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Die
Erfindung betrifft ein Bauelement und ein Gebäudeteil mit
einer Mehrzahl von Bauelementen der vorgenannten Art.
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Die
Verwendung von Altpapier und Altpappe zur Herstellung von multifunktionalen
Bauelementen mit guten Dämmeigenschaften für Wärme
und Schall ist aus dem Stand der Technik bereits bekannt. So wird
in der
DE 40 05 719
A1 ein Verfahren zum Herstellen von Bausteinen und Bauelementen
zum Errichten von Bauwerksteilen, insbesondere Wänden, beschrieben,
wobei unbehandeltes Altpapier in Wasser eingeweicht, anschließend
zerkleinert und mit Zement gemischt wird. Das so erhältliche
Mischgut wird in Bausteinformen eingefüllt und gepreßt
und die so erhaltenen Bausteine werden etwa zwei bis vier Wochen
getrocknet. Durch die Zementzugabe wird die Druckfestigkeit der
Bauelemente vergrößert. Von Nachteil bei den bekannten
Bausteinen ist der notwendige Einsatz von Zement zur Vergrößerung
der Druckfestigkeit, was zu einem erhöhten verfahrenstechnischen
Aufwand und zu erhöhten Kosten der bekannten Bausteine
führt.
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Aus
der
DE 195 13 770
C2 ist ein Bauelement bekannt, welches einen mehrschichtigen
Aufbau mit mindestens einer Kernschicht und einer allseitig umgebenden
Deckschicht besitzt, wobei die Kernschicht aus granulierten Papierkügelchen
besteht, die von einer aus Altpapier und/oder Altpappe hergestellten
Deckschicht allseitig umgeben ist. Das bekannte Bauelement der vorgenannten
Art weist aufgrund der Kernschicht aus granulierten Papierkügelchen
eine nur begrenzte Tragkraft auf. Im übrigen ist die Herstellung
dieses Bauelementes ebenfalls verfahrenstechnisch aufwendig und
mit erhöhten Kosten verbunden.
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Der
Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Bauelement, einschließlich
des Herstellungsverfahrens, aus Papier und/oder Pappe, insbesondere aus
Altpapier und/oder Altpappe, zu schaffen, welches recyclingfähig
und durch seine Formgebung und guten Dämmeigenschaften
multifunktional verwendbar und in einfacher Weise bei geringen Kosten herstellbar
ist.
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Die
vorgenannte Aufgabe wird durch ein Bauelement mit den Merkmalen
von Anspruch 1 und ein Gebäudeteil mit den Merkmalen von
Anspruch 16 gelöst. Die Erfindung betrifft die Verwendung
insbesondere von Ballen aus Altpappe, Altpapier oder Altkarton als
Baumaterial zur Herstellung von Gebäuden und/oder Gebäudeteilen
sowie die ”Veredelung” der Ballen als Rohmaterial
insbesondere durch Zugabe von Imprägniermitteln gegen Feuchtigkeit und/oder
von Brandschutzmitteln, durch Farbanstriche sowie durch Zugabe von
Verfestigern oder dergleichen. Dabei betrifft der Begriff ”Ballen” nicht
nur die Quaderform, sondern beliebige Formen von zu einem Formkörper
verpreßten Papier- und/oder Pappen- und/oder Kartonstücken.
Der Erfindung liegt vorzugsweise der Grundgedanke zugrunde, Papiere und/oder
Pappen, insbesondere Altpapier und/oder Altpappen, unmittelbar nach
dem Sammeln des Altmaterials, miteinander zu verpressen, um einen Formkörper
als Bauelement zur Verfügung zu stellen. Dabei werden ungeordnete
mehrlagige Anhäufungen von Papier- und/oder Pappenstücken
einer Presse zugeführt.
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Erfindungsgemäß ist
dabei vorgesehen, daß unzerschnitzelte Papier- und/oder
Pappenstücke in wenigstens einem Preßvorgang in
einer im wesentlichen ungeordneten Schüttung miteinander
zu einem Formkörper verpreßt werden, wobei es
beim Pressen zu einer Verformung, insbesondere zum Umbiegen, Umknicken
oder zum Verknüllen der Papier- oder Pappenstücke
kommt, so daß diese nach dem Preßvorgang bereichsweise
ineinander eingreifen und formschlüssig miteinander verbunden
sind. Durch Ineinandergreifen wird ein sich gegenseitig haltender Verbund
gebildet, wobei es die Erfindung zuläßt und vorzugsweise
vorsieht, daß dieser Verbund aus miteinander verpreßten
Papier- und/oder Pappenstücken zusätzlich abgebunden
wird, um den Formkörper zu stabilisieren. Beim Verknüllen
der Papiere und/oder Pappen während des Preßvorgangs
erfolgt eine Verzahnung bzw. ein bereichsweise gegenseitiges Verkeilen
der miteinander verpreßten Papier- und/oder Pappenstücke.
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Bei
dem Formkörper handelt es sich um einen im wesentlichen
massiven, d. h. einen durchgängigen Verbundkörper
aus mehreren Lagen Papier und/oder Pappe, wobei sich das erfindungsgemäße Bauelement
durch einen hohen Verdichtungsgrad und damit große Stabilität
sowie eine hohe wärmedämmende Wirkung auszeichnet.
Im übrigen läßt sich das erfindungsgemäße
Bauelement in einfacher Weise und bei geringen Kosten herstellen.
Die erfindungsgemäßen Bauelemente können
zur Schaffung selbsttragender Konstruktionen oder als Werbewände
eingesetzt werden. Eine raumbildende Anordnung der Formkörper
ist bevorzugt. Grundsätzlich ist auch deren Verwendung
als Möbel möglich.
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Die
Papier- und/oder Pappenstücke aus denen das Bauelement
gebildet ist, stammen vorzugsweise aus einer Altmaterialsammlung
und können unterschiedliche Größen und/oder
unterschiedliche Formen aufweisen. Im wesentlichen können
blatt- oder bogenförmige flächige Papier- und/oder
Pappenstücke eingesetzt werden mit regelmäßiger
Kontur oder unregelmäßiger Kontur, was die Folge
des Ein- oder Zerreißens der Papier- und/oder Pappenstücke
vor dem Preßvorgang sein kann. Die Papier- und/oder Pappenstücke
können unterschiedliche Flächengewichte aufweisen.
Darüber hinaus kann es sich um Papier- und/oder Pappenstücke
mit (unterschiedlichen) Standardformaten handeln, die miteinander
verpreßt werden. Der Begriff ”Standardformat” umfaßt
im Sinne der Erfindung zum einen Standardgrößen
für Papier- und Pappenformate, aber auch solche Flächengeometrien,
die beispielsweise für Kartonverpackungen zum Einsatz kommen.
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Vorzugsweise
werden die Papiere und/oder Pappen trocken miteinander verpreßt.
Grundsätzlich ist es aber auch möglich, daß die
Pressung unter Beigabe von Imprägnierungsmitteln erfolgt
(Naßpressung). Gegebenenfalls ist auch eine Pressung unter Beigabe
von Klebstoffen (Feucht-/Naßpressung) möglich.
Auch das vorherige Besprühen/Benebeln mit Wasser der zu
verpressenden Papier- oder Pappenstücke ist möglich.
Damit wird eine wesentlich höhere Verdichtung erreicht
und eine höhere Formgenauigkeit beim Preßvorgang.
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Die
Grundidee der Erfindung besteht aus der Verwendung von Materialien,
die der Wertschöpfungskette entnommen, zu einem modularen
Bauelement verarbeitet und nach dem Ende einer Nutzung dem Wertstoffkreislauf
wieder zu annähernd 100% zugeführt werden können.
In der Öko-Bilanz wird damit ein wichtiger Beitrag für
ressourcenschonende und energiesparende Bauweise ermöglicht.
Darüber hinaus sind die verwendeten Altmaterialien preisgünstig
erhältlich, was zu geringen Herstellungskosten beiträgt.
Es lassen sich Formkörper mit Wandstärken bis
150 cm, vorzugsweise bis 70 cm, insbesondere bis 50 cm, herstellen,
so daß eine sehr hohe Wärmedämmung gewährleistet
ist. Angestrebt sind Wandstärken von ca. 10 bis 40 cm aufgrund
einer besseren Handhabbarkeit der Formkörper.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Bauelement handelt es sich
vorzugsweise um im wesentlichen quaderförmige Bausteine.
Grundsätzlich läßt es das Verfahren jedoch
zu, Stützen, Profilkörper, Paneele, Platten, Scheiben,
Blöcke, Stäbe oder sonstige Träge- und
Leisten oder dgl. und andere geometrische Figuren/Körper
jeweils als Vollkörper herzustellen. Diese können
dann zur Errichtung von tragenden oder nicht-tragenden Gebäudeteilen,
Innen- oder Außenwänden, Böden oder Decken
eines Gebäudes als Werbeflächen oder als Möbel
eingesetzt werden.
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Bei
der Sammlung von Altpapier und Altpappe können die erfaßten
Altmaterialien klassifiziert bzw. bestimmten Sorten zugeordnet werden.
Das Verfahren läßt grundsätzlich die
Verwendung beliebiger Sorten zu, d. h. auch sogenannter Späne.
Vorzugsweise können jedoch nachfolgend angegebene Sorten
eingesetzt werden, nämlich
- – unsortiertes
gemischtes Altpapier, wobei unerwünschte Stoffe entfernt
worden sind und eine Mischung verschiedener Papier- und Pappensorten ohne
Begrenzung der Anteile an kurzfaserigem Material vorgesehen ist,
- – sortiertes gemischtes Altpapier, wobei eine Mischung
verschiedener Papier- und Pappenqualitäten, die maximal
40% an Zeitungen und Illustrierten enthalten, vorgesehen ist,
- – Graukarton, wobei bedruckter und unbedruckter, weiß gedeckter
und ungedeckter grauer Karton oder gemischter Karton, frei von Wellpappe, umfaßt
sind,
- – Kaufhausaltpapier, das aus gebrauchten Papier- und
Kartonverpackungen, die mindestens 70% Wellpappe enthalten, und
einen Restanteil von Vollpappen und Packpapier, besteht,
- – alte Wellpappe-Verpackungen, die gebrauchte Verpackungen
und Bögen aus Wellpappe verschiedener Qualitäten
enthalten,
- – sortiertes Büroaltpapier,
- – weiße Akten, holzfrei, wobei weißes
Schreib- und Druckpapier, sortiert, holzfrei, aus Büroarchiven,
frei von Kassenblocks, Kohlepapier und nicht wasserlöslichen
Kleberückständen, umfaßt ist,
- – weißer mehrlagiger Karton, stark bedruckt (Chromoersatzkarton),
wobei Abschnitte von stark bedrucktem, weißen mehrlagigen
Karton umfaßt sind und der Karton aus Zellstoff, Holzschliff-
oder TMP-Lagen besteht und graue Lagen ausgenommen sind,
- – weißer mehrlagiger Karton mit leichtem Andruck (Chromoersatzkarton),
wobei Abschnitte von weißem, mehrlagigem Karton, mit leichtem
Andruck umfaßt sind und der Karton aus Zellstoff, Holzschliff-
oder TMP-Lagen besteht,
- – neue Späne aus Wellpappe mit Decken aus Kraft-
oder Testlinern,
- – unbenutzte Kraftwellpappe, wobei unbenutzte Verpackungen,
Bogen und Späne aus Wellpappen, ausschließlich
mit Kraftlinern sowie Wellen aus Zellstoff oder Halbzellstoff umfaßt
sind,
- – unbenutzte Wellpappen, wobei unbenutzte Verpackungen,
Bogen und Späne aus Wellpappen mit Decken aus Kraft- oder
Testlinern umfaßt sind,
- – gebrauchte Kraftwellpappen, wobei gebrauchte Verpackungen
aus Wellpappe, Decken ausschließlich mit Kraftlinern sowie
Wellen aus Zellstoff oder Halbzellstoff umfaßt sind,
- – gebrauchte Kraftpapiersäcke, wobei saubere, gebrauchte
Kraftpapiersäcke, naßfest und nicht-naßfest,
umfaßt sind,
- – gebrauchtes Kraftpapier, wobei Kraftpapier und -pappen,
gebraucht, naturfarbig oder hell umfaßt sind,
- – unbenutztes Kraftpapier, wobei Späne und
andere Kraftpapiere und -pappen, unbenutzt, naturfarbig, umfaßt
sind, und
- – gemischtes Altpapier, wobei unsortiertes Altpapier,
getrennt von anderen Materialien gesammelt, enthalten ist.
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Es
versteht sich, daß die vorgenannte Aufzählung
nicht abschließend ist. Grundsätzlich können
auch neuwertige Papiere und/oder Pappen, die beispielsweise als
Herstellungsabfälle bei der Papier- und/oder Pappenproduktion
und/oder -verarbeitung anfallen, eingesetzt werden, Nachfolgend
wird der Einfachheit halber von Altpapier und Altpappe gesprochen,
was neuwertige Papier- und/oder Pappenabfälle und -reste
ebenfalls umfassen soll. Im übrigen versteht es sich, daß auch
Mischungen der vorgenannten Sorten das Ausgangsmaterial zur Herstellung
des Bauelementes bilden können. Beispielsweise kann eine
Mischung aus Altpapier mit ca. 70 bis 80 Gew.-% Wellpappenanteil
eingesetzt werden.
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Der
Begriff ”unzerschnitzelte” Papier- und/oder Pappenstücke
im Sinne der Erfindung soll zur Abgrenzung von sogenannten Scraps
(Schnitzeln) von Papier- oder Pappmaterialien zu verstehen sein,
d. h. Streifen aus Papier- oder Pappen (Abfällen) mit einer
Breite von weniger als 2 cm, insbesondere von weniger als 1 cm.
Die für den Preßvorgang eingesetzten Papier- und/oder
Pappenstücke können bei der Erfindung dagegen
eine Flächengröße von mehr als 4 cm2, vorzugsweise von mehr als 100 cm2, insbesondere von mehr als 500 cm2, weiter insbesondere von mehr als 1.000
cm2, aufweisen, wobei die vorgenannten Flächenangaben
sich auf wenigstens 10%, vorzugsweise mehr als 20%, insbesondere
mehr als 50%, weiter insbesondere mehr als 90%, der miteinander
verpreßten Papier- und/oder Pappenstücke eines
Bauelementes beziehen.
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Der
Preßvorgang erfolgt vorzugsweise bei einem Druck von 5
bar bis 250 bar, insbesondere bei mehr als 100 bar, weiter insbesondere
bei mehr als 120 bis 140 bar. Die Pressung kann aber auch bei Drücken
zwischen 500 bis 1000 bar oder zwischen 1000 bis 2500 bar oder mehr
erfolgen. Ein Einsatz von Kanal-, Horizontal- und Vertikal-Ballenpressen üblicher
Bauart ist möglich. Bei diesem Preßdruck läßt
sich ein Formkörper mit geringem Lückenvolumen
zwischen den Papier- bzw. Pappenlagen und hoher Festigkeit herstellen.
Je nach Druckniveau der eingesetzten Pressen können die
Papier- und Pappenstücke bei einem (handelsüblichen)
durchschnittlichen Druck von 120 bis 140 bar zu vergleichsweise großen
Formkörpern von beispielsweise 60 × 60 × 120
cm mit einem Gewicht von ca. 300 bis 600 kg verpreßt werden.
Durch die vorgenannte Größe der Formkörper
von 60 × 60 × 120 cm entsteht ein in Trockenbauweise
versetzbares Kleinmodul, welches jederzeit aufgebaut und wieder
demontiert werden kann. Bei einer gewählten Breite der
Formkörper von 60 cm werden im übrigen sehr gute
Wärmedämmeigenschaften sichergestellt. Bei gleichem
Druck lassen sich darüber hinaus Formkörper mit
einer Wandstärke von ca. 10 bis 30 cm herstellen, die bereits sehr
gute Wärmedämmeigenschaften aufweisen und leicht
verarbeitbar sind.
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Um
die Altpapier- und/oder Altpappenstücke nach dem Pressen
zu fixieren, kann vorgesehen sein, daß diese nach dem Pressen
kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig miteinander
verbunden werden. Eine stoffschlüssige Verbindung kann
beispielsweise das gegenseitige Verkleben der Altpapier- und/oder
Altpappenstücke vorsehen. Das Verkleben der Altpapier-
und/oder Altpappenstücke kann vor dem Preßvorgang
erfolgen, wobei die Stücke mit einem flüssigen
Kleber besprüht oder in dem Kleber getränkt werden
können. Auch ist es möglich, daß nach
dem Pressen der so erhaltene Formkörper auf den Außenseiten
mit einem Klebstoff beschichtet wird, um das Zusammenhalten der
Papier- oder Pappenstücke zu verbessern. Vorzugsweise werden
die Altpapier- und/oder Altpappenstücke jedoch mit wenigstens
einem drahtförmigen und/oder bandförmigen und/oder
gitterförmigen Verbindungselement verbunden, wobei durch
das Verbindungselement ein Anpreßdruck der auf beiden Seiten
des Formkörpers außenliegenden Papier- und/oder
Pappenlagen ausgeübt und somit die gepreßten Papier-
und/oder Pappenstücke gegeneinander verspannt bzw. zusammengehalten
werden. Bei einer einfachen Ausführungsform der Erfindung
kann eine Drahtbindung vorgesehen sein, um ein Bündel aus
einer Mehrzahl von miteinander verbundenen gepreßten Papier- und/oder
Pappenlagen zu erhalten. Durch die Drahtbindung werden die gepreßten
Lagen gegeneinander fixiert.
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Bei
einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
kann eine gabionenähnliche Verpackung vorgesehen sein,
was es ermöglicht, die Formkörper maßhaltig
aneinander zu fügen. Die Bauelemente sind dann in einen
Drahtkorb eingespannt, wobei Gabionenaussteifungsmatten zwei- bis
sechsseitig den Formkörper umgebend vorgesehen sein können.
Zur besseren Handhabbarkeit und präziseren Verlegemöglichkeit
können die Formkörper eine vierseitige Einfassung
mit Gabionenaussteifungsmatten bzw. Drahtgittern erhalten. Zur weiteren Aussteifung
bzw. Erhöhung der Stabilität eines aus den Bauelementen
errichteten Gebäudeteils kann vorgesehen sein, die Gabionenaussteifungsmatten bzw.
Gabionenkörbe miteinander zu verbinden, insbesondere mittels
Zugdrähten. Dadurch wird der Gebäudeteil stabilisiert
und die Montage der Formkörper erleichtert. Gleiches gilt
für die Demontage in Erweiterungs- bzw. Rückbaufällen.
Die erfindungsgemäßen Formkörper sind
damit insbesondere zum Errichten von temporären Bauten
vorgesehen, deren Haltbarkeit jedoch auch 100 bis 200 Jahre und
darüber hinaus betragen kann.
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Im übrigen
kann beim Aufeinanderschichten wenigstens ein Versteifungselement
zwischen die Altpapier- und/oder Altpappenstücke eingebracht werden,
wobei die Altpapier- und/oder Altpappenstücke zusammen
mit dem Versteifungselement gepreßt werden können.
Hier können stiftartige Aussteifungsstäbe aus
Stahl, Holz, Kunststoff und verdichteter Pappe/Papier horizontal
und/oder vertikal im Inneren des Formkörpers verlaufend
vorgesehen sein.
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Zur
weiteren Versteifung kann ein gitter- oder stabförmiges
Versteifungselement mit einer Außenfläche des
Formkörpers verbunden sein, wobei Gabionenaussteifungsmatten
oder Aussteifungsstäbe verwendet werden können.
Im übrigen können auch mehrere im und/oder an
dem Formkörper vorgesehene Versteifungselemente miteinander
verbunden werden, um die Stabilität des Formkörpers
noch weiter zu erhöhen.
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Zur
Hydrophobierung und/oder zum Verkleben und/oder zur Erhöhung
des Feuerwiderstandes und/oder zur Verbesserung des Brandverhaltens kann
der Formkörper auf wenigstens einer Außenseite,
vorzugsweise auf allen Außenseiten, imprägniert werden.
Im übrigen kann der Formkörper auch durchimprägniert
werden, wobei durch die Imprägnierung auch die Festigkeit
des Formkörpers erhöht werden kann. Die Druckimprägnierung
beispielsweise mit Kieselsäure kann zur Erhöhung
der Festigkeit führen.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist eine mehrstufige
Imprägnierung vorgesehen. Um die Oberfläche der
Formkörper vor Feuchtigkeit, wie beispielsweise Luftfeuchtigkeit
oder Schlagregen, zu schützen, kann ein zweistufiges Imprägnierungsverfahren
unter Verwendung von Paraffinwachsen eingesetzt werden. Paraffinwachse
haben stark hydrophobe Eigenschaften und sind so zur Imprägnierung
von Oberflächen gegen Feuchtigkeit und kondensiertes Wasser
kostengünstig einsetzbar. In einer ersten Imprägnierstufe
werden die Formkörper mit wenigstens einer Außenseite,
vorzugsweise mit einer später bewitterten Seite, mit einem
beispielsweise bei Raumtemperatur flüssigem Paraffinwachs
getränkt. Dazu wird der Formkörper mit der Außenseite
in dem Imprägnierungsmittel gelagert, vorzugsweise über
ca. 5 bis 10 min in flüssigem Paraffinwachs bei einer Schichthöhe
von ca. 2 bis 3 cm. Das Paraffinwachs durchtränkt dann
aufgrund der Saugeigenschaften (Kapillarwirkung) den Formkörper
bzw. die Altpapier- und/oder Altpappenstücke ausgehend
von der Oberfläche bis in eine Tiefe des Formkörpers
von weniger als 20 cm, vorzugsweise von 5 cm bis 15 cm. Insbesondere
saugfähige Altmaterialien, wie Wellpappen oder Karton,
wiesen eine höhere Durchtränkungstiefe auf als
wenig saugende Materialien, wie beispielsweise beschichtete Papiere oder
Hochglanzprospekte. Im Ergebnis kommt es damit zu einer unterschiedlich
tiefen Imprägnierung des Formkörpers auf der Außenseite.
In der ersten Imprägnierstufe kann es zudem zum Verkleben
der aneinander anliegenden Papier- und/oder Pappenstücke kommen.
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In
einer zweiten Imprägnierungsstufe wird die Oberfläche
der Außenseite mit einem Imprägniermittel beschichtet,
wobei zur Oberflächenimprägnierung beispielsweise
eine Beschichtung der Oberfläche mit einem bei Raum- bzw.
Umgebungstemperatur festen Wachs, insbesondere Paraffinwachs, vorgesehen
sein kann. Die Imprägnierung kann beispielsweise durch
Aufsprühen erfolgen. Grundsätzlich ist es auch
möglich, daß festes Wachs aufgeschmolzen und der
Formkörper in das geschmolzene Wachs eingetaucht wird.
Nachdem der Formkörper wieder aus dem Wachs entfernt worden
ist, erkaltet das Wachs und bildet so eine Oberflächenversiegelung
aus. Dabei werden auch die zwischen den Papier- und Pappenschichten
vorhandenen Klüfte bzw. Spalte geschlossen und die seitlichen Öffnungen
der Klüfte versiegelt. Dadurch wird auch ein Eindringen von
Feuchtigkeit und Wasser auch in kondensierter Form sicher unterbunden.
In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, daß die Außenseite
des Formkörpers in der zweiten Imprägnierstufe
bis in eine Tiefe von weniger als 10 cm, vorzugsweise von weniger
als 5,0 cm, insbesondere von 2,0 bis 3,0 cm, imprägniert
wird. Die gewählten Materialien nehmen die durch Wärme/Kälte
bedingten Bewegungen des Papier-/Papiermaterials auf, so daß keine
Risse oder Beschädigungen in der Imprägnierung
entstehen können.
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Durch
die gewählte zweistufige Imprägnierung wird die
Ausbildung einer hydrophoben äußeren Schicht sichergestellt.
Im übrigen ist die Imprägnierung einfach und kostengünstig
durchzuführen, wobei Paraffinwachse ökotoxikologisch
unbedenklich sind. Eine Beeinflussung des Papier- bzw. Pappenrecyclings
nach dem Rückbau der Formsteine ist nicht zu erwarten.
Im übrigen wird die Farbgebung und Oberflächenstrukturierung
der in dem Formkörper miteinander verbundenen Papier- und/oder
Pappenlagen vorzugsweise nicht gegenüber dem Ausgangsmaterial
verändert. Die Veränderung der Farbgebung der
Papiere und/oder Pappen durch Imprägnierung ist unterschiedlich.
Bei Paraffinwachsen als Imprägnierungsmittel ist die Veränderung
der Farbgebung gering und mit Additiven behebbar, bei Druckimprägnierung
kommt es zu eher dunklen Verfärbungen.
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Die
Imprägnierung dient zur Erhöhung der Wasser-/Feuchtebeständigkeit
gegen Regen und Luftfeuchtigkeit sowie gegen Drücken des
Wassers oder sonstiger Flüssigkeiten. Zur Imprägnierung kann
eine Kunststoffbeschichtung vorzugsweise mit thermoplastischen Kunststoffen
aller Art oder mit Gummi vorgesehen sein. Auch kann die Beschichtung
mit Lacken oder Farben vorgesehen sein. Die Imprägniermittel
können durch Tränken, Sprühen oder Aufstreichen
und mit sonstigen Beschichtungsverfahren aufgebracht werden, vor
und/oder während und/oder nach dem Preßvorgang.
Als Imprägnierungsmittel können darüber
hinaus Paraffinwachse/Flüssigwachse mit einem Schmelzpunkt
zwischen 50–120°C, Flüssigwachse in Kombination
mit Festwachsen, Harze, insbesondere Epoxidharze, wasserbeständige
Leime, Öle, Latexmittel, Schichtsilikate (Bentonite), Aquafin,
Kieselsäure oder Imprägniercremes zum Einsatz
kommen. Die Imprägnierung mit Kieselsäure kann
durch ein Kesseldruckverfahren erfolgen. Kommen Paraffinwachse/Flüssigwachse
zum Einsatz, darf es auch bei intensiver Sonneneinstrahlung nicht
zu einem Aufschmelzen oder sonstiger Beschädigung der Imprägnierung
kommen. Klebstoffe können zur Versiegelung der Oberflächen
und auch zur Versiegelung von Innenflächen eingesetzt werden.
Zur Oberflächenimprägnierung kann der unter dem
Handelsnamen ”Ponal” erhältliche Klebstoff
der Firma Henkel KGaA oder gleichartige bzw. -wertige Klebstoffe
eingesetzt werden. Durch Aufhellzusätze kann einer Verdunkelung
der Papier- oder Pappenstücke entgegengewirkt werden. Für
einen Brandschutz der Papier- und/oder Pappenstücke kann
eine Kohlendioxid-Mantelbeschichtung vorgesehen sein. Als Flammschutzmittel
und/oder zum Leimen kann Alaun verwendet werden.
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Die
gewählte Imprägnierungsmethode hängt im
wesentlichen von den von dem erfindungsgemäßen
Bauelement geforderten Eigenschaften und der Zusammensetzung des
Bauelementes ab. Zur Imprägnierung kann eine Kunststoffbeschichtung
beispielsweise mit Schrumpffolien oder eine nanoskalige Beschichtung
vorgesehen sein. Durch Druck- und/oder Ölimprägnierung
läßt sich der Formkörper im wesentlichen
vollständig durchimprägnieren.
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Handelt
es sich bei den erfindungsgemäßen Bauelementen
um Bausteine, Profile oder Träger sowie Stäbe,
kann eine Länge bis zu 10 m und eine Breite bis zu 2 m
vorgesehen werden. Bei Paneelen, Platten oder Scheiben kann die
Größe 100 cm2 bis 25 m2 betragen, bei einer Seitenlänge
von 10 cm bis 5 m und Stärken von 0,5 cm bis 20 cm.
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Vorzugsweise
werden Altpapier- und/oder Altpappenstücke frei von Zuschlagstoffen
als Ausgangsmaterial für den Preßvorgang eingesetzt.
Zuschlagstoffe im Sinne der Erfindung sind solche Stoffe, die im
Altpapier und/oder in Altpappen nach der Sammlung der Altmaterialien
nicht vorhanden sind und üblicherweise in Baumaterialien
zur Erhöhung der Festigkeit zugegeben werden, wie beispielsweise Zement
oder sonstige festigkeitssteigernde Bindematerialien. Grundsätzlich
ist es jedoch auch möglich, das Altpapier und/oder die
Altpappen vor dem Preßvorgang mit Bindemitteln und/oder
Imprägniermitteln zu beschichten und/oder zu tränken
und anschließend zu pressen, um eine hohe Festigkeit sicherzustellen.
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Bei
der Erfindung werden das Altpapier und/oder die Altpappen so als
Ausgangsmaterialien eingesetzt, wie sie bei der Reststoffsammlung
anfallen, d. h. es werden vorzugsweise chemisch und/oder mechanisch
unbehandelte Altpapiere und/oder unbehandelte Altpappen gepreßt,
d. h., es ist keine chemische oder mechanische Vorkonditionierung
des gesammelten Altpapiers und/oder der gesammelten Altpappen vor
dem Preßvorgang vorgesehen. Gleichwohl ist es möglich,
daß das Altpapier und/oder die Altpappen vor dem Pressen
mechanisch zerkleinert und auf eine Stückgröße
von vorzugsweise mehr als 4 cm2, weiter
vorzugsweise von mehr als 50 cm2, insbesondere
von mehr als 100 cm2 und weiter insbesondere
von mehr als 500 cm2, gebracht werden. Dadurch
werden der Preßvorgang vereinfacht und der Zusammenhalt
der Schichten im Verbund der ineinander verzahnten und/oder miteinander
verknüllten Papiere und Pappen in ungeordneter Lage verbessert.
Im Ergebnis werden stückige Altpapiere und/oder Altpappen
eingesetzt, wobei eine Zerfaserung und/oder Auflösung der
an sich festen Papier- und/oder Pappenstücke, d. h. eine Änderung
der physikalischen Konsistenz, nicht vorgesehen ist. Die Dicke der
für den Preßvorgang eingesetzten Altpapier- und/oder
Altpappenstücke kann vorzugsweise zwischen 0,1 mm bis 5,0
cm betragen.
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Der
Feuchtegehalt der für den Preßvorgang eingesetzten
Altpapier- und/oder Altpappenstücke kann weniger als 15
Gew.-%, vorzugsweise maximal 10 Gew.-%, weiter vorzugsweise maximal
5 Gew.-%, betragen. Durch Trocknen des Formkörpers nach dem
Preßvorgang und vorzugsweise vor dem Imprägnieren
läßt sich der Feuchtegehalt auf einen Wert von
kleiner als 3 Gew.-%, insbesondere auf einen Wert von 0,1 bis 2
Gew.-%, verringern. Ist vorgesehen, die Papiere und/oder Pappen
zusammen mit einem Imprägnierungsmittel und/oder mit Klebstoffen zu
pressen, kann vorzugsweise ebenfalls eine Trocknung vorgesehen sein.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung exemplarisch erläutert.
Es versteht sich, daß die anhand der Zeichnung offenbarten
Merkmale mit den vorgenannten Merkmalen kombiniert werden können,
auch wenn dies nicht im einzelnen beschrieben ist.
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In
der einzigen Figur der Zeichnung ist ein Bauelement 1 aus
Altpapier und/oder Altpappe ausgebildet zur Verwendung als tragendes
oder nicht-tragendes Bauelement zur Errichtung von Gebäudeteilen
dargestellt. Das Bauelement 1 weist einen wilden Verbund
von verpreßten Altpapier- und/oder Altpappenstücken 2 auf,
wobei die Stücke 2 beim Pressen in ungeordneter
Schüttung bzw. in ungeordneten Lagen miteinander verzahnt
und/oder miteinander verknüllt werden, so daß zumindest
ein Teil der verpreßten Papier- und/oder Pappenstücke 2 bereichsweise
ineinandergreift und formschlüssige Verbindungen ausbildet.
Die Verbindung der einzelnen Papier- bzw. Pappenstücke 2 erfolgt
insbesondere durch bereichsweises Umknicken von Teilen der Stücke 2 beim
Preßvorgang. Die Papier- und/oder Pappenstücke 2 werden dabei
kreuz und quer, d. h. ungeordnet, in den Pressentunnel einer Preßvorrichtung
eingefüllt und auch so verdichtet. Der so erhältliche
Formkörper weist vergleichbare Materialeigenschaften bzw.
Kennwerte auf wie Kalk-Sand-Steine, Porenbetonsteine oder Holz.
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Die
gepreßten Altpapier- und/oder Altpappenstücke 2 sind
kraftschlüssig mittels einer Mehrzahl von Drähten
oder Metallbändern 3 als Verbindungselementen
verbunden. Dadurch wird die Formhaltung des Formkörpers
gewährleistet. Eine Verklebung kann ebenfalls vorgesehen
sein. Nicht dargestellt ist, daß statt einer Verbindung über
Metallbänder 3 auch stiftförmige oder
gitterförmige oder drahtförmige Verbindungselemente,
beispielsweise Gabionenmatten, vorgesehen sein können.
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Im übrigen
weist der Formkörper eine Imprägnierung 4 auf
der Außenseite auf, was lediglich schematisch dargestellt
ist. Die Imprägnierung ist zum einen zur Erhöhung
der Feuchtebeständigkeit des Formkörpers und zum
anderen dazu vorgesehen, die einzelnen Lagen von Altpapier- und/oder
Altpappenstücken 2 miteinander zu verkleben. Nicht dargestellt
ist im weiteren, daß eine erste Imprägnierungsschicht
von der Oberfläche des Formkörpers bis in den
Formkörper hineinreichen kann, wobei die erste Imprägnierungsschicht
durch Tränken des Formkörpers in einem flüssigen
Imprägnierungsmittel erhältlich ist. Eine zweite
weniger weit in die Tiefe des Formkörpers hineinreichende
Imprägnierungsschicht ist von außen auf den Formkörper
aufgebracht, um die Oberfläche des Formkörpers
zu versiegeln und Klüfte zwischen den gepreßten
Altpapier- und/oder Altpappenstücken 2 zu schließen.
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Die
Altpapier- und/oder Altpappenstücken 2 können
insbesondere an den Rändern des Formkörpers Umknickungen
und/oder Umbiegungen aufweisen, die Folge des Preßvorgangs
sind. Vorzugsweise werden die einzelnen Papier- und/oder Pappenstücke 2 kreuz
und quer, d. h. ungeordnet, in den Pressentunnel eingefüllt
und so verdichtet, was zu einen Umknicken, Umbiegen, Verknüllen
und Verzahnen führt. Somit wird ein Ballen generiert, bei
dem die miteinander verpreßten Papier- und/oder Pappenstücke zumindest
zum Teil durch Formschluß aneinandergehalten werden. Das
Bauelement 1 weist eine mittlere Druckfestigkeit nach DIN
EN 771-4 in Richtung X der Papierflachseiten von 1,0 bis
60,0 N/mm2, vorzugsweise zwischen 2,0 bis
20,0 N/mm2, insbesondere zwischen 2,75 bis
5,5 N/mm2, auf. Das Bauelement 1 läßt
sich damit einer Steinfestigkeitsklasse von 2 bis 6 zuordnen. In
einer Richtung Y quer zur Papierflachseite liegt die Druckfestigkeit
noch über den vorgenannten Werten.
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Im übrigen
weist das Bauelement 1 einen Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl
nach DIN EN 1745 von ca. 5 bis 10 auf, wobei die
Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl wiederum auf die Richtung
X in Papierflachseite bezogen ist. Die Wasserdampf-Diffusions-Widerstandszahl
kann beeinfluß werden durch eine Imprägnierung
des Formkörpers. In der Richtung Y quer zur Papierflachseite kann
die Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl auch über dem
vorgenannten Wert liegen.
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Die
mittlere Brutto-Trockenrohdichte des Bauelementes 1 nach DIN
EN 771-4 kann zwischen 200 bis 800 kg/m3,
vorzugsweise zwischen 300 bis 650 kg/m3,
insbesondere zwischen 325 bis 600 kg/m3,
betragen. Die Dicke d des Bauelementes 1 kann in Richtung
der Papierflachseite 5,0 cm bis 1,0 m, vorzugsweise mehr als 20
cm, insbesondere mehr als 50 cm, betragen. Dadurch läßt
sich das Bauelement 1 bedarfsweise für vielfältige
Anwendungsbereiche einsetzen.
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Nicht
dargestellt ist, daß auf wenigstens einer Außenseite
des Bauelementes 1 wenigstens ein Vorsprung und/oder wenigstens
eine Ausnehmung zur Ausbildung einer formschlüssigen Verbindung
mit einer komplementär ausgebildeten Außenseite
eines benachbarten Bauelementes 1 vorgesehen sein kann.
In diesem Zusammenhang kann die Verbindung von benachbarten Bauelementen 1 in
der Art einer Legostein-Verbindung vorgesehen sein. Dadurch wird
eine einfache und sehr stabile Verbindung der Bauelemente 1 sichergestellt.
Im übrigen können Nut- und Federverbindungen zur
gegenseitigen Befestigung der Bauelemente 1 vorgesehen
sein. Auch eine Befestigung über die Verbindungselemente und/oder über
Verklebungsstellen ist möglich.
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Die
Lebensdauer bzw. Haltbarkeit des dargestellten Bauelementes 1 beträgt
vorzugsweise zwischen 5 Jahren bis 10 Jahren, kann bei geeigneter Imprägnierung
jedoch auch bis mindestens 50 Jahre oder mehr betragen. Dadurch
läßt sich das dargestellte Bauelement 1 in
einer Vielzahl von Anwendungsbereichen einsetzen, beispielsweise
zur Errichtung von Innenwänden, Außenwänden,
Böden. Auch kann eine Beschichtung des Bauelementes 1 mit
Putz und/oder eine Verschalung, gegebenenfalls mit einer zusätzlichen
Dämmung, vorgesehen sein. Weitere Verwendungen betreffen
den Einsatz des Bauelementes 1 bei entsprechender Formgebung
für Fassadenpaneele, Fensterprofile, Fußleisten,
Möbel, Möbelelemente, Schalungen, Trockenbauelemente, Wandkomplettsysteme
(inklusive Dämmung), Abhangdecken, Zargen und Fensterbänke.
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Um
eine völlige Recyclingfähigkeit des Bauelementes 1 zu
gewährleisten, ist das Bauelement 1 nach DIN
EN 13432:2000 desintegrierbar, wobei, vorzugsweise bei
aerober Kompostierung nach einer gegenüber der DIN
EN 13432:2000 verlängerten Kompostierungsdauer
von mehr als 12 Wochen und höchstens 80 Wochen in einer
größer 2 mm-Siebfraktion des kompostierten Materials
maximal 10% des ursprünglichen Trockengewichtes des Formkörpers
auffindbar sind.
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Die
Herstellung des dargestellten Bauelementes 1 kann wie folgt
vorgesehen sein: Pappen und Papiere, Verpackungen, beispielsweise
Sorte B19/Kaufhausware, können im Einzelhandel durch die
Mitarbeiter zur Volumenreduktion in den Kisten-/Schachteleckverbindungsbereichen
eingerissen und dann mehr oder weniger auf den Flachseiten gestapelt
werden. Auf einem Gestellwagen kann der Abtransport zum Recyclinghof
erfolgen, oder in großen Kartons/Kisten, die durch die
Mitarbeiter des Einzelhandels gepackt worden sind. Nach dem Abladen der
Pappen und Papiere werden diese dem Preßvorgang ungeordnet
zugeführt, wobei Pappstöße mit einen
Förderband einem Trichter der Presse zugeführt werden
oder direkt von Mitarbeitern in den Trichter eingeworfen werden.
Im Trichter der Presse erfolgt dann ein ungeordneter Weitertransport
in den Pressentunnel (bei Horizontalpressen) oder in die Pressenkammer
(bei Vertikalpressen).
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Hier
sind aus dem Stand der Technik vollautomatische Kanalballenpressen
bekannt, wobei das Preßgut der Maschine über einen
offenen Füllschacht zugeführt wird. Durch Anhäufung
des Materials in der Presse wird eine Lichtschranke unterbrochen,
die den Preßvorgang einleitet. Der Preßstempel
verdichtet das Preßgut in den Preßkanal. Nach der
Verdichtung des Materials kehrt der Preßstempel in seine
Ausgangssituation zurück. Die Zuführung von Preßgut
kann während des Preßvorgangs weiter erfolgen,
da der Preßstempel den Füllschacht zum Preßbereich
verschließt. Der Ballen wird bei jedem Preßhub
ein Stück weiter in den Kanal gepreßt und bei
Erreichen der eingestellten Ballenlänge automatisch mit
einem Draht abgebunden. Das Verdichten der Pappen und Papiere unter
Einwirkung des Preßstempels erfolgt unter hohem Druck bis über
250 t.
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Das
Nachbefüllen über den Trichter bzw. den Füllschacht
kann automatisch, halbautomatisch oder manuell erfolgen. Im übrigen
ist das Zerschneiden der Ballen während oder nach der Pressung
möglich. Das Abbinden der Ballen kann mit Stahl- oder Kunststoffbändern
oder Kunststoffdrähten automatisch, halbautomatisch oder
manuell erfolgen. Dabei kann beispielsweise der Ballen bis zu zehn
Mal umreift werden, parallel versetzt zueinander oder in einer Kreuzverschnürung.
Nach dem Ausdrücken der Ballen aus der Ballenpresse kann
dann gegebenenfalls die Veredelung der Ballen durch Behandlung mit
Mitteln zur Feuchteimprägnierung, mit flammhemmenden Mitteln
oder mit verfestigenden Mitteln vorgesehen sein. Beispielsweise
können Farb- und Lackmittel oder Klebstoffe auf den Ballen
aufgebracht werden. Darüber hinaus können Verbindungsstifte
in den Formkörper eingebracht werden, um die einzelnen Lagen
von Papier- und/oder Pappenstücken zusammenzuhalten. Die
vorbeschriebene Veredelung kann grundsätzlich auch vor
dem Preßvorgang oder während des Preßvorgangs
erfolgen.
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Durch
Anpassung des Pressentunnels oder der Pressenkammer läßt
sich eine Nut- und Federausbildung der Formkörper beim
Preßvorgang realisieren. Über die Quaderform hinaus
sind auch andere Formen, wie beispielsweise Zylinder, Kugeln, Trapeze,
Kegel usw. herstellbar. Gegebenenfalls kann eine Pressung von allen
sechs Seiten in der Preßkammer erfolgen, um die Formstabilität
zu erhöhen sowie die Festigkeit des Formkörpers.
Eine feuchte Pressung ist durch Besprühen oder Tränken
der Papiere und/oder Pappen vor dem Preßvorgang möglich.
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Benachbarte
Ballen können durch Verkleben oder Stiftfixierung miteinander
verbunden werden. Auch ist ein Vernageln, Verschrauben, Verschnüren, Beplanken
oder dergleichen möglich. Zur Befestigung von Verankerungsmitteln
oder sonstigen Gegenständen können Löcher
in die Ballen gebohrt werden. Durch Aufstreichen, Bemalen oder Besprühen lassen
sich die Ballen beschriften.
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Schließlich
lassen sich die Ballen mit Furnieren aus Pappe/Kunststoff/Holz/Gips
oder dergleichen ummanteln. Auch ein Schälen der Formkörper durch
allseitiges oder teilseitiges Abschneiden, beispielsweise zur Formgebung,
kann vorgesehen sein, wobei vorzugsweise ca. 3 bis 10 cm der Außenbereiche
des Formkörpers abgetragen werden können. Alternativ
kann die äußere Schicht auch abgeflämmt oder
abgeschliffen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 4005719
A1 [0002]
- - DE 19513770 C2 [0003]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - DIN EN 771-4 [0034]
- - DIN EN 1745 [0035]
- - DIN EN 771-4 [0036]
- - DIN EN 13432:2000 [0039]
- - DIN EN 13432:2000 [0039]