EP2250326B1 - Verfahren zur herstellung eines bauelementes und bauelement - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines bauelementes und bauelement Download PDF

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EP2250326B1
EP2250326B1 EP09714975A EP09714975A EP2250326B1 EP 2250326 B1 EP2250326 B1 EP 2250326B1 EP 09714975 A EP09714975 A EP 09714975A EP 09714975 A EP09714975 A EP 09714975A EP 2250326 B1 EP2250326 B1 EP 2250326B1
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EP
European Patent Office
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paper
cardboard
moulded body
cardboard pieces
compressed
Prior art date
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EP09714975A
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EP2250326A1 (de
Inventor
Ben Dratz
Daniel Dratz
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Individual
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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C2/00—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels
    • E04C2/02—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials
    • E04C2/10—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials of wood, fibres, chips, vegetable stems, or the like; of plastics; of foamed products
    • E04C2/16—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials of wood, fibres, chips, vegetable stems, or the like; of plastics; of foamed products of fibres, chips, vegetable stems, or the like

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a component from pressed paper and / or pressed cardboard, in particular from pressed waste paper and / or pressed waste cardboard, for the construction of statically supporting or non-supporting building parts, in particular for the construction of statically supporting or non-supporting interior - and external walls, floors or ceilings of a building or of three-dimensional advertising space.
  • the present invention relates to a component and a building part with a plurality of components of the aforementioned type.
  • a method for producing a component of pressed paper and / or pressed cardboard is known, wherein uncut paper and / or board pieces are pressed together in at least one pressing operation in a disordered bed together to form a shaped body.
  • waste paper and waste cardboard for the production of multifunctional components with good insulation properties for heat and sound is already known from the prior art. So will in the DE 40 05 719 A1 a process for the manufacture of building blocks and components for building structural parts, in particular walls, described, wherein untreated waste paper soaked in water, then crushed and mixed with cement. The mix thus obtained is filled in block molds and pressed and the resulting blocks are dried for about two to four weeks. The addition of cement increases the pressure resistance of the components.
  • a disadvantage of the known building blocks is the necessary use of cement to increase the compressive strength, which leads to increased procedural complexity and increased costs of the known components.
  • a component which has a multi-layered construction with at least one core layer and a cover layer which is surrounded on all sides, wherein the core layer consists of granulated paper beads which is surrounded on all sides by a cover layer made of waste paper and / or old board.
  • the known device of the aforementioned type has due to the core layer of granulated paper globules on only limited load capacity. Incidentally, the production of this device is also procedurally complex and associated with increased costs.
  • the invention is based on the problem to provide a component, including the manufacturing process, of paper and / or cardboard, in particular recycled paper and / or waste cardboard, which is recyclable and multifunctional usable by its shape and good insulation properties and in a simple manner at low cost can be produced.
  • the above object is achieved by a method having the features of claim 1, a component having the features of claim 11 and a building part having the features of claim 15.
  • the invention relates to the use in particular of bales of old cardboard, waste paper or old cardboard as building material for the production of buildings and / or parts of buildings and the "finishing" of the bales as raw material in particular by adding impregnating agents against moisture and / or fire retardants, by paints and by Addition of solidifiers or the like.
  • bale refers not only to the cuboid shape, but also any shapes of paper and / or board and / or cardboard pieces pressed into a shaped article.
  • the invention is preferably based on the basic idea of compressing papers and / or boards, in particular waste paper and / or used cardboard, immediately after the collection of the waste material, in order to provide a shaped body as a component. In this case, disordered multilayer accumulations of paper and / or cardboard pieces are fed to a press.
  • uncut paper and / or board pieces are pressed together in at least one pressing operation in a substantially disordered bed to form a shaped body, wherein it during pressing to a deformation, in particular for bending, kinking, crumpling or gearing of the paper or pieces of cardboard comes, so that they intervene in areas after the pressing operation and are positively connected with each other.
  • a mutually-retaining composite is formed, while permitting the invention, and preferably provides that this composite of compressed paper and / or board pieces is additionally tied in order to stabilize the molding.
  • the molded article is a substantially solid, i. a continuous composite body of several layers of paper and / or cardboard, wherein the device according to the invention is characterized by a high degree of compaction and thus high stability and a high thermal insulation effect.
  • the device according to the invention can be produced in a simple manner and at low cost.
  • the components according to the invention can be used to create self-supporting constructions or as advertising walls. A space-forming arrangement of the shaped body is preferred. In principle, their use as furniture is possible.
  • the paper and / or cardboard pieces from which the component is formed preferably originate from a waste material collection and can have different sizes and / or different shapes.
  • sheet or arcuate sheet paper and / or board pieces can be used with regular contour or irregular contour, which may be the result of ripping or tearing the paper and / or board pieces prior to the pressing operation.
  • the paper and / or board pieces may have different basis weights.
  • it can be paper and / or cardboard pieces with (different) standard formats, which are pressed together.
  • standard format covers standard sizes for paper and board formats, but also those surface geometries that are used, for example, for cardboard packaging.
  • the papers and / or cardboard are pressed dry with each other.
  • the pressure under addition of impregnating agents wet pressing
  • a compression with the addition of adhesives wet / wet pressing
  • the previous spraying / misting with water to be pressed paper or cardboard pieces is possible.
  • a much higher compression is achieved and a higher dimensional accuracy during the pressing process.
  • the basic idea of the invention consists of the use of materials which are taken from the value-added chain, processed into a modular component and, after the end of use, can again be supplied to the recycling loop at approximately 100%.
  • the eco-balance thus makes an important contribution to resource-saving and energy-saving construction.
  • the waste materials used are available at low cost, which contributes to low production costs. It can be shaped body with wall thicknesses up to 150 cm, preferably up to 70 cm, in particular to 50 cm, produce, so that a very high thermal insulation is ensured.
  • the aim is wall thicknesses of about 10 to 40 cm due to better handling of the moldings.
  • the component according to the invention is preferably essentially block-shaped components.
  • the method according to the invention allows columns, profile bodies, panels, plates, disks, blocks, rods or other supports and strips or the like and other geometric figures / bodies to be produced in each case as a solid body. These can then be used for the construction of load-bearing or non-supporting building parts, interior or exterior walls, floors or ceilings of a building as advertising space or as furniture.
  • the term "undecliced" pieces of paper and / or board within the meaning of the invention should be understood to delimit so-called scraps of paper or board materials, ie strips of paper or board (waste) with a width of less than 2 cm, in particular less than 1 cm.
  • the paper and / or cardboard pieces used for the pressing process can in the invention, however, an area size of more than 4 cm 2 , preferably more than 100 cm 2 , in particular more than 500 cm 2 , more particularly more than 1,000 cm 2 , have, wherein the aforementioned area information to at least 10%, preferably more than 20%, in particular more than 50%, more preferably more than 90%, of refer to compressed paper and / or cardboard pieces of a component.
  • the pressing process is preferably carried out at a pressure of 5 bar to 250 bar, in particular at more than 100 bar, more particularly at more than 120 to 140 bar.
  • the pressure can also be at pressures between 500 to 1000 bar or between 1000 to 2500 bar or more.
  • a use of channel, horizontal and vertical balers of conventional design is possible.
  • this pressing pressure a shaped body with a small gap volume between the paper or board layers and high strength can be produced.
  • the paper and board pieces can be pressed at a (commercial) average pressure of 120 to 140 bar to form comparatively large moldings of for example 60 x 60 x 120 cm with a weight of about 300 to 600 kg.
  • the average compressive strength according to DIN EN 771-4 of a component according to the invention in the direction of the paper or cardboard flat side can be 1.0 to 60.0 N / mm 2 , preferably between 2.0 to 20.0 N / mm 2 , in particular between 2 , 75 to 5.5 N / mm 2 .
  • the compressive strength may correspond to a stone strength class of 2 to 6.
  • the water vapor diffusion resistance number of the molded article according to DIN EN 1745 can be between 5 and 10.
  • the average gross dry density according to DIN EN 771-4 of the molding can be between 200 to 800 kg / m 3 , preferably between 300 to 650 kg / m 3 , in particular between 325 to 600 kg / m 3 .
  • At least one projection and / or at least one recess can be provided on at least one outer side of the shaped body to form a positive connection with a complementary outside of an adjacent shaped body.
  • a building part may be made up of building elements are formed, which have at least two different complementary geometries, with adjacent components can be connected via a tongue and groove connection or a plug connection.
  • waste paper and / or Altpappen mixede In order to fix the waste paper and / or Altpappen mixede after pressing, it can be provided that they are non-positively and / or materially connected to each other after pressing.
  • a cohesive connection for example, provide the mutual bonding of waste paper and / or Altpappen multiplayere.
  • the bonding of the waste paper and / or Altpappen collaboratee can take place before the pressing process, wherein the pieces can be sprayed with a liquid adhesive or soaked in the adhesive. It is also possible that after pressing the thus obtained shaped body is coated on the outer sides with an adhesive in order to improve the holding together of the paper or board pieces.
  • the waste paper and / or used cardboard pieces are connected to at least one wire-shaped and / or belt-shaped and / or latticed connecting element, whereby a contact pressure of the paper and / or board layers lying on both sides of the molded body is exerted by the connecting element and thus the pressed paper - And / or cardboard pieces are braced against each other or held together.
  • a wire bond may be provided to obtain a bundle of a plurality of interconnected pressed paper and / or board layers. Due to the wire binding, the pressed layers are fixed against each other.
  • a gabionähnliche packaging may be provided, which makes it possible to add the shaped body to each other dimensionally stable.
  • the components are then clamped in a wire basket, Gabionaussteifungsmatten two to six sides may be provided surrounding the molding.
  • the moldings can receive a four-sided enclosure with Gabionaussteifungsmatten or wire mesh.
  • To further stiffening or increasing the stability of a built of the building parts of the building can be provided to connect the Gabionaussteifungsmatten or gabion baskets together, in particular by means of pull wires.
  • the building part is stabilized and facilitates the assembly of the moldings.
  • the moldings according to the invention are thus intended in particular for erecting temporary buildings, but their durability can also be 100 to 200 years and beyond.
  • At least one stiffening element when stacking, at least one stiffening element can be introduced between the waste paper and / or used cardboard pieces, wherein the waste paper and / or used cardboard pieces can be pressed together with the stiffening element.
  • pin-like stiffening rods made of steel, wood, plastic and compressed cardboard / paper can be provided extending horizontally and / or vertically in the interior of the molded body.
  • a lattice or rod-shaped stiffening element can be connected to an outer surface of the shaped body, whereby gabion stiffening mats or stiffening rods can be used.
  • a plurality of stiffening elements provided in and / or on the shaped body can also be connected to one another in order to further increase the stability of the shaped body.
  • the molding For hydrophobing and / or bonding and / or to increase the fire resistance and / or to improve the fire behavior of the molding can be impregnated on at least one outer side, preferably on all outer sides.
  • the molded body can also be impregnated through, whereby the strength of the molded body can be increased by the impregnation.
  • the pressure impregnation for example with silica, can lead to an increase in strength.
  • a multi-step impregnation is provided.
  • a two-stage impregnation process using paraffin waxes can be used. Paraffin waxes have strong hydrophobic properties and are thus cost-effective for impregnating surfaces against moisture and condensed water.
  • the molded articles are provided with at least one outside, preferably with a later weathered side, impregnated with a liquid, for example, at room temperature paraffin wax.
  • the molded article is stored with the outside in the impregnating agent, preferably over about 5 to 10 minutes in liquid paraffin wax at a layer height of about 2 to 3 cm. Due to the suction properties (capillary action), the paraffin wax then saturates the shaped body or the waste paper and / or used cardboard pieces starting from the surface to a depth of the shaped body of less than 20 cm, preferably from 5 cm to 15 cm.
  • absorbent waste materials such as corrugated board or cardboard, had a higher penetration depth than low-absorbent materials, such as coated papers or glossy brochures. As a result, it comes to a different depth impregnation of the molding on the outside.
  • the adjacent paper and / or board pieces may stick together.
  • a coating of the surface with a solid at ambient or ambient temperature wax, in particular paraffin wax may be provided.
  • the impregnation can be done for example by spraying or dipping.
  • solid wax is melted and the molding is immersed in the molten wax.
  • the wax cools to form a surface seal.
  • the gaps or gaps between the layers of paper and cardboard are closed and the lateral openings of the fractures are sealed.
  • the outside of the shaped body in the (second) impregnating step is impregnated to a depth of less than 10 cm, preferably less than 5.0 cm, in particular from 2.0 to 3.0 cm ,
  • the selected materials absorb the heat / cold movements of the paper / paper material, so that no cracks or damage in the impregnation can occur.
  • the chosen two-step impregnation ensures the formation of a hydrophobic outer layer.
  • the impregnation is simple and inexpensive to carry out, paraffin waxes are ecotoxicologically harmless. An influence on the paper or board recycling after the dismantling of the stones is not expected.
  • the coloring and surface structuring of the paper and / or board layers connected to one another in the molded body are preferably not changed in relation to the starting material.
  • the change in the color of the papers and / or boards by impregnation is different. In the case of paraffin waxes as impregnating agent, the change in color is small and can be remedied with additives; pressure impregnation leads to rather dark discolorations.
  • the impregnation serves to increase the water / moisture resistance against rain and humidity as well as against the pressure of the water or other liquids.
  • a plastic coating may be provided preferably with thermoplastic materials of all kinds or with rubber. Also, the coating may be provided with paints or inks.
  • the impregnating agents can be applied by impregnation, spraying or brushing and with other coating methods, before and / or during and / or after the pressing process.
  • impregnating agents may be paraffin waxes / liquid waxes having a melting point between 50-120 ° C., liquid waxes in combination with solid waxes, resins, in particular epoxy resins, water-resistant glues, oils, latex agents, phyllosilicates (bentonites), aquafin, silicic acid or impregnating creams.
  • the impregnation with silica can be carried out by a boiler pressure method. If paraffin waxes / liquid waxes are used, no melting or other damage to the impregnation may occur even in intensive sunlight.
  • Adhesives can be used for sealing the surfaces and also for sealing inner surfaces.
  • the adhesive of the company Henkel KGaA available under the trade name "Ponal” or similar or -valent adhesives can be used.
  • Talhellzu a darkening of the paper or cardboard pieces can be counteracted.
  • a carbon dioxide shell coating may be provided.
  • As a flame retardant and / or gluing alum can be used.
  • the chosen impregnation method depends essentially on the properties required by the component according to the invention and the composition of the component.
  • a plastic coating may be provided, for example, with shrink films or a nanoscale coating.
  • a length of up to 10 m and a width of up to 2 m can be provided.
  • the size may be 100 cm 2 to 25 m 2 , with a side length of 10 cm to 5 m and thicknesses of 0.5 cm to 20 cm.
  • waste paper and / or Altpappen fermente are used free of aggregates as the starting material for the pressing process.
  • Aggregates within the meaning of the invention are those substances which are not present in waste paper and / or in old cardboard after the collection of waste materials and are usually added in building materials to increase the strength, such as cement or other strength-enhancing binder materials. In principle, however, it is also possible to coat and / or impregnate the waste paper and / or the old cardboard before the pressing process with binders and / or impregnating agents and then to ensure high strength.
  • the waste paper and / or the Altpappen are used as starting materials, as obtained in the collection of residues, ie it is preferably pressed chemically and / or mechanically untreated recovered papers and / or untreated waste cardboard, ie, it is not a chemical or mechanical preconditioning the collected waste paper and / or collected Altpappen before the pressing process provided.
  • the pressing process is simplified and improves the cohesion of the layers in the composite of interlocked and / or crumpled papers and cardboard in a disordered position.
  • lumpy old papers and / or old cardboard are used, with a defibration and / or resolution of the per se solid paper and / or board pieces, ie a change in the physical consistency, is not provided.
  • the thickness of the used for the pressing process waste paper and / or Altpappen foundede may preferably be between 0.1 mm to 5.0 cm.
  • the moisture content of the used for the pressing process waste paper and / or Altpappen foundede may be less than 15 wt .-%, preferably at most 10 wt .-%, more preferably at most 5 wt .-%, amount.
  • the moisture content can be reduced to a value of less than 3% by weight, in particular to a value of from 0.1 to 2% by weight. If it is intended to press the papers and / or boards together with an impregnating agent and / or with adhesives, drying may also preferably be provided.
  • a component 1 made of waste paper and / or used cardboard is shown for use as a load-bearing or non-structural component for the construction of building parts.
  • the component 1 has a wild composite of compressed waste paper and / or used cardboard pieces 2, the pieces 2 are interlocked and / or crumpled together during pressing in disordered bed or in disordered layers, so that at least a portion of the compressed paper and / or cardboard pieces 2 meshes in regions and forms positive connections.
  • the connection of the individual paper or board pieces 2 takes place in particular by areawise buckling of parts of the pieces 2 during the pressing process.
  • the paper and / or cardboard pieces 2 are thereby criss-cross, ie disordered, filled in the press tunnel of a pressing device and also compressed so.
  • the thus obtainable shaped body has comparable material properties or characteristic values such as lime-sand stones, aerated concrete blocks or wood.
  • the pressed waste paper and / or Altpappen publishede 2 are non-positively connected by means of a plurality of wires or metal strips 3 as connecting elements. As a result, the shape retention of the molded body is ensured.
  • An adhesive bond can also be provided. It is not shown that, instead of a connection via metal bands 3, pin-shaped or latticed or wire-shaped connecting elements, for example gabion mats, can also be provided.
  • the shaped body has an impregnation 4 on the outside, which is shown only schematically.
  • the impregnation is on the one hand to increase the moisture resistance of the molding and on the other intended to glue the individual layers of waste paper and / or Altpappen Farben 2 together.
  • a first impregnation layer can extend from the surface of the shaped body into the shaped body, the first impregnation layer being obtainable by impregnating the shaped body in a liquid impregnating agent.
  • a second impregnation layer which extends less far into the depth of the molded body, is applied externally to the molded body in order to seal the surface of the molded body and to close gaps between the pressed waste paper and / or used cardboard pieces 2.
  • the waste paper and / or Altpappen fermenten 2 may in particular at the edges of the molding body Umknickitch and / or bends have, which are the result of the pressing process.
  • the individual paper and / or cardboard pieces 2 are criss-crossed, ie randomly, filled into the press tunnel and thus compressed, which leads to a bending, bending, crumpling and gearing.
  • a bale is generated in which the compressed paper and / or cardboard pieces are held together at least partially by positive engagement.
  • the component 1 has an average compressive strength according to DIN EN 771-4 in the direction X of the paper flat sides of 1.0 to 60.0 N / mm 2 , preferably between 2.0 to 20.0 N / mm 2 , in particular between 2.75 to 5.5 N / mm 2 , on.
  • the component 1 can thus be assigned to a stone strength class of 2 to 6. In a direction Y transverse to the paper flat side, the compressive strength is still above the aforementioned values.
  • the component 1 has a water vapor diffusion resistance number according to DIN EN 1745 of approximately 5 to 10, wherein the water vapor diffusion resistance number is again based on the direction X in the paper flat side.
  • the water vapor diffusion resistance number can be influenced by an impregnation of the molding. In the direction Y transverse to the paper flat side, the water vapor diffusion resistance number may also be above the aforementioned value.
  • the average gross dry bulk density of the component 1 according to DIN EN 771-4 can be between 200 to 800 kg / m 3 , preferably between 300 to 650 kg / m 3 , in particular between 325 to 600 kg / m 3 .
  • the thickness d of the component 1 may be 5.0 cm to 1.0 m, preferably more than 20 cm, in particular more than 50 cm, in the direction of the paper flat side. As a result, the component 1 can be used as needed for a variety of applications.
  • connection of adjacent components 1 may be provided in the manner of a Lego stone connection.
  • groove and tongue connections can be provided for the mutual attachment of the components 1. An attachment via the connecting elements and / or bonding points is possible.
  • the life or durability of the illustrated device 1 is preferably between 5 years to 10 years, but may also be up to at least 50 years or more with suitable impregnation. This allows the illustrated device 1 in a variety of applications use, for example, for the construction of interior walls, exterior walls, floors. Also, a coating of the component 1 with plaster and / or a casing, optionally provided with an additional insulation. Further uses relate to the use of the component 1 with appropriate shaping for facade panels, window profiles, baseboards, furniture, furniture elements, formwork, drywall elements, complete wall systems (including insulation), suspended ceilings, frames and window sills.
  • the component 1 according to DIN EN 13432: 2000 disintegratable which, preferably in aerobic composting after a prolonged compared to DIN EN 13432: 2000 composting time of more than 12 weeks and a maximum of 80 weeks in one greater than 2 mm sieve fraction of the composted material can be found at most 10% of the original dry weight of the shaped body.
  • Cardboard and papers, packaging for example grade B 19 / department store, may be torn at retail by the employees for volume reduction in the box / box connection areas and then more or less stacked on the flat sides , On a rack cart can be carried to the recycling yard, or in large boxes / boxes, which have been packed by the employees of the retail trade.
  • Refilling via the hopper or hopper can be done automatically, semi-automatically or manually.
  • Bales can be set automatically, semi-automatically or manually using steel or plastic straps or plastic wires.
  • the bales are strapped up to ten times, offset parallel to each other or in a cross tie.
  • the refining of the bales can be provided by treatment with agents for moisture impregnation, with flame retardants or with solidifying agents.
  • paint and varnish or adhesives can be applied to the bale.
  • connecting pins can be introduced into the molded body to hold the individual layers of paper and / or board pieces together.
  • the above-described refinement can in principle also be carried out before the pressing process or during the pressing process.
  • a tongue and groove formation of the moldings can be realized during the pressing process.
  • other shapes such as cylinders, spheres, trapezoids, cones, etc. can be produced.
  • a pressing of all six sides in the pressing chamber to increase the dimensional stability and the strength of the molding.
  • a moist pressing is possible by spraying or soaking the papers and / or cardboard before the pressing process.
  • Adjacent bales can be connected by gluing or pin fixing. Also, a nailing, screwing, strapping, Beplanken or the like is possible. For fastening anchoring means or other objects, holes can be drilled in the bales. By painting, painting or spraying the bales can be labeled.
  • the bales can be clad with veneers made of cardboard / plastic / wood / plaster or the like.
  • a peeling of the moldings by all-sided or partial cutting, for example, for shaping, can be provided, wherein preferably about 3 to 10 cm of the outer regions of the molding can be removed.
  • the outer layer can also be flattened or abraded.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelementes aus gepresstem Papier und/oder gepresster Pappe, insbesondere aus gepresstem Altpapier und/oder gepresster Altpappe, zur Errichtung von statisch tragenden oder nicht-tragenden Gebäudeteilen, insbesondere zur Errichtung von statisch tragenden oder nicht-tragenden Innen- und Außenwänden, Böden oder Decken eines Gebäudes oder von dreidimensionalen Werbeflächen. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Bauelement und ein Gebäudeteil mit einer Mehrzahl von Bauelementen der vorgenannten Art.
  • Aus der FR 2 702 415 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelementes aus gepresstem Papier und/oder gepresster Pappe bekannt, wobei unzerschnitzelte Papier- und/oder Pappenstücke in wenigstens einem Pressvorgang in einer ungeordneten Schüttung miteinander zu einem Formkörper verpresst werden.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die vorgenannte Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1, ein Bauelement mit den Merkmalen von Anspruch 11 und ein Gebäudeteil mit den Merkmalen von Anspruch 15 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 Papierund/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.
  • 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, Verknüllen oder Verzahnen 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Bauelement handelt es sich vorzugsweise um im Wesentlichen quaderförmige Bausteine. Grundsätzlich lässt es das erfindungsgemäße Verfahren jedoch zu, Stützen, Profilkörper, Paneele, Platten, Scheiben, Blöcke, Stäbe oder sonstige Träger 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.
  • Bei der Sammlung von Altpapier und Altpappe können die erfassten Altmaterialien klassifiziert bzw. bestimmten Sorten zugeordnet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren lässt grundsätzlich die Verwendung beliebiger Sorten zu, d.h. auch so genannter 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, Holzschliffoder 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 Testlinem 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.
  • 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.
  • Der Begriff "unzerschnitzelte" Papier- und/oder Pappenstücke im Sinne der Erfindung soll zur Abgrenzung von so genannten 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.
  • 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 x 60 x 120 cm mit einem Gewicht von ca. 300 bis 600 kg verpresst werden. Durch die vorgenannte Größe der Formkörper von 60 x 60 x 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. Die mittlere Druckfestigkeit nach DIN EN 771-4 eines erfindungsgemäßen Bauelementes in Richtung der Papier- bzw. Pappenflachseite kann 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, betragen. Die Druckfestigkeit kann einer Steinfestigkeitsklasse von 2 bis 6 entsprechen. Die Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl des Formkörpers nach DIN EN 1745 kann zwischen 5 bis 10 betragen. Die mittlere Brutto-Trockenrohdichte nach DIN EN 771-4 des Formkörpers kann zwischen 200 bis 800 kg/m3, vorzugsweise zwischen 300 bis 650 kg/m3, insbesondere zwischen 325 bis 600 kg/m3, betragen.
  • Zur Herstellung eines Gebäudeteils aus den Formkörpern kann auf wenigstens einer Außenseite des Formkörpers wenigstens ein Vorsprung und/oder wenigstens eine Ausnehmung zur Ausbildung einer formschlüssigen Verbindung mit einer komplementär ausgebildeten Außenseite eines benachbarten Formkörpers vorgesehen sein. Beispielsweise kann ein Gebäudeteil aus Bauelementen gebildet werden, die wenigstens zwei unterschiedlich zueinander komplementäre Geometrien aufweisen, wobei benachbarte Bauelemente über eine Nut-Feder-Verbindung oder eine Steckverbindung verbunden sein können.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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 oder Eintauchen 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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 größerformatige 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 wird 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.
  • 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.
  • 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.
  • In der einzigen Figur der Zeichnung ist ein Bauelement 1 aus Altpapier und/oder Altpappe ausgebildet zur Verwendung als tragendes oder nichttragendes 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 Papierund/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.
  • 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.
  • 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.
  • 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 Papierund/oder Pappenstücke 2 kreuz und quer, d.h. ungeordnet, in den Pressentunnel eingefüllt und so verdichtet, was zu einem 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.
  • Im Übrigen weist das Bauelement 1 einen Wasserdampf-Diffusions-widerstandszahl 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Herstellung des dargestellten Bauelementes 1 kann wie folgt vorgesehen sein: Pappen und Papiere, Verpackungen, beispielsweise Sorte B 19/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 einem 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).
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (15)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Bauelementes (1) aus gepresstem Papier und/oder gepresster Pappe zur Errichtung von statisch tragenden oder nicht-tragenden Gebäudeteilen, wobei unzerschnitzelte Papier- und/oder Pappenstücke (2) in wenigstens einem Pressvorgang in einer ungeordneten Schüttung miteinander zu einem Formkörper verpresst werden, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Papier- und/oder Pappenstücke (2) beim Pressen bereichsweise verformt wird, so dass zumindest ein Teil der verpressten Papier- und/oder Pappenstücke (2) nach dem Pressen bereichsweise ineinandergreift und formschlüssige Verbindungen ausbildet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Papier- und/oder Pappenstücke (2) mit unterschiedlicher Größe und/oder unterschiedlicher Form miteinander verpresst werden.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die den Formkörper bildenden Papier- und/oder Pappenstücke (2) nach dem Pressen kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden werden.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Aufeinanderschichten wenigstens ein Versteifungselement zwischen die Papier- und/oder Pappenstücke (2) eingebracht wird und dass die Papier- und/oder Pappenstücke (2) zusammen mit dem Versteifungselement gepresst werden.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von im und/oder an dem Formkörper vorgesehenen Versteifungselementen miteinander verbunden wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Außenseite des Formkörpers in einem flüssigen Imprägnierungsmittel gelagert wird, wobei der Formkörper durch die Wirkung von Kapillarkräften ausgehend von der Oberfläche der Papier- und/oder Pappenstücke (2) bis in die Tiefe des Formkörpers imprägniert wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche von wenigstens einer Außenseite des Formkörpers mit einem Imprägniermittel beschichtet wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberflächenversiegelung des Formkörpers vorgesehen wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Papier- und/oder Pappenstücke (2) frei von Zuschlagstoffen gepresst werden.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass chemisch und/oder mechanisch unbehandelte Papier- und/oder Pappenstücke (2) gepresst werden.
  11. Bauelement (1) aus gepresstem Papier und/oder gepresster Pappe zur Errichtung von statisch tragenden oder nicht-tragenden Gebäudeteilen, erhältlich nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10, aufweisend einen Formkörper aus in einer ungeordneten Schüttung miteinander verpressten unzerschnitzelten Papier- und/oder Pappenstücken (2), dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper bereichsweise ineinandergreifende und formschlüssige Verbindungen ausbildende Papier- und/oder Pappenstücke (2) aufweist und dass die Verbindungen durch Verformung beim Pressen der Papier- und/oder Pappenstücke (2) erhältlich sind.
  12. Bauelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens 10 % der miteinander verpressten Papier- und/oder Pappenstücke (2) eine Flächengröße von mehr als 4,0 cm2 aufweisen.
  13. Bauelement nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Versteifungselement im und/oder am Formkörper vorgesehen und mit dem Formkörper verbunden ist und/oder dass wenigstens eine Außenseite des Formkörpers imprägniert ist und/oder das eine Durchimprägnierung des Formkörpers vorgesehen ist.
  14. Bauelement nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper nach DIN EN 13432:2000 desintegrierbar ist.
  15. Gebäudeteil aufweisend eine Mehrzahl von Bauelementen (1) gemäß der Ansprüche 11 bis 14, wobei wenigstens zwei benachbarte Bauelemente (1) form- und/oder kraft- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
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