DE10321264B4

DE10321264B4 - Verfahren zur Herstellung einer festen, ungebrannten Lehmplatte oder eines Lehmelements

Info

Publication number: DE10321264B4
Application number: DE10321264A
Authority: DE
Inventors: Werner Ehrich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-05-08
Publication date: 2005-09-22
Anticipated expiration: 2023-05-09
Also published as: DE10321264A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer festen, ungebrannten Lehmplatte oder eines Lehmelementes durch Flächenpressen, Walzen und/oder Stampfen, gekennzeichnet dadurch, dass eine natürlich vorkommende Zusammensetzung von Lehm und mit diesem versetzten bindigen Tonmineralien unter Zugabe natürlicher Fasern zur Erhöhung der Bindekraft des Lehms und seiner Biegezugfestigkeit als erdfeuchtes Gemisch unter einem Druck von mehr als 5 Bar verdichtet wird, so dass das an den Tonmineralien gebundene Haftwasser zur plastischen Verschiebung der Tonmineralien und damit zur Formgebung des Bauteils mitgenutzt wird.

Description

Die Erfindung betrtfft ein Verfahren zur Herstellung einer festen, ungebrannten Lehmplatte oder eines Lehmelementes durch Flächenpressen, Walzen und/oder Stampfen.

Bisher bekannte Lösungen zur Herstellung von Lehmbauteilen verwenden als Ausgangsmaterial Nasslehm.

So gibt DE 41 40 093 A1 ein Verfahren zur Herstellung von Lehmsteinen mit Beimischung von organischem Material, insbesondere Stroh, sowie (eine) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens an.

Lehm und Stroh werden unter Zugabe von Wasser miteinander vermischt, so dass eine plastisch formbare Masse entsteht. Nach Aufbereitung in kleine Partikel (Pellets) werden diese über ihre Oberfläche befeuchtet und portioniert in die zur Durchführung des Verfahrens vorgeschlagene Vorrichtung gefüllt. Ein seitlich horizontal beweglicher Stempel presst das Pressgut in eine Form eines Lehmsteines, die den Gefachen der Vorrichtung entspricht.

Der gefertigte Leichtlehmstein enthält nach diesem Verfahren noch eine hohe Restfeuchte und muss daher über einen längeren Zeitraum von innen heraus an Luft oder künstlich in einem Trockenraum trocknen.

Mit diesem Verfahren sind keine hochfesten Bauteile herstellbar.

Nach DE 195 41 119 C1 wird eine Leichtlehmplatte und ein Verfahren zu ihrer Herstellung vorgeschlagen.

Bentonit oder bentonitähnliche Tone werden mit gehäckseltem Stroh definierter Halmlänge, mit Wasser oder mit einer wässrigen Natrium-Wasserglas- Lösung, wobei das Wasser oder die Natrium-Wasserglas-Lösung in definierten Gewichtsanteilen dosiert werden, zu einem Ton-Stroh-Gemisch in einem Kollergang aufbereitet. Nach ggfs. mehrmaligem Mischvorgang wird das weitgehend homogene Mischgut einer Strangpresse zugeführt, die einen Endlosstrang entsprechender Kantenlänge produziert. Der in bestimmter Länge vom Strang abgetrennte Rohling muss anschliessend über mindestens 4 Wochen luftgetrocknet oder abwechselnd luft- und künstlich warmgetrocknet werden.

Nachteilig bei diesem Verfahren ist es, dass zum einen die Vorbereitung des aus mehreren Bestandteilen bestehenden Rohmaterials aufwendig und zum anderen die Trocknung des Rohlings technologisch umständlich zu handhaben ist und längere Zeit in Anspruch nimmt.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein technologisch vereinfachtes Verfahren zur Herstellung fester, ungebrannter Lehmplatten oder Lehmelemente vorzuschlagen. Weiterhin sollen mit der Erfindung energie- und zeitintensive Fertigungsschritte eingespart werden.

Erfindungsgemäss wird die Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus den Patentansprüchen 2 bis 4.

Das Verfahren zur Herstellung der Lehmplatte gliedert sich in folgende Abschnitte:

1. Natürlich vorkommender, erdfeuchter Lehm wird mechanisch gemischt/homogenisiert und mit faserigen und ggfs. leichten Zuschlägen versehen.
2. Der vorbereitete Lehm mit seinem entsprechenden Tonmineralgehalt wird erdfeucht einer Walzen- bzw. Flächenpressse zugeführt und/oder mittels Stapfen stark verdichtet.
3. Der Druck ist so hoch, dass neben dem vorhandenen Porenwasser, das an den Tonmineralen vorhandene Haftwasser „aufgeschlossen" und unter Nutzung der plastischen Verschiebung der Tonmineralien mittels des zwischen ihnen vorhandenen Haftwassers ein Bauteil geringer Restfeuchte gepresst wird.
3.1 Der benötigte Druck für die Walzen- oder Flächenpressung bzw. für das Stampfen einer Lehmplatte/eines Lehmelementes beträgt mehr als 5 Bar.
4. Ein Teil der Restfeuchte verdunstet durch Lufttrocknung.

Bislang wurde Lehm naßaufbereitet, wodurch oft aufwendige Vorbereitungs- und Verarbeitungsschritte erforderlich werden. Es wurde nicht erkannt, dass Lehm in seiner naturbelassenen Zusammensetzung in Bezug auf seinen Tongehalt und bezgl. seiner Konsistenz ohne aufwendige Aufbereitungsmassnahmen mit einer entsprechenden Verarbeitungstechnik sofort zur Fertigproduktherstellung geeignet ist. Ein aufwendiger, zeitraubender Trocknungs prozess mit zusätzlicher Wärmeaufbringung entfällt, da die Restfeuchte der verfahrensgemäss hergestellten Bauteile gering ist.

Die verfahrensgemäss herzustellende Lehmplatte bzw. das Lehmelement beinhalten im wesentlichen nur Lehm aus natürlichen Vorkommen.

Die Bindekräfte der im Innern des Lehms mechanisch aktivierten Tonminerale sind dabei so hoch, dass Plattenwerkstoffe oder Bausteine in grossen bzw. kleineren Formaten gefertigt und zum Verbau – ohne weitere „Nachbehandlung" (Oberflächen-) eingesetzt werden können.

Zur Verbesserung der Bindekraft des Lehms und seiner Biegezugfestigkeit werden kurze, natürliche Fasern (kurze Stapellänge) zugeschlagen.

Zur Verringerung der Rohdichte können leichte organische oder anorganische Zuschläge zugesetzt werden, wie z.B. Blähton, Bims o.ä..

Für die Verwendung im Innenbereich, wie im Fußboden-, oder in Aussenbereichen z. B. bei Fassadenelementen, kann die Lehmplatte oder das Lehmelement oberflächlich mit haftenden Farbpigmenten und/oder wasser- und schmutzabweisenden Schutzschichten versehen werden.

Die nach dem Verfahren hergestellte Lehmbauplatte bzw. das Lehmelement ist nach Abtrocknung der Restfeuchte mechanisch bearbeitbar z. B. mittels Sägen, Schneiden, Fräsen, Bohren.

Die Lehmplatte oder das Lehmelement bleiben ungebrannt und sie sind mit ähnlichen Festigkeits- und Verarbeitungseigenschaften ausgestattet, wie es eine vergleichsweise im gleichen Format vorliegende Gipsplatte aufweist, wenn der vorgenannte Faseranteil hinzukommt.

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
Erdfeuchter Lehm, als Verwitterungsprodukt verschiedener Gesteine, ist grundsätzlicher Bestandteil einer erfindungsgemäss hergestellten Lehmbauplatte bzw. eines Lehmelementes. Die Art und der Anteil der Tonmineralien sind abhängig von den natürlich vorkommenden Lehmen. Die Bindekraft des Lehms wird durch die Beimischung natürlicher Fasern kurzer Stapellänge verbessert.
Damit erreicht die unter hohem Pressdruck gefertigte Lehmplatte eine gegenüber aus reinem Lehmbaustoff mit bekannte Beimischungen traditionell gefertigte Platte eine so grosse Festigkeit, dass fast die der beispielsweise einer Gipskartonplatte erreicht wird.
Zur Verbesserung des Aussehens kann vor dem Pressvorgang oder auf eine noch nicht restlos nach dem Pressvorgang getrocknete Lehmplatte ein körniges Granulat oder Farbpigmente oder ähnliches oberflächlich eingedrückt werden. Die nach 2 wesentlichen Schritten insoweit fertiggestellte Platte mit angeschlossener Lufttrocknung ist formstabil und kann durch alle üblichen mechanischen Bearbeitungs- oder wenn gewünscht, Oberflächengestaltungsmaßnahmen endbearbeitet, d. h. für die Montage vorbereitet werden.
Verfahrensgemäss wird erdfeuchter Lehm mit den im jeweiligen Vorkommen enthaltenen Tonmineralien grob vorgereinigt, gemischt und in krümeliger Struktur bevorratet. Vor dem eigentlichen Pressvorgang erfolgt keine Zugabe von Bindemitteln, wie Gips, Zement oder von Anmachwasser, wobei zur Erhöhung der Bindekraft des Lehms und seiner Biegezugfestigkeit kurze, natürliche pflanzliche oder tierische Fasern und ggfs. zur Verringerung der Rohdichte druckstabile organische oder anorganische Leichtzuschläge hinzugesetzt werden. Unter dem hohem Druck einer Flächen- oder Walzenpresse und/oder durch Stampfen wird die Plastizität des erdfeuchten Lehm-/Ton-, Fasergemisches dadurch erreicht, indem das in den Tonmineralien physikalisch gebundene Haftwasser „aktiviert" wird, dadurch die Tonmineralien „zum Gleiten" bringt und die nachhaltige stabile Formgebung ohne zusätzliche Wärmeeinwirkung schnell ereicht wird. Nach anschliessender Trocknung der Restfeuchte ist die Lehmplatte als Bauteil montagefähig und vorteilhaft für den Trockenbau z.B. nach dem Prinzip der Montage von Gipsplatten verwendbar.
Das Verfahren der erfindungsgemässen Lösung nutzt zur plastischen Formgebung mittels Pressen, Walzen und/oder Stampfen ausschliesslich die im erdfeuchten Lehm bei den Tonmineralien angelagerten Wässer, wie das Haftwasser und die z. T. vorhandenen Porenwässer.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer festen, ungebrannten Lehmplatte oder eines Lehmelementes durch Flächenpressen, Walzen und/oder Stampfen, gekennzeichnet dadurch, dass eine natürlich vorkommende Zusammensetzung von Lehm und mit diesem versetzten bindigen Tonmineralien unter Zugabe natürlicher Fasern zur Erhöhung der Bindekraft des Lehms und seiner Biegezugfestigkeit als erdfeuchtes Gemisch unter einem Druck von mehr als 5 Bar verdichtet wird, so dass das an den Tonmineralien gebundene Haftwasser zur plastischen Verschiebung der Tonmineralien und damit zur Formgebung des Bauteils mitgenutzt wird.
Verfahren zur Herstellung einer festen, ungebrannten Lehmplatte oder eines Lehmelementes nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass durch Zugabe leichter druckfester organischer und/oder anorganischer Materialien die Rohdichte herabgesetzt wird.
Verfahren zur Herstellung einer festen, ungebrannten Lehmplatte oder eines Lehmelementes nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, dass zur Verbesserung des Aussehens auf die Oberfläche Farbpigmente oder Beschichtungen aufgebracht und eingepresst werden, wobei der Auftrag sowohl vor als auch nach der Verdichtung auf das noch restfeuchte Bauteil aufgebracht werden kann.
Verfahren zur Herstellung einer festen, ungebrannten Lehmplatte oder eines Lehmelementes nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, dass die Restfeuchte der in maximal 2 grundlegenden Arbeitsschritten gefertigten ungebrannten Lehmplatte oder eines Lehmelementes durch Lufttrocknung abgebaut wird.