DE29804391U1

DE29804391U1 - Mineralisch gebundener Baustoff geringer Dichte und hoher Festigkeit

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Publication number: DE29804391U1
Application number: DE29804391U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-03-12
Filing date: 1998-03-12
Publication date: 1998-05-14
Anticipated expiration: 2008-03-13

Description

DR. ROLFHESCH 12.März1998

Anmelder:
Dr. Rolf Hesch
Steinkamp 2c
32657 Lemgo

Mineralisch gebundener Baustoff geringer Dichte und hoher Festigkeit.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, ein mineralisch gebundenen Baustoff bestehend aus nachwachsenden Rohstoffen in einer mineralischen Matrix, der sich durch geringe Dichte, gute Wärmedämmung, Schwerentflammbarkeit und besonders hohe Festigkeit auszeichnet.

Es gibt eine Reihe von mineralisch gebundenen Werkstoffen, z. B. zement- und gipsgebundene Holzspanplatten und Faserplatten, Gipskartonplatten, magnesitgebundene Holzspanplatten. Weiterhin werden in kleinerem Maße auch mineralisch gebundene Platten und Bauteile mit Bewehrungen durch Glasfasern hergestellt. Diese Werkstoffe haben den gemeinsamen Nachteil, daß eine befriedigende Festigkeit nur durch hohe Verdichtung erreicht werden kann. Die Dichten liegen zwischen 1.000 und 1.300kg/m³.

Holzwolleplatten sind mit Dichten zwischen rund 350 und 550 kg/m³ sehr viel leichter und dämmen entsprechend besser, aber sie haben eine geringe bis sehr geringe Festigkeit und eine rauhe Oberfläche. Ihre Funktion ist in erster Linie die eines Putzträgers und/oder Dämmstoffes.

In dem Bestreben, mineralisch gebundene Faserbaustoffe leichter zu gestalten, werden in der industriellen Praxis Leichtzuschlagstoffe, vorwiegend expandierter Glimmer zugegeben, aber auch Polystyrol und Korkgranulat u. a. Durch sie können die Dichten zwar bis auf ca. 800 kg/m³, z. T. auch darunter gesenkt werden, aber die Festigkeit sinkt dabei umso stärker ab, je stärker die Dichte abgesenkt wird. Ursachen für die ge-

Steinkamp 2c, D-32657 Lemgo-Lüerdissen, Germany Phone:05261-14610 ■ Fax: O 52 61-164 O1

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ringe Festigkeit sind einerseits, daß expandierte Glimmer, Polystyrolkugeln etc. eine schlechte Anbindung an die Matrix ergeben, andererseits aber auch, daß sie einen sehr geringen oder gar keinen Schlankheitsgrad aufweisen.

Da mineralisch gebundenen Faserplatten als &ldquor;Fasern" überwiegend auf Altpapierfaern, teilweise auch Primär-Zellstoff zurückgreifen, welche nur sehr geringe Faserlängen um 1 bis 3 mm aufweisen, gibt es auch Versuche, eine Bewehrung durch längere Glasfasern, Polymerfasern etc. durchzuführen, um dadurch Festigkeit zu begründen. In der Praxis haben sich dabei Probleme mit unzureichender Anbindung der Fasern an die mineralische Matrix bisher als schwer überwindbar herausgestellt, u. a. weil die Oberflächen der Fasern zu glatt sind und keine mechanische Verankerung in der Matrix ermöglichen .

Erfindungsgemäß wird ein Baustoff mit mineralischer Matrix und Bestandteilen von nachwachsenden Rohstoffen als Leichtzuschlagsstoff und Bewehrung zur Verfügung gestellt, der sich durch hohe Festigkeit trotz geringer Dichte, guter Wärme- und Schalldämmung und Schwerentflammbarkeit auszeichnet. Diese Eigenschaftskombination ist dadurch begründet, daß als Leichtzuschlagstoff und Bewehrung zugleich nachwachsende Rohstoffe von sehr geringer Dichte aber mit ausgeprägter Faserstruktur ergänzt durch mittellange bis lange Naturfasern verwendet werden. Besonders gut eignen sich hierfür die Bestandteile der Halme von Hanf, Kenaf, Jute u. a. Der holzartige Kern der Halme weist Rohdichten zwischen 200 und 300 kg/m³ auf, ist also nur etwa halb so schwer wie die leichtesten europäische Nadelholzarten. Bei der Gewinnung der Fasern wird der Holzkern zu einem länglichen Granulat gebrochen, in dem größere Mengen an sehr zugfesten Kurzfasern des Bastes zwischen ca. 2 und 20 mm zurückbleiben. Zum Zwecke der erfindungsgemäßen Erzeugung von Bauwerkstoffen geringer Dichte ist dieses Granulat als Leichtzuschlagstoff sehr gut geeignet. Die Festigkeit läßt dagegen aufgrund der grobkörnigen Struktur mit geringem Schlankheitsgrad zu wünschen übrig. Weiterhin sind die Bruchflächen glatt, so daß die Anbindung an die Matrix nicht sehr intensiv ist. Die Festigkeit ist dadurch erheblich gesteigert, daß man das grobe Granulat durch schneidende oder scherende Verarbeitungsvorgänge oder einer Kombination beider weitgehend parallel zu seiner Faserrichtung zerlegt hat, so daß es einen hohen Schlankheitsgrad erhalten hat

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Gleichzeitig hat dabei eine Homogenisierung der Geometrie der nunmehr schlanken Partikel stattgefunden, was eine wichtige Voraussetzung für eine gute Festigkeitsausbildung darstellt. Besonders wichtig für die Festigkeitsausbildung ist, daß bei der Zerlegung der groben Schaben zu schlanken Partikeln eine Aufrauhung bzw. Anfaserung der Oberfläche erfolgt ist, welche durch geeignete Maßnahmen, &zgr;. &Bgr; Erhöhung der Feuchtigkeit, gezielt gesteigert werden kann. Dies bewirkt eine innigere Verbindung zwischen Matrix und Leichtzuschlagstoff indem sich die Vielzahl der abstehenden, feinen Fäserchen der Oberfläche des Leichtzuschlagsstoffes in der Matrix einbetten und so eine innige mechanische Verankerung bewirkt wird. Durch Aufsprühen von geeigneten Versprödern, z. B. Wasserglas, können die Fäserchen zusätzlich stabilisiert und in iher Funktion verbessert werden.

Es wurde bereits erwähnt, daß bei der Gewinnung von Bastfasern in der Regel ein gewisser Anteil an Kurzfasern in den Schaben bleibt, die dann in einem weiteren Arbeitsgang ausgesichtet werden, um sie z. B. als Rohstoff für die Papiererzeugung verwenden zu können. Diese Kurzfasern bleiben für den Zweck der vorliegenden Erfindung im Gegensatz zum sonst üblichen zwischen den Schaben. Ihre Länge stellt ein Vielfaches der Faserlängen dar, die nach dem Stand der Technik zur Herstellung mineralisch gebundener Faserbaustoffe verwendet werden. Auch ihre Festigkeit ist bedeutend höher als die nach dem Stand der Technik verwendeten Altpapierfasern oder Primärzellstoff. Sie stellen somit eine weitere Bewehrung zusätzlich zu den in beschriebener Weise aufbereiteten Schaben dar und ergeben eine erhebliche Steigerung der Festigkeit. Insbesondere ist die gekräuselte Form dieser Fasern geeignet, eine Bewehrung nicht nur parallel zur Oberfläche zu bewirken, sondern auch senkrecht und diagonal dazu. Dadurch wird nicht nur eine erhöhte Biegefestigkeit, sondern auch eine bessere Querzugsfestigkeit bewirkt.

Mineralisch gebundene Faser- und Spanwerkstoffe werden in Fachkreisen wegen ihrer Eigenschaften geschätzt, bei der immer größer werdenden DIY-Anhängerschaft sind sie dagegen vielen Vorbehalten ausgesetzt. Diejenigen Werkstoffe, die ausreichende Festigkeit aufweisen, so daß Kanten und Ecken nicht leicht wegbrechen, sind sehr schwer und ohne Hubmittel nur schwer zu handhaben. Sie können daher fast nur in gewerblichen Anwendungen Fuß fassen. Die leichten mineralisch gebundenen Werk-

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stoffe, welche auch für nicht gewerbliche Zwecke leicht handlebar sind, weisen den Nachteil auf, daß sie leicht brechen, geringe Stützweiten erfordern und für lasttragende oder druck- und stoßbelastete Anwendungen ausscheiden. Das Problem des hohen Gewichtes wird durch die erfindungsgemäße Zufügung genannter Leichtzuschlagstoffe gelöst. Eine nennenswerte Steigerung der Festigkeit ist damit auch verbunden.

Erfindungsgemäß erfährt insbesondere die Biegefestigkeit eine noch weiterere Steigerung, indem Langfasern von Hanf, Flachs, Öl-Lein etc. mit Längen bis 100 mm, vorzugsweise bis 50 mm zugefügt werden, insbesondere in die äußeren Zonen als eine Art Deckschicht. Aus Pflanzen gewonnene Fasern weisen eine rauhe Oberfläche auf, insbesondere, wenn sie ohne vorhergehende Röste erzeugt werden. Die Rauhigkeit fördert die Anbindung an die Matrix stark. Vorteilhaft ist es weiterhin, daß die Fasern als Wirrfaserlage aufgebracht sind, weil die Bettung der Faser dann bei Belastung nicht nur auf Zug beansprucht wird, sondern an Bögen und Windungen verstärkt gegen die Matrix gedrückt und so aufgrund erhöhter Faser/ Matrix-Reibung besser vor dem Herausziehen aus der Matrix geschützt ist. Festigkeitssteigernd ist weiterhin, daß die Wirrfaserlage mit einem Bindemittel beaufschlagt ist, welches die Fasern und Faser-Schäbenverbunde an ihren Kreuzungspunkten miteinander verklebt und so ein Netzwerk bildet, welches bei Belastung ein Gleiten der Fasern gegeneinander verhindert und so ihre festigende Wirkung in der Matrix erhöht. Letztlich ergeben sich beträchtliche weitere Festigkeitsteigerungen dadurch, daß man ein Gewebe z. B. aus Jute, Hanf, Sisal oder synthetischem Material oder Nonwovens mit oder ohne Thermobonding, mit oder ohne Nadelung oder sonstige Verfestigungen in die Matrix einarbeitet, vorzugsweise in die Deckschichten. Dargelegte Maßnahmen zur Festigkeitserhöhung bedeuten zudem auch dekorativen Effekte. Ein vorzugsweise lockeres Gewebe z. B. aus Jute, Sisal o. a. als äußere Deckschicht ein- oder beidseitig auf die mit Leichtzuschlagstoffen und Kurzfasern gefüllte Matrix aufgelegt und in die Matrix so eingepreßt, daß eine gute Haftung zu ihr entsteht ohne sie aber zu überdecken, stellt eine dekorative Strukturoberfläche dar, die nur noch eines Anstrichs nach Einbau bedarf. Hohe Festigkeit und Schönheit werden so gleichzeitig geboten. Rauhfasertapetenähnlich Effekte werden dadurch bewirkt, daß eine oder beide Deckschichten mit den bewehrenden Fasern auch in beschriebener Weise homogenisierte und angefaserte Schaben beinhalten, die nur so weit einpreßt sind, daß sie noch als Strukturoberfläche sichtbar bleiben.

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Eine weitere Gebrauchseigenschaft insbesondere für von Fertigbauelementen besteht darin, daß eine oder beide Oberflächen in beschriebener Weise mit einem festeren Gewebe, Kraftpapier, Nonwoven &ogr;. ä. beschichtet ist und dieses dann als Band oder Scharnier von Foldingelementen fungiert. Zu diesem Zweck können in die Platten in bekannter Weise V-Nuten eingefräst werden, die nich bis auf die Beschichtung gehen.

Bringt man auf die Fräsflächen sodann ein hochfestes Bindemittel auf und faltet die Flanken der Platte hoch, so daß die Fräsflächen aneinanderzuliegen kommen, dann verkleben sie zu stabilen U-Profile oder C-Profilen. Die bewehrende und/oder dekorative Oberflächenbeschichtung übernimmt im Bereich der Fräsung die Funktion eines Scharniers, welches den Faltvorgang in bekannter Weise ermöglicht.

Leichtzuschlagstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen im Sinne des vorliegenden Schutzbegehrens sind auch leichte, parenchymhaltige Pflanzenbestandteile z. B. des Sonnenblumenstengels oder -tellers, der Maiskolben, der Maisstengel, wobei letztere auch einen wertvollen Faseranteil mit beträchtlicher Festigkeit enthalten. Auch aus einigen besonders leichten Holzarten, z. B. Pappel und Weide lassen sich Leichtzuschlagstoffe im Sinne vorliegender Anmeldung erzeugen, zumal sich Weide und Pappel im Zuge der Zerspanung bei richtiger Feuchtigkeit und gezielter Werkzeugauswahl in sehr vorteilhafter Weise kräuseln und eine faserige Oberfläche entwicklen, die beide die Haftung an die Matrix fördern.

Claims

DR. ROLF HESCH 12.März1998 Anmelder: Dr. Rolf Hesch Steinkamp 2c 32657 Lemgo Ansprüche:

1. Mineralisch gebundener Baustoff geringer Dichte und hoher Festigkeit dadurch gekennzeichnet, daß eine mineralische Matrix durch Bestandteile nachwachsender Rohstoffe von geringer Dichte gefüllt und durch Fasern und/oder Faserbündel aus nachwachsenden Rohstoffen bewehrt sind.

2. Mineralisch gebundener Baustoff nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß als Leichtzuschlagstoff zur Verminderung der Dichte leichte Bestandteile von nachwachsenden Rohstoffen wie beispielsweise Hanf-, Kenafschäben, Teile des Maisstengels oder Maistellers u.a.m. in die mineralische Matrix eingebunden sind.

3. Mineralisch gebundener Baustoff nach den Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß den als Leichtzuschlagstoff einzubindenden Teilen nachwachsender Rohstoffe zur gleichzeitigen Erzielung einer guten Festigkeit durch mechnanische Bearbeitung ein guter Schlankheitsgrad und eine Homogniseierung der Geometrie vermittelt worden ist.

4. Mineralisch gebundener Baustoff nach den Ansprüchen 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß den als Leichtzuschlagsstoff einzubindenden Teilen nachwachsender Rohstoffe eine rauhe, angefaserte Oberfläche zwecks besserer Anbindung an die Matrix vermittelt worden ist.

5. Mineralisch gebundener Baustoff nach den Ansprüchen 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß als Leichtzuschlagsstoffe zur gleichzeitigen Erhöhung der Festigkeit Schaben von Bastfaserpflanzen einschließlich der darin enthaltenen Kurzfasern als bewehrendem Bestandteil in die mineralische Matrix eingebracht sind.

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6. Mineralisch gebundener Baustoff nach den Ansprüchen 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Schaben als Leichtzuschlagstoff und die Fasern als bewehrendes/festigkeitsteigemdes Element getrennt in die mineralische Matrix eingebracht werden.

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7. Mineralisch gebundener Baustoff nach den Ansprüchen 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß zur weiteren Steigerung der Festigkeit zusätzlich zu den Schaben/ Leichtzuschlagsstoffen und Kurzfasern zur weiteren Steigerung der Festigkeit Langfasern in die mineralische Matrix eingebracht sind.

8. Mineralisch gebundener Baustoff nach den Ansprüchen 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß er mehrschichtig mit unterschiedlichem Aufbau der Schichten aufgebaut ist.

9. Mineralisch gebundener Baustoff nach den Ansprüchen 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelschicht bevorzugt mit Leichtzuschlagstoffen und Kurzfasern versetzt ist.

10. Mineralisch gebundener Baustoff nach den Ansprüchen 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht/Deckschichten bevorzugt mit Langfasern zur Erzielung hoher Festigkeiten versetzt ist.

11. Mineralisch gebundener Baustoff nach dem Anspruch 1 und 10 dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern der Deckschicht mit einem intensiv klebenden Bindemittel zwecks Verklebung an ihren Kreuzungspunkten und Verbesserung der Anbindung zur Matrix beaufschlagt sind.

12. Mineralisch gebundener Baustoff nach den Ansprüchen 1 bis 11 dadurch gekennzeichnet, daß er ein- oder beidseitig mit einem fest mit der Matrix verbundenen verstärkenden, versiegelnden und/oder dekorativen Gewebe, einem Nonwoven oder anderem Flächengebilde versehen ist.