DE202007000753U1

DE202007000753U1 - Lichtdurchlässiges Bauelement

Info

Publication number: DE202007000753U1
Application number: DE200720000753
Authority: DE
Original assignee: Luccon Lichtbeton GmbH
Current assignee: Luccon Lichtbeton GmbH
Priority date: 2007-01-12
Filing date: 2007-01-12
Publication date: 2007-03-29
Anticipated expiration: 2017-01-13

Abstract

Gegossenes, lichtdurchlässiges Bauelement (21) mit in einer ausgehärteten Gussmasse (17) eingegossenen Lichtleitern (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleiter (10) Bestandteil eines in die Gussmasse (17) eingelegten Flächengebildes (11), z.B. eines Gewebes, eines Gewirkes oder eines Filzes, sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein gegossenes, lichtdurchlässiges Bauelement mit in einer ausgehärteten Gussmasse eingegossenen Lichtleitern, sowie ein Verfahren zur Herstellung solcher Bauelemente gemäss Oberbegriff von Anspruch 11.
Aus dem deutschen Gebrauchsmuster Nr. 9310 500.2 ist ein lichtdurchlässiges Bauelement aus Beton bekann. Mit der in diesem Dokument beschriebenen Erfindung wird einem Bauelement aus Beton die Eigenschaft der Lichtdurchlässigkeit verliehen. Die Lichtdurchlässigkeit erhält das Bauelement dadurch, dass es von fest eingegossenen Lichtleiterkabeln so durchzogen ist, dass es über die Lichtleiterkabel von Licht durchdrungen werden kann. Das Mass der Lichtdurchlässigkeit hängt dabei nicht vom Querschnitt des Bauelementes, oder von Bestandteilen wie Bewehrung, Zuschlagstoffen, Dämmstoffe u.s.w. ab, sondern vom Querschnitt der verwendeten Lichtleiterkabel und der Dichte ihrer Anordnung.
Weil die Lichtleiterkabel an der Gesamtheit der Bestandteile des Bauelementes einen relativ geringen Anteil haben, und weil sie als kleine Bestandteile vom Beton fest umschlossen sind, ist im allgemeinen kein erheblicher Einfluss auf die bautechnischen Eigenschaften des Bauelementes zu befürchten. Mit einer gleichmässigen Verteilung der Lichtleiterkabel im Bauelement wird erreicht, dass das Bauelement auf seiner ganzen Höhe und Breite von Licht durchdrungen werden kann.
Bei grösseren Bauelementen kann es gewünscht oder erforderlich sein, die Lichtdurchlässigkeit auf einen Abschnitt des Bauelements zu konzentrieren oder zu beschränken. Entsprechend wird die Anordnung der Lichtleiterkabel in diesem Abschnitt in der Dichte erhöht oder auf diesen Abschnitt beschränkt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein solches lichtdurchlässiges Element zu schaffen, das wirtschaftlich hergestellt werden kann. Es sollen daher bei dem Element die Lichtleiter sehr einfach in die aushärtbare Gussmasse eingelegt werden können. Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, eine ansprechende und charakteristische Anordnung, insbesondere eine strukturierte Anordnung der Lichtleiter zu erreichen.
Die gestellten Aufgaben werden durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Erfindungsgemäss zeichnet sich daher das gegossene, lichtdurchlässige Bauelement, das in einer ausgehärteten Gussmasse eingegossene Lichtleiter besitzt, dadurch aus, dass die Lichtleiter Bestandteil eines in die Gussmasse eingelegten (Faser-)Flächengebildes, z.B. eines Gewebes, Gewirkes oder Filzes, sind.
Das Einlegen eines Faserflächengebildes in die Form ist wesentlich einfacher als das Einlegen einer Vielzahl von losen Lichtleiterfasern. Zudem wird eine ansprechende Strukturierung der Lichtleiter erreicht, da diese in definierten Abständen zueinander im Faserverbund vorliegen. Dadurch entsteht eine Struktur. Die Verteilung der Lichtleiter an der Oberfläche des Bauteils ist somit nicht gleichmässig, sondern es können einzelne Lagen voneinander unterschieden werden.
Das Faserverbundmaterial kann ein Gewirke sein, das Lichtleiter enthält. Die Lichtleiter können durch ein nicht lichtleitendes Gewirke miteinander verbunden sein, oder sie können selber gewirkt sein. Der Faserverbund kann auch in Form eines Filzes erreicht sein. Weiter können die Lichtfasern zusammengenäht oder mittels verknüpften Schnüren, Fäden oder Bändern zusammengebunden sein. Vorteilhaft ist jedoch das Faserflächengebilde durch Weben erstellt. Dabei können die Lichtleiter die Kettfäden oder die Schussfäden bilden. Es wird bevorzugt, wenn die Lichtleiter die Schussfäden bilden, da dann ein Endlosband in die Form eingelegt werden kann, bei dem die Bandbreite der Formbreite und der Länge der Schussfäden, d.h. der Lichtleiter entspricht. Dies ermöglicht nacheinander mehrere Lagen von Lichtleitern in die Form einzulegen, ohne dazwischen das eingelegte Endlosband zu schneiden.
Wenn die Schussfäden durch die Lichtleiter gebildet sind kann der einzelne Lichtleiter sehr dünn oder sehr dick sein, je nach dem, welcher optische Effekt mit dem Bauelement erreicht werden soll. Bevorzugte Durchmesser der Lichtleiter liegen im Bereich von 0,25 bis 5 mm.
Zweckmässigerweise liegt in dem Bauelement das Gewebe, Gewirke oder dergleichen in einer Vielzahl von übereinander geschichteten Lagen vor. Dadurch sind die Lichtleiter in Reihen angeordnet. Innerhalb dieser Reihen sind die Lichtleiter zueinander in vorzugsweise gleichmässigen Abständen angeordnet. Die Lagen können gestreckt eingelegt sein, so dass ein gleichmässiges Bild entsteht. Der Abstand zwischen den einzelnen Lagen kann indes unterschiedlich sein. Die Lagen sind in einer bevorzugten Ausführungsform wellenförmig eingelegt, so dass ein Muster entsteht, das mit einer Holzmaserung vergleichbar ist.
Obwohl auch Kunststoffe und organisch gebundene Werkstoffe als Gussmasse verwendet werden können, so ist die bevorzugte Gussmasse, und die wirtschaftlich relevanteste Anwendung der Beton. Unter Beton wird auch ein Kunststein oder ein anderer, im Wesentlichen anorganisch gebundener Werkstoff verstanden, dessen Zuschlagstoffe hauptsächlich Sand und Kies sind, umfassen. Besonders bevorzugt ist ein Feinbeton, damit die Lagen des Faserverbundmaterials in geringen Abständen eingelegt werden können und durch dieses Verbundmaterial hindurch eine Bindung der Gussmasse erreicht wird.
Der Anteil an optischen Fasern liegt vorzugsweise zwischen 20% und 0,2% des Volumens, besonders bevorzugt zwischen 2 und 15%.
Der Abstand zwischen zwei Lagen des Faserverbundmaterials kann sehr gering sein. Je feiner die Körnung der Gussmassen-Zuschlagsstoffe ist, desto geringer kann die Lagenstärke der Gussmasse zwischen zwei Lagen des Faserverbundmaterials sein. Vorzugsweise ist die Lagenstärke des Gussmaterials, bzw. der Abstand zwischen zwei Lagen des Faserverbundmaterials grösser als 3 mm, vorzugsweise zwischen 5 mm und 5 cm.
Der Abstand der Lagen kann einheitlich gewählt werden. Es ist für das Erreichen von bevorzugten optischen Effekten von Vorteil, wenn die Abstände unterschiedlich sind und die Lagen wellenförmig eingelegt sind.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines lichtdurchlässigen Bauelements, bei dem abwechselnd Lagen von einer aushärtbaren Gussmasse und Lagen von Lichtleiter in eine Form gegeben werden und so die Lichtleiter in die Gussmasse eingegossen werden, bei dem die ausgehärtete Gussmasse quer zu den Lichtleitern geschnitten wird. Dieses Verfahren zeichnet sich erfindungsgemäss dadurch aus, dass eine Bahn aus einem Faserverbundmaterial mit darin integrierten Lichtleitern eingelegt wird.
Das Gewebe oder Gewirke wird in Form eines Mäanders in die Form eingelegt und zwischen jedem Mäander wird eine Lage Gussmasse eingebracht, falls in der Oberfläche des fertigen Teils eine in zwei Dimensionen verteilte Anordnung von Lichtleiterenden erreicht werden will.
Die Gussform ist zweckmässigerweise kubisch und oben offen ausgebildet. Ihre Breite entspricht der Länge der im Gewebe oder Gewirke integrierten Lichtleiter, bzw. der Breite der Gewebebahn.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren genauer erläutert. Es zeigt:
1 schematisch einen Gewebeausschnitt mit Lichtleitern und Kettfäden.
2 eine Gussform mit darin in mehreren Lagen eingelegten Gewebebahn und Betonzwischenschichten.
3 einen in einer solchen Gussform gegossenen Körper und daraus ausgeschnittene Bauelemente.
4 einen Ausschnitt aus einer Tischplatte aus einem erfindungsgemässen Bauelement mit darauf liegender Halskette.
Das in 1 dargestellte flächige Lichtleitergebilde 11, auch Faserflächengebilde genannt, kann mittels Webstühlen, die in der Textilindustrie dem Stand der Technik entsprechen, hergestellt werden. Es wird dabei im allgemein bekannten „Kette-Schuß-Verfahren" zunächst ein lichtleitendes Gewebe hergestellt. Als Kettfaden wird dazu vorzugsweise ein herkömmlicher Baumwollfaden verwendet, der Schussfaden ist ein sogenannter polymerer Lichtwellenleiter 10 (POF – Polymer Optical Fiber) mit einem Querschnitt von 0,1 mm – 5,00 mm und vorzugsweise zwischen 0.25 mm und 0.35 mm. In 1 sind die Kettfäden schwarz und die Schussfäden weiß dargestellt. Die Dichte der Kettfäden kann geringer sein als die Dichte der Schussfäden. Der Abstand zwischen den Schussfäden kann strukturiert oder rhythmisiert sein, indem beispielsweise nicht Licht leitende Schussfäden zwischenhinein gewoben werden, oder wie abgebildet, unveränderlich gleichbleibend ausgebildet sein.
Dieses Gewebe 11 wird endlos produziert und auf Rollen 13 (Rollenlänge und Stoffbahnbreite von üblicherweise 150 – 250 Laufmeter) aufgewickelt. Die Gewebebreite ist abhängig vom Webstuhl und beträgt zwischen 100 und 300 cm.
Zur Herstellung des erfindungsgemässen Bauteils wird das Gewebe Lage für Lage in Beton eingegossen. Wie aus 2 ersichtlich, wird das Gewebe 11 nach dessen Fertigstellung direkt von der Rolle 13 abgezogen und in ein Schalwerkzeug 15 eingelegt, in welchem eine dünne Schicht Beton 17 vorliegt, und anschliessend mit einer dünnen Betonschicht 17 abgedeckt. Auf diese wird wiederum die nächste Lage des Gewebes 11 abgerollt. Es folgt eine weitere Schicht Beton 17, darauf die nächste Lage Gewebe 11 usw. Diese Abfolge von Einlegen des Gewebes 11 und anschließendem Eingießen von Beton 17 erfolgt solange bis die gewünschte Höhe des zu produzierenden Rohbetonblockes erreicht ist. Es können auch Abschnitte des Gewebes 11 von der Rolle abgeschnitten werden und übereinander in die Gussform (das Schalwerkzeug) eingelegt werden und jeweils eine Schicht Feinbeton dazwischen eingegossen werden. Es kann auch zur Erzielung spezieller Effekte, das Gewebe mit Beton begossen und danach gerollt werden, und solche Rollen in die Gussform eingelegt werden. Die Linienführung des Gewebebandes ist diesbezüglich sehr frei wählbar und gestaltbar. Sie ist, soweit sie nicht durch standardisierte Produktion vorgegeben ist, durch den Gestalter zu definieren und beim Giessen des Rohbetonblockes zu berücksichtigen und auszuführen.
Ist die Gussform 15 gefüllt und vibriert, und die Gussmasse oben sauber geglättet und somit bereit für die Aushärtung der Gussmasse, so muss diese ruhen gelassen werden. Nach der Aushärtung kann der rohe Block 19 (4) ausgeschalt werden. Es kann zweckmässig sein, nach dem Ausschalen eine weitere Zeitperiode verstreichen zu lassen, in der die Aushärtung abgeschlossen wird und/oder der Betonblock trocknet.
Nachdem der mit dem Lichtleitergewebe 11 armierte Beton 17 ausgehärtet ist, wird der Betonblock 19 aus der Schalung 15 genommen und senkrecht zu den Lichtleitern 10 z.B. in Scheiben 21 geschnitten. Dadurch entstehen sogenannte Lichtbetonplatten 23, auf deren Oberfläche eine Vielzahl von Lichtleitern enden (3). Durch diese Enden 25 kann Licht ein- und austreten. Es können auch tragende Bauteile 21 mit relativ grosser Wandstärke oder Stützen aus dem Block geschnitten werden. Bausteine mit gewünschten Steinmassen, die für den Wandbau geeignet sind, Bauelemente in Form von Treppenstufen, Tischplatten, Trennwände, Bodenplatten und vieles mehr können aus solchen Betonblöcken geschnitten werden. Der Betonblock kann auch als Ortbeton gegossen werden. Wesentlich ist, dass die Lichtleiter 10 geschnitten oder angeschliffen werden. Dies geschieht durch Wegschneiden oder wegschleifen der Oberflächen des Blockes, unter denen die Lichtleiter oder deren Enden vorliegen und daher zum Vorschein kommen müssen.
Lichtdurchlässiger Beton gehört mit zu den erstaunlichsten Materialentwicklungen der letzten Zeit: Mit Hilfe lichtleitender Fasern wandelt sich Beton vom schweren Baustoff zum federleichten Material – zumindest im Auge des Betrachters. Bisher war die Produktion sehr aufwändig und teuer. Mit dem neuen Herstellungsverfahren kann eine Serienproduktion in Angriff genommen werden.
Durch die gleichmäßige Ordnung des Materials wird eine hohe Lichtdurchlässigkeit erreicht. Der Einbau der einzelnen Gewebeflächen und des besonderen Feinbetons geschieht alternierend – Schicht für Schicht im Abstand von etwa zwei bis fünf Millimetern. Je dichter die Schichten gepackt sind, desto mehr Licht lässt der Beton passieren. Ein Anteil von wenigen Prozent Gewebe genügt für diesen erstaunlichen Effekt. Die praktisch verlustfreie Lichtleitung durch die optischen Fasern hindurch ermöglicht selbst bei großen Wanddicken Licht, Schattenwürfe oder sogar Farben durch den Beton zu sehen. Meterdicke Betonkonstruktionen erhalten daher die Leichtigkeit japanischer Reispapierwände.
Bevorzugte Masse für Platten sind derzeit 60 × 30 sowie 90 × 30 Zentimeter. Die Plattenstärke misst zwischen zwei und zehn Zentimetern. Weitere Maße sind jedoch ohne weiteres möglich. Die Farbe des Betons ist wählbar. Derzeit wird „lavagrau" in seidenmatter Oberflächenausführung bevorzugt. Es sind aber auch andere Farben und z.B. hochglanzpolierte Oberflächen möglich.
Da der Anteil der lichtleitenden Fasern relativ gering ist, liegt die Festigkeit des erfindungsgemässen Bauteils aus Beton im Bereich hochfester Betone. Die Beständigkeit der Fasern scheint unproblematisch zu sein.
Die Anwendungsideen für solchen Lichtbeton sind zahllos. Raumteiler, Treppenstufen, hochwertige Inneneinrichtungen und exklusive Einbauten für Wellnessbereiche sind lediglich einige der vielen möglichen Beispiele.
Zusammenfassend geht es bei der Erfindung um ein gegossenes Bauelement, das dank den in der ausgehärteten Gussmasse eingegossenen Lichtleitern lichtdurchlässig ist. Dieses Bauelement zeichnet sich dadurch aus, dass die Lichtleiter Bestandteil eines in die Gussmasse eingelegten, flächigen Faserverbundmaterials, z.B. die Schussfäden eines Gewebes, sind. Durch die Integration der Lichtleiter in ein Gewebe und das Einlegen dieses Gewebes in die Gussmasse lässt sich das Einlegen der Lichtleiter bedeutend vereinfachen.

Claims

Gegossenes, lichtdurchlässiges Bauelement (21) mit in einer ausgehärteten Gussmasse (17) eingegossenen Lichtleitern (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleiter (10) Bestandteil eines in die Gussmasse (17) eingelegten Flächengebildes (11), z.B. eines Gewebes, eines Gewirkes oder eines Filzes, sind.
Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleiter (10) einen Leiterquerschnitt von 0,25 bis 5 mm aufweisen.
Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass, die Lichtleiter (10) die Schussfäden eines Gewebes bilden.
Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das flächige Fasergeflecht (11) in einer Vielzahl von übereinander geschichteten Lagen vorliegt.
Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleiter (10) in Reihen angeordnet sind
Bauelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleiter (10) einer Reihe zueinander in gleichmässigen Abständen angeordnet sind.
Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gussmasse (17) Beton ist, insbesondere ein Feinbeton.
Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an optischen Fasern (10) zwischen 20% und 0,2% des Volumens ausmacht.
Bauelement nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen zwei Lagen des Faserverbundmaterials (11) grösser als 2 mm, vorzugsweise zwischen 5 mm und 5 cm ist.
Bauelement nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Lagen unterschiedlich ist und die Lagen wellenförmig eingelegt sind.