DE202007002676U1 - Steinträger mit pflanzlichen Fasern - Google Patents

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Abstract

Anordnung mit einem Stab oder einer Platte oder sonstigen Geometrie aus Naturstein, Kunststein, Beton, Keramik, gebranntem Steingut, glashaltiges Material, Korallenbaustoff, Perlmut, auf Basis von verflüssigtem Stein oder Magma hergestelltem Steingut – im folgenden Steingut genannt – welches durch ein großflächig einseitig oder beidseits oder vollständig umhüllend angebrachtes stabilisierendes Fasermaterial und Matrix, im folgenden Träger genannt, stabilisiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger pflanzliche oder pflanzliche carbonisierte Fasern enthält.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Stabilisierung von Steingut im weiteren Sinn – das heißt Naturstein, Lavastein, Kunststein, Beton und sonstiges Steingut, sowie Keramik bis hin zu glashaltigen Substanzen oder unter anderem auch verflüssigtem Steinmaterial oder direkt aus flüssiger Magma gewonnenes Steinmaterial – welches sich besonders durch eine hohe Druckstabilität und Druckfestigkeit auszeichnet. Kern der Erindung ist die Verwendung eines Fasermaterials, welches das im folgenden Steingut genannte zu stabilisierende steinhaltige oder steinartige Material auf umweltfreundliche Weise so nachhaltig stabilisieren soll, dass insbesondere wegen des hohen Energieaufwandes bei der Herstellung wegen des CO2-Ausstosses umweltfeindlicher Materialien, wie Metalle, ersetzt werden können. Bezüglich des zu verwendenden Steinguts sind besonders Natursteine wie Basalt und Granit, granitähnliche Gesteine wie Gneis, Marmor, Kalkstein und Schiefer, Beton, sowie hochfeste moderne Keramiken, Glaskeramik oder Glas zu erwähnen, sowie alle sonstigen Materialien aus Stein oder Keramik, natürlicher oder künstlich hergestellter Perlmutt und Korallenbaustoff, die heute gentechnisch herstellbar und hoch druckbelastbar sind und insbesondere dadurch gekennzeichnet sind, daß sie einen geringen Ausdehnungskoeffizienten besitzen, sowohl was die Temperatur-, als auch was die Druck- bzw. Zugdehnungskoeffizienten betrifft.
  • Diese Materialien zeichnen sich zwar einerseits durch eine hohe Belastbarkeit bei Druckbeanspruchung aus, sind dagegen aber fast völlig instabil bei Zug- und Biegebelastung.
  • Deshalb müssen Sie mit einer Schicht oder Hülle aus Fasermaterial verstärkt werden, so wie in der EP 106 20 92 beschrieben.
  • Neu für die Stabilisierung von Steingut ist die Verwendung von Fasern, die Naturfasern sind oder direkt aus Naturfasern gewonnen werden. Einerseits koennen Pfanzenfasern zum Einsatz kommen, die direkt aus pflanzlichen Grundstoffen gewonnen werden, andererseits kann es für Anwendungen, sehr zugstabile Stabilisierung des Steins notwendig machen, carbonisierte Pfanzliche Grundstoffe Verwendung finden. Zu diesem Zweck wird mit Hilfe einer neuen Methode – die Verkohlung im Druckbehälter, genannt Hydrothermale Karbonisierung (HTC) – auf pflanzlicher Ausgangsbasis Kohlefaser gewonnen, mit der eine oder beide Seiten einer Steinplatte oder eines Steinstabes – ggfls- gesamtumhüllend – stabilisiert werden, die durch einen wärme- oder hitzebeständige Matrix mit dem Stein verbunden wird. Hierbei können nur solche Fasern Verwendung finden, die eine Zugstabilität haben, die gross genug ist, um den Stein nachhaltog am Brechen zu hindern und die zusätzlich einen Ausdehnungskoeffizienten besitzen, der dem des Steins entspricht. Normale Glafasern sind hierzu nicht geeignet, wie bereits in dem Patent EP 1062092 beschrieben, sind zum Beispiel Carbonfasern gut geeignet, da Sie einen geringen Ausdehungskoeffizienten und geringe Zugdehnung, sowie eine hohe Zugbelastbarkeit besitzen.
  • Die vorliegende Erfindung bedient sich diesen Eigenschaften, stellt aber sicher, dass die verwendete Faser nicht energieintensiv aus Erdöl gewonnene Faser ist, sondern mit Hilfe umweltfreundlicher Methoden aus Naturfasern hergestellt wurde. Mit Hilfe des am Max-Planck-Institut für Kolloid-Forschung in Golm entwickelten HCT-Verfahrens ist es möglich energieschonend aus Pflanzenfasern Kohlefasern herzustellen. Mit Hilfe eines Katalysatormediums von Zitronensäure werden Pflanzenfasern in einem Druckbehaelter über mehrere Stunden auf ca. 200° erhitzt, wobei sich die Erhitzung selbst am Leben hält aus der Energie, die in der Pflanzenfaser enthalten ist. Die gewonnen Fasern haben alle Vorteile, die künstlich hergestellte Carbonfasern haben, wurden jedoch mit einem minmalen Aufwand an Energie produziert. Die dafuer benötigten Pflanzen binden bei ihrem Wachstum zusätzliches CO2, wodurch der Almosphäre zusätzlich bereits durch frühere Generationen ausgestossenes CO2 entzogen wird. Nanofasern können auf diese Weise auch hergestellt werden. Vor dem Hintergrund der wachsenden CO2-Klimaproblematik hat der Verbund aus Stein und pflanzlich basierter Kohlefaser den Vorteil sehr umweltschonend bzw. CO2 reduzierend zu wirken.
  • Das Ergebnis ist, dass letzlich der Atmosphäre der Kohlenstoff – in Form von CO2 – entnommen wird, der dann dank HTC zu Carbonfaser wird, die bekanntlich aus fast reinem Kohlenstoff besteht. Besonders umweltfreundlich kommt ein zusätzlicher Effekt zum Tragen, weil der Atmosphäre der bei dem Prozess freiwerdende Sauerstoff zurueckgegeben wird. Im foldenden ist mit umweltschoenend immer gemeint, dass klimafreundlich energiesparend im Sinne von CO2 sparend gearbeitet wird. Stein kann sehr umweltschonenend gewonnen werden, im Unterschied zu Metallen wie Eisen, Stahl oder Aluminium bei deren Produktion viel CO2 gebildet wird.
  • Bisher hat Stein vorwiegend im Baubereich in massiver Verarbeitungsweise Wände, Wandverkleidungen und Fußböden Verwendung gefunden, sowie in hochspezialisierten technischen Anwendungen mit technischen Keramiken, wie z.B. im Turbinenbau oder Motorenbau und anderen extremen Anwendungsfällen, die eine hohe Temperaturstabilität erfordern.
  • Die vorliegende Erfindung schlägt nun einen umweltfreundlichen Weg vor, Stein oder Keramiken als alternatives Material für die Herstellung von Bauteilen aller Art zu benutzen, die bisher typischerweise aus Metall hergestellt werden, und insbesondere die hohe Druckfestigkeit von geeigneten Steinen und Keramiken für allgemeinere industrielle Anwendungen auf preiswerte Weise nutzbar zu machen.
  • Stein hat ein spezifisches Gewicht von Aluminium und die Druckstabilität eines guten Baustahls. Gelingt es auf aumweltfreundliche weise dieses Steingut vor Bruch zu schützen, hat man ein Material gewonnen, welches umweltfreundlich hergestellt werden kann und in der Regel in Summe noch bessere Materialeigenschaften aufweist als Stahl. Um das zu erreichen ist es zwingend nötig, den Stein oder die Keramik gegen Zug und damit verbundenen Bruch zu stabilisieren. Einen solchen Weg schlägt die Erfindung mit aus Pflanzenfasern gewonnenen Kohlefasern vor.
  • Der Weg gewährleistet, daß sowohl Stein, als auch Keramik unter den unterschiedlichsten mechanischen Belastungen so stabilisiert wird, daß sie durch eine, für die jeweiligen Einsatz- und Belastungsfälle geeignete, Stabilisierung vor mechanischer Zerstörung einerseits, aber insbesondere auch vor thermisch bedingter Zerstörung geschützt werden.
  • Dabei entsteht ein neuer Werkstoff mit völlig neuen, bisher unbekannten und für viele Anwendungsfälle außergewöhnlich positiven Eigenschaften, der nicht nur höchstem Druck, sondern auch extremen Belastungsfällen durch Biegung, Torsion und Wärmeeinwirkung je nach Ausführung entweder absolut formstabil standhält, oder, und diese Eigenschaft ist unerwartet ausgeprägt, bei geeigneter Ausführung der Stabilisierung der Stein extrem biegbar wird, ohne daß der Stein zerstört wird und nach der Beanspruchung durch die Biegung unzerstört und nicht gebrochen in die Ausgangsform zurückgeht. Somit wird der Stein zu einem flexiblen, mechanisch verformbaren, biege- und schwingungsbelastbaren Material, bei höherer Form-Stabilität als ein bezüglich des Gewichts vergleichbares Stahlbauteil.
  • Eine weitere wesentliche und entscheidende Eigenschaft dieses neuen Werkstoffes ist der Grad an Umweltfreundlichkeit bzgl. der notwendigen Energie, die zu der Herstellung des Werkstoffes benötigt wird. und entsprechend stabilisiert werden muss.
  • Die Erfindung basiert auf der Stabilisierung von Steingut durch ein flächig auf dem Stein angebrachtes carbonfaserhaltiges Trägermaterial, welches ermöglicht, das eigentliche Steinmaterial möglichst dünn bzw. leicht und materialsparend zu halten.
  • Bekannt sind bisher Leichtbauformen bei denen wie bei dieser neuen Erfindung auch eine möglichst dünne Natursteinschicht flächig durch einen Unterbau verschiedener Trägermaterialien und Trägerformen verstärkt und dadurch belastbar gemacht wird, beziehungsweise erst ermöglicht Steinplatten entsprechend dünn auszuführen. Das Trägermaterial ist dabei in der Regel bisher unter dem Gesichtspunkt ausgewählt worden, daß es bei ausreichender mechanischer Festigkeit hauptsächlich von Gewichtsersparnis bei Steinplatten im Fassadenbau oder Fußbodenbau bestimmt wird.
  • Es werden beispielsweise gewellte oder wabenförmige Metall- bzw. Aluminiumbleche als Trägermaterial verwendet, wobei eine dünne Steinschicht von 2–3 mm nach dem Abstärken des ursprünglich 20 mm starken Materials auf diesem Träger verbleibt. Ein ähnliches Stabilisierungsverfahren ist die Verwendung von Glasfaserlaminaten, die den Stein stabilisieren, wobei die stabilisierende Schicht jedoch höchstens den gleichen Ausdehnungskoeffizienten hat, wie der zu stabilisierende Stein. Das Ergebnis ist eine druck- und zugspannungsbelastbare Platte, die in normalen Anwendungsfällen eine ausreichende Stabilisierung des Steins für Verkleidungsanwendungen im Innenbereich liefert.
  • Die Aufgabe, der Neigung von Naturstein oder Keramik zum Brechen oder Reißen sicher entgegenzuwirken, wird durch verbesserte stabilisierende Eigenschaften des Trägers gelöst. Zu diesem Zweck wird ein Trägermaterial eingesetzt, welches einen ähnlichen Ausdehnungskoeffizienten hat, wie das zu stabilisierende Steingut Das Trägermaterial, im folgenden Träger genannt, besteht aus einer eine Faser umhüllenden Matrix, die ein Kunstharz oder gegebenenfalls selbst ein Keramikmaterial ist. Als Kern der Erfindung kommen Carbonfasern pflanzlicher Basis zum Einsatz, die hohen Zugbelastungen standhalten und sich unter Wärmeeinwirkung zusammenziehen, also in der Regel einen negativen Temperaturausdehnungskoeffizienten besitzen. Dadurch wird insbesondere den durch Überdehnung und Hitzeeinwirkung entstehenden Rissen im Steingut entgegengearbeitet, sowie dem Bruch durch mechanische Belastung senkrecht auf das Steingut. Die positivste Eigenschaft von Stein, die durch die Erfindung genutzt wird, ist seine extreme Unempfindlichkeit gegen, und Unzerstörbarkeit durch Druck. Die nächst beste mechanische Eigenschaft für die Realisierung der Erfindung ist der geringe Ausdehnungskoeffizient von Stein und Keramik, thermisch und mechanisch. Beide Effekte zusammen werden von der Erfindung dafür genutzt, unter vielen Anwendungsfällen stabile und ausdehnungsarme Bauteile herzustellen. Die beiden beschriebenen Eigenschaften sind bedingt durch die Entstehungsgeschichte, die das Material im Laufe von Jahrmillionen unter höchsten Drücken und Temperaturen erst entstehen ließ, zu erklären. Eine bisher nicht gemachte Entdeckung macht sich die Erfindung zu nutze, dass bestimmte Steinarten komprimierbar und durch Druck in der Länge änderbar sind. Solche Steine haben eine kristalline Struktur mit Poren, deren Hohlräume ausgenutzt werden, um die Längenänderung durch äusseren Druck zu erzwingen. Durch eine geeignete Vorspannung des zu umhüllenden Steinguts durch die Carbonfaser kann der Steinteil so stark unter Druck gebracht werden, dass es sich in der Länge ändert. Solche Teile werden mechanisch biegbar, ohne zu brechen und ohne, dass der Stein zerstört wird. Hinzu kommt eine hohe Korrosionsbeständigkeit und Unempfindlichkeit gegenüber Wasser von Stein.
  • Die positiven Eigenschaften des Steins sind der Grund für seine negativen, hauptsächlich seine Neigung zu Brüchen und Rissbildung, die besonders durch die porenartige kristalline Struktur hervorgerufen werden. Diese negativen Eigenschaften werden durch die Erfindung in einzigartiger Weise unterbunden und kompensiert, ja sogar in des Gegenteil gewandelt. Die negativen Eigenschaften des Steins werden durch die Erfindung in positive Eigenschaften gewandelt, die mit einem minimalen Aufwand an Energie, also preiswert und umweltschoenend gewonnen und hergestellt werden können und somit Bauteile ersetzbar sind, die heute nur mit viel Aufwand an elektrisdcher Energie oder CO2 intensiver Erwärmung von Metallen hergestellt werden können.
  • Dünne Steinplatten werden durch die Erfindung insbesondere bei thermischer Belastung und der damit verbundenen Träger-Materialdehnung, die zu Rissen oder Oberflächenbrüchen des getragenen Stein-Materials führen würde, sicher gegen Rissbildung geschützt. Die üblicherweise entstehenden, unter Umständen mikroskopisch kleinen Haarrisse, die zum schnellen Verfall des Steins führen, insbesondere dann, wenn er im Außenbereich ständig wechselnden Temperaturen, Wasser und Frost ausgesetzt ist, werden durch die Erfindung vollständig ausgeschlossen. Selbst dünnste Steinplatten können mit Hilfe der Erfindung unter Beibehaltung ihrer Stabilität hergestellt werden, ohne beim Abstärken zu brechen. Auch die mechanische Beanspruchung, die bei Druckbelastung beim Polieren senkrecht auf den Stein ausgeübt werden, werden dehnungsfrei abgefangen, um den Stein gegen die gleiche Rissbildung, wie oben beschrieben, zu schützen. Besonders die Ausdehnung des Trägermaterials durch thermische Einwirkung ist nicht größer, als die des Steins selber. Dadurch wird vermieden, daß das dünne Steinmaterial durch die Trägerplatte auseinandergezogen wird.
  • Mit Hilfe des Einsatzes von zum Beispiel stabilen Epoxidharzen, Polyesterharzen, Harzen auf Phenol-, Polyimid-, Cyanatester-, Melamin-, Polyurethan- oder Silikonbasis, genannt Matrix, in Kombination mit Pflanzenkohlefasern, die einen negativen Temperaturausdehnungskoeffizienten haben, wird eine solche sichere Stabilisierung von Stein oder Keramik für die oben beschriebenen Belastungs- und Einsatzfälle möglich.
  • Kennzeichnend ist hierbei, daß der Faserverbund einen negativen thermischen Ausdehnungskoeffizient hat. Außerordentlich hilfreich für eine optimale Verbindung zwischen Stein und Faserverbund ist dabei die poröse und somit saugende Konsistenz von Stein. Ein Harz kann sich förmlich in den Stein saugen und führt so zu einer enorm stabilen Verbindung zwischen Stein und dem den Stein stabilisierenden Laminat.
  • Wichtig ist dabei, daß das Harz bezüglich seiner Viskosität optimal den saugenden Eigenschaften des zu stabilisierenden Steins angepasst wird und andererseits die Pflanzenkohlefaser optimal kraftschlüssig umhüllt. Die sich gegenseitig stabilisierenden Komponenten – Stein und Pflanzenkohlefasern – "verschmelzen" dann regelrecht.
  • Eine saugende Eigenschaft haben zwar die meisten Steine, jedoch nicht alle Keramiken, deshalb kann es bei der Verwendung von Keramikmaterial notwendig sein, die Faser in der Oberfläche der Keramik mit einzugießen. Für nicht saugendes Steinmaterial, das sind zum Beispiel Steine mit einem hohen Quarzanteil, muss die Oberfläche unter Umständen aufgeraut werden, um eine ausreichend gute Haftung zu erzielen. Durch das Aufrauen können sich winzigste Öffnungen auftun, die das Harz eindringen lassen.
  • in unterschiedlichen Schichten kann eine automatische Biegung des Steins, die zusätzlich durch die jeweilige Matrix temperaturabhängig eingestellt werden kann, erzwungen werden, ohne daß die Struktur des Steins Risse erhält und Schaden erleidet.
  • Der Stein kann also zerstörungsfrei in gewissen Grenzen gebogen werden. Diese wichtige Eigenschaft des Steins, nämlich zerstörungsfrei komprimierbar zu sein, in Kombination mit der sich bei Wärmebelastung zusammenziehenden und extrem hochreißfesten Carbonfaser, die einer Überdehnung des Steins entgegenwirkt, sofern die beiden Bauelemente fest miteinander verbunden sind, wird zum Gegenstand der Erfindung und zur Realisierung der Nutzung solcher Bauteile auch für dynamische Belastungsfälle. Somit ist ein neuer Werkstoff entstanden, der in vielen Einsatzfällen den Werkstoff Metall ersetzen kann und dabei noch wesentliche Vorteile bei der Schwingungsdämpfung mitbringt.
  • Typische Anwendungsfälle sind der klassische Einsatz des Steins als Bodenfliese, bei dem unter Umständen der Stabilisierung von Stein eine immer bedeutendere Rolle zukommt, da in jüngster Zeit mit unstabilisiertem Stein als Bodenplatten in hochbelasteten Zonen große Probleme beobachtet wurden. Dünne Wandverkleidungen aus Stein im Außenbereich benötigen ebenfalls eine hohe thermische und mechanische Stabilität, denn auch hier ist es in jüngster Vergangenheit zu erheblichen Problemen durch Witterungseinflüsse gekommen. Mit der beschriebenen Stabilisierung werden sogar dünne gebogene Steinplatten möglich, die so aussehen, als wären sie ein großer massiver Stein, der z.B. an einer Fassade als Wandverkleidung angebracht sein kann. Weitere Anwendungen ergeben sich bei der Verkleidung von Schiffs- oder Flugzeugrümpfen mit einer dünnen Steinschicht, die extrem wechselnden thermischen Belastungen ausgesetzt sind. Auf die Verwendung von Stahl kann man mit dieser Technik vollständig verzichtet werden, der Stein als Außenhaut hat außerdem einen wesentlich geringeren Luft- und Wasserreibungswiderstand.
  • Es wird darüber hinaus die Forderung erfüllt, die mechanische Belastbarkeit und Temperaturbelastbarkeit von dünnen bis dünnsten Steinverkleidungen so zu optimieren, daß der Gesamt-Ausdehnungskoeffizient der Platte in weiten Temperaturbereichen auf Null reduziert werden kann, um auch bei Außenfassaden eine zerstörungsfreie, das heißt ausdehnungsfreie Stabilisierung zu erreichen. Damit eine an einer Gebäudewand angebrachte, nahtlose Außenfassade entstehen kann, darf sich die Steinplatte unter Wärmeeinwirkung nicht ausdehnen. Der Stein erfährt dadurch, daß er durch die Trägerplatte beim Bestreben sich unter Wärme auszudehnen, gehindert wird, einen sehr hohen inneren Druck. Wie Ausführungen der Erfindung jedoch zeigen, sind Natursteine wie z.B. Granit aber so druckunempfindlich, daß dieser Zwang dem Stein erstaunlicherweise nicht schadet, sogar dann nicht, wenn der Stein durch die Stabilisierung vollkommen an einer thermisch bedingten Ausdehnung gehindert wird. Diese Erkenntnis ist vollkommen neu, wird nur bei ganz wenigen Materialien beobachtet und wird damit ebenso zum Kern der Erfindung, wie der selten beobachtete negative thermische Ausdehnungskoeffizient von Carbonfaser. Hier ist der Kern der Gründe dafür zu finden, warum die beiden Materialien in Verbindung ein so brauchbar gutes Ergebnis erzielen und sich auf so ideale Weise ergänzen.
  • Die Erfindung wird somit realisiert durch die Verwendung von möglichst druckbelastbarem Stein oder Keramik und einer Trägerschicht, die unter Hitzeeinwirkung kontrahiert und aus auf pflanzlicher Basis gewonnener Carbonfaser beruht.
  • Ein grosser Vorteil ist, daß der Plattenverbund aus Stein und Carbonfaser sich extrem gut und formstabil bearbeiten, d.h. schneiden und fräsen lässt, und das insbesondere auch bei unterschiedlichen Temperaturen. Stahl im Gegensatz dazu hat nur dann die gewünschte Länge, wenn er bei der gleichen Temperatur geschnitten wird, die beim späteren Einsatz herrscht.
  • Die erstaunliche Biegsamkeit zum Beispiel eines runden, außen mit Carbonfaserlaminat stabilisierten Steinstabes zeigt, daß der Werkstoff Stein in stabilisierter Form technische technisch anwendbare Eigenschaften besitzt, die im bisher bekannten Stand der Technik beispiellos sind. Neu ist die Beobachtung, daß auch nach extremer Durchbiegung der Stab ohne Zerstörung des Steins in seine Ausgangsform zurückgeht, wenn die Biegebelastung zurückgenommen wird. Ein solcher Steinstab kann weitaus billiger hergestellt werden, als ein Metallrohr mit gleichen Eigenschaften. So entstehen Bauträger unterschiedlicher Formen für unterschiedlichster Formen für unterschiedlichste Einsatzgebiete.
  • Als biegebelasteter Träger am Bau, stabilisierte Fassadenverkleidungen und Bodenbelag im Außen- und Innenbereich, gebogene Steinplatten im Innen- und Außenbereich, selbsttragendes Bauteil im Maschinenbau, Fahrzeug-, Flugzeug- und Schiffsbau, sowie witterungsbeständige Verkleidung derselben, sowie in allen thermischen Belastungsfällen, wie zum Beispiel Kaminaussenverkleidungen aus Stein kann der neue Werkstoff Anwendung finden. Gebogene Steinplatten können insbesondere im Innerbereich für Küchen- und Badverkleidungen, z.B. an runden Badewannen, Anwendung finden. Auch thermisch belastete Oberflächen von Haushaltgeräten wie Toastern oder Kaffeemaschinen lassen sich so rissfrei mit Stein verkleiden.
  • Weitere Anwendungen ergeben sich für den Bau von erdbebensicheren Bauteilen für Häuserkonstruktionen, sowie im Baubereich, der Bau von neuartigen Skiern, Snowboards, Masten und Bäume von Segelschiffen, Tragflächen von Flugzeugen und Gestänge von Sportflugzeugen und Kränen, sowie deren Lastarme.
  • Eine der vielen möglichen Ausführungen der Erfindung beschreibt eine Platte aus Stein (1), bestehend aus Naturstein, Lavastein, Basalt oder gewalzter Magma, die einseitig mit einem Pflanzenfaserroving oder Roving basierend auf carbonisierten Pflanzenfasern (2) stabilisiert wird (1). Die Verbindung zwischen Stein und Faser wird z. B. durch eine temperaturstabile Epoxidharzmatrix hergestellt, welche sich je nach Einsatzgebiet entsprechend thermisch stabil belasten lässt und deren Gesamt-Ausdehungskoeffizent von Faser und Matrix ähnlich dem der zu stablisierenden Steinplatte sein sollte.
  • 2 zeigt diese zweite Ausführung der Erfindung als einen mehr oder weniger langen, relativ dünnen Steinstab (1) im Querschnitt, der umhüllend mit einer Schicht aus Pflanzenfasermatrix oder deren carbonisierten Form (2) versehen ist, deren Ausdehnungskoeffizient kleiner oder gleich oder maximal nur etwas größer ist, als der der zu stabilisierenden Steinstab.
  • 3 zeigt eine Steinplatte (1), auf deren Stabilsierungsschicht aus Planzenfaser-Matrix oder Matrix mit carbonisierten Pflanzenfasern (2) eine weitere Schicht (3) aus Blähglas aufgeracht ist. Eine Sondervariante wird so geschaffen, wenn die beiden Stabilisierungsschichten (2) und (3) in Summe ein identisches Ausdehungverhalten haben, wie die zu stabilisierende Steinplatte (1). Die Gesamtanordnung wird ggfls. durch eine weitere Schicht aus Fasermaterial (4) abschliessend im Gesamtverbund zusätzlich gegen Bruch geschuetzt.
  • 4 zeigt eine weitere Sondervariante einer Steinplatte, die aus gewalzter Magma besteht (1), auf deren Stabilsierungsschicht aus Pflanzenfaser- oder carbonisierter Faser Matrix (2) eine weitere Schicht (3) aus Steingut aufgeracht ist, der ein gleiches oder identisches Ausdehungverhalten hat, wie die zu stabilisierende Steinplatte (1).
  • 5 zeigt einen runden Stab (1), der aus Keramik oder verflüssigtem Stein oder Magma hergestellt wurde, in dessen Außenbereichen Carbonisierte Pflanzenfasern (2) direkt mit eingegossen sind.

Claims (20)

  1. Anordnung mit einem Stab oder einer Platte oder sonstigen Geometrie aus Naturstein, Kunststein, Beton, Keramik, gebranntem Steingut, glashaltiges Material, Korallenbaustoff, Perlmut, auf Basis von verflüssigtem Stein oder Magma hergestelltem Steingut – im folgenden Steingut genannt – welches durch ein großflächig einseitig oder beidseits oder vollständig umhüllend angebrachtes stabilisierendes Fasermaterial und Matrix, im folgenden Träger genannt, stabilisiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger pflanzliche oder pflanzliche carbonisierte Fasern enthält.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix des Trägers eine Epoxidharz-, Polyesterharz-, Phenolharz-, Polyimidharz-, Cyanatesterharz-, Melaminharz-, Polyurethanharz- oder Silikonharzbasis hat.
  3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix eine Keramik- oder Wasserglassbasis hat.
  4. Anordnung nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger ein Gemisch unterschiedlicher Fasermaterialien in einer Schicht enthält oder aus mehreren Schichten mit jeweils unterschiedlichen Fasermaterialien besteht.
  5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger Keramik und Pflanzenfasern oder carbonisierte Pflanzenfaser enthält.
  6. Anordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasermatrial des Trägers vollständig aus Carbon-Pflanzenfasern besteht.
  7. Anordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in einer zusätzlichen Trägerschicht eine Aramidfaser oder Glas- bzw. S-Glas-Faser, Steinfaser oder Seidenspinnenfaser oder ein Gemisch derselben enthalten ist.
  8. Anordnung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der in Anspruch 1 beschriebene Träger einen ähnlichen Ausdehungskoeffizienten besitzt, wie das zu tragende Steingut.
  9. Anordnung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der in Anspruch 1 beschriebene Träger einen annähernd gleichen Ausdehungskoeffizienten besitzt, wie das zu tragende Steingut.
  10. Anordnung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der in Anspruch 1 beschriebene Träger einen gleichen Ausdehungskoeffizienten besitzt, wie das zu tragende Steingut.
  11. Anordnung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der in Anspruch 1 beschriene Träger einen kleineren Ausdehungskoeffizienten besitzt, wie das zu tragende Steingut.
  12. Anordnung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteils als Längsträger, Lastarm oder Lastarmelement im Maschinenbau, zur Stabilisierung von Skiern, Masten oder Bäumen z. B. bei Segelbooten, als Gestänge von Fluggerät aller Art Im Rumpf oder Flügel, Last- und Tragarm und Gerüstbauteil, sowie als Bauteil von Kränen und im Bau von Fahrzeugen aller Art Anwendung findet.
  13. Anordnung nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß diese einseitig stabilisierte Steinplatte auf der Aussenseite eines Boots-, Flugzeugrumpfes oder einer Raumfähre angebracht ist, wobei die Steinseite die äußere Oberfläche bildet.
  14. Anordnung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil als Querträger oder Stütze in Häusern eingebaut ist.
  15. Anordnung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil als Wandverkleidung im Baubereich, als Fußbodenfliese oder Treppenstufe angebracht ist.
  16. Anordnung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil als Arbeitsplatte, zum Beispiel als Küchenarbeitsplatte ausgeführt ist.
  17. Anordnung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil in Bereichen mit großen Temperaturschwankungen als Kaminverkleidung, Gräteverkleidung, besonders Rundverkleidung von Maschinen, Küchengeräten, insbesondere Toastern oder Kaffeemaschinen, Dunstabzugshauben und Kühlschränken, Badverkleidungen, insbesondere von Badewannen und Becken oder Wänden im Bad, und an Möbeln, sowie an Küchengeräten wie Spülmaschinen oder Backöfen, sowie Dekorationsgegenständen angebracht ist.
  18. Anordnung nach Anspruch 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil zusätzlich durch eine weitere Schicht in Form einer Eierkastengeometrie oder anderen Sandwicheinlage, wie z.B. Bienenwabenformen, oder Blähglas, stabilisiert wird.
  19. Anordnung nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil bezüglich der Mischung von Fasertyp, deren Orientierung und Matrix so eingestellt wird, daß sich gezielt sowohl ein positiver oder negativer Gesamt-Ausdehnungskoeffizient einstellt.
  20. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausdehnungskoeffizient der Träger, der an einer Seite der Steinplatte angebracht ist, in Abhängigkeit von Dicke und Material des Steinguts so negativ eingestellt ist, daß auch an der dem Träger abgewandten Oberfläche des Steins noch eine solche Vorspannung existiert, die den Stein beim Biegen vor Spaltöffnung an der Oberfläche schützt.
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