DE69006550T2

DE69006550T2 - Baumaterial aus Pflanzenrückständen und Verfahren zu seiner Herstellung.

Info

Publication number: DE69006550T2
Application number: DE1990606550
Authority: DE
Inventors: Ayikoue Assiagnon Atayi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-06-22
Filing date: 1990-06-21
Publication date: 1994-09-01
Anticipated expiration: 2010-06-22
Also published as: EP0404679A1; FR2648743A1; EP0404679B1; DE69006550D1; FR2648743B1; WO1992010344A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Bau- bzw. Konstruktionswerkstoff, der aus pflanzlichen Resten erhalten wurde und analoge Verwendungen zu denen von Holz findet, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung davon.
Die bisher verwandte Technik zur Herstellung von derartigen Materialien beschränkte sich auf Briketts oder Preßkörper aus Holzfasern oder Holz- bzw. Sägespänen, die untereinander durch ein Bindemittel verbunden sind. Dieses Betriebsverfahren ergibt ein Endprodukt, dessen Einsatzbereich sehr beschränkt ist. Das Aufkommen neuer, sehr leistungsfähiger Bindemittel hatte keinen anderen Erfolg, als die Wetter- und Abnutzungsbeständigkeit zu verbessern, aber der mechanische Widerstand gegen starke Belastungen, denen Holz im allgemeinen ausgesetzt wird, blieb ungenügend.
Da Hartholz in zunehmendem Maße rar und teuer wird und sein massiver Einschlag eine Gefahr für das ökologische Gleichgewicht der Erde darstellt, ist es notwendig, es zu ersetzen.
In der US-A-4 608 106 hat man vorgeschlagen, Balken zu bilden durch Verkleben von Brettern oder Planken, deren Stirn- oder Endfläche bezüglich der Hauptoberfläche schräg geschnitten ist. Diese Technik ist kostspielig, zumal eine sorgfältige Ausführung erforderlich ist, um die Bildung von Zwischenräumen an den Übergängen zwischen den Brettern zu vermeiden.
In der FR-A-2 024 078 hat man auch ein Produkt vorgeschlagen, das aus flachen Bändern gebildet wird, die aus Bambusstämmen gewonnen werden, und wobei die Bänder geflochten werden, wobei das Geflecht dann durch Pressen und Kleben vereinigt wird, um Platten zu bilden. Diese Technik gestattet es nicht, die Bildung von Zwischenräumen zwischen benachbarten Flechten zu vermeiden, und darüber hinaus erfordert sie einen Schneidevorgang, um die flachen Bänder aus den Bambusstämmen zu erhalten.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Produkt vorzusehen, das kompakt und ohne Zwischenräume oder Löcher ist sowie durch ein einfaches Verfahren erhalten wird, und zwar aus kostengünstigen Rohstoffen.
Das Ziel der Erfindung ist es, ein weniger kostspieliges und mehr verfügbares Material als massives Holz vorzusehen, das dennoch geeignet ist, dieses in all seinen Verwendungen zu ersetzen und sogar in Strukturen verwendet zu werden, wo die Stärke der Belastungen die Verwendung selbst härtester Hölzer nicht gestattet.
Um dieses Ergebnis zu erhalten, sieht die Erfindung einen Bau- oder Konstruktionswerkstoff vor, der aus pflanzlichen Resten erhalten wurde, dadurch gekennzeichnet, daß er aus pflanzlichen Fasern gebildet ist, die mit einem Bindemittel imprägniert sind und die in Paketen paralleler Fasern gruppiert sind, wobei jedes Paket die Form eines schiefen Parallelepipeds besitzt, das vier parallel zu den Fasern verlaufende Seiten, von denen jeweils zwei parallel zueinander sind, und zwei Stirn- oder Endflächen aufweist, welch letztere parallel zueinander verlaufen und mit den Fasern einen Winkel von ungefähr zwischen 30º und 60º bilden, wobei die Pakete in übereinanderliegenden Schichten angeordnet sind, wobei jede Schicht mehrere Pakete aufweist von im wesentlichen der gleichen Größe und die mit ihren Stirnflächen in Kontakt miteinander stehen, wobei die Stirnflächen der Pakete einer Schicht bezüglich der Stirnflächen der Pakete einer benachbarten Schicht versetzt sind und wobei die Pakete miteinander mittels des Bindemittels verbunden sind, mit dem die Fasern imprägniert sind, um einen Block zu bilden. Die pflanzlichen Fasern können Zuckerrohrfasern, Jutefasern, Hanffasern, Leinen- bzw. Flachsfasern, Baumwollfasern oder Kapokfasern sein. Vorzugsweise sind sie indessen Kokosnußfasern.
Vorteilhafterweise ist das Bindemittel ein Polyurethan- Klebstoff.
Die Erfindung sieht ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Produkts von der oben beschriebenen Art vor, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- Eintauchen der Fasern in das Bindemittel,
- Anordnen der mit dem Bindemittel imprägnierten Fasern in einer Form, wobei die Fasern in Paketen und Schichten gruppiert sind,
- Pressen der Fasern im Innern der Form bis zur mindestens teilweisen Polymerisation des Bindemittels,
- gegebenenfalls Beenden der Polymerisation und Vornahme einer Trocknung außerhalb der Form.
Als Abwandlung kann man auf die folgende Weise vorgehen:
- Anordnen der nicht imprägnierten Fasern in einer Form, wobei die Fasern in Paketen und Schichten gruppiert sind,
- Schließen der Form und Einführen des Bindemittels dorthinein, um die Fasern zu imprägnieren,
- Pressen der Fasern im Innern der Form bis zur mindestens teilweisen Polymerisation des Bindemittels,
- gegebenenfalls Beenden der Polymerisation und Vornahme einer Trocknung außerhalb der Form.
Dies erfordert ein Bindemittel, das anfangs eine gute Fluidität oder Flüssigkeit besitzt, sowie eine Form, die zum Evakuieren von Luft geeignet ist.
Vorzugsweise ist das Bindemittel, mit dem man die Fasern imprägniert, ein Einkomponenten-Polyurethan-Kleber.
Gemäß einer interessanten Abwandlung, vor allem für komplizierte Formen, und zur Erleichterung der Anordnung der Fasern in der Form verbindet man aufeinanderfolgende Pakete miteinander, und zwar dadurch, daß Fasern um ihre Verbindung gelegt werden, oder mit einem Kleber. Dadurch bildet man eine Art von Strängen, die leichter angeordnet werden können.
Da die Fasern in der nicht polymerisierten Klebstoffmasse praktisch voneinander unabhängig sind, können sie sich verbiegen und gegeneinander versetzt werden, insbesondere an den Grenzen benachbarter Pakete, was zur Folge hat, daß die Zwischenräume zwischen den Paketen aufgefüllt werden und daß ein Überlappen von Fasern benachbarter Pakete gewährleistet wird.
Dies gilt insbesondere für Kokosnußfasern, die einen sehr kleinen Durchmesser besitzen: 0,10 bis 0,40 mm.
Ein weiterer Vorteil dieser Fasern ist ihre Beständigkeit gegen Insekten und andere Parasiten, die Holz oder Bambus befallen bzw. angreifen.
Die Erfindung wird genauer dargestellt mittels eines gezeigten praktischen Ausführungsbeispiels anhand der einzigen Zeichnung bzw. Figur, die eine perspektivische Ansicht eines Blocks aus dem Material gemäß der Erfindung ist.
Wie in der Figur gezeigt ist, ist der Block 1 aus einer gewissen Anzahl von Schichten 2 gebildet, die jeweils aus einer Reihe von Paketen 3 aufgebaut sind, welche aus parallelen Fasern gebildet sind. Jedes Paket besitzt die Form eines geometrischen Volumens, das durch eine Oberseite 4 und eine nicht sichtbare, parallele Unterseite, welche sich von einer Seite des Blocks zu anderen erstrecken, zwei seitliche Seiten, von denen eine einzige 5 sichtbar ist und die mit den Seiten des Blocks zusammenfallen, und Stirn- oder Endflächen 6 begrenzt wird, welch letztere in dem gewählten Beispiel gegenüber der Ebene der Ober- und Unterseiten um 45º geneigt sind, wobei dieser Winkel in der Praxis zwischen ungefähr 30º und 60º variieren kann. Um einen solchen Block zu erhalten, bereitet man Pakete 3 zu mittels Fasern, die in dem nicht oder unvollständig polymerisierten Bindemittel eingetaucht bzw. damit getränkt sind. Man ordnet die Pakete in einer Form an, die in dem gewählten Beispiel rechteckige Seiten besitzt, wobei die Pakete in aufeinanderfolgenden Schichten angeordnet werden und wobei dafür Sorge getragen wird, daß die Stirnflächen 6 einer Lage bezüglich derer einer anderen Lage versetzt sind, um die Bildung von Linien geringer (Trag-)Festigkeit zu vermeiden, dann übt man einen Druck auf die Form aus, um einen homogenen Block zu erhalten, und man läßt das Ganze in der Form, bis eine ausreichende Härte erreicht ist, damit die Polymerisation außerhalb der Form vollendet werden kann.
Das erhaltene Material ist geeignet, Holz zu ersetzen, insbesondere wenn es dazu bestimmt ist, große Belastungen auszuhalten. Es ist nicht faulend, wasserdicht, witterungsbeständig, reagiert nicht auf große Temperaturschwankungen und kann von Insekten nicht befallen bzw. angegriffen werden. Es bietet den Vorteil, das es wie Holz bearbeitet werden kann (Sägen, Bohren, Lackieren, ...). Sein Biegewiderstand übertrifft den von Stahlbeton, seine Dichte ist geringer als die von Wasser, seine Temperaturbeständigkeit geht von -20ºC bis 120ºC. Seine nicht faul ende und wasserdichte Eigenschaft und seine variablen Formen (Gestalt) gemäß der verwendeten (Herstellungs-)Formen ermöglichen seine Empfehlung für den Schiff- und Flugzeugbau.
Andererseits entwickeln sich bei seiner Herstellung weder Rauch noch giftige Dämpfe.
Wenn das Material mit dem Einkomponenten-Polyurethan- Kleber hergestellt wurde, wird es von Laugen bzw. Basen, Salzen, Ölen, Benzin bzw. Treibstoffen und den meisten Säuren nicht angegriffen. Ferner besitzt dieser Kleber eine sehr langsame Aushärtung, was es gestattet, die Arbeit, insbesondere die Anordnung der Fasern, besser zurechtzumachen.
Zwei Arbeiter können je nach Organisation der Arbeit durchschnittlich 5 m³ pro Tag formen und sogar noch viel mehr.
Die Figur zeigt einen Block 1 ungefähr in der Form eines Parallelepipeds. Es sei jedoch bemerkt, daß das Verfahren es gestattet, Blöcke mit unterschiedlichen Formen und selbst sehr komplizierten Formen zu erhalten. Es genügt, die (Herstellungs-)Form entsprechend vorzusehen. Im Fall der Ausarbeitung eines Blocks mit einer komplizierten Form besitzen die Pakete, die von den Wänden der Form entfernt angeordnet sind, ungefähr die Form eines Parallelepipeds, wogegen die Pakete, die an den Wänden der Form angeordnet werden sollen, eine unterschiedliche Form besitzen können. Insbesondere wenn man einen Block erhalten möchte, der Hohlräume oder Durchgangslöcher besitzt, beispielsweise für Befestigungsmittel, ordnet man die Pakete derart an, daß die Fasern die Kerne umgeben, die dazu in der Form vorgesehen sind, oder daß sie sogar um diese herumgewickelt sind. Offensichtlich ist es ebenso, wenn der Block Einsätze bzw. Einlagen, beispielsweise aus Metall, aufweisen soll. Die Biegsamkeit der Fasern gestattet infolgedessen eine große Vielzahl von verschiedenen Produkten.

Claims

1. Bau- oder Konstruktionswerkstoff, der aus pflanzlichen Resten erhalten wurde, dadurch gekennzeichnet, daß er aus pflanzlichen Fasern gebildet ist, die mit einem Bindemittel imprägniert sind und die in Paketen (3) paralleler Fasern gruppiert sind,

wobei jedes Paket die Form eines schiefen Parallelepipeds besitzt, das vier parallel zu den Fasern verlaufende Seiten (4, 5), von denen jeweils zwei parallel zueinander sind, und zwei Stirn- oder Endflächen (6) aufweist, welch letztere parallel zueinander verlaufen und mit den Fasern einen Winkel von ungefähr zwischen 30º und 60º bilden,

wobei die Pakete in übereinanderliegenden Schichten (2) angeordnet sind, deren jede mehrere Pakete aufweist von im wesentlichen der gleichen Größe und die mit ihren Stirnflächen in Kontakt miteinander stehen, wobei die Stirnflächen der Pakete einer Schicht bezüglich der Stirnflächen der Pakete einer benachbarten Schicht versetzt sind, und

wobei die Pakete untereinander mittels des Bindemittels verbunden sind, mit dem die Fasern imprägniert sind, um einen Block zu bilden.

2. Werkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern Zuckerrohrfasern, Jutefasern, Hanffasern, Leinen- bzw. Flachsfasern, Baumwollfasern oder Kapokfasern sind.

3. Werkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern Kokosnußfasern sind.

4. Werkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ein Polyurethan- Klebstoff ist.

5. Verfahren zur Herstellung eines Werkstoffs nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

- Eintauchen der Fasern in das Bindemittel,

- Anordnen der mit dem Bindemittel imprägnierten Fasern in einer Form, wobei die Fasern in Paketen (3) und Schichten (2) gruppiert sind,

- Pressen der Fasern im Innern der Form bis zur mindestens teilweisen Polymerisation des Bindemittels,

- gegebenenfalls Beenden der Polymerisation und Vornahme einer Trocknung außerhalb der Form.

6. Verfahren zur Herstellung eines Werkstoffs nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

- Anordnen der nicht imprägnierten Fasern in einer Form, wobei die Fasern in Paketen und Schichten gruppiert sind,

- Schließen der Form und Einführen des Bindemittels dorthinein, um die Fasern zu imprägnieren,

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Erleichterung der Anordnung der Fasern in der Form aufeinanderfolgende Pakete miteinander verbindet, und zwar dadurch, daß Fasern um ihre Verbindung gelegt werden, oder mit einem Kleber.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel, mit dem man die Fasern imprägniert, ein Einkomponenten-Polyurethan- Kleber ist.