AT525765A1 - Konstruktionselement - Google Patents

Abstract

Die gegenständliche Erfindung betrifft ein Konstruktionselement (1) aus einem Verbundwerkstoff mit zumindest zwei Lagen (4,5), welche Lagen (4,5) zumindest abschnittsweise miteinander verklebt sind, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass zumindest eine Lage umfassend verdichtetes Holz (2) vorgesehen ist und dass zumindest eine Lage umfassend Furnierholz (3) vorgesehen ist.

Description

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S1m/51046

KONSTRUKTIONSELEMENT

GEBIET DER ERFINDUNG

Die gegenständliche Erfindung betrifft ein Konstruktionselement aus einem Verbundwerkstoff mit zumindest zwei Lagen, welche Lagen zumindest abschnittsweise miteinander

verklebt sind.

STAND DER TECHNIK

Aus Song, J., Chen, C., Zhu, S. et al, Processing bulk natural vood into a hich-performance structural material. Nature 554, 224-228 (2018),

% a x ) AUT A = _- n ; G38/nature25476 ist die Herstellung von

hütps://doi.org/10,1

rdichtetem Holz bekannt, welches gegenüber herkömmlichem

Holz dramatisch verbesserte mechanische Eigenschaften aufweist, beispielsweise eine um eine Größenordnung

verbesserte Festigkeit, Das Herstellilungsverfahren ist dabei erstaunlich einfach: Durch Auskochen des Lignins über einen

x

längeren Zeitraum {einige Minuten bis mehrere Stunden) in einem heißen Bad aus Ätznatron (NaOH) nd Natriumsulfit

(Na2>5S03) sowie einer anschließenden Druckbeaufschlagung (p

Yes

essung)}) bei mehr als 100 Grad Celsius über einen längeren

Zeitraum (ein bis mehrere Stunden) wird das Holz soweit

verdichtet, dass komplett kollabierte Zeliwände ohne Hol me eng aneinander liegen. Das Holz wird dadurch um das Dreifache

dichter und verliert rund 80 Prozent an Dicke, Der Prozess

Buche, Eiche etc.) durchgeführt werden,

Konstruüuktionselemente wie beispielsweise Bauträger, Rohre oder

x

Profile unterschiedlicher Ausformung aus Holz sind im Stand 5 der Technik ebenfalls bereits bekannt. Allerdings sind diese

bekannten Konstruktionselemente mit dem Nachteil behaftet,

dass für eine ausreichende Stabilität Konstruktionselemente

mit entsprechend großem Querschnitt erforderlich sind, um die

gewünschte Stabilität gewährleisten zu können,

10. Um darüber hinaus eine kostengünstigere Herstellung von Konstruktionselementen aus Holzfasern und anderen Materialien zu ermöglichen, sind im Stand der Technik weiters Verbundwerkstoffe wie Laminate bekannt, Diese weisen allerdings häufig den Nachteil auf, dass sie eine geringere

15 Stabilität als Konstruktionselemente aus Massivholz aufweisen, sodass ein noch größerer Querschnitt erforderiich ist, um die erforderliche Stabilität gewährleisten zu können, um als

tragende Konstruktionselemente verwendet werden zu können,

20 AUFGABE DER ERFINDUNG

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Konstruktionselement zur Verfügung zu stellen, welches die Nachteile des Stands der Technik überwindet und trotz eines im Vergleich zu bekannten Lösungen verringerten Querschnitts

25 besonders stabil ausgebildet ist.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Zur Lösung der genannten Aufgabe ist es bei einem Konstruktionselement aus einem Verbundwerkstoff mit zumindest

30 zwei Lagen, welche Lagen zumindest abschnittsweise miteinander

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verklebt sind, erfindungsgemäß vorgesehen, dass zumindest eine Lage umfassend verdichtetes Holz vorgesehen ist und dass

zumindest eine Lage umfassend Furnierholz vorgesehen ist.

Mit Lage ist, um einen anderen Begriff zu nennen, eine Schicht gemeint, wobei das erfindungsgemäße Konstruktionselement dementsprechend aus einem Verbundwerkstoff mit zumindest zwei Schichten mit unterschiedlichen Holzarten, nämlich einerseits mit Furnierholz und andererseits mit verdichtetem Holz, hergestellt ist. In einem Querschnitt des Verbundwerkstoffs bzw. des Konstruktionselements betrachtet verlaufen die Lagen bzw. Schichten im Wesentlichen zumindest abschnittsweise

parallel zueinander.

Die Lagen des Verbundwerkstoffs sind zumindest abschnittsweise miteinander verklebt um sicherzustellen, dass die Lagen des Verbundwerkstoffs auch bei einer Weiterverarbeitung zum Konstruktionselement bzw. einer nachfolgenden Verarbeitung des Konstruktionselements miteinander verbunden bleiben. Mit „zumindest abschnittsweise miteinander verklebt“ ist gemeint, dass der Klebstoff nicht vollflächig auf eine Ober- und/oder Unterseite der Lagen aufgebracht werden muss, sondern dass es ausreichend ist, lediglich Abschnitte der Ober- und/oder Unterseite der Lage mit einem Klebstoff zu bedecken, solange die entsprechende Stabilität des Verbundwerkstoffs

gewährleistet ist.

Erfindungsgemäß ist zumindest eine Lage umfassend verdichtetes Holz und eine Lage umfassend Furnierholz vorgesehen. Dementsprechend kann ein erfindungsgemäßes Konstruktionselement aus einem Verbundwerkstoff natürlich auch mehr als zwei Lagen umfassen. Beispielsweise drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun oder zehn Lagen, wobei von diesen Lagen dann zumindest eine Lage die Lage umfassend verdichtetes Holz ist und eine Lage die Lage umfassend Furnierholz. Die

übrigen Lagen können selbstverständlich auch Lagen umfassend

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verdichtetes Holz und/oder Lagen umfassend Furnierholz sein. Alternativ wäre es aber denkbar, dass auch Lagen aus einem anderen Material, beispielsweise einem Polymer wie Kunststoff

oder Metall, vorgesehen sein können.

Unter Lagen umfassend verdichtetes Holz werden Lagen verstanden, die verdichtetes Holz umfassen, wobei das verdichtete Holz, wie im Abschnitt „Stand der Technik“ beschrieben, durch ein bekanntes Verfahren zur Herstellung von verdichtetem Holz hergestellt ist. Hierfür wird zunächst das

Lignin des Holzes über einen längeren Zeitraum (einige Minuten

bis mehrere Stunden} in einem heißen Bad aus Ätznatren (NaOH) und Natriumsulfit {NazS0:s} ausgekocht und das Holz anschließend durch Druckbeaufschlagung ({(Pressung) bei mehr als 100 Grad Ceisius über einen längeren Zeitraum (ein bis mehrere Stunden)

verdichtet. Dies resultiert darin, dass das für diese Lage/n verwendete Holz soweit verdichtet ist, dass komplett kollabierte 1lwände ohne Holzräume eng aneinander liegen, wodurch das Holz um das Dreifache dichter wird und rund 80 Prozent an Dicke verliert, Gleichzeitig wird die Stabilität

dieses verdichteten Holzes und damit der Lage, weiche solch

ein verdichtetes Holz umfasst, entsprechend erhöht.

Das verdich e Holz ist mechanisch wesentlich stabiler und

Dh

damit tragfähiger als nicht-verdichtetes Ho:

zZ. Seine Tragfähigkeit ist mit der Tragfähigkeit von Lagen aus Stahl cder Leichtmetall derselben Dicke bzw. desselben Cuerschnitts

vergl egichbar,

Der Begriff Lagen umfassend verdichtetes Holz impliziert

darüber hinaus, dass die jeweilige Lage ni voliständig aus

vaerdichteten VL LEN LET

a Holz hergestellt sein muss, sondern prinzipiell

auch andere Materialien in der Lage ent ‚ten sein können nd/oder die jeweilige Lage nur abschnittsweise aus dem

verdichteten Holz hergestellt ist.

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Unter Lagen umfassend Furnierholz werden Lagen verstanden, die Holz umfassen, welches durch ein im Stand der Technik bekanntes Verfahren zur Herstellung von Furnieren hergestellt wird. Als Furnier an sich werden dabei Holzblätter bezeichnet, die durch ein Säge- oder Schneideverfahren vom Stamm abgetrennt werden. Diese Holzblätter werden für die

Herstellung der Lagen umfassend Furnierholz verwendet.

x

Der Begriff Lagen umfassend Furnierholilz impliziert darüber hinaus, dass die jeweilige Lage nicht vollständig aus Furnierholz hergestellt sein muss, sondern prinzipiell auch andere Materialien in der Lage enthalten sein können und/oder die jeweilige Lage nur abschnittsweise aus dem Furnierholz

hergestellt ist,

Durch die Kombination zumindest einer Lage umfassend verdichtetes Holz und zumindest einer Lage umfassend Furnierholz wird ein Verbundwerkstoff zur Verfügung gestellt, der einerseits einfach und kostengünstig herstellbar ist und andererseits eine hohe Stabilität bei gleichzeitig verminderter Dicke bzw. Querschnitt aufweist und dessen Gewicht bzw. Dichte trotzdem vergleichsweise gering bzw. nicht hoch ausfällt. Dadurch ist es möglich, für Konstruktionen Konstruktionselemente mit geringerem Querschnitt einzusetzen als bei im Stand der Technik bekannten Konstruktionselementen erforderlich ist, welche jedoch gleichzeitig eine gleich hohe bzw. sogar höhere Stabilität als herkömmliche

Konstruktionselemente aufweisen.

Um Konstruktionselemente aus einem Verbundwerkstoff mit einem besonderes geeigneten Aufbau herstellen zu können, ist in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der Verbundwerkstoff als Sandwich-Struktur ausgebildet ist, wobei die Sandwich-Struktur zumindest eine innere Lage

sowie zumindest zwei äußere Lagen umfasst, wobei die zumindest

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eine innere Lage zwischen den zumindest zwei äußeren Lagen

angeordnet ist.

Durch das Vorhandensein von zumindest einer weiteren Lage wird die Stabilität des Konstruktionselements weiter erhöht. Gleichzeitig ist es jedoch möglich, durch die Verwendung beispielsweise von zwei Lagen umfassend Furnierholz auch eine gewisse Flexibilität des Verbundwerkstoffs zu ermöglichen oder alternativ durch die Verwendung von zwei Lagen umfassend verdichtetes Holz die Stabilität des Konstruktionselements weiter zu erhöhen. D.h. die Materialeigenschaften des

Verbundwerkstoffs lassen sich weiter feineinstellen.

Unter dem Begriff zumindest eine innere Lage ist zu verstehen, dass natürlich auch mehr als eine innere Lage vorhanden sein können, wobei die eine oder die mehreren inneren Lagen jeweils

zwischen zumindest zwei äußeren Lagen angeordnet sind.

Unter dem Begriff zumindest zwei äußere Lagen ist zu verstehen, dass natürlich mehr als zwei äußere Lagen vorhanden sein können, d.h. dass die zumindest eine innere Lage Jeweils von mehr als einer äußeren Lage auf jeder Seite begrenzt sein kann. Wiederum lässt sich somit die Feineinstellung gewünschter Materialeigenschaften des Verbundwerkstoffs

weitersteigern.

D.h. je nach Verwendungszweck kann eine entsprechende Anzahl an Lagen gewählt werden, um die erforderliche Stabilität des

Verbundwerkstoffs zu gewährleisten.

Darüber hinaus ist vorstellbar, dass in dieser SandwichStruktur neben zumindest einer Lage umfassend verdichtetes Holz und zumindest einer Lage umfassend Furnierholz prinzipiell auch noch Lagen umfassend ein anderes Material vorhanden sein können. Beispielweise könnten Lackschichten oder Schichten umfassend ein Polymer wie Kunststoff oder

Schichten umfassend Metall vorhanden sein.

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Um ein Konstruktionselement mit besonders guten Stabilitätseigenschaften zu erhalten, ist in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass von der zumindest einen inneren Lage und den zumindest zwei äußeren Lagen der Sandwich-Struktur des Verbundwerkstoffs zumindest

zwei Lagen Lagen umfassend verdichtetes Holz sind.

Durch das Vorhandensein von zumindest zwei Lagen umfassend

verdichtetes Holz wird die Stabilität des Verbundwerkstoffs noch weiter erhöht. Dadurch wird auch die Tragfähigkeit des aus dem Verbundwerkstoff hergestellten Konstruktionselements

erhöht.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist weiters vorgesehen, dass die zumindest zwei äußeren Lagen der Sandwich-Struktur des Verbundwerkstoffes Lagen umfassend verdichtetes Holz sind. Dies ermöglicht es, die innere Lage aus Furnierholz der Sandwich-Struktur des Verbundwerkstoffs

gegen Schäden schützen.

Ein Konstruktionselement gemäß dieser Ausführungsform ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn es lokal von außen zu einer Krafteinwirkung auf das Konstruktionselement kommt, bei der eine Lage umfassend Furnierholz schneller nachgeben bzw. Schäden davon tragen würde, d.h. Druckstellen oder Schäden wie Risse, Absplitterungen und dgl. an der Oberfläche aufweisen würde, als eine Lage umfassend verdichtetes Holz. Durch den Umstand, dass aber die zumindest zwei äußeren Lagen der Sandwich-Struktur Lagen aus verdichtetem Holz sind, wird einem solchen lokalen Druck besser standgehalten. Eine Lage aus verdichtetem Holz ist von ihrer Stabilität und Tragfähigkeit nämlich mit einer Lage derselben Dicke aus Stahl oder einem

Leichtmetall vergleichbar.

Um ein Konstruktionselement mit einer gewissen bzw. erhöhten Flexibilität zur Verfügung stellen zu können, ist in einer

weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen,

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dass die zumindest eine innere Lage der Sandwich-Struktur eine

Lage umfassend verdichtetes Holz ist.

Dadurch, dass die zumindest eine innere Lage sowie optional eine der beiden äußeren Lagen eine Lage umfassend verdichtetes Holz sind, wird erreicht, dass die Sandwich-Struktur des Verbundwerkstoffs auch zumindest eine äußere Lage aufweist, die eine Lage umfassend Furnierholz ist. Dadurch, dass die Lage umfassend Furnierholz weniger starr ist als die Lage umfassend verdichtetes Holz, weist das Konstruktionselement an der/den äußeren Lage(n), welche eine Lage / Lagen umfassend Furnierholz ist/sind, eine höhere Flexibilität auf. Für den Fall, dass eine äußere Lage eine Lage umfassend Furnierholz ist und die andere äußere Lage eine Lage umfassend verdichtetes Holz, weist letztere Lage eine entsprechend erhöhte Stabilität auf. Dadurch können Konstruktionselemente zur Verfügung gestellt werden, die z.B. eine solche einseitige Flexibilität erfordern und/oder bei denen das Verhältnis von Stabilität zu Flexibilität deutlich zugunsten der Stabilität eingestellt sein soll. Besonders flexibel ist das Konstruktionselement dementsprechend, wenn beide äußeren Lagen

Lagen aus Furnierholz sind.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die zumindest eine innere Lage einen wellenförmigen Querschnitt aufweist. Dies ermöglicht es, stabile Konstruktionselemente zur Verfügung zu stellen, die eine größere Dicke aufweisen, wobei gleichzeitig kein höherer Materialeinsatz erforderlich ist. Vorteilhaft ist dabei zusätzlich, dass obwohl ein Konstruktionselement mit größerer Dicke zur Verfügung gestellt wird, gleichzeitig die Masse des Konstruktionselements gleich bleibt. Würde man nämlich die Dicke des Konstruktionselements vergrößern, in dem man die Dicke der einzelnen Schichten vergrößert, würde dies in der Regel mit einer Massenzunahme einhergehen. Dies kann jedoch

bei bestimmten Verwendungen des Konstruktionselements

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unerwünscht sein. Auch im Hinblick auf Isolationseigenschaften

ist ein wellenförmiger Querschnitt vorteilhaft.

Um die Stabilität des Konstruktionselements an die jeweiligen Erfordernisse, die mit der Verwendung einhergehen, anpassen zu können und gleichzeitig eine wirtschaftliche Herstellung des Konstruktionselements zu gewährleisten, ist in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der Verbundwerkstoff genau drei Lagen oder genau vier Lagen oder genau fünf Lagen oder genau sechs Lagen oder genau sieben

Lagen oder genau acht Lagen umfasst.

Die Stabilität des Konstruktionselements kann neben der Anzahl an Lagen auch durch die Art der Lagen beeinflusst und variiert werden. Umso mehr Lagen umfassend verdichtetes Holz vorhanden sind, umso höher ist die Stabilität und Tragfähigkeit des Verbundwerkstoffs aus dem das Konstruktionselement hergestellt ist. Des Weiteren kann bis zu einem gewissen Grad die Flexibilität des Konstruktionselements durch die Anordnung der Lagen umfassend verdichtetes Holz und der Lagen umfassend Furnierholz bzw. umfassend ein anderes Material beeinflusst

werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das verdichtete Holz als Spanholzstreifen vorliegt. Dadurch wird eine besonders kostengünstige

Herstellung der Lagen umfassend verdichtetes Holz ermöglicht.

Spanholz besteht aus gepressten und verleimten Spänen. Für Spanholzstreifen werden Platten in Streifen mit gewünschten

Abmessungen geschnitten.

Vorteilhaft ist, dass für Lagen umfassend verdichtetes Holz aus Spanholzstreifen auch übriggebliebene Reste von Spanholzplatten umfassend verdichtetes Holz herangezogen

werden können, wodurch eine noch kostengünstigere Herstellung

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gewährleistet und Materialverschnitt sinnvoll weiterverwendet

werden kann.

Um besonders stabile Konstruktionselemente bereitzustellen, ist in einer alternativen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das verdichtete Holz als Massivholz

vorliegt.

Dadurch, dass das verdichtete Holz als Massivholz vorliegt, ist kein Verleimen bzw. Pressen von Spänen notwendig. Die Lagen umfassend das verdichtete Holz können daher einfach entsprechend zugeschnitten werden. Insbesondere kann die Jeweilige Lage umfassend verdichtetes Holz auch einstückig hergestellt werden, wodurch die Stabilitäts- bzw. Tragfähigkeitseigenschaften der Lage umfassend verdichtetes

Holz noch weiter verbessert werden.

In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass jede Lage des Verbundwerkstoffs Fasern umfasst, wobei die Fasern einer Lage im Wesentlichen parallel oder im Wesentlichen quer in Bezug zu Fasern von zumindest einer angrenzend angeordneten Lage angeordnet sind. Durch diese Anordnung der Lagen bzw. der Fasern zueinander wird eine weitere Erhöhung der Stabilität des

Konstruktionselements aus dem Verbundwerkstoff erreicht.

Eine derartige Anordnung der Fasern ermöglicht insbesondere auch ein besonders problemloses Zuschneiden des Konstruktionselements, da ein Auseinanderbrechen bzw. eine Rissbildung besser verhindert wird, weil nicht alle Fasern parallel zueinander verlaufen. Vorzugsweise wird die Anordnung der Fasern einer Lage in Bezug zu den Fasern von zumindest

einer angrenzenden Lage in einem Winkel von 90° erfolgen.

Um eine besonders stabile Verbindung der einzelnen Lagen miteinander zu erreichen, ist in einer bevorzugten

Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Lagen mit

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einem Klebstoff umfassend Kohlenstoff-Nanoröhrchen verklebt

sind.

Die Verwendung eines Klebstoffs umfassend KohlenstoffNanoröhrchen ermöglicht zudem ein Lösen der einzelnen Lagen voneinander bei Bedarf sowie ein Wiederverwenden des Klebstoffs, wenn dieser vom Konstruktionselement entfernt

wurde.

Um ein möglichst leichtes Konstruktionselement bereitzustellen, ist in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das

Konstruktionselement ein Rohr oder ein Rohrsegment ist.

Das erfindungsgemäße Rohr kann auf Grund seiner hohen Stabilität und Tragfähigkeit überall dort eingesetzt werden, wo im Stand der Technik Rohre erforderlich sind bzw. eingesetzt werden. Insbesondere vorteilhaft sind die erfindungsgemäßen Rohre dort, wo im Stand der Technik Rohre aus Kunststoff eingesetzt werden, weil die erfindungsgemäßen Rohre aus nachwachsenden Rohstoffen gefertigt werden. Darüber hinaus sind Rohre, welche aus dem erfindungsgemäßen Verbundwerkstoff gefertigt sind, in der Regel stabiler als Rohre aus Kunststoff derselben Stärke und neigen weniger dazu,

spröde zu werden.

Darüber hinaus ist bei Rohren mit zumindest einer Lage umfassend verdichtetes Holz eine geringere Dicke des Verbundwerkstoffes ausreichend, um dieselbe Stabilität bzw. Tragfähigkeit zu erreichen, wie bei im Stand der Technik

bekannten Rohren aus Holz.

Aus dem Stand der Technik ist bereits bekannt, dass Holz beispielsweise durch Behandlung mit Wasserdampf oder durch Wässern und anschließendes Biegen bzw. Verformen in eine

gewünschte Form gebracht werden kann, sodass in Zusammenhang

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mit der gegenständlichen Erfindung nicht weiter auf diese

Verfahren eingegangen wird.

In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Konstruktionselement stabförmig und/oder ein Profil, insbesondere ein I-Profil oder ein U-Profil oder ein T-Profil oder ein L-Profil oder ein Spundwand-Profil oder ein Hohlkasten-Profil oder ein HohlProfil, ist. Dadurch wird es ermöglicht, eine alternative zu im Stand der Technik bereits bekannten Profilen zur Verfügung zu stellen. Insbesondere vorteilhaft ist, dass die ProfilTräger aus dem erfindungsgemäßen Verbundwerkstoff dieselbe Stabilität bzw. Tragfähigkeit aufweisen wie im Stand der Technik bekannte Metall-Profile. Vorteilhaft ist, dass die Rohstoffe für die Herstellung der erfindungsgemäßen Profile nachwachsend sind und eine umweltfreundliche Herstellung

ermöglicht wird.

Darüber hinaus ist bei Profilen mit zumindest einer Lage umfassend verdichtetes Holz eine geringere Dicke des Verbundwerkstoffes ausreichend, um dieselbe Stabilität bzw. Tragfähigkeit zu erreichen wie bei im Stand der Technik

bekannten Profilen aus Holz.

Als stabförmiges Konstruktionselement ist dieses besonders tragfähig, weil das Konstruktionselement in diesem Fall einen Vollquerschnitt aufweist. D.h. das Konstruktionselement ist

kein Hohlkörper und dementsprechend stabiler ausgebildet.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnungen sind beispielhaft und sollen den Erfindungsgedanken zwar darlegen, ihn aber keinesfalls

einengen oder gar abschließend wiedergeben.

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Dabei zeigt:

Fig. 1A eine axonometrische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Konstruktionselements als U-

Profil mit äußeren Lagen umfassend verdichtetes Holz;

Fig. 1B eine axonometrische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Konstruktionselements als U-Profil mit äußeren Lagen

umfassend Furnierholz;

Fig. 2A eine axonometrische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Konstruktionselements als Rohr mit einem kreisrunden Querschnitt mit äußeren Lagen umfassend verdichtetes

Holz;

Fig. 2B eine axonometrische Darstellung eines Ausschnitts des

Rohres gemäß der Fig. 2A

Fig. 2C eine axonometrische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Konstruktionselements als Rohr mit einem kreisrunden

Querschnitt mit äußeren Lagen umfassend Furnierholz;

Fig. 2D eine axonometrische Darstellung eines Ausschnitts des

Rohres gemäß der Fig. 2C

Fig. 3A eine axonometrische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Konstruktionselements als Rohr mit einem achteckigen Querschnitt mit äußeren Lagen umfassend verdichtetes

Holz;

Fig. 3B eine axonometrische Darstellung eines Ausschnitts des

Rohres gemäß der Fig. 3A

Fig. 3C eine axonometrische Darstellung einer weiteren

Ausführungsform eines erfindungsgemäßen

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Konstruktionselements als Rohr mit einem achteckigen

Querschnitt mit äußeren Lagen umfassend Furnierholz;

Fig. 3D eine axonometrische Darstellung eines Ausschnitts des

Rohres gemäß der Fig. 3C

Fig. 4 eine axonometrische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Konstruktionselements als Platte mit äußeren Lagen

umfassend verdichtetes Holz;

Fig. 5 eine axonometrische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Konstruktionselements als I-Profil mit äußeren Lagen

umfassend verdichtetes Holz;

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

In der axonometrischen Darstellung der Fig. 1A ist ein Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Konstruktionselements 1 aus einem Verbundwerkstoff von schräg vorne oben in einer ersten Ausführungsform in Gestalt eines U-Profils, d.h. als Profil

mit einem im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt, dargestellt.

Der Verbundwerkstoff aus dem das Konstruktionselement 1 hergestellt ist, ist als eine Sandwich-Struktur 6 ausgebildet, wobei die Sandwich-Struktur 6 zwei äußere Lagen 5 und acht innere Lagen 4 umfasst, wobei die acht inneren Lagen 4 zwischen den zwei äußeren Lagen 5 angeordnet sind. D.h. die Sandwich-Struktur 6 des Verbundwerkstoffs ist aus insgesamt

zehn Lagen 4,5 hergestellt.

In der gegenständlichen Ausführungsform sind die zwei äußeren Lagen 5 Lagen umfassend verdichtetes Holz 2, während alle acht inneren Lagen 4 Lagen umfassend Furnierholz 3 sind.

Entsprechend bilden die beiden äußeren Lagen 5 grundsätzlich

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sowohl eine Innenseite 8 als auch eine Außenseite 7 des Konstruktionselements 1 aus. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind im Bereich der freien Enden der die Schenkel der U-Form ausbildenden Abschnitte Aussparungsbereiche 21a, 21b vorgesehen, die einander gegenüberliegen und zueinander weisen und wo lediglich die äußeren Lagen 5 und vier anschließende Lagen 4 vorgesehen sind. D.h. in diesen Aussparungsbereichen 21a, 21b wird die Innenseite 8 Jeweils durch die inneren Lagen 4 ausgebildet. Eine derartige Ausgestaltung ist insbesondere für formschlüssige Verbindungen vorteilhaft. In den Lagen umfassend verdichtetes Holz 2 liegt das verdichtete Holz als

Massivholz vor.

Die Ausführungsform des Konstruktionselements 1 der Fig. 1B entspricht im Wesentlichen der der Fig. 1A. Der Unterschied besteht darin, dass die zwei äußeren Lagen 5 der SandwichStruktur 6 Lagen umfassend Furnierholz 3 sind, während die acht inneren Lagen 4, Lagen umfassend verdichtetes Holz 3

sind.

In der schematischen Darstellung der Fig. 2A ist ein erfindungsgemäßes Konstruktionselement 1 aus einem Verbundwerkstoff von schräg vorne oben in einer weiteren

Ausführungsform in Gestalt eines Rohres dargestellt.

Der Verbundwerkstoff aus dem das Konstruktionselement 1 hergestellt ist, ist auch in der gegenständlichen Ausführungsform als Sandwich-Struktur 6 ausgebildet, wobei die Sandwich-Struktur 6 zwei äußere Lagen 5 und fünf innere Lagen 4 umfasst, wobei die fünf inneren Lagen 4 zwischen den zwei äußeren Lagen 5 angeordnet sind. D.h. die Sandwich-Struktur 6 des Verbundwerkstoffs ist aus insgesamt sieben Lagen 4,5

hergestellt.

Es ist erkennbar, dass das Konstruktionselement 1 einen

kreisförmigen Querschnitt aufweist. Das Konstruktionselement 1

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umfasst vier Rohrsegmente 9, welche das Rohr ausbilden, indem die Rohrsegmente 9 jeweils mittels mehrerer Nuten 11 und Federn 10 verbunden sind, wobei zum Formschluss zusätzlich insbesondere eine Verklebung vorgesehen sein kann. Eine Ausführungsform eines solchen Rohrsegments 9 ist in Fig. 2B dargestellt. Jedes Rohrsegment 9 weist einen im Wesentlichen bogenförmigen Querschnitt sowie zwei Überlappungsbereiche 12a, 12b auf. Jedes Rohrsegment 9 weist zudem die bei Fig. 2A beschriebene Sandwich-Struktur 6 auf, wobei die einzelnen inneren Lagen 4 teilweise versetzt zu den äußeren Lagen 5 angeordnet sind, um die Nuten 11 und Federn 10 auszubilden. Durch diese Anordnung werden an Jedem Rohrsegment 9 die Überlappungsbereiche 12a, 12b so ausgebildet, dass die Überlappungsbereiche 12a, 12b zweier Rohrsegmente 9 ineinander geschoben werden können. Der Überlappungsbereich 12a weist drei Federn 10 und zwei zwischen den Federn 10 ausgebildete Nuten 11 auf, während der andere Überlappungsbereich 12b

dementsprechend drei Nuten 11 und vier Federn 10 aufweist.

Die Ausführungsform des Konstruktionselements 1 der Fig. 2C und des Rohrsegments 9 der Fig. 2D entspricht im Wesentlichen jener der Fig. 2A und 2B. Der Unterschied besteht darin, dass die beiden äußeren Lagen 5 der Sandwich-Struktur 6 Lagen umfassend Furnierholz 3 sind, während die fünf inneren Lagen

4, Lagen umfassend verdichtetes Holz 3 sind.

In Fig. 3A ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Konstruktionselements 1 in einer axonometrischen Darstellung von schräg vorne dargestellt. Die Ausführungsform des Konstruktionselements 1 der Fig. 3A entspricht im Wesentlichen der zweiten Ausführungsform der Fig. 2A mit dem Unterschied, dass das als Rohr ausgeführte Konstruktionselement 1 der Ausführungsform der Fig. 3A einen

achteckigen Querschnitt aufweist.

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Die Ausführungsform des zugehörigen Rohrsegments 9 der Fig. 3B entspricht im Wesentlichen der Ausführungsform des Rohrsegments 9 der Fig. 2B mit dem Unterschied, dass das Rohrsegment 9 einen im Wesentlichen v-förmigen Querschnitt aufweist und dass das Rohr aus acht Rohrsegmenten 9 zusammengesetzt ist. Die Ausführungsform des Konstruktionselements 1 der Fig. 3C und des Rohrsegments 9 der Fig. 3D entspricht im Wesentlichen denen der Fig. 3A und Fig. 3B. Der Unterschied besteht darin, dass die beiden äußeren Lagen 5 der Sandwich-Struktur 6 Lagen umfassend Furnierholz 3 sind, während die fünf inneren Lagen 4, Lagen umfassend

verdichtetes Holz 2 sind.

In der axonometrischen Darstellung der Fig. 4 ist ein erfindungsgemäßes Konstruktionselement 1 aus einem Verbundwerkstoff von schräg vorne oben in einer weiteren

Ausführungsform in Gestalt einer Platte dargestellt.

Der Verbundwerkstoff aus dem das Konstruktionselement 1, d.h. die Platte, hergestellt ist, ist auch hier als SandwichStruktur 6 ausgebildet, wobei die Sandwich-Struktur 6 sechs äußere Lagen 5 und eine innere Lage 4 umfasst, wobei die eine innere Lage 4 zwischen den äußeren Lagen 5 angeordnet ist. Die innere Lage 4 weist eine Oberseite 22 und eine Unterseite 23 auf, wobei an der Oberseite 22 und an der Unterseite 23 der inneren Lage 4 jeweils drei übereinander angeordnete äußere Lagen 5 angeordnet sind. D.h. die Sandwich-Struktur 6 des Verbundwerkstoffs 1 ist aus insgesamt sieben Lagen 4,5

hergestellt.

In dieser Ausführungsform sind die sechs äußeren Lagen 5 Lagen umfassend Furnierholz 3, während die eine innere Lage 4 die

Lage umfassend verdichtetes Holz 2 ist.

Die äußeren Lagen 5 umfassen jeweils Lagenabschnitte 13, welche miteinander verleimt sind, um die jeweilige Lage 5

auszubilden. Wie gut zu erkennen ist, umfasst die äußerste der

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äußeren Lagen 5 sechs parallel zueinander angeordnete Lagenabschnitte 13. Die Lagenabschnitte 13 der Lagen 5, die direkt angrenzend an die innere Lage 4 angeordnet sind, sowie die äußersten der äußeren Lagen 5 sind jeweils in dieselbe Richtung verlaufend, aber versetzt zueinander, angeordnet, während die Lagenabschnitte 13 der beiden mittleren äußeren Schichten 5 in einem rechten Winkel zu dieser Richtung

verlaufend angeordnet sind.

Die innere Lage 4 ist eine Lage umfassend verdichtetes Holz 2, wobei das verdichtete Holz als Spanholzstreifen ausgebildet ist. Diese Spanholzstreifen sind miteinander verleimt, um die

Lage umfassend verdichtetes Holz 2 auszubilden.

In der axonometrischen Darstellung mit teilweise freigelegten Schichten der Fig. 5 ist ein Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Konstruktionselements 1 aus einem Verbundwerkstoff von schräg vorne oben in einer weiteren Ausführungsform in Gestalt eines I-Profils, d.h. als Profil mit einem im Wesentlichen I-förmigen Querschnitt, dargestellt.

Im Querschnitt betrachtet setzt sich die I-Form zusammen aus:

Einem ersten Querbalken 14, der parallel zu einer ersten Richtung 17 verläuft, einem Steg 16, welcher Steg 16 parallel zu einer zweiten Richtung 18 und normal auf die erste Richtung 17 verläuft und einem zweiten Querbalken 15, der wiederum

parallel zu der ersten Richtung 17 verläuft.

In der zweiten Richtung 18 gesehen ist zuerst der zweite Querbalken 15, dann der Steg 16 und dann der erste Querbalken 14 angeordnet. D.h. der Steg 16 ist in der ersten Richtung 17 gesehen zwischen dem ersten Querbalken 14 und dem zweiten Querbalken 15 gesehen angeordnet, wodurch der erste Querbalken 14 und der zweite Querbalken 15 voneinander beabstandet angeordnet sind. Der erste Querbalken 14 umfasst sieben Lagen 2,3, wobei vier Lagen Lagen umfassend verdichtetes Holz 2 und

drei Lagen Lagen umfassend Furnierholz 3 sind. In der zweiten

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Richtung 18 gesehen sind die Lagen umfassend verdichtetes Holz 2 des ersten Querbalkens 14 hinter den Lagen umfassend Furnierholz 3 des ersten Querbalkens 14 angeordnet. Der zweite Querbalken 15 umfasst acht Lagen 2,3, wobei fünf Lagen Lagen umfassend verdichtetes Holz 2 und drei Lagen Lagen umfassend Furnierholz 3 sind. In der zweiten Richtung 18 gesehen sind die Lagen umfassend verdichtetes Holz 2 des zweiten Querbalkens 15 vor den Lagen umfassend Furnierholz 3 des zweiten Querbalkens 15 angeordnet. Der Steg 16 umfasst sieben Lagen, wobei es sich bei den sieben Lagen nur um Lagen umfassend Furnierholz 3 handelt. In dieser Ausführungsform sind somit in der zweiten Richtung 18 gesehen alle Lagen umfassend Furnierholz 3 zwischen den Lagen umfassend

verdichtetes Holz 2 angeordnet.

Die vier Lagen umfassend verdichtetes Holz 2 des ersten Querbalkens 14 sowie die fünf Lagen umfassend verdichtetes Holz 2 des zweiten Querbalkens 15 verlaufen parallel zur

ersten Richtung 17.

Die drei Lagen umfassend Furnierholz 3 des ersten Querbalkens 14 und die drei Lagen umfassend Furnierholz 3 des zweiten Querbalkens 15 verlaufen ebenfalls abschnittsweise in der ersten Richtung 17. In einem Übergangsbereich 19 des ersten Querbalkens 14 und einem Übergangsbereich 20 des zweiten Querbalkens 15 gehen die drei Lagen umfassend Furnierholz 3 des ersten Querbalkens 14 und des zweiten Querbalkens 15 in sechs der sieben Lagen umfassend Furnierholz 3 des Stegs 16 über. In der Mitte dieser sechs Lagen umfassend Furnierholz 3 des Stegs 16 ist eine innerste Lage angeordnet, welche ebenfalls als Lage umfassend Furnierholz ausgebildet ist. Aus der Fig. 5 ist erkennbar, dass die Lagen umfassend Furnierholz

3 des Stegs 16 parallel zur zweiten Richtung 18 verlaufen.

Um die Konstruktionselemente 1 bzw. Teile dieser in den

dargestellten Ausführungsformen jeweils in die gewünschte Form

zu bringen, werden die Lagen 4,5 durch bekannte Verfahren,

beispielsweise Wasserdampf oder Wässerung, verformt.

15

20

25

10 11 12a,‚,b 13 14 15 16 17 18 19 20 21a,b 22

23

21

BEZUGSZEICHENLISTE

Konstruktionselement

Lage umfassend verdichtetes Holz Lage aus Furnierholz

innere Lage

äußere Lage

Sandwich-Struktur

Außenseite des U-Profils Innenseite des U-Profils Rohrsegment

Feder

Nut

Überlappungsbereich Lagenabschnitt

erster Querbalken

zweiter Querbalken

Steg

erste Richtung

zweite Richtung Übergangsbereich des ersten Querbalkens Übergangsbereich des zweiten Querbalkens Aussparungsbereich

Oberseite einer inneren Lage

Unterseite der inneren Lage

Claims (1)

15

20

25

30

22

ANSPRÜCHE

. Konstruktionselement (1) aus einem Verbundwerkstoff mit

zumindest zwei Lagen (4,5), welche Lagen (4,5) zumindest abschnittsweise miteinander verklebt sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Lage umfassend verdichtetes Holz (2) vorgesehen ist und dass zumindest

eine Lage umfassend Furnierholz (3) vorgesehen ist.

. Konstruktionselement (1) nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, dass der Verbundwerkstoff als SandwichStruktur (6) ausgebildet ist, wobei die Sandwich-

Struktur (6) zumindest eine innere Lage (4) sowie zumindest zwei äußere Lagen (5) umfasst, wobei die zumindest eine innere Lage (4) zwischen den zumindest zwei

äußeren Lagen (5) angeordnet ist.

. Konstruktionselement (1) nach Anspruch 2, dadurch

gekennzeichnet, dass von der zumindest einen inneren Lage (4) und den zumindest zwei äußeren Lagen (5) der SandwichStruktur (6) des Verbundwerkstoffs zumindest zwei Lagen

(4,5) Lagen umfassend verdichtetes Holz (2) sind.

. Konstruktionselement (1) nach Anspruch 3, dadurch

gekennzeichnet, dass die zumindest zwei äußeren Lagen (5) der Sandwich-Struktur (6) des Verbundwerkstoffes Lagen

umfassend verdichtetes Holz (2) sind.

. Konstruktionselement (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine innere Lage (4) der Sandwich-Struktur (6) eine Lage umfassend

verdichtetes Holz (2) ist.

. Konstruktionselement (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine innere

Lage (4) einen wellenförmigen Querschnitt aufweist.

15

20

25

30

23

7. Konstruktionselement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbundwerkstoff genau drei Lagen (4,5) oder genau vier Lagen (4,5) oder genau fünf Lagen (4,5) oder genau sechs Lagen (4,5) oder genau

sieben Lagen (4,5) oder genau acht Lagen (4,5) umfasst.

8. Konstruktionselement (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das verdichtete

Holz als Spanholzstreifen vorliegt.

9. Konstruktionselement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das verdichtete Holz als

Massivholz vorliegt.

10. Konstruktionselement (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Lage (4,5) des Verbundwerkstoffs Fasern umfasst, wobei die Fasern einer Lage (4,5) im Wesentlichen parallel oder im Wesentlichen quer in Bezug zu Fasern von zumindest einer

angrenzend angeordneten Lage (4,5) angeordnet sind.

11. Konstruktionselement (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagen (4,5) mit einem Klebstoff umfassend Kohlenstoff-Nanoröhrchen

verklebt sind.

12. Konstruktionselement (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Konstruktionselement (1) ein Rohr oder ein Rohrsegment (9)

ist.

13. Konstruktionselement (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Konstruktionselement (1) stabförmig und/oder ein Profil, insbesondere ein I-Profil oder ein U-Profil oder ein TProfil oder ein L-Profil oder ein Spundwand-Profil oder

ein Hohlkasten-Profil oder ein Hohl-Profil, ist.

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