massen zu Platten verarbeitet. Da bei Bauelementen oft eine große Feuerfestigkeit gefordert wird, werden gewöhnlich noch Zusätze wie Borste, Phosphate und dergleichen zu den Holzpartikeln zugegeben.
Es ist auch bekannt, entblätterten Vermikulit wegen seiner großen Wärmebeständigkeit auf die Oberfläche derartiger Bauelemente aufzubringen.
Derartige Holzfaserplatten oder Holzspanplatten aus entblätterten Vermikulit haben jedoch nicht die erforderliche Flammfestigkeit und mechanische Festigkeit. Zum anderen lässt sich entblätterter Vermikulit sehr schwierig mit Holzteilchen vermischen und die Weiterleitung von Brandstellen erfolgt über die miteinander verbundenen Holzteilchen. Versuche, die Holzteilchen mit fein vermahlenem entblätterten Vermikulit zu überziehen und somit die Holzteilchen gegenüber einem Weiterbrennen zu isolieren haben sich als unwirtschaftlich herausgestellt. Da der entblätterte Vermikulit selbst eine sehr geringe Festigkeit hat, erhält man auch nur Bauelemente mit geringer Festigkeit.
Ebenso ist bekannt, Spanplatten, welche aus Spänen, Abfallteilchen oder Fasern bestehen nach Mischung mit einem Bindemittel, vorzugsweise Kunstharz zu verpressen. Auch diese Platten haben geringe Festigkeit und sind ziemlich spröde und brüchig. Außerdem ist bei diesen Platten nur eine geringe Hitzebeständigkeit aber eine hohe Staubentwicklung zu erwarten. Außerdem können aus derartigen Platten bestehende Konstruktionselemente nicht mit großer Dicke und großen Abmessungen wirtschaftlich hergestellt werden, weil die dafür erforderlichen Drucke zur Verdichtung des Materials einen erheblichen Aufwand erfordern, der häufig nicht rentabel ist.
Allerdings haben derartige gepresste Platten gegenüber dem Material, das sie ersetzten sollen, insbesondere gegenüber Holz, den großen Vorteil, dass ihr Herstellungsmaterial äußerst preisgünstig ist, da man zu diesem Zweck Holzfasern oder andere pflanzliche Abfälle, Späne aller Art, tierische oder mineralische Stoffe oder auch natürliche oder künstlich Fasern verwenden kann. Außerdem zeichneten sich diese Platten durch eine hohe Dimensionsstabilität und eine Unempfindlichkeit gegenüber Rissbildung und Schrumpfung auf.
Jedoch haben auch diese Platten nur eine geringe Festigkeit, sodass ein Einsatz nicht überall im Bauwesen möglich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Bauelementen aus nachwachsenden Rohstoffen und einem Bindemittel zu schaffen, das einfach durchführbar ist und Bauelemente mit hoher Festigkeit, universeller Einsetzbarkeit ergibt, die immer eine gute Feuerbeständigkeit ohne besondere Zusätze besitzen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Die Erfindung betrifft gleichzeitig nach diesem Verfahren hergestellte Bauelemente gemäß den Ansprüchen 15–19.
Erfindungsgemäß besteht die Masse zur Herstellung der Bauelemente aus

50–300 Teilen nachwachsenden Rohstoffen,
300–900 Teilen Magnesiumcarbonat,
100–350 Teilen Magnesiumoxid,
100–270 Teilen Magnesiumchlorid und
20–100 Teilen Anmachwasser.

Ein bevorzugter Bereich liegt bei

50–300 Teilen nachwachsenden Rohstoffen,
600–900 Teilen Magnesiumcarbonat,
150–350 Teilen Magnesiumoxid,
180–270 Teilen Magnesiumchlorid und
20–60 Teilen Wasser.

Die jeweilige Zusammensetzung der Masse richtet sich nach den gewünschten Eigenschaften, die die Bauelemente entsprechend ihrem Einsatzgebiet aufweisen müssen. So wird beispielsweise der Anteil an Bindemittel bei der Bauelementenherstellung mit hoher Feuerbeständigkeit in der Masse oder aber zumindest in der Masse für eine oder beide Außenseiten hoch sein. Durch das zugegebene Bindemittelgemisch bindet die Masse hydraulisch ab.
Als nachwachsende Rohstoffe werden Stroh von Getreide, Raps, Lein, Hanf, Reis u. ä. in zerkleinerter Form einzeln oder im Gemisch untereinander eingesetzt. Ebenso können Sisal- oder Kokosfasern Verwendung finden. Die Materialien werden vorzugsweise auf eine Länge von 6–12 mm geschnitten.
Die nachwachsenden Rohstoffe werden mit dem hydraulisch abbindenden Bindemittelgemisch und Wasser gut verrührt und in die Form eingebracht. Um besondere Festigkeiten zu erreichen, können in die Masse Armierungen eingefügt werden. Hierfür können Gewebe, Gestricke, Vliese von anorganischen, organischen oder Naturfasern eingesetzt werden. Ebenso ist es möglich, einen Teil der nachwachsenden Rohstoffe, z. B. von Lein oder Hanf bzw. Sisal- oder Kokosfasern in längeren Abmessungen der Ausgangsmasse als Armierung zuzusetzen.
Die Aushärtung der Massen in der Form erfolgt an der Luft, kann jedoch durch Wärmezufuhr beschleunigt werden.
Werden Bauelemente gewünscht, die auf einer Seite eine gute Wärmedämmung und auf der anderen Seite eine hohe Feuerbeständigkeit aufweisen müssen, werden nacheinander Massen mit unterschiedlichen Anteilen an nachwachsenden Rohstoffen in die Form eingegossen und gemeinsam aushärten gelassen.
In einer weiteren vorzugsweisen Ausgestaltung des Verfahrens weisen die Bauelemente, vorzugsweise Platten entsprechend ihrem Einsatzgebiet eine sich ändernde Zusammensetzung von einer großflächigen zu anderen großflächigen Seite auf.
In einer anderen Ausgestaltung können zwei gleiche Bauelemente, vorzugsweise Platten unter Schaffung eines auffüllbaren Hohlraumes miteinander verklebt werden. Der Hohlraum kann mit nachwachsenden Rohstoffen ausgefüllt werden. Ebenso ist denkbar, den Hohlraum mit Granulat aus recyceltem Kunststoff zu füllen oder aber mit Kunstharzen auszuschäumen.
Allgemein ist zu sagen, dass die Außenflächen der erfindungsgemäßen Bauelemente, vorzugsweise Bauelemente in Plattenform mit strukturierten, perforierten u./o. gefärbten Kunststofffolien, auch geschäumten Kunststofffolien, Geweben, Gestricken, Vliesen, Papieren, Metallfolien, Keramik, Steinen u. ä. verkleidet sein können. Damit kann den Bauelementen ein gewünschtes Aussehen verliehen werden. Die Außenflächen der Bauelemente können nachträglich mit den vorher genannten Materialien durch Aufkleben u. ä. verbunden werden. Ebenso ist es auch möglich, die aufzubringenden Materialien in die Form vor deren Füllung mit der erfindungsgemäßen Masse einzubringen oder noch vor der Aushärtung der Masse aufzubringen.
Das nachträgliche Aufbringen von Materialien kann auf einer Seite ebenso wie auf beiden Seiten der erfindungsgemäßen Bauelemente erfolgen. In einer besonderen Ausgestaltung können die Materialien auf beiden Seiten unterschiedlicher Art sein.
Um eine gute Haftverbindung zwischen den Bauelementen und den auf den Außenflächen aufzubringenden Materialien zu erhalten bzw. beim Aufkleben der Bauelemente auf Böden, Decken oder Wände können die Bauelemente während der Abbindezeit auf der Oberfläche entsprechend behandelt werden, z. B. aufgeraut werden. Ebenso ist es möglich, die Oberfläche der Form entsprechend auszugestalten.
Damit bei der Verarbeitung der Bauelemente immer die gleiche Seite in die richtige Richtung zeigt, kann eine Oberfläche beispielsweise besonders eingefärbt sein. Durch die Variation der Zusammensetzung der erfindungsgemäßen Masse aus nachwachsenden Rohstoffen und dem hydraulisch abbindenden Bindemittelgemisch werden feuerfeste Bauelemente erhalten, die in vielen Bereichen insbesondere im Bauwesen bzw. Ausbauwesen einsetzbar sind.
Als Beispiel sollen Mauersteine, Hohlblocksteine, Träger, Decken-, Boden- oder Wandplatten für die Schallisolierung oder Wärmeisolierung, dekorative Wandplatten mit Dicken von 2 bis 100 mm, Tischabdeckungen, Dachmaterialien, Isolierplatten bzw. Kanäle für Versorgungsleitungen, schalldämmende Belege, Rückwände für Furniere, Material für Türen, Unterlagen im Bauwesen aber auch Elemente im Möbelbau, beim Flugzeugbau, beim Fahrzeugbau oder beim Schiffsbau genannt werden.
Die mit den erfindungsgemäßen Massen hergestellten Bauelemente können sowohl plan als auch jede beliebige gekrümmte Fläche aufweisen. Ebenso sind Aussparungen, Durchbrüche u. ä. schon bei der Füllung der Form berücksichtigbar. Es muss nur in jedem Fall die Form der gewünschten Gestalt des Bauelementes angepasst sein.
Die erfindungsgemäß hergestellten Bauelemente zeigen eine gute Formstabilität bei geringer Dichte und niedrigem spezifischen Gewicht. Sie besitzen eine hohe Feuerbeständigkeit und sind beständig gegenüber einer Feuchtigkeitsaufnahme.
Die nachträgliche Bearbeitung durch Bohren, Sägen, Schleifen aber auch die Kantenbearbeitung durch Einbringen von Nuten ist gegeben. Die Staubentwicklung ist dabei gering.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung verleiht den erhaltenen Bauelementen eine geringe Anfälligkeit gegen Pilzbefall. Auch die mikrobiologische Gefährdung ist gering. Sollte der schon vorhandene Schutz nicht ausreichend sein, so können jederzeit dafür bekannte Mittel der Ausgangsmasse hinzugefügt werden.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Beispielen näher erläutert werden.
Beispiel 1
Für die Herstellung einer erfindungsgemäßen Platte für den Einsatz als Wandverkleidung werden 150 Teile gehäckseltes Stroh, 450 Teile Magnesiumcarbonat, 180 Teile Magnesiumoxid, 220 Teile Magnesiumchlorid und 20 Teile Wasser gut vermischt, in eine plane Form eingegossen und an der Luft zu Platten mit Dicken zwischen 15 und 50 mm aushärten gelassen. Nachträglich wird auf einer Seite der Platte ein Furnier aufgeklebt.
Man erhält ein Wandverkleidungselement mit ausreichender Feuerfestigkeit und guten Dämmeigenschaften gegenüber Wärme und Schall.
Beispiel 2
Für die Herstellung eines Hohlblocksteines werden 50 Teile Reisschalen, 570 Teile Magnesiumcarbonat, 160 Teile Magnesiumoxid, 180 Teile Magnesiumchlorid und 40 Teile Wasser gut vermischt und in eine entsprechend ausgestaltete Form gegeben. Nach Aushärtung unter Wärmezufuhr wird ein Hohlblockstein mit guten Festigkeitseigenschaften und hoher Feuerbeständigkeit erhalten.
Beispiel 3
Für den Einsatz von Platten im Schiffsausbau werden 80 Teile gehäckseltes Getreidestroh mit 500 Teilen Magnesiumcarbonat, 220 Teilen Magnesiumoxid, 180 Teilen Magnesiumchlorid und 20 Teilen Wasser innig vermischt und in eine Form eingefüllt, in die vorher ein Vlies aus Kunstharzfasern eingelegt wurde. Nach der Füllung der Form wird sofort als obere Abdeckung ein weiteres Vlies aus Kunstharzfasern aufgebracht. Danach erfolgt die hydraulische Abbindung unter Wärmezufuhr. Man erhält Platten mit einer Dicke von 30 bis 100 mm, die eine gute Festigkeit bei geringer Feuchtigkeitsaufnahme und guter Feuerbeständigkeit besitzen.
Beispiel 4
Für die Herstellung von Paneelen mit Dicken von 4 bis 15 mm für den Einsatz im Flugzeugbau werden 60 Teile gehäckseltes Getreidestroh mit 560 Teilen Magnesiumcarbonat, 170 Teilen Magnesiumoxid, 180 Teilen Magnesiumchlorid und 30 Teilen Wasser innigst vermischt und in eine Form eingefüllt, die einen konkaven Boden aufweist. Nach Füllung bis zur Hälfte der Form wird auf die Masse ein Glasfasergewebe aufgelegt und dann die Form vollständig aufgefüllt und die Oberfläche entsprechend der unteren Seite ebenfalls konkav geformt. Nach Aushärtung werden Paneele für die Ausgestaltung von Flugzeugen erhalten, die eine hohe Hitzbeständigkeit und ein geringes Gewicht besitzen.
Beispiel 5
Zur Herstellung von Fußbodendämmplatten im Dickenbereich von 20 bis 50 mm werden 250 Teile einer Mischung von gleichen Teilen gehäckseltem Getreidestroh und Rapsstroh mit 350 Teilen Magnesiumcarbonat, 170 Teilen Magnesiumoxid, 210 Teilen Magnesiumchlorid und 20 Teilen Wasser innig vermischt und in eine Form mit strukturierter Bodenplatte eingegossen. Nach Aushärtung an der Luft zeigen die erhaltenen Fußbodendämmplatten eine gute Dämmwirkung gegenüber Wärme bzw. Schall und eine ausreichende Hitzebeständigkeit. Durch die strukturierte Bodenplatte der Form weisen die erhaltenen Platten auf einer Seite ebenfalls eine Struktur auf, die eine gute Verbindung beim Aufkleben der erfindungsgemäßen Platten auf einem Untergrund gewährleisten.

Claims

Verfahren zur Herstellung von hitzebeständigen Bauelementen aus nachwachsenden Rohstoffen und einem Bindemittel, dadurch gekennzeichnet, dass als Bindemittel ein Gemisch aus Magnesiumcarbonat, Magnesiumoxid und Magnesiumchlorid eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung zur Herstellung der hitzebeständigen Bauelemente aus 50–300 Teilen nachwachsenden Rohstoffen, 300–900 Teilen Magnesiumcarbonat, 100–350 Teilen Magnesiumoxid, 100–270 Teilen Magnesiumchlorid und 20–100 Teilen Wasser besteht.
Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung zur Herstellung der hitzebeständigen Bauelemente vorzugsweise aus 50–300 Teilen nachwachsenden Rohstoffen, 600–900 Teilen Magnesiumcarbonat. 150–350 Teilen Magnesiumoxid, 180–270 Teilen Magnesiumchlorid und 10–30 Teilen Wasser besteht.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Platten und Matten mit Dicken von 2 bis 100 mm hergestellt werden.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als nachwachsende Rohstoffe Getreide-, Raps-, Lein-, Hanf-, Reisstroh, Sisal- oder Kokosfasern in gehäckselter Form oder sonstige Abfälle der a. g. Materialien einzeln oder im Gemisch untereinander eingesetzt werden.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass langfasrige nachwachsende Rohstoffe als Armierungen eingesetzt werden.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Armierungen aus Geweben, Gestricken, Vliesen u. ä. aus anorganischen, organischen oder Naturfasern in die Massen beim Einfüllen in die Form eingebracht werden.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Massen unterschiedlicher Zusammensetzung nacheinander in die Form zur Herstellung der Bauelemente eingefüllt werden.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein- oder beidseitig strukturierte, perforierte und/oder gefärbte Kunststofffolien, auch geschäumte Kunststofffolien, Gewebe, Gestricke, Vliese, Papiere, Metallfolien auf die erfindungsgemäßen Bauelemente aufgebracht werden.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass gleiche Materialien auf die Oberflächen der Bauelemente aufgebracht werden.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene Materialien auf die Oberflächen aufgebracht werden.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauelemente, vorzugsweise Platten oder Matten plane Oberflächen besitzen.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauelemente, vorzugsweise Platten oder Matten gebogene Oberflächen besitzen.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauelemente ein- oder beidseitig eine strukturierte Oberfläche aufweisen.
Bauelement, hergestellt mit einem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 14, gekennzeichnet durch eine gute Hitzebeständigkeit, hoher Festigkeit, geringem spezifischem Gewicht und resistent gegen Pilzbefall und Wasseraufnahme und Dicken bei Platten bzw. Matten von 2 bis 80 mm.
Wandverkleidungen in Gebäuden, hergestellt mit einem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 14, gekennzeichnet durch eine Dicke von 15 bis 50 mm und einem auf einer Seite aufgeklebten Furnier.
Platten für den Schiffsausbau, hergestellt mit einem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 14, gekennzeichnet durch eine Dicke von 30 bis 100 mm und beidseitig aufgebrachten Vliesen aus Kunststofffasern.
Fußbodendämmplatten für den Hausausbau, hergestellt mit einem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 14, gekennzeichnet durch eine Dicke von 20 bis 50 mm mit einer auf einer großen Seite der Platte aufgebrachten Struktur.
Paneele für den Einsatz im Flugzeugbau, hergestellt mit einem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 14, gekennzeichnet durch eine Dicke von 4 bis 15 mm und einer konkav geformten Oberfläche mit hoher Hitzebeständigkeit und geringem Gewicht.