DE102017100753A1

DE102017100753A1 - Verfahren zum Befestigen eines zellulosebasierten Bauteils mit einem Bauteil aus einem anderen Material

Info

Publication number: DE102017100753A1
Application number: DE102017100753.9A
Authority: DE
Inventors: Hans Korte; Stefan Siemers
Original assignee: Raimund Beck Nageltechnik GmbH
Current assignee: Raimund Beck Nageltechnik GmbH
Priority date: 2017-01-16
Filing date: 2017-01-16
Publication date: 2018-07-19
Anticipated expiration: 2037-01-17
Also published as: DE102017100753B4

Abstract

Die Anmeldung betrifft ein Verfahren zum Verbinden eines zellulosebasierten Bauteils, welches aus mineralisch gebundenen Lignocellulose- und/oder Papierfaserwerkstoffen besteht oder diese im Wesentlichen aufweist, mit einem weiteren Bauteil aus einem nagelbaren Material, wobei die Bauteile unter Verwendung von Nägeln aus einem lignocellulosischem Material, die jeweils einen Nagelschaft und eine daran endseitig vorgesehene Nagelspitze aufweisen, miteinander verbunden werden, wobei entweder die Nägel in die zu verbindenden Bauteile mittels eines Nagelsetzgeräts in einem einzigen Zug mit einer Geschwindigkeit von wenigstens 20 m/s eingeschossen werden oder die Nägel in Löcher, die in den mineralisch gebundenen Lignocellulose- und/oder Papierfaserwerkstoffen vorhanden sind und auch in dem nagelbaren Material vorhanden sein können, eingedrückt und dabei um ihre Achse gedreht werden, sodass beim drehenden Eindrücken der Nägel Reibungswärme erzeugt wird, in deren Folge die Nägel mit den mineralisch gebundenen Lignocellulose- und/oder Papierfaserwerkstoffen eine feste Verbindung eingehen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden eines zellulosebasierten Bauteils, welches aus mineralisch gebundenen Lignocellulose- und/oder Papierfaserwerkstoffen besteht oder diese im Wesentlichen aufweist, mit einem weiteren Bauteil aus einem nagelbaren Material.
Mineralisch gebundene Lignocellulosewerkstoffe, wie z.B. (Holz-) Spanplatten, Gips- oder Zement gebundene Flachpressplatten, zementgebundene Holzwolleplatten oder Gipsfaserplatten (nachfolgend nur mineralisch gebundene Platten genannt) werden im Baubereich gerne für Leichtbauwände oder dort eingesetzt, wo erhöhte Anforderungen an die Brandbeständigkeit und/oder die Dauerhaftigkeit gegenüber Feuchtebelastung und mikrobiellen Abbau gestellt werden. Der Begriff Gips soll allgemein für Erdalkalisulfate und der Begriff Zement allgemein für Erdalkalicarbonate, wie Kalzium- oder Magnesiumcarbonat und ihre jeweiligen Hydrate verstanden werden.
In Ländern außerhalb Europas, in denen andere Lignocelluloserohstoffe als Holz aus der botanischen Klasse der Dicotyledoneae, wie z.B. Bambus oder Palmen aus der Klasse der Monocotyledoneae zur Verfügung stehen, werden aus diesen Rohstoffen auch mineralisch gebundene Platten hergestellt. Nach dem Stand der Technik werden diese Platten entweder auf Tragstrukturen mittels Metallnägeln oder Metallschrauben befestigt. Die jeweiligen Köpfe pressen bei der Befestigung die Platten auf die Tragstruktur. Um eine glatte Oberfläche, beispielsweise bei der Ausbildung von Decken, Wänden, und/oder Böden und dergleichen zu ermöglichen, müssen die Köpfe in die Platten versenkt werden. Die dabei entstehenden Vertiefungen werden anschließend mit Spachtelmasse bündig überdeckt und geschliffen. Da mineralisch gebundene Platten meist alkalische ph-Werte aufweisen, muss gegen Rostflecken Vorsorge getragen werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem ein zellulosebasierte Bauteil, welches aus mineralisch gebundenen Lignocellulose- und/oder Papierfaserwerkstoffen besteht oder diese im Wesentlichen ausweist, mit einem weiteren Bauteil aus einem nagelbaren Material, insbesondere aus Holz, auf einfache Weise ohne Nachbearbeitungen verbunden werden können.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Bauteile unter Verwendung von Stiften aus einem überwiegend lignocellulosischem Material, nachfolgend auch als Holzstift bezeichnet, die jeweils einen Stiftschaft und eine daran endseitig vorgesehene Stiftspitze aufweisen, miteinander verbunden werden, wobei

- entweder die Stifte in die zu verbindenden Bauteile mittels eines Nagelsetzgeräts in einem einzigen Zug mit einer Geschwindigkeit von wenigstens 20 m/s, insbesondere mindestens 25 m/s bevorzugt mehr als 30 m/s eingeschossen werden,
- oder die Stifte in Löcher, die in den mineralisch gebundenen Lignocellulose- und/oder Papierfaserwerkstoffen vorhanden sind und auch in dem nagelbaren Material vorhanden sind, eingedrückt und dabei um ihre Achse gedreht werden, wobei der Durchmesser der Stiftschäfte im Verhältnis zu der Größe der Löcher so gewählt ist, dass die Stiftschäfte mit den Wandungen der Löcher in Kontakt kommen, sodass beim drehenden Eindrücken der Stifte, Reibungswärme erzeugt wird, in deren Folge die Stifte mit den mineralisch gebundenen Lignocellulose- und/oder Papierfaserwerkstoffen eine feste Verbindung eingehen.

Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass Stifte aus einem überwiegend lignocellulosischem Material eine Alternative zu Metallbefestigungsmitteln, die Köpfe aufweisen, darstellen, weil sie zur Befestigung von zellulosebasierten Bauteilen keines Kopfes bedürfen und damit bei der Befestigung keine oder nur eine sehr geringfügige Beschädigung der Bauteiloberfläche verursachen. Zudem kann ein solcher Stift sehr viel einfacher mit der Plattenoberfläche plan geschliffen werden als der Kopf eines Stahlnagels oder einer Stahlschraube.
Erfindungsgemäß werden die Stifte durch das zellulosebasierte Bauteil in eine nagelbare Trägerstruktur mittels eines Nagelsetzgerätes wie beispielsweise eines Druckluftnaglers, Gasdrucknaglers oder Treibmittelnaglers in einem einzigen Zug mit einer Geschwindigkeit von wenigsten 20 m/s geschossen. Beim Einschießen des Stiftes in die Trägerstruktur wird durch die hohe Einschussgeschwindigkeit, die in der Regel über 20 m/s beträgt und häufig sogar mehr als 40 m/s erreicht, eine hohe Reibung zwischen der Oberfläche des Stiftes und dem verdrängten Untergrundmaterial und damit Reibung und Reibungshitze erzeugt. Da Holz ein schlechter Wärmeleiter ist (Wärmeleitzahl Holz ca. 0,1 bis 0,2 W/mK, Stahl ca. 40 - 50 W/mK), werden dabei die Oberflächen des Nagels sowie des Schusskanals im umgebenden Material so stark erhitzt, dass es zu einem Verschweißen beider Materialien kommt.
Statt einer Erhitzung der Oberfläche durch Einschießen kann die Erhitzung auch durch Rotationsreibung erzeugt werden, wenn die Stifte in Löcher, die in den mineralisch gebundenen Lignocellulose- und/oder Papierfaserwerkstoffen und ggf. in dem nagelbaren Bauteil vorhanden sind, eingedrückt und dabei um ihre Achse gedreht werden, wenn der Durchmesser der Nagelschäfte im Verhältnis zu der Größe der Löcher so gewählt ist, dass die Nagelschäfte mit den Wandungen der Löcher in Kontakt kommen, sodass beim drehenden Eindrücken der Stifte die notwendige Reibungswärme erzeugt wird. Diese sollte so hoch sein, dass an der Oberfläche der Stifte/der Löcher eine Reibungstemperatur von mindestens 100°C, bevorzugt mindestens 150 °C erreicht wird.
Die feste Verbindung lässt sich dadurch nachweisen, dass ein mit einem Abstandhalter eingeschossener Holzstift, der noch über die Oberfläche des zellulosebasierten Materials hinausragt, mit Hammerschlägen nicht weiter in das Bauteil versenkt werden kann. Dagegen kann ein von Anfang an nur mit Hammerschlägen in das Bauteil eingetriebener Holzstift ständig weiterversenkt werden, auch wenn zwischen den einzelnen Schlägen große Zeitspannen liegen. Gleiches gilt für einen drehend eingedrückten Holzstift, der nach dem Eindrücken nicht mehr mittels Hammerschlägen weiterversenkt werden kann.
Es wurden verschiedene Versuche durchgeführt, um die Wirksamkeit der Erfindung zu belegen, deren Ergebnisse in der nachfolgenden Tabelle 1 dargestellt sind.
Versuch 1

In eine Gipsfaserplatte (Gipsfaserplatte Fermacell^®) mit einer Stärke von 10 mm wurden über einen Abstandhalter Stahl- und Holzstifte mit einem Durchmesser von 3,7 mm mittels eines Druckluftnaglers mit einer Geschwindigkeit von ca. 30 m/s in der Weise eingeschossen, dass die Stifte an beiden Enden aus der Platte vorstanden. Mittels einer Universal- Zug-Prüfmaschine wurde die Auszugfestigkeit bestimmt.

Name	Fmax [kp]	Mittelwert	sdv
Stahlstift 1	2,7
Stahlstift 2	5,0
Stahlstift 3	2,6	3,5	1,12
Holzstift 1	41,1
Holzstift 2	13,9
Holzstift 3	13,5
Holzstift 4	42,2
Holzstift 5	32,8
Holzstift 6	45,0
Holzstift 7	22,1
Holzstift 8	20,0
Holzstift 9	22,8
Holzstift 10	18,6	27,2	11,39

Die durchschnittliche Auszugfestigkeit der Stahlstifte betrug 3,5 kp bei einer Standardabweichung (sdv) von 1,12 kp. Die durchschnittliche Auszugfestigkeit der Holzstifte betrug 27,2 kp bei einer Standardabweichung von 10,39 kp. Die geringste Auszugfestigkeit der Holzstifte ist mit 13,5 kp mindestens um das 2,5-fache größer als die höchste Auszugfestigkeit der Stahlstifte mit 5,0 kp.
Versuch 2
In die gleiche Gipsfaserplatte (Gipsfaserplatte Fermacell^®) mit einer Stärke von 10 mm wurden Löcher mit einem Durchmesser von 3,0 mm gebohrt. In diese vorgebohrten Löcher wurden Holzstifte mittels eines Akkuschraubers (Bosch Akkuschrauber Gsr 10,8 2-li) auf Gangstufe 2 mit 1300 Umdrehungen pro Minute (Upm) und Drehmomentstufe 2 gedrückt, bis die Drehmomentsperre nach ca. 10 Sekunden den Schrauber zum Stehen brachte. Das gleiche Vorgehen mit Stahlstiften führte zu keiner Verfestigung/Verklebung zwischen Stift und Gipsfaserplatte, die Drehmomentsperre wurde nicht aktiviert.
Versuch 3
Hier wurde wie in Versuch 2 vorgegangen, jedoch wurde eine 10 mm starke Platte aus unverstärktem Gips verwendet. Weder Stahl noch Holzstifte lösten die Drehmomentsperre aus. Es kam auch bei den Holzstiften zu keiner Verfestigung/Verklebung zwischen Holzstift und Gipsmatrix.
Versuch 4
Auch hier wurde wie in Versuch 2 vorgegangen, jedoch wurde eine 10 mm starke Platte aus zementgebundenen Langspänen (EltoBoard Wood Strand Cement Board, Natural) verwendet. Bei Holzstiften wurde die Drehmomentsperre ausgelöst, bei Stahlstiften jedoch nicht.
Versuch 5
Aus einer 10 mm starken Gipsfaserplatte (Gipsfaserplatte Fermacell^®) wurde eine Scheibe mit einem Durchmesser von 13 mm gefräst. In die Scheibe wurde zentral ein Loch mit einer Tiefe von 5 mm und einem Durchmesser von 8 mm gebohrt, in das ein Holzdübel geleimt wurde. Nach dem Trocknen des Leims wurde die Scheibe an ihrer Holzachse in eine Ständerbohrmaschine gespannt und bei 1500 Upm etwa 10 Sekunden lang auf eine Gipsfaserplatte (Gipsfaserplatte Fermacell^®) gedrückt, bis eine Rauchentwicklung erkennbar war. Die Bohrmaschine wurde gestoppt. Die Scheibe zeigte keinerlei Anhaftung an die Platte.
Versuch 6
In eine 20 mm starke Gipsfaserplatte (Gipsfaserplatte Fermacell^®) wurde ein konusförmiges Loch mit einem Durchmesser von 4 bis 20 mm gebohrt. Ein dazu passender Konus aus Gipsfaserplattenmaterial wurde zentral auf der Seite mit dem dickeren Konusende mit einem Loch versehen, welches einen Durchmesser von 8 mm und eine Tiefe von 8 mm aufwies. In das Loch wurde mit Weißleim (Henkel Ponal) ein Holzdübel geleimt. Nach dem Trocknen des Leims wurde der Konusstiel des Konus in eine Ständerbohrmaschine gespannt und der Konus bei 1500 Upm 10 Sekunden lang in das Konusloch gedrückt. Nach ca. 8 Sekunden war eine leichte Rauchentwicklung erkennbar, und die Bohrmaschine wurde gestoppt.
Der Konus konnte ohne erkennbare Klebverbindung aus dem Konusloch entfernt werden.
Wie die Versuche zeigen, erfolgt die Kombination von Stahlstiften mit mineralisch gebundenen, Lignocellulose enthaltenden Platten keine thermisch induzierte Verbindung (Verklebung/Verschweißung), wenn die Stahlstifte eingeschossen oder eingedreht werden. Im Gegensatz dazu zeigen Holzstifte eine deutlich höhere Auszugsfestigkeit, die auf ein Verkleben und/oder Verschweißen rückschließen lässt. Dies ist insofern erstaunlich, als der Faseranteil in der Gipsfaserplatte (Gipsfaserplatte Fermacell^®) kleiner 50 Gew.-% liegt. Gleiches gilt für die Holzspanzementplatte (EltoBoard).
Bemerkenswert ist ferner, dass ein Verschweißen/Verkleben zwar zwischen einem Holzstift und der mineralisch gebundenen und Lignocellulose enthaltenden Platte erfolgt, aber ein Verschweißen/Verkleben gleicher mineralisch gebundener Reibpartner wie Gipsfaserplatte auf Gipsfaserplatte zu keiner Verschweißung/Verklebung führt. Eine Verklebung/Verschweißung von Holzstiften mit dem reinen mineralischen Bindemittel findet nicht statt, wie am Beispiel Gips in Versuch 3 gezeigt ist.
Die Stifte bestehen erfindungsgemäß aus einem überwiegend lignocellulosischem Material, d.h. aus Holz und/oder Holzwerkstoffen und/oder ähnlichen Materialien. Diese besitzen bevorzugt eine Dichte größer 0,6 g/cm3. Es hat sich gezeigt, dass Stifte, die aus harten Hölzern oder Holzwerkstoffen oder den Holzwerkstoffen strukturell ähnlichen Werkstoffen bestehen, mit Nagelsetzgeräten auch in cellulosebasierte Bauteile mittels Nagelsetzgeräten ohne Vorbohrung genagelt werden können, ohne dass die Stifte brechen, bersten oder verbiegen.
Zu den harten Hölzern gehören Laubhölzer mit Dichten ab 0,65 g/cm³, wie z.B. Rotbuche (Fagus sylvatica), Hainbuche (Carpinus betulus), Ahorn (Acer pseudoplatanus oder A. platanoides), bevorzugt Laubhölzer mit Dichten größer 0,85 g/cm³, wie z.B. Pockholz (Guaiacum ssp.), Pernambuc (Caesalpinia echinata), Bangkirai (Shorea ssp.) oder einige Palisanderarten (Dalbergia ssp, Machaerium ssp), besonders bevorzugt Laubhölzer mit Dichten größer 1,0 g/cm³, wie z.B. Bongossi (Lophira alata).
Zu geeigneten Holzwerkstoffen, die ohne Zusatz von Bindemitteln hergestellt werden, gehören verdichtete Hölzer mit Dichten größer 0,65 g/cm³, insbesondere mit Dichten größer 0,85 g/cm³ und bevorzugt mit Dichten größer 1,0 g/cm³. Diese können beispielsweise nach der WO94/20273 A hergestellt werden.
Geeignete Holzwerkstoffe, die unter Zusatz von Bindemitteln hergestellt werden, umfassen nicht verdichtete Furnierschichthölzer und Sperrhölzer aus Holzarten ausreichender Dichte (s.o). Zu den kommerziell erhältlichen Furnierschichthölzern ausreichender Dichte gehört z.B. BauBuche von Pollmeier Massivholz GmbH & Co.KG, Creuzburg, mit einer Dichte von 0,68 g/cm³. Sperrhölzer mit gleich starken Furnierlagen, sogenannte Multiplexplatten, werden aus Buche oder Birke mit Dichten von ≥ 0,7 g/cm³ von verschiedenen Herstellern, wie z.B. UPM Plywood, Lahti, Finnland, angeboten. Zu den bevorzugten Holzwerkstoffen mit Bindemittelanteilen gehören verdichtete Furnierschichthölzer, Presslagenholz und Sperrhölzer, z.B. aus Buchenfurnier mittlerer bis hoher Verdichtung mit Dichten von 1,1 g/cm³ bis 1,4 g/cm³, wie z.B. Kunstharzpressholz nach DIN 7707.
Den Holzwerkstoffen strukturell sehr ähnlich sind verdichtete und verleimte Werkstoffe aus verholztem Pflanzenmaterial, z.B. aus Monokotylidonen, zu denen u.a. Gewebe aus Palmen- und Bambusgewächsen gehören. Verdichtete Bambusprodukte werden unter anderem unter der Bezeichnung CoBAM (compressed Bamboo) geführt. CoBAM weist Dichten von 0,95 bis 1,25 g/cm³ auf.
Holzstifte besitzen gegenüber Metallnägeln und Kunststoffnägeln besondere Eigenschaften. Zunächst können sie aus dem gleichen Material wie das Bauteil in das sie genagelt werden, hergestellt werden. Z.B. können durch Verdichten von Kiefern- oder Lärchenholz auf eine Dichte größer 0,8 g/m³ Holzstifte hergestellt werden, mit denen Kiefern- oder Lärchenholzfassadenbretter auf eine Nadelholzunterkonstruktion genagelt werden können. Durch die Materialgleichheit erhält man ein besonders homogenes und natürlich erscheinendes Aussehen. Der Stift ähnelt dann eher einem Ast als einem Fremdkörper aus Metall. Bei der Alterung des Holzes dunkelt Holz durch UV-Strahlung nach, bei freier Bewitterung, z.B. von Holzfassaden, vergraut Holz. Im Gegensatz zu Metall- und speziell zu Stahlnägeln verhalten sich Holzstifte farblich wie ihr Untergrund. Unerwünschte Farbreaktionen zwischen Eisen und Gerbstoffen, die zu schwarzen Verfärbungen des Holzes führen, kommen nicht vor.
Holzstifte stören auch nicht bei der Bearbeitung mit Werkzeugen. Der Verbund aus Holznägeln und Bauteil kann deshalb hervorragend stofflich wiederverwendet werden.
Ferner sind Holzstifte im Gegensatz zu Metall- und Kunststoffnägeln hygroskopisch und können quellen. Insbesondere verdichtetes Holz kann sehr hohe Quelldrücke von bis zu 10 N/mm² ausbilden. Diese Eigenschaft ist von besonderer Bedeutung. Um die Auszugfestigkeit zu erhöhen, werden Holzstifte vor der Nutzung auf Holzfeuchtigkeiten getrocknet, die unterhalb der Feuchtigkeit der zu nagelnden Bauteile liegt. Im Freien verbautes oder zu verbauendes Bauholz weist z.B. Feuchtigkeiten > 15% auf. Holzstifte sollten deshalb auf mindestens 5%, bevorzugt 10% und besonders bevorzugt auf 15% geringere Holzfeuchtigkeit als die, der zu nagelnden Bauteile getrocknet werden. Nach dem Eindringen des Stiftes nimmt der Stift aus der Umgebung Feuchtigkeit auf, bis er seine Ausgleichsfeuchtigkeit erreicht hat, und quillt dabei. Durch die Quellung presst sich der Stift stärker an das Umgebungsmaterial, wodurch die Reibung und die Auszugfestigkeit erhöht werden.
In bevorzugter Weise besitzen die erfindungsgemäßen Stifte eine kegelförmige Rundspitze, d.h. eine Spitze mit einem kreisförmigen Querschnitt, deren Länge wenigstens anderthalbmal so groß ist wie die kleinste Dicke des Stiftschafts. Bei einem kreisrunden Schaft entspricht diese kleinste Dicke dem Durchmesser, bei einem ovalen Schaft entspricht sie dem kleineren Durchmesser, und bei einem mehreckigen Querschnitt entspricht sie dem kleinsten Abstand zwischen zwei einander bezüglich der Schaftachse gegenüberliegenden Punkten.
Der Stiftschaft kann prinzipiell einen beliebigen Querschnitt besitzen. Beispielsweise kann er oval oder mehreckig ausgebildet sein. In bevorzugter Weise besitzt der Stiftschaft jedoch einen kreisrunden Durchmesser. Bevorzugt liegt der Durchmesser des Stiftschafts bzw. die kleinste Stiftdicke bei einem ovalen oder mehreckigen zwischen 2 mm und 8 mm, insbesondere zwischen 3,5 und 6 mm und bevorzugt zwischen 4 und 5 mm.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Stifte einen Stiftkopf in der Form einer halblinsenförmigen Kalotte aufweisen, der bezüglich der Schaftachse radial über den Schaft nach außen vorsteht. In bevorzugter Weise ist der Stiftschaft jedoch an seinem der Stiftspitze gegenüberliegenden Ende glatt unter einem Winkel von 90° zur Schaftachse abgeschnitten, ausgeführt.
Die Stifte werden entweder einzeln oder als Stiftstreifen aus einer Reihe parallel angeordneter Stifte hergestellt, die durch ein Verbindungsmittel mit einander verbunden sind. Dabei können sie aus Vollmaterial mit spanabhebenden Werkzeugen durch Stanzen, durch Schneiden mittels elektromagnetischer Wellen, insbesondere durch Laserschneiden, oder durch Strahlschneiden, insbesondere mittels Wasserstrahl oder partikelgefülltem Gasstrahl, bevorzugt durch Sandstrahlen oder durch eine Kombination solcher Verfahren hergestellt werden.
Die Stiftstreifen können nach unterschiedlichen Ausgestaltungen unterschieden werden, z.B. in Streifen, bei denen Stifte und abscherbare Verbindungsmittel aus dem gleichen Material oder aus verschiedenen Materialien bestehen, Streifen aus nachträglich verbundenen Einzelstiften, Streifen aus zusammengesetzten und durch abscherbare Verbindungsmittel verbundene Halbstifte, Streifen aus Stiften, die durch Formpressen hergestellt werden und miteinander durch abscherbare Verbindungsmittel verbunden sind, und Streifen aus Stiften, die durch Formpressen miteinander verbunden sind.
Insbesondere können Stifte verwendet werden, die aus Holz und/oder Holzwerkstoffen, insbesondere einem organisch gebundenen Holzwerkstoff, , insbesondere einem kunstharzgebundenen Schichtholz oder einem kunstharzgebundenen Faserverbundwerkstoff, der lignocellulosische Fasern aus Einjahrespflanzen enthält, hergestellt sind.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein cellulosebasiertes Bauteil verwendet, bei dem ein mineralisches Bindemittel des mineralisch gebundenen Lignocellulose- und/oder Papierfaserwerkstoffs aus der Gruppe der Gipse, insbesondere Kalziumsulfat und dessen Hydraten, oder aus der Gruppe der Zemente, insbesondere der Kalzium- und/oder Magnesiumcarbonate und ihren Hydraten ausgewählt ist.
Ferner kann ein cellulosebasiertes Bauteil verwendet werden, bei dem die Lignocellulose in dem Lignocellulosewerkstoff aus der botanischen Klasse der Monocytyledoneae oder aus der Klasse der Dicotyledoneae ausgewählt ist. Alternativ und/zusätzlich kann das cellulosebasierte Bauteil gips- oder zementgebunde Holzspan- oder Holzfaserplattenwerkstoffe als mineralisch gebundene Lignocellulosewerkstoffe enthalten. Ebenso kann es gips- oder zementgebundene Plattenwerkstoffe, deren Faserbestandteil insbesondere Altpapier ist, als Papierfaserwerkstoff enthalten.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel eines Stiftes zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Bezugnahme der beiliegenden Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt

1 einen Stift zur Durchführung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung in Vorderansicht,
2a einen Stiftstreifen bestehend aus solchen Stiften in Vorderansicht und
2b den Stiftstreifen aus 2a in Draufsicht.

In 1 ist schematisch ein Stift dargestellt, der für den Einsatz in dem erfindungsgemäßen Verfahren geeignet ist. Der Stift besitzt einen Stiftschaft, dessen unteres Ende als eine Stiftspitze mit einem kreisrunden Querschnitt, d.h. mit einer kegelförmigen Rundspitze ausgebildet ist. Die Rundspitze besitzt hier eine Länge, die etwa 1,5-mal so groß wie der Durchmesser des Stiftschaftes ist. An dem oberen Endbereich ist der Stiftschaft senkrecht zur Stiftlängsachse abgeschnitten. Alternativ kann am oberen Ende auch ein Stiftkopf vorgesehen sein, der dann bevorzugt als halblinsenförmige Kalotte ausgeführt ist. Der Stift besteht aus einem lignosecellulosischem Material, hier konkret aus Hartholz.
In den 2a und 2b ist ein Stiftstreifen gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Dieser besteht aus einer Vielzahl von parallel angeordneten Stiften gemäß der 2, welche miteinander durch Verbindungsmittel hier in der Form von Verbindungsstegen miteinander verbunden sind. Die Verbindungsstege sind so ausgestaltet, dass sie beim Herausschießen eines Stiftes aus einem Nagelsetzgerät automatisch durchtrennt werden. In der dargestellten Ausführungsform liegen die Spitzen der parallel angeordneten Stifte auf einer Geraden, die gegenüber der horizontalen Ebene um einen Winkel α , d.h. gegenüber den Stiftlängsachsen um einen Winkel 90° minus α geneigt ist. Alternativ können die Stifte aber auch auf einer Geraden, die rechtwinklig zur Nagellängsachse ausgerichtet ist, liegen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 94/20273 A [0023]

Claims

Verfahren zum Verbinden eines zellulosebasierten Bauteils, welches aus mineralisch gebundenen Lignocellulose- und/oder Papierfaserwerkstoffen besteht oder diese im Wesentlichen aufweist, mit einem weiteren Bauteil aus einem nagelbaren Material, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile unter Verwendung von Nägeln aus einem lignocellulosischem Material, die jeweils einen Nagelschaft und eine daran endseitig vorgesehene Nagelspitze aufweisen, miteinander verbunden werden, wobei - entweder die Nägel in die zu verbindenden Bauteile mittels eines Nagelsetzgeräts in einem einzigen Zug mit einer Geschwindigkeit von wenigstens 20 m/s, insbesondere mindestens 25 m/s bevorzugt mehr als 30 m/s eingeschossen werden, - oder die Nägel in Löcher, die in den mineralisch gebundenen Lignocellulose- und/oder Papierfaserwerkstoffen vorhanden sind und auch in dem nagelbaren Material vorhanden sein können, eingedrückt und dabei um ihre Achse gedreht werden, wobei der Durchmesser der Nagelschäfte im Verhältnis zu der Größe der Löcher so gewählt ist, dass die Nagelschäfte mit den Wandungen der Löcher in Kontakt kommen, sodass beim drehenden Eindrücken der Nägel Reibungswärme erzeugt wird, in deren Folge die Nägel mit den mineralisch gebundenen Lignocellulose- und/oder Papierfaserwerkstoffen eine feste Verbindung eingehen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Nägel verwendet werden, die aus einem Material mit einer Dichte größer 0,65 g/cm³ bestehen.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Nägel verwendet werden, die aus einem Material bestehen, welches eine Dichte größer 0,85 g/cm³ und bevorzugt eine Dichte größer 1,0 g/cm³ aufweist.
Verfahren nach einem der vorherigen, dadurch gekennzeichnet, dass Nägel verwendet werden, deren Nagelspitze als kegelförmige Rundspitze ausgebildet ist, und dass das Verhältnis der Länge der Nagelspitze zur kleinsten Dicke des Nagelschaftes zwischen 1,5 und 3, insbesondere zwischen 1,5 und 2,5 und bevorzugt zwischen 1,8 und 2,1 liegt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nägel in Form eines Nagelstreifens für ein Nagelsetzgerät mit mehreren miteinander verbunden Nägeln zur Verfügung gestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nägel des Nagelstreifens mit durchtrennbaren Verbindungsmitteln verbunden sind, die beim Nagelsetzen automatisch abgeschert werden.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Nägel und Verbindungsmittel aus dem gleichen Material bestehen.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel in Form eines oder mehrerer abscherbarer Streifen oder Fäden, insbesondere aus Papier, Kunststofffolie oder Kunststoffschmelzstreifen, die sich quer über die einzelnen Nägel legen und die Abstände zwischen den Nägeln überbrücken, ausgeführt sind.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifen oder Fäden an jedem einzelnen Nagel mittels Klebstoff oder durch Anschmelzen befestigt sind.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nagelschäfte einen runden oder ovalen Querschnitt besitzen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Nagelschäfte einen mehreckigen Querschnitt besitzen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Nagelschäfte einen mehreckigen Querschnitt besitzen, wobei insbesondere das Verhältnis der axialen Länge zur kleinsten Schaftdicke zwischen 4 und 25, bevorzugt zwischen 9 und 25 und insbesondere bevorzugt zwischen 12 und 16 liegt.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser bzw. die kleinste Schaftdicke der Nägel im Bereich von 2 mm bis 6 mm, insbesondere 3,5 mm bis 6 mm und bevorzugt 4 mm bis 5 mm liegt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Nägel verwendet werden, deren Nagelschäfte an ihrem der Nagelspitze gegenüberliegenden Endbereich unter einem Winkel von 90° zur Schaftachse abgeschnitten sind.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Nägel verwendet werden, die aus Holz und/oder Holzwerkstoffen, insbesondere einem organisch gebundenen Holzwerkstoff, einem organisch gebundenen Holzwerkstoff, insbesondere einem kunstharzgebundenen Schichtholz oder einem kunstharzgebundenen Faserverbundwerkstoff, das lignocellulosische Fasern aus Einjahrespflanzen besteht, hergestellt sind.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zellulosebasiertes Bauteil verwendet wird, bei dem ein mineralisches Bindemittel des mineralisch gebundenen Lignocellulose- und/oder Papierfaserwerkstoffs aus der Gruppe der Gipse, insbesondere Kalziumsulfat und dessen Hydraten, oder aus der Gruppe der Zemente, insbesondere der Kalzium- und/oder Magnesiumcarbonate und ihren Hydraten ausgewählt ist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zellulosebasiertes Bauteil verwendet wird, bei dem die Lignocellulose in dem Lignocellulosewerkstoff aus der botanischen Klasse der Monocytyledoneae oder aus der Klasse der Dicotyledoneae ausgewählt ist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zellulosebasiertes Bauteil verwendet wird, das gips- oder zementgebundene Holzspan- oder Holzfaserplattenwerkstoffe als mineralisch gebundenen Lignocellulosewerkstoff enthält.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zellulosebasiertes Bauteil verwendet wird, das gips- oder zementgebundene Plattenwerkstoffe, deren Faserbestandteil insbesondere Altpapier ist, als Papierfaserwerkstoff enthält.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das nagelbare Material des weiteren Bauteils aus Massivholz und/oder einem organisch gebundenen Holzwerkstoff und/oder aus einem Fasermaterial und/oder aus einem mineralisch gebundenen Werkstoff besteht.