WO2023079161A1 - Bambuselemente als tragende bauteile und t-träger element und deckenelement und verfahren zur herstellung eines bambusrohling - Google Patents

Bambuselemente als tragende bauteile und t-träger element und deckenelement und verfahren zur herstellung eines bambusrohling Download PDF

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WO2023079161A1
WO2023079161A1 PCT/EP2022/081062 EP2022081062W WO2023079161A1 WO 2023079161 A1 WO2023079161 A1 WO 2023079161A1 EP 2022081062 W EP2022081062 W EP 2022081062W WO 2023079161 A1 WO2023079161 A1 WO 2023079161A1
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WO
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bamboo
blanks
adhesive
preferred
lamellae
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PCT/EP2022/081062
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Harry KNOLL
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CLB Entwicklungsgesellschaft mbH
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    • B27M—WORKING OF WOOD NOT PROVIDED FOR IN SUBCLASSES B27B - B27L; MANUFACTURE OF SPECIFIC WOODEN ARTICLES
    • B27M3/00—Manufacture or reconditioning of specific semi-finished or finished articles
    • B27M3/0013—Manufacture or reconditioning of specific semi-finished or finished articles of composite or compound articles
    • B27M3/0086—Manufacture or reconditioning of specific semi-finished or finished articles of composite or compound articles characterised by connecting using glue
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B27K9/002—Cane, bamboo
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B32B3/00—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar form; Layered products having particular features of form
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    • B32B3/18—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar form; Layered products having particular features of form characterised by a discontinuous layer, i.e. formed of separate pieces of material characterised by an internal layer formed of separate pieces of material which are juxtaposed side-by-side
    • B32B3/20—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar form; Layered products having particular features of form characterised by a discontinuous layer, i.e. formed of separate pieces of material characterised by an internal layer formed of separate pieces of material which are juxtaposed side-by-side of hollow pieces, e.g. tubes; of pieces with channels or cavities

Definitions

  • the invention relates to glued bamboo elements.
  • the bamboo elements include bamboo blanks, bamboo sticks and single-layer bamboo layers, multi-layer cross-laminated timber elements, wall, ceiling and roof elements.
  • the bamboo blanks can be processed into posts (e.g. T-posts), beams and panels of any size by gluing.
  • the bamboo elements according to the invention can be used as load-bearing components or as parts of load-bearing components, preferably for the construction of sustainable structures.
  • Cross-laminated timber (BSP or X-Lam) is a solid wooden panel and consists of at least three layers of sawn timber, usually glued at right angles to one another, whereby the individual sawn timber can be arranged along their narrow sides with no or a planned lateral distance from one another.
  • Cross laminated timber is currently made exclusively from softwood. Individual layers may also be replaced by wood-based materials such as OSB, insulating foam and laminated veneer lumber. Due to the crosswise structure, cross laminated timber elements are very dimensionally stable and can transfer loads both longitudinally and transversely to the main load-bearing direction.
  • CLT was developed in Austria and Germany in the early 1990s and deployed in Europe in the 2000s.
  • the bonding of the cross laminated timber elements as well as BSH and KVH is typically done using a MUF adhesive.
  • the advantage of this adhesive lies in the fast curing time and in transparent adhesive joints, which is important for visual optics.
  • CLT products have gained in importance in modern timber construction since the 1990s. They are used as load-bearing components in residential construction as well as in municipal and commercial building construction.
  • Cross laminated timber can be used not only for the construction of exterior and interior walls and roof and ceiling elements, but also for staircases and balcony slabs.
  • CLT panels are assembled on site at the construction site or can be used to create prefabricated components. Insulation, facing shells, furniture and facade elements can be easily attached to the cross laminated timber. Due to the significantly higher rigidity compared to lightweight or frame construction, the number and length of the bracing wall elements can be reduced. In comparison to lightweight wooden constructions, where fire protection is achieved by planking, fire resistance class F90 (“fire-resistant”) can be achieved with cross laminated timber panels without additional fire protection panels.
  • bamboo Similar to timber construction, the bamboo industry has also experienced dynamic growth over the past 20 years, particularly in Asia and South America.
  • bamboo as a building material can promote sustainable development in the construction industry. Giant bamboo grows very quickly and, due to its high density, can store at least twice the amount of CO2 as spruce and thus make an important contribution to combating climate change.
  • bamboo products have good mechanical properties, including tensile and flexural strength along the grain, and can effectively replace more emission-intensive materials such as cement, steel and plastic.
  • bamboo products have been known for use as bamboo flooring or scaffolding in building construction.
  • Other well-known applications of bamboo products include interior design, furniture construction or decorative panels.
  • such products are not suitable for use in building constructions, in particular as load-bearing components, since they have not yet met the high requirements for strength, size and load-bearing capacity.
  • Adhesives currently used in the engineered wood industry include the aminoplast resins (resin formaldehyde [UF], melamine formaldehyde [MF], melamine urea formaldehyde [MUF] resins) and the phenolic resins (phenol formaldehyde [PF] and tannin formaldehyde resins).
  • Adhesives containing formaldehyde are extremely inexpensive and therefore economically predestined for the wood-based materials industry. In Germany, around 0.75 million tons of adhesives are used in the manufacture of wood-based materials every year, of which over 95% are formaldehyde-based amino resins. However, the biggest problem with commercial adhesives is formaldehyde emissions. Formaldehyde was classified as carcinogenic (category 1B) and mutagenic (category 2) in the EU in 2014 [Regulation 605/2014 on classification, labeling and packaging of substances]).
  • the insulation of building elements is becoming increasingly important in order to reduce the energy consumption of buildings in the long term and reduce their carbon footprint.
  • These insulating materials are also generally non-renewable and often cannot be biodegraded. Therefore, the challenge is to provide building elements that leave a low carbon footprint during their manufacture and improve the energy efficiency of buildings through their insulating properties.
  • the object of the invention is to provide load-bearing components made from renewable raw materials without the disadvantages of the prior art.
  • an object of the invention was to provide bamboo elements for use as load-bearing components, which are obtained from raw materials that grow very rapidly.
  • a further object of the invention was to provide bamboo elements with sufficient dimensions and material properties for use in construction.
  • it was an object of the invention to provide bamboo blanks from which bamboo sticks and bamboo layers can be manufactured.
  • bamboo sticks, bamboo layers and cross laminated wood panels were provided.
  • a further object of the invention was to provide more complex ceiling, wall and roof elements in the form of beams, posts, ribbed plates, box slabs, ribbed ceilings, ribbed wall elements, trusses for roofs, T-posts and H-posts.
  • a further object of the invention was to combine bamboo elements with softwood or hardwood elements to form structural elements. Another task was to connect bamboo panels with other elements such as insulating foam and to attach the composite ("sandwich element") preferably statically.
  • a further object of the invention was to provide a method for the production of the bamboo elements mentioned above. Furthermore, it was an object of the invention to produce said bamboo elements from materials that are as controlled and quality-assured as possible with minimal environmental pollution.
  • the invention relates to a bamboo blank, in particular for the creation of load-bearing structural elements.
  • the bamboo blank comprises a large number of bamboo slats arranged next to one another parallel to the fibers and connected to one another by means of an adhesive.
  • the bamboo slats are pressed together and glued with a pressure of 0.05-1.5 N/mm 2 .
  • the bamboo slats also have a thickness of at least 5 mm.
  • bamboo slats that are at least 5mm thick, the natural strength of the bamboo could be exploited, creating a more natural product with a surprisingly low amount of adhesives.
  • the bamboo slats could also be configured particularly evenly, straight, right-angled and dimensionally stable.
  • the proportion of non-bamboo materials in the blank is thereby reduced, so that the environmental compatibility of the blank and the other products is increased.
  • the environmental impact of the production of the bamboo blank for example due to the release of volatile organic components when the adhesive is applied, has surprisingly been minimized.
  • the lower amount of non-bamboo materials required also means, for example, that the bamboo blank is essentially fully biodegradable, without the need for complex separation processes for recycling/disposal of its various components.
  • the bamboo blank Due to the sufficient thickness of the bamboo slats, the bamboo blank only had to include a few layers of bamboo slats to be strong enough for cutting, sizing, grinding, transportation and/or further processing into other bamboo elements.
  • the bamboo blank was therefore surprisingly easy to handle. Being easy to handle, the bamboo blanks could be easily smoothed and machined to create flush surfaces. The need for multiple thinner layers, which could potentially separate during further processing, is eliminated.
  • the bamboo blanks with bamboo lamellae at least 5 mm thick were surprisingly impervious to water and invulnerable to mould. Because of the thick, uninterrupted material sections of the bamboo slugs, the bamboo slugs were very uniform, with the continuous fiber increasing their strength. Since they could also be processed to a very smooth surface quality, the number of surface defects in which fungus and mold fibers or insects could settle was reduced. The service life of the bamboo blanks was extended as a result.
  • bamboo slugs with bamboo lamellae with a thickness of at least 5 mm surprisingly discolored much more slowly than bamboo slugs formed from thinner pieces of bamboo material. Wood discoloration often occurs from exposure to UV light and air pollution. Without being bound by any particular theory, it is believed that the use of bamboo lamellae with a thickness of at least 5mm limited the absorption capacities of the bamboo canes so that fewer gaseous pollutants could be absorbed. Since a surprisingly good surface quality could be achieved at a thickness of 5mm, there was also a lower surface area for UV light degradation. Aesthetic deterioration of the bamboo blanks over time has been significantly reduced compared to other natural building products.
  • the bamboo blank with bamboo slats of at least 5 mm was visually very appealing as it revealed the uninterrupted natural fiber patterns of the bamboo slats. If bamboo lamellae of at least 5 mm thickness were connected with a pressure of 0.05-1.5 N/mm 2 , the bamboo blank received an increased density and possible air gaps and cavities could be eliminated. In combination with the lower proportion of glue that could contain flammable organic components, the resulting bamboo cane had surprisingly improved fire resistance compared to bamboo canes that did not combine these features.
  • the resulting bamboo blanks achieved a surprisingly good modulus of elasticity. That is, the elastic modulus was so low that the bamboo blanks were not brittle and did not break easily, but also high enough to bear heavy loads without buckling. With the achieved modulus of elasticity, the bamboo lamellas were particularly suitable for use in building products.
  • the bamboo slats are steamed and preferably dried before they are glued together.
  • the steaming is particularly preferably carried out at a temperature between 70-200.degree.
  • a surprisingly high durability of the bamboo slats against insect and fungal infestation could be achieved through the process step of steaming (preferably at 70°C-200°C) and then drying the bamboo slats.
  • the result of the steaming process step was very straight, parallel bamboo slats that do not have to be impregnated with environmentally harmful substances.
  • the material for the bamboo slats comes from a giant bamboo species. At least the following species are considered to be giant bamboos for the purposes of the invention: Bambusa balcooa, Bambusa bambos, Bambusa spinosa, Bambusa blumeana, Bambusa polymorpha, Bambusa textilis, Bambusa tulda, Bambusa vulgaris, Cephalostachyum pergracile, Dendrocalamus asper, Dendrocalamus giganteus, Dendrocalamus latiflorus, Dendrocalamus barbatua, Dendrocalamus brandisii, Dendrocalamus strictus, Dendrocalamus sinicus, Dendrocalamus dianxiensis, Dendrocalamus hamiltonii, Dendrocalamus hookeri, Dendrocalamus sikkimensis, Dendrocalamus xishuangbannaensis, Gigantochloa apus, Gig
  • Dendrocalamus asper Phyllostachys edulis (also known as "Moso bamboo"), Dendrocalamus giganteus and/or Guadua angustofoilia (also known as “Guadua”) may be particularly preferred. Even more preferred is the use of Phyllostachys edulis.
  • the giant bamboo species Phyllostachys edulis grows in the temperate climate zone and is frost-resistant. Giant bamboo differs from ordinary bamboo in that giant bamboo can reach sizes of up to 40 meters with trunk diameters of up to 35 cm. The natural length, physical properties and cleavage of the raw harvested bamboo canes make it possible to construct longer sticks (e.g.
  • the daily increase in length of giant bamboo is up to 70 cm/day.
  • Giant bamboo species are mainly found in the tropics and subtropics. Due to the short time span of three to five years between planting and harvest, giant bamboo plantations have the potential to provide very inexpensive, CO2-saving and CC>2-storing raw materials for the production of building materials. After only 3 to 5 years of growth, the lignification process in the bamboo plant is so far complete that the bamboo stalks have reached a strength and elasticity that they can be harvested and processed into building materials.
  • bamboo with completed lignification is tough and hard. It has technical properties that correspond to those of domestic and tropical hardwoods. One speaks of a tensile strength that comes close to that of steel. It is advantageous according to the invention that bamboo is not a woody plant, but a woody grass.
  • the material for the bamboo slats comes from the first 7-10 meters of the bamboo stem. That means the bamboo slats are preferably made from the 7 - 10 meters of bamboo closest to the ground. This is because the bamboo culms have a conical shape throughout their length. Also, the thickness of the walls of the bamboo culms and the number of knots vary along their length. Surprisingly, it was found that the first 7-10 meters of bamboo stalks from the ground were not only roughly cylindrical, but also included sufficient wall thickness to harvest bamboo stalks of sufficient strength. Also, the bamboo slats harvested from this section were more continuous and consistent in their material properties.
  • the bamboos used are from a specific geographic region.
  • the number of species used in a single bamboo element is only one bamboo species.
  • Dendrocalamus asper from the state of Sao Paulo, Brazil is preferably used.
  • Lumber made from giant bamboo achieves a significantly higher Brinell hardness (9.5 kg/mm 2 ) than oak, which takes around 120 years to grow before being harvested.
  • the wood made of giant bamboo is therefore not only stronger, but can also at least achieve all the formats and dimensions usual in timber construction through bonding and high pressure.
  • a bamboo slat is preferably manufactured from a raw bamboo slat by a calibration and/or surface improvement process.
  • a calibration method can be, for example, a pre-planing or planing method (also “fine planing” within the meaning of the invention).
  • a bamboo tube slat is preferably split as a continuous piece from a bamboo plant and not formed from smaller components such as sawdust or individual fibers that have been bonded together.
  • a bamboo cane slat is consistent and uniform in material.
  • the raw bamboo is particularly strong and invulnerable to mold and insect infestation.
  • the number of glued joints and the amount of non-bamboo materials in the bamboo blanks could also be kept particularly low, so that the bamboo blanks and bamboo elements were easily recyclable.
  • bamboo canes are separated into bamboo cane lamellae.
  • the separation preferably takes place by means of a star-shaped splitting knife. In this way, the raw bamboo slats can be manufactured very quickly and uniformly.
  • the bamboo canes are split with knives to produce bamboo cane lamellae.
  • the bamboo canes are then planed, steamed and/or dried on both sides.
  • the raw bamboo lamella has a wood moisture content of 30 - 50%.
  • the raw bamboo lamella is preferably finely planed on four sides and is ready for gluing.
  • the finished bamboo slat has a residual moisture content of between 3% and 12% +/- 2%. Due to the steaming process, the raw bamboo lamella has a reduced sugar and starch content, preferably ⁇ 5%. This is particularly beneficial for reducing fungal infestation and insect damage.
  • bamboo lamellae in contrast to fibers, also resulted in the bamboo blank having a surprisingly high diffusion resistance. This reduces the risk of mold and insect infestation.
  • the product was more ecological as it had a lower percentage of glue compared to the bamboo material.
  • the maximum thickness and/or width of the bamboo slats can be limited, for example, by the circumference and/or wall thickness of the bamboo cane. Likewise, the thickness and / or width of the bamboo lamellas result from how much strength the cross-section of the bamboo lamella loses through pre-planing, steaming, drying and fine planing.
  • the finished bamboo slats preferably have a thickness of 5 - 40 mm and a width of 15 - 50 mm. It can be particularly preferred that the bamboo lamellae have a thickness of between 7-35 mm, more preferably 10-30 mm or 15-20 mm. It can also be particularly preferred that the bamboo slats have a width of between 20-40 mm, particularly preferably 20-30 mm.
  • the bamboo slats could be substantially free of the natural curvature of the bamboo walls and bamboo skins, and square in cross-section. At the same time, the bamboo slats could essentially use the cross-section of the bamboo cane with minimal waste.
  • the bamboo slats were found to be strong enough to be machined to have a regular, rectangular cross-section.
  • bamboo lamellas thinner than 5 mm are not suitable for processing, since the planing machines can no longer work precisely with these thicknesses and the resulting amounts of adhesive are also not economical.
  • the bamboo slats could also be transported and made into bamboo blanks strong enough to be pressed and glued to create more complex bamboo elements.
  • the bamboo canes are preferably sorted automatically with scanning devices according to diameter and wall thickness in order to keep production capacity high.
  • both raw and finished bamboo slats with defects such as wood beetle infestation, breakage and lack of dimensional accuracy are sorted out.
  • the scanning apparatus can be used as part of a production line.
  • the scanning apparatus has an inlet and an outlet for the bamboo slats.
  • the inlet and outlet may comprise or be connected to a conveyor belt or other continuous means of transport for the bamboo slats.
  • the scanning device can, for example, work according to the principle of tomography in order to reconstruct the inner structure of each bamboo cane and each bamboo lamella.
  • Such a scanning apparatus may use X-ray emitters and sensors positioned around the bamboo lamella, or it may allow the bamboo lamella to be rotated so that it can be analyzed from multiple angles. This is particularly useful for sorting out bamboo lamellas with internal defects.
  • the scanning apparatus may include levitation means such as air dispensers and vibration means. This can be particularly useful for examining the characteristic resonance of the bamboo lamella. This can improve the safety of a structure made with the bamboo slat, such as a bridge frame.
  • the scanning apparatus may include means for measuring the strength of the bamboo slats.
  • Such means can be an optical laser interferometer and/or a high power laser vibrometer.
  • the scanning apparatus also includes a Processor with an algorithm that calculates important strength parameters such as the dynamic modulus of elasticity of the bamboo slats and decides whether a bamboo slat is of acceptable quality and should be forwarded to further processing stations or discarded.
  • the scanning apparatus preferably also comprises means for detecting the thickness, width, length, curvature, density and/or surface quality of the bamboo lamella. For example, color, laser, and x-ray emitters and/or sensors can be combined to detect these features.
  • the scanning apparatus also includes a processor with a decision algorithm to decide whether a bamboo slat is of acceptable quality and should be forwarded to further processing stations or discarded.
  • the bamboo lamellae are pressed together and glued with a pressure of 0.05-1.5 N/mm 2 , preferably 0.15-1 N/mm 2 , more preferably 0.2-0.3 N/mm 2 .
  • a pressing pressure of 0.15 - 1 N/mm 2 in particular 0.2 - 0.3 N/mm 2
  • the bamboo material was not deformed under this pressure and its strength was retained.
  • the adhesive has bonded sufficiently to the bamboo fibers to ensure a long-term, high-strength bond with high resistance to material failure such as fracture or shearing under stress or water diffusion.
  • cold pressing methods have proven to be particularly efficient, and the use of high-frequency pressing methods is even more preferred.
  • the blanks according to the invention are preferably processed into further bamboo elements.
  • the bamboo blanks can be connected to each other.
  • the bamboo blanks are preferably connected to one another to form endless lengths by means of finger-joint bonding.
  • the endless blanks are glued parallel to the fibers and preferably with offset finger joints to form beams or layers. Larger and more complex components can be produced with bars or layers by gluing.
  • the bamboo blanks or bamboo elements can be connected to one another by connections such as gluing, screws, nails, dowels, finger joints, corner connections, combing, overlapping, groove or rabbet connections and/or mortise and tenon connections.
  • the bamboo blanks or bamboo elements are preferably joined to form supporting structures and supporting structure systems. It goes without saying that these connections can be combined. In particular, both an adhesive and a non-positive connection can be used.
  • bamboo elements which comprise several bamboo blanks, surprisingly showed a improved specific strength, a higher modulus of elasticity and a higher modulus of rupture.
  • the larger dimensions achieved by combining bamboo blanks reduced the surface area to volume ratio of the resulting bamboo elements. The bamboo elements were therefore surprisingly invulnerable to moisture, mold and insects.
  • FIG. 41 schematically shows the connection of two bamboo blanks by means of finger-jointing at their end faces in order to produce a longer ("endless") bamboo blank.
  • Fig. 42 schematically shows the joining of a plurality of endless bamboo slugs along their longitudinal side surfaces to produce a bamboo pole of any desired cross-section.
  • 43 schematically shows the connection of several bamboo sticks by means of an adhesive connection a along their elongated side surfaces (narrow sides) in order to produce a bamboo layer.
  • the bamboo blanks can be arranged into a variety of shapes of virtually unlimited dimensions, even with simple connecting mechanisms. Due to the special properties of bamboo, it could not only be successfully bonded over long dimensions, but also withstood bending and twisting forces as its dimensions increased. This reduced the risk of material failure due to deformations such as fracture, shearing, twisting or delamination. Instead, the elements could be expanded in all dimensions, making them thicker, longer, or wider. This result is particularly promising for construction purposes, where large building elements are advantageous because they require less manual work (e.g. compared to brick) and have fewer weak points.
  • bamboo cells tend to be longitudinally arranged. Ray cells, which are present in the transverse direction in most woods, do not exist in bamboo. Bamboo therefore has very limited lateral tissue porosity and permeability compared to wood. This poses a challenge when selecting a suitable adhesive, especially when applying the adhesive in the direction of the bamboo fibers.
  • the adhesive used is a one-component adhesive comprising polyurethane adhesive (PUR).
  • PUR polyurethane adhesive
  • the use of PUR as an adhesive is particularly advantageous due to its high strength and ease of use. It is also advantageous that no high-frequency or infrared process is required for the curing of PUR, so that the manufacturing process to produce the components is less energy-intensive and more environmentally friendly. When using or disposing of PUR, no climate-damaging formaldehyde has to be released.
  • PUR can be synthesized from renewable materials such as castor oil and does not have to be based on petroleum products, making the bamboo elements more ecological overall.
  • PUR is a so-called pre-polymerized adhesive. This means that it includes longer molecular chains that give it a high level of elasticity. PUR reacts with the residual moisture in dried bamboo slats, so that it hardens very quickly and makes an excellent connection. It was completely surprising that PUR, in combination with the pressure of 0.05 - 1.5 N/mm 2 , reacted with the moisture from the fibers that lay deeper than the surface of the bamboo slats, making the bamboo blanks more resistant to breakage, shearing, Deformation and delamination along the joint. In order to arrive at this advantageous combination, the prejudice had to be overcome that the long chains of the PUR would limit its absorption into the bamboo surface too much. In combination with the particularly flexible joints formed by PUR, the resulting bamboo blank was able to withstand stress from swelling or shrinkage, resulting in a particularly long durability of the joint.
  • the adhesive is a two-component adhesive, preferably comprising melamine-urea-formaldehyde (MUF) adhesive.
  • MUF melamine-urea-formaldehyde
  • MUF is a so-called "in-situ polymerized" adhesive.
  • MUF consists of monomers that are crosslinked during the curing process. Due to the small size of the monomers, MUF penetrates deep into the bamboo slats, resulting in a wide adhesive layer. It was particularly surprising that MUF created very strong bonds regardless of the moisture content of the bamboo lamellae. The bamboo slats could be assembled with particularly low amounts of MUF, which improved the ecological character of the end product.
  • a “one-component adhesive” within the meaning of the invention is preferably an adhesive with a predetermined composition, which is essentially not changed during use.
  • the one-component adhesive is preferably supplied directly from a storage unit to an application unit without being mixed with other components. This means that in situ mixing is preferably not necessary with a one-component adhesive. This can result in a simplified and more efficient process.
  • a “two-component adhesive” within the meaning of the invention is preferably an adhesive which can be used by mixing two predetermined compositions in situ.
  • the two compositions are supplied from two separate storage units to an application unit such that mixing of the two compositions occurs during or just prior to application.
  • two-component adhesives led to surprisingly high-strength bamboo elements.
  • bamboo canes are split by star-shaped splitting knives into bamboo lamellae with a wood moisture content of 30-50%.
  • the raw bamboo slats are pre-planed on two sides, so that in particular the outer skin of the bamboo is removed and two straight and parallel sides are planed.
  • the bamboo slats are pre-planed prior to calibration and prior to steaming and drying.
  • the outer layer of the bamboo lamella is removed by the rough planing. This layer has an increased oil and wax content and can make bonding more difficult. By removing this layer, the bamboo slats can be better glued together.
  • the intermediate floors ie the diaphragms
  • the intermediate floors are preferably also removed from the inside (ie the concave hollow side) of the bamboo lamellae.
  • FIGS. 46 (fifth step) and 47 This makes it easier to plane and/or calibrate the bamboo slats after drying.
  • This process is shown in FIGS. 46 (fifth step) and 47.
  • the tools used for planing deteriorate in an accelerated manner.
  • it has proven advantageous to remove these layers during pre-planing before drying. As a result, you can work surprisingly wear-free when planing.
  • the planing step provides a higher degree of uniformity and better surface quality than the rough planing step.
  • the planing step may require the use of sharper and/or more specialized tools.
  • the pre-planed raw bamboo lamellae are steamed, preferably in an autoclave, for at least 3 hours at temperatures of 70°C - 200°C.
  • the steaming process reduces the starch and sugar content of the bamboo lamella to be produced to preferably ⁇ 5%. Without being bound by any particular theory, it is believed that the steaming process reduces the starch and sugar content of the bamboo, which attracts insects and microorganisms.
  • the bamboo slats can be produced so evenly, dimensionally accurate and straight.
  • the bamboo lamellae are even more precise and dimensionally stable if the steaming process is repeated.
  • the bamboo lamellae are dried in a drying chamber, preferably a vacuum drying chamber, for at least 6 hours at temperatures of 55°-130°C.
  • the dried bamboo slats preferably have a wood moisture content of between 3-12%, with the wood moisture content preferably deviating from these preferred minimum and maximum wood moisture contents by up to ⁇ 2%.
  • the temperature for the drying reaches not more than 100°C, preferably not more than 90°C, more preferably not more than 80°C.
  • the temperature is particularly preferably between 70-80.degree.
  • the bamboo lamellae clearly retained their elasticity and strength without becoming brittle at this moisture content.
  • the bamboo was dry enough to be planed or sanded and was significantly more resistant to mold and insect infestation. Without being bound by any particular theory, it is believed that this is due to a reduction in the starch and sugar content of the bamboo, which attracts insects and microorganisms.
  • the bamboo slats permanently retained their shape and dimensions after drying and were not prone to shrinkage or swelling due to fluctuating humidity levels during storage or use.
  • the bamboo slats are planed.
  • the bamboo slats are preferably planed from four sides, , top and bottom and right and left.
  • the distance between two opposite planed sides, i.e. a width and a thickness of the bamboo slats, is preferably calibrated and unified by the planing.
  • each bamboo slat Preferably, two parallel longitudinal faces of each bamboo slat are planed so that they are perfectly parallel. This aids in stacking the bamboo slats side by side to form an element of uniform thickness. Any irregularities on the other sides of the bamboo slats can be compensated for with a layer of adhesive. Surprisingly, the adhesives were found to interact better with the slightly rough, unplaned sides of the bamboo slats, reducing the risk of delamination. It was also totally surprising that at the same time a very even and calibrated end product could be produced with the planed surfaces facing outwards.
  • bamboo lamellas were easy to press due to the process steps described and at the same time the consumption of glue could be reduced because the surface of the bamboo lamellas was very smooth.
  • the bamboo slats are planed on four sides and at right angles, so that all bamboo slats have a uniform cross-section. This allows the laminations to be packed tightly together in the later process, resulting in a final product with more predictable and consistent properties.
  • All bamboo slats used for a given blank can have a rectangular cross-section with identical dimensions. Calibration can also be used to give each bamboo slat a smooth outer surface. It may also be preferred that all six sides of the bamboo slats are calibrated. The dimensions of the end product produced in this way can be predetermined with surprising accuracy.
  • the bamboo slats preferably have a thickness of between 5-40 mm, in particular 7-35 mm, particularly preferably 10-30 mm, and a width of between 20-70 mm. It can be preferred that the bamboo slats have an average length of between 1000-6000 mm. The preferred method of manufacturing the bamboo slats are explained in the detailed description using the drawings.
  • the finished bamboo slats preferably have a thickness of 5 - 40 mm and a width of 15 - 50 mm. It can be particularly preferred that the bamboo lamellae have a thickness of between 7-35 mm and a width of 20-40 mm, more preferably 10-30 mm or 15-20 mm and a width of 20-30 mm.
  • the wood chips resulting from the planing process can be used to produce chipboard, MDF panels, wood foam or other insulation products, terra preta (fertilizer) and bioethanol production.
  • a layer of insulation from wood foam can form part of a sandwich panel in which the top layers are preferably formed from 1-3 layers of bamboo lamellae and the core layer is preferably formed from wood foam panels.
  • the cover layers particularly preferably comprise layers of bamboo slats and the insulation layer consists of wood foam made of bamboo.
  • a resulting composite product could have a particularly low carbon footprint while being surprisingly easy to recycle, since it comprises the same materials across layers that can be disposed of in a similar way.
  • the bamboo slats are sorted according to strength and appearance before they are glued together.
  • the sorting can be done visually, mechanically or electronically.
  • the bamboo lamellae for surface layers are preferably sorted according to stricter criteria. They should preferably have higher strength as well as better optical quality. During sorting, unsightly deviations in growth, lamellae that are not true to size, are not right-angled or insect-infested can be completely sorted out, or the faulty areas can be cut off.
  • the finished bamboo slats are preferably sorted automatically with scanning devices according to the criteria of beetle infestation, dimensional accuracy, parallelism and/or squareness. As described above, such a scanning apparatus can have various configurations and functions.
  • the bamboo lamellae are pressed into blanks using a pressing device.
  • a cold pressing process can be used.
  • a high-frequency method can preferably be used.
  • the press can be released after the adhesive has hardened sufficiently.
  • the bamboo blank is calibrated at right angles after the optical sorting.
  • This calibration can also be carried out by a planing machine, for example a four-sided planing machine. This ensures that the blanks used to manufacture a given element all have a smooth surface and a rectangular cross-section with identical dimensions.
  • bamboo slats with a width of 20 - 70 mm have proven to be optimal.
  • the bamboo cane can be cut in half, which can be flattened with a heated roller press, resulting in much wider bamboo slats.
  • the bamboo lamellae could be harvested from the bamboo cane without exhibiting any significant curvature that flattening must eliminate. The flattening process has been shown to introduce unwanted cracks into the material.
  • bamboo slats with a width of 20 - 70 mm could go through planing surprisingly smooth and square without compromising the integrity of the material.
  • the width has also been found to be sufficient to produce bamboo slabs with a low density of glue lines where delamination can occur. The resulting blank turned out to be surprisingly strong.
  • the length of the bamboo lamellae is basically limited only by the length of the giant bamboo cane from which they are harvested. However, up to a length of 6000mm, the bamboo lamellae can only be harvested from the first 7 meters of the bamboo cane, which comprises the perfectly cylindrical and most woody material. Surprisingly, at this length, bending could also be avoided due to the inherent flexibility of the bamboo material.
  • bamboo slats with a length of at least 2000 mm, the material of the bamboo slats could be present as uninterrupted as possible in the blanks, so that the number of finger joints was kept low. This is surprisingly beneficial to the overall strength of the resulting bamboo elements since the elements tend to fail along the finger joints first.
  • Thickness means the shorter dimension of a rectangular cross-section of a part unless otherwise specified.
  • Width means the longer or equal side of a rectangular cross-section of the part, unless otherwise specified.
  • Length refers to the longest dimension of a part - usually in the direction parallel to the fiber.
  • an element or dimension referred to as "endless” is an element or dimension that can be of any size.
  • Such an element preferably comprises a plurality of subunits connected to one another, the number of subunits being limited only by transport and/or the desired end use.
  • the size of an endless element and the number of sub-units can only be limited by the size of a shipping container.
  • the bamboo lamellae are glued together lengthwise and/or parallel to the fibers. This is preferably done by means of an adhesive joint that is arranged lengthwise between two bamboo slats.
  • the width of the adhesive joint is preferably up to 0.3 mm and is preferably transparent.
  • the adhesive joint preferably comprises a non-toxic adhesive, in particular a formaldehyde-free adhesive. It was completely surprising that an adhesive joint of up to 0.3 mm was able to compensate for surface defects in the adjacent bamboo slats and at the same time was very flexible. In some embodiments it was preferred that the glue line was at least 0.05 mm.
  • the glue line was at least 0.05 mm.
  • the adhesive comprises one of the following formaldehyde-free, bio-based adhesives: amino resins based on glycol aldehyde, a lignin-based adhesive, a tannin-based adhesive, a starch-based adhesive, a soy protein-based adhesive, a furfural-based adhesive, a natural phenol-based adhesive, a polyvinyl acetate-based adhesive, a Adhesive based on sugar derivatives, an epoxy resin adhesive based on epoxidized vegetable oils and/or an adhesive based on hydroxy-functional polyesters.
  • the bio-based adhesives created a very strong bond with the dried bamboo slats and delivered a much more ecological product compared to products made with traditional adhesives.
  • the preferred adhesives suitable for bamboo can be used between bamboo lamellae, bamboo blanks, finger joints, bamboo sticks, bamboo layers and/or cross-laminated timber elements.
  • Purbond HB 110 1 K Pur can be mentioned.
  • the bamboo slats are glued together using a pressure of 0.05-1.5 N/mm 2 .
  • This pressing pressure is preferably between 0.15-1 N/mm 2 .
  • the pressure in this and other method steps can preferably be applied for a pressing time of between 5 and 300 minutes. More preferably, the pressure is applied for a pressing time of 5-120 minutes, more preferably about 60 minutes. It is also preferred in embodiments to reduce press times to less than 10 minutes to ensure high production yields. Especially when using high-frequency presses, a pressing time of 5 - 10 minutes can lead to particularly strong and thin adhesive joints.
  • an endless bamboo cane comprises a first and a second bamboo cane, the first and the second bamboo cane each having two end faces.
  • the first bamboo blank is preferably joined to a front side of the second bamboo blank by a finger joint on its front side with a pressure of between 0.05-0.3 N/mm 2 .
  • a large number of bamboo slats preferably at least five bamboo slats, are glued and pressed together along their broad sides to form blanks A by a pressing process. This preferably takes place under a pressure of between 0.05-1.5 N/mm 2 , particularly preferably under a pressure of between 0.15-1.0 N/mm 2 .
  • Purbond HB 110 1 K Pur can be used as an adhesive, for example.
  • a preferred thickness of the blank A is 20 - 60 mm.
  • a preferred width of the blank A is 60 - 300 mm.
  • the bamboo slats could be glued together surprisingly well. Because of these dimensions warder Bamboo blank A also surprisingly easy to handle and transport.
  • the bamboo blanks A also had a high density of glue joints, which made them particularly resistant to moisture, mold and insect infestation.
  • the term "longitudinal direction" refers to the direction of the bamboo fibers unless otherwise specified.
  • a transverse direction is orthogonal to these fibers.
  • the bamboo stick comprises a multiplicity of blanks.
  • the bamboo canes can be stacked and/or lined up to form the bamboo sticks.
  • the blanks are preferably joined and connected to one another in the longitudinal direction by force-locking connections, preferably finger-joint joints, with each blank comprising a large number of bamboo slats arranged next to one another fiber-parallel and connected to one another by means of an adhesive, with a distance between each two successive force-locking connections of at least 0.3 m, so that the bamboo stick has a preferred length between 2000 - 30000 mm.
  • finger joints are particularly effective when it comes to creating a stable, long-lasting joint between longitudinally consecutive bamboo slats or bamboo blanks. Especially when compared to hook and blade joints, the finger joints could withstand much greater loads.
  • the bamboo poles tended to fail along the finger-joint joints first, separating these joints by at least 0.3 m resulted in surprisingly strong bamboo poles. It was particularly surprising that the bamboo poles could be extended to lengths of 2,000 - 30,000 mm using friction-locked connections, without deformations occurring as a result of loads (e.g. simulated traffic load, wind) or the bamboo poles' own weight.
  • a bamboo stick comprises two or more bamboo blanks, the bamboo blanks comprising finger joints and being glued to one another by means of an adhesive and a pressure of 0.05 - 0.3 N/mm 2 along one or more of their longitudinal sides, the finger joints of adjacent bamboo blanks are arranged offset to one another in the longitudinal direction.
  • two or more blanks A are glued and pressed together by finger joints in the longitudinal direction. These are finger-shaped non-positive connections between two correspondingly shaped ends of the blanks.
  • the prong lengths are preferably between 5 - 40 mm in the longitudinal direction of the blanks. It was totally surprising that prong lengths of 5 - 40mm could provide sufficient surface area to absorb glue as well as create enough friction between the joined bamboo canes that the joint lasted very long.
  • the resulting "endless” bamboo blanks preferably have a length of between 1000 - 18000 mm. It was also completely surprising that with the help of such compounds stable bamboo blanks of up to 18000 mm in length could be produced. At this length, even the single-layer bamboo blanks A were surprisingly strong and could withstand high loads. Due to the enormous potential for length expansion through these finger joints, the resulting parts are referred to as "endless".
  • a distance between two longitudinal finger joint connections is preferably at least 0.3 m. With this minimum distance, the processing of the parts during manufacture is particularly reliable.
  • the blanks A or the endless blanks A are considered the end product.
  • two or more blanks A are glued together along their thickness to form bamboo layers A and pressed. This preferably takes place under a pressure of between 0.05-1.5 N/mm 2 , particularly preferably under a pressure of between 0.15-1 N/mm 2 .
  • Suitable adhesives are used for this purpose.
  • Various suitable adhesives are currently used for the approval process, preferably one-component and two-component adhesives, particularly preferably bio-based formaldehyde-free adhesives.
  • a width of the bamboo sheets A is preferably 200 - 4000 mm.
  • a thickness of the bamboo sheets A is preferably 10 - 400 mm.
  • the layers can also be made "endless" with finger joints. A distance between two longitudinally consecutive finger joints is preferably at least 0.3 m.
  • a bamboo layer comprises a large number of bamboo blanks, the bamboo blanks being glued to one another by means of an adhesive and a pressure of 0.05 - 0.5 N/mm 2 along one or more of their longitudinal sides, the finger joints of the adjacent bamboo blanks being in Longitudinally offset from one another.
  • the bamboo layers are glued on as visible cover layers for cross-laminated timber panels made of softwood.
  • a bamboo stick in particular for use as a load-bearing structural element.
  • the bamboo stick includes a variety of blanks.
  • the blanks have four long sides and two end faces, with a large number of blanks being glued to one another by means of an adhesive and a pressure of 0.05-1.5 N/mm 2 along one or more of their long sides.
  • the beams then have an even higher load-bearing capacity.
  • bamboo sticks were extremely strong while still having enough elasticity and flexibility to serve various purposes in the construction industry.
  • the strength resulting from the joining of several bamboo blanks was far greater than expected considering the strengths of each piece.
  • these bamboo poles were strong enough to replace steel and wooden beams in buildings, as illustrated below with experimental data. This is particularly advantageous because these traditional materials are not only expensive and less environmentally friendly, but also because the bamboo sticks have comparatively slimmer dimensions, were very light and statically lower construction heights and widths can be used for building elements made of bamboo sticks. This opened up new possibilities in the construction industry, such as building multi-story buildings, bridges and the like without having to resort to traditional building materials.
  • bamboo sticks could be obtained from very fast-growing sources and would be essentially free of foreign materials like concrete and steel, making them surprisingly easy to recycle in the event of demolition.
  • two or more blanks A are glued together along their width to form bamboo sticks A and pressed. This preferably takes place under a pressure of between 0.05-1.5 N/mm 2 , particularly preferably 0.15-1 N/mm 2 .
  • HB 110 1 K Pur can be used as an adhesive.
  • a width of a bamboo stick A is preferably 40 - 1000 mm, particularly preferably 60 - 400 mm.
  • a thickness of the bamboo stick A is preferably 40 - 400 mm, more preferably 40 - 300 mm.
  • Two or more bamboo sticks A can be glued and pressed together by finger joints along their end faces.
  • the tine lengths are preferably 5-40 mm in the longitudinal direction and the resulting endless bamboo sticks A preferably have a length of between 2000-30000 mm.
  • a pressing process preferably takes place under a pressing pressure of at least 0.03 N/mm 2 , preferably under a pressing pressure of between 0.05-0.3 N/mm 2 .
  • Purbond HB 110 1 K Pur can be used as an adhesive.
  • a distance between two longitudinally consecutive finger joints is preferably at least 0.3 m.
  • bamboo sticks could form particularly strong building structures, especially as a replacement for wood skeleton construction, timber frame construction, roof trusses, ceiling and Wall elements with practically no optical or mechanical interruptions through the use of metal connectors or the like.
  • the result was not only a visually appealing design, but also a very stable structure with no weak points caused by additional connections.
  • the blanks A and the rods and layers made from blanks A can be planed and calibrated at any stage of the process.
  • the rods and layers produced from blanks A can be subjected to a surface treatment.
  • the surface treatment preferably comprises a treatment by grinding and/or moisture impregnation.
  • blanks B are prepared from bamboo lamellae.
  • a large number of bamboo slats, preferably at least five bamboo slats, are glued and pressed together along their narrow longitudinal side in a pressing process to form blanks B.
  • a pressing process preferably takes place under a pressure of between 0.05-1.5 N/mm 2 , particularly preferably under a pressure of between 0.15-1 N/mm 2 .
  • Purbond HB 110 1 K Pur can be used as an adhesive.
  • the blank B preferably has a width of between 60-300 mm.
  • the blank B preferably has a thickness of between 5 and 40 mm.
  • the bamboo slugs B were thinner and had a lower density of glue lines than bamboo slugs A. It was surprising that stable bamboo slugs could form with these dimensions.
  • the bamboo blanks B were very light per square meter and are therefore particularly suitable for processing into bamboo layers from which multi-layer panels such as cross laminated timber or two- or three-layer panels can be made. They were also surprisingly easy to work without splitting or breaking, allowing bamboo slugs of various shapes to be used as building blocks for larger constructions.
  • the bamboo layers are perfect for being glued on as visible top layers on cross laminated timber panels made of softwood. Thanks to the thin glue lines, the bamboo blanks were aesthetically very pleasing, making them suitable also as outer layers for more complex bamboo elements.
  • two or more blanks B are glued and pressed together along their end faces by finger joints.
  • the prong lengths are preferably 5-40 mm in the longitudinal direction and the resulting endless blanks B preferably have a length of between 2000-18000 mm, in particular 2000-12000 mm. At that length, the blanks could fit in a shipping container. At the same time, these lengths were particularly suitable for e.g. covering a floor-to-ceiling length of a building without interruption.
  • a distance between two longitudinally consecutive finger joints is preferably at least 0.3 m.
  • two or more, preferably at least five, blanks B or endless blanks B are glued together along their thickness (their narrower longitudinal side) to form bamboo layers B and pressed. This is preferably done under a pressure of between 0.1-1.5 N/mm 2 , particularly preferably under a pressing pressure between 0.15 - 1 N/mm 2 .
  • Purbond HB 110 1 K Pur can be used as an adhesive.
  • a width of the bamboo sheets B is preferably 200 - 4000 mm.
  • a thickness of the bamboo sheets B is preferably 5 - 400 mm.
  • the layers can also become "endless" with finger joints.
  • a distance between two longitudinal finger-joint joints is preferably at least 0.3 m.
  • bamboo layers from bamboo blanks B could be made thin, so that they were suitable for coverings such as floor and wall coverings. It was surprising that the bamboo layers were very stable with these dimensions and could withstand high loads. At the same time, the flexibility of the bamboo plies could be exploited to produce bamboo plies that could seamlessly cover slight deformations, such as the deformations that occur in a floor over time.
  • the bamboo layers are glued on as visible cover layers for cross-laminated timber panels made of softwood.
  • two or more bamboo layers B are glued and pressed together in the longitudinal direction by finger joints.
  • the prong lengths are preferably between 5 - 40 mm in the longitudinal direction of the blanks.
  • the resulting endless bamboo layers B preferably have a length of between 2000-30000 mm.
  • a pressing process preferably takes place under a pressing pressure of at least 0.03 N/mm 2 , particularly preferably under a pressing pressure of between 0.1-1.5 N/mm 2 .
  • two or more, preferably at least five, blanks B or endless blanks B are stacked on top of one another and glued together to form bamboo sticks B and pressed.
  • a pressing process preferably takes place under a pressure of between 0.1-1.5 N/mm 2 , preferably under a pressure of 0.3
  • a bamboo stick B preferably has a width between 50 - 400 mm and a thickness between 50 - 400 mm.
  • two or more, preferably at least five, bamboo sticks B are glued and pressed together in the longitudinal direction by finger joints. These connections are finger-shaped non-positive connections between two correspondingly shaped ends of the bamboo sticks B.
  • the prong lengths are preferably between 5 and 40 mm in the longitudinal direction of the blanks.
  • the resulting endless bamboo sticks B preferably have a length between 2000
  • a distance between two longitudinally consecutive finger joints is preferably at least 0.3 m.
  • a pressing process preferably takes place under a pressing pressure of at least 0.03 N/mm 2 , particularly preferably under a pressing pressure of between 0.05-0.3 N/mm 2 .
  • Half-timbered walls, beam layers and roofs can be constructed with such bamboo sticks. This applies to half-timbered buildings, wooden skeleton buildings, wooden frame buildings, but also special structures with even larger spans and loads, such as in hall or bridge construction and wind turbine tower construction.
  • the blanks B and the rods and/or layers formed from the blanks B can be planed and calibrated at any stage of the process. Alternatively or additionally, the rods and/or layers produced from blanks B can be subjected to a surface treatment.
  • the surface treatment preferably includes treatment by grinding and/or moisture, insect and fungus impregnation.
  • edges of the bamboo sticks and/or the bamboo layers are shaped and/or trimmed with saws or milling machines for the purpose of creating recesses and openings or for connection to components.
  • two or more blanks are connected to one another through their end faces by non-positive connections, preferably by finger joints.
  • a distance in the longitudinal direction between two consecutive non-positive connections is at least 0.3 m.
  • the finger joints should be offset.
  • the beams then have an even higher load-bearing capacity.
  • the bamboo stick preferably has a length of between 2000 and 30000 mm.
  • the blanks in particular the blanks A and B, can serve as the basic element for the following structural elements: bamboo rods, bamboo layers, cross-laminated timber panels, hollow box ceilings, ribbed ceilings, ribbed wall elements, T-posts, H-posts, wall and ceiling elements.
  • bamboo sticks can be connected to one another parallel to the fiber direction of the bamboo slats.
  • the bamboo poles can be pushed together and connected with finger joints. When gluing the blanks, it is preferable to offset the finger joints. Surprisingly, the beams then have a higher load-bearing capacity.
  • the bamboo rods can also be processed into bamboo layers and then in cross layers into more complex components. As is clear in this application, the possibilities for processing the bamboo rods into structural elements are numerous and varied. This processing is shown schematically in Figures 41-46. By combining the bamboo elements in layers with alternating fiber directions and also parallel fiber directions, the strength of the individual elements could be combined synergistically to produce extremely strong, lightweight construction elements with large dimensions. These could greatly simplify construction as they are prefabricated and used to create building structures without the need for further connections and complex in situ joining processes. The result is extremely strong, unified, climate-friendly and aesthetically pleasing buildings constructed with bamboo elements.
  • bamboo sticks are glued to glulam beams made of softwood on the narrow sides to form beams.
  • the load-bearing capacity of the beams is higher than pure glued laminated timber of the same height.
  • two bamboo sticks are glued to form T-beams.
  • a first bamboo stick forms the lower flange and a second bamboo stick forms one jetty off.
  • the load-bearing capacity of the beams is higher than pure glued laminated timber of the same height.
  • a bamboo stick and a laminated veneer lumber beam are glued to form a T-beam figure.
  • a bamboo stick forms the bottom flange and a laminated veneer lumber beam (LVL) forms a web.
  • the load-bearing capacity of the beams is higher than pure glued laminated timber of the same height.
  • three bamboo sticks are glued together to form double T-beams.
  • a first bamboo stick forms the lower flange
  • a second bamboo stick forms the web
  • a third bamboo stick forms the upper flange.
  • the load-bearing capacity of the beams is higher than pure glued laminated timber of the same height.
  • two bamboo sticks and a laminated veneer lumber beam are glued to double T-beams.
  • a first bamboo stick forms the bottom flange
  • a laminated veneer lumber (LVL) beam a web
  • a second bamboo stick makes the top flange.
  • the load-bearing capacity of the beams is higher than pure glued laminated timber of the same height.
  • T-beams and chipboard, plywood or three-ply panels are constructed as ceiling elements.
  • chipboard, plywood or three-layer sheets are connected to the lower flange with glue, nails, staples, screws.
  • double T-beams and chipboard, plywood or three-layer panels are constructed as ceiling elements.
  • chipboard, plywood or three-layer sheets are connected to the lower flange with glue, nails, staples, screws.
  • the invention relates to a bamboo layer, in particular for use as a load-bearing structural element.
  • the bamboo ply includes a variety of bamboo slugs.
  • the bamboo blanks are arranged next to each other parallel to the fibers and glued together by means of an adhesive under a pressure of 0.15 - 1.5 N/mm 2 .
  • the bamboo layer preferably has a width of 1000 - 3000 mm and a preferred length of 2000 - 30000 mm. At these sizes, entire wall panels or ceiling panels can be formed smoothly and without interruption. This greatly simplifies the construction process and reduces the number of mechanical joints that can create weak points in a building.
  • cross laminated timber elements are constructed from bamboo layers.
  • the bamboo layers are preferably stacked and by means glued together and pressed with an adhesive.
  • the individual bamboo layers can be "endless”.
  • a fiber direction of each bamboo ply is preferably perpendicular to a fiber direction of the adjacent bamboo ply.
  • the invention relates to a cross-laminated timber element for use as a load-bearing structural element.
  • the cross-laminated timber element comprises a large number of bamboo layers stacked on top of one another and connected to one another by means of an adhesive.
  • a grain direction of the bamboo lamellae of each bamboo layer is perpendicular to a grain direction of the bamboo lamellae of an adjacent bamboo layer.
  • the difference in direction between the fibers of successive layers is 25° - 75°, preferably 30° - 80°, more preferably 45° - 90°.
  • Adjacent bamboo layers can lie directly on top of each other and/or be glued together or be separated by a different intermediate layer.
  • the intermediate layer is, for example, a layer of wood or an insulating layer.
  • the bamboo layers are glued together using a pressure of 0.15-1.5 N/mm 2 .
  • the cross laminated timber element has a preferred thickness of 30-300 mm, a preferred width of 500-5000 mm and a preferred length of 3000-18000 mm. It has been found that these dimensions work synergistically with the effect of using multiple layers and multiple grain directions to form a cross laminated timber element that is both exceptionally strong and sufficiently resilient. Such cross-laminated timber elements were particularly useful for use as load-bearing structural elements. Also, due to their aesthetically pleasing appearance, it was not necessary - but remained an option - to combine them with top layers. The construction process is greatly simplified by using these prefabricated cross laminated timber elements in the preferred dimensions. They can also eliminate the need for other materials to be brought into the building due to their multiple load bearing functions, good fire barrier and aesthetically pleasing finish. This makes the recycling of building materials much easier when a building is demolished, since it is no longer necessary to separate the various materials.
  • At least one insulation layer is arranged between two bamboo layers arranged one on top of the other, the insulation layer preferably comprising a wood foam which is preferably made from bamboo wood residues becomes.
  • the insulation layer has a preferred density of between 40 and 250 kg/m 3 .
  • the cross laminated timber element preferably has a length and/or width of 12000-30000 mm.
  • the layers of the sandwich panel are bonded to one another by a pressure of 0.1-0.5 N/mm 2 .
  • a sandwich panel comprises a bamboo layer and/or a cross-laminated timber element.
  • the sandwich panel preferably comprises at least one insulation layer between two bamboo layers arranged one on top of the other, the bamboo layers being bamboo layers, cross-laminated timber elements or a combination thereof.
  • the insulation layer preferably comprises a wood foam, which is preferably made from bamboo wood residues, the insulation layer having a preferred density of between 40 and 250 kg/m 3 .
  • the sandwich panel has a preferred width of between 600-2000 mm, a preferred thickness of between 100-400 mm and a preferred length of between 2000-18000 mm.
  • sandwich elements are particularly suitable for multi-storey residential construction. Because of their very high strength-to-weight ratio, they could be used in tall buildings, replacing traditional materials like steel.
  • the sandwich elements had a surprisingly high static load-bearing capacity at a comparatively low weight.
  • the structural thickness of the sandwich elements could be kept low thanks to the efficient bamboo layers. It was also particularly surprising that the sandwich elements have a very high resistance to fire.
  • the sandwich panels further facilitate the construction of a building as they can be supplied in prefabricated form and assembled quickly. In addition, the aesthetic quality of the sandwich elements is particularly high, which makes further finishing steps and layers superfluous (but possible).
  • the invention relates to a ceiling or wall element (also referred to as "ribbed elements" within the meaning of the invention), the ceiling or wall element comprising a large number of bamboo layers and/or cross-laminated timber elements as components, the bamboo layers or cross-laminated timber elements being connected to one another and define a main level.
  • the ceiling or wall element comprises one or more ribs, the ribs being arranged parallel to the main plane of the ceiling or wall element.
  • the ceiling or wall element has a preferred width of between 600-2000 mm, a preferred thickness of between 100-400 mm and a preferred length of between 2000-18000 mm.
  • the ribs combined with three-layer panels enable the production of large-area wall and ceiling elements with high strength and stability and low weight at the same time.
  • Such ceiling or wall elements are particularly suitable for multi-storey residential construction.
  • the ceiling and wall elements also showed a surprisingly high static load-bearing capacity with a comparatively low weight and a surprisingly high resistance to fire established.
  • With the wall and ceiling elements particularly large spans and thus column-free rooms are possible. Thanks to the high efficiency of the ceiling or wall elements, a thickness and/or height of the ceiling or wall elements could also be kept surprisingly small in order to save space.
  • the ceiling or wall elements further facilitate the construction of a building since they can be supplied in prefabricated form and can be assembled quickly. In addition, the aesthetic quality of the ceiling or wall elements is particularly high, which makes further finishing steps and layers superfluous (but possible).
  • the ribs comprise at least one bamboo slug or at least one bamboo stick.
  • the ribs or panels of the wall and ceiling element are made of alternative materials such as wood.
  • the ribs with the bamboo layers or cross-laminated timber elements define a cavity.
  • Such an element is also referred to as a “hollow box element” within the meaning of the invention.
  • two parallel cross laminated timber members are separated by at least two ribs to define a rectangular cavity.
  • Such an arrangement not only turned out to be surprisingly stable, but also showed excellent thermal and acoustic insulation properties.
  • the arrangement of ribs and bamboo layers has increased the static load-bearing capacity even further. Similar benefits outlined above for the sandwich panels and rib panels were also observed for the box girder panel, particularly in terms of strength to weight ratio, space saving, fire resistance and aesthetic quality.
  • various other configurations of the bamboo canes are used to form, for example, U, H and T posts or larger beams.
  • the blanks can also be combined with other materials to provide more complex components.
  • glued laminated timber beams made of softwood are bonded with bamboo blanks and bamboo sticks to form highly efficient beams. Surprisingly, it turned out that the combined beams have a higher load-bearing capacity than pure glulam beams with the same dimensions made of softwood.
  • a beam member comprises a multiplicity of bamboo rods, the bamboo rods being present glued along their narrow sides to a cross-laminated timber element made of softwood in order to form the beam element.
  • the beam element has a preferred width between 60 - 200 mm, a preferred thickness between 100 - 400 mm and a preferred length between 3000 - 18000 mm.
  • a T-bar element in a further preferred embodiment of the invention, is provided.
  • the T-bar includes at least a first bamboo pole.
  • the first bamboo stick is glued to another element to form the T-bar element.
  • the first bamboo stick forms a bottom flange and the other element forms a web.
  • the further element is preferably a second bamboo stick or a laminated veneer lumber beam (LVL).
  • the T-support element has a preferred width of between 60-200 mm, a preferred thickness of between 100-1000 mm and a preferred length of between 3000-18000 mm.
  • an I-beam element comprises a first and a second bamboo pole, with the first bamboo pole forming a top flange and the second bamboo pole forming a bottom flange.
  • a web is formed from another element.
  • the further element is preferably a third bamboo stick or a laminated veneer lumber (LVL) beam.
  • the I-beam element has a preferred width of between 60-200 mm, a preferred thickness of between 150-1000 mm and a preferred length of between 3000-18000 mm.
  • a ceiling element comprising a plurality of T-beam elements or double-T-beam elements.
  • the T-support elements or I-support elements are connected to one or more wood-based panels, one or more wood-based panels preferably being connected to lower flanges of the T-support elements or double-T support elements with adhesive, nails, staples and/or screws.
  • the ceiling element has a preferred width of between 600-4000 mm, a preferred thickness of between 100-1000 mm and a preferred length of between 3000-18000 mm.
  • the glue used to glue one or more bamboo elements preferably comprises one of the following formaldehyde-free glues: amino resins based on glycolaldehyde, a lignin-based glue, a tannin-based glue, a starch-based adhesive, a soy protein-based adhesive, a furfural-based adhesive, a natural phenol-based adhesive, a polyvinyl acetate-based adhesive, a sugar-derivative-based adhesive, an epoxidized-based epoxy resin adhesive vegetable oils and/or an adhesive based on hydroxy-functional polyesters.
  • the bio-based adhesives created a very strong bond with the dried bamboo slats and delivered a much more ecological product compared to products made with traditional adhesives.
  • the dimensions of the panels are only limited by transport limitations such as regulations, road widths or bridge heights.
  • transport limitations such as regulations, road widths or bridge heights.
  • Widths of 1100 mm and lengths of 21000 mm are particularly preferred as standard dimensions for the bamboo elements, in particular the bamboo blanks, bamboo rods, bamboo layers and cross-laminated timber elements (also referred to as “CLB panels” in this description).
  • CLB panels cross-laminated timber elements
  • the bamboo elements made from giant bamboo are surprisingly airtight, particularly in the case of 3-layer CLB panels with a panel thickness of at least 3 cm or in the case of 5-layer CLB panels with a panel thickness of at least 5 cm, in particular at least 9 cm.
  • CLB panels are also particularly well suited for optional impregnation, especially moisture impregnation. If the rules of structural timber construction are observed with the preferred construction elements made of bamboo according to the invention, there will essentially be no risk of structural damage from wood-destroying insects or fungal infestation.
  • Cross laminated timber elements are preferably CLB panels.
  • CLB stands for Cross Laminated bamboo.
  • the cross laminated timber elements preferably comprise at least three bamboo layers stacked on top of one another.
  • the first and third bamboo layers are continuous bamboo layers B.
  • a second bamboo layer is arranged between the first and third bamboo layers and is preferably a continuous bamboo layer A.
  • the fiber direction of the second bamboo layer preferably runs perpendicular to the fiber direction the first and third bamboo layer.
  • the three bamboo layers are preferably pressed together under a pressure of between 0.15-1.5 N/mm 2 .
  • Purbond HB 110 1 K Pur can be used as an adhesive.
  • a width of the cross laminated timber element is preferably 1000-5000 mm, a thickness is preferably 30-300 mm and a length is preferably 3000-18000 mm.
  • two or more cross laminated timber elements are glued and pressed together by finger jointing in the transverse direction to form endless cross laminated timber elements.
  • the tine lengths are preferably 10 - 40 mm.
  • a length of the endless cross-laminated timber element is preferably 12000-30000 mm.
  • the cross-laminated timber element comprises at least three, in particular at least five bamboo layers stacked on top of one another.
  • the cross-laminated timber element comprises at least one insulation layer between two layers of bamboo arranged one on top of the other.
  • the layers of the sandwich panel are glued together using a pressure of 0.1-0.5 N/mm 2 .
  • the insulation layer preferably comprises a wood foam, the wood foam preferably comprising bamboo wood residues.
  • the insulation layer has a preferred density of between 40 and 250 kg/m 3 , in particular between 60-100 kg/m 3 . It has been found that the sandwich panel's bamboo slats bond surprisingly well with the insulation material, creating a very strong, shock-absorbing and durable element. It was also totally surprising that the construction process could be dramatically simplified by providing prefabricated insulated building elements.
  • the invention further relates to a method for producing a bamboo blank, bamboo stick, bamboo layer, cross-laminated timber element, ceiling element and/or wall element, the method comprising the following steps:
  • bamboo slats from a giant bamboo species, the bamboo slats having a thickness of at least 5 mm,
  • providing the plurality of bamboo slats includes the following steps:
  • the method further comprises one or more of the following steps:
  • Removal of a bamboo skin and/or intermediate floors preferably by pre-planing the bamboo slats on two sides, optional steaming of the raw bamboo slats, preferably in an autoclave, preferably for at least 2 hours at temperatures of 70 °C - 200 °C, optional drying of the raw bamboo slats at a temperature of 55 °C C to 130 °C, preferably 70 °C - 80 °C, optional fine planing of the raw bamboo lamellas on at least two parallel surfaces, preferably on four surfaces to finished bamboo lamellas, optional sorting of the bamboo lamellas.
  • the method further comprises the application of an adhesive to a fiber-parallel surface of a bamboo slat before gluing to another bamboo slat,
  • the method comprises pressing the bonded bamboo slats to form bamboo blanks in a cold pressing process and/or high-frequency pressing process.
  • the method includes calibrating the bamboo blanks with a four-sided planer.
  • the method comprises further processing of the blanks with finger joints to form endless bamboo blanks.
  • the method comprises gluing the endless blanks parallel to the direction of the fibers to form bamboo sticks or bamboo layers, preferably with offset finger-jointing joints.
  • the method comprises gluing the bamboo sticks and/or layers to form larger, preferably refined and more complex components.
  • Some or all of the process steps preferably take place in an automated production line.
  • the process steps preferably take place at a corresponding station in the production line.
  • the bamboo cane slats, bamboo slats, bamboo slugs or other elements are transported between the stations by automated means such as conveyor belts, elevators and cranes.
  • the processing stations can include state-of-the-art machines, such as precision cutting machines, pre-planing machines, steaming chambers, drying chambers, planing machines, scanners, sorting machines, glue application machines and/or high-frequency presses.
  • a planing machine can be deployed at a planing station. This can be configured for an exemplary processing speed of 4 - 40 m/min.
  • the planing machine is preferably equipped with an extraction system to quickly remove dirt so that the subsequent application of the adhesive can be carried out optimally.
  • an extraction system to quickly remove dirt so that the subsequent application of the adhesive can be carried out optimally.
  • a MOULDTEQ M-300 machine by HOMAG, Dürr Group
  • HOMAG, Dürr Group can be used.
  • a glue application station can be configured to process bamboo slats at a speed of 4-40 m/min.
  • the station is equipped with temperature control and air extraction, for example in a fully or semi-closed chamber. This enables the bamboo slats to be processed quickly and safely.
  • a continuous press can be used at a pressing station for the production of the bamboo blanks and the more complex bamboo elements.
  • the continuous press is preferably a high-frequency press.
  • the continuous press is preferably designed for full-surface pressing.
  • the continuous press preferably includes means for compensating tolerances for slight size differences in the bamboo slats or other elements.
  • the continuous press is configured to automatically position the bamboo slat or other element in the machine.
  • the CABTEQ S-200, CABTEQ S-250 or CABTEQ T-200 (from HOMAG, Dürr Group) can be used.
  • FIG. 46 Preferred method steps are shown schematically in FIG. 46 up to the blank (A and B) and discussed in the detailed description based on the exemplary embodiments.
  • Figure 1 shows a schematic representation of a cross-section through a bamboo cane, showing the lamella-forming regions.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of a cross section through a bamboo pole, without showing the raw bamboo lamellae.
  • 3 schematically shows a method for splitting a bamboo pole into raw bamboo lamellae with splitting knives arranged in a star shape.
  • FIG. 4 shows schematically in cross-section a series of splits which are processed into split, circular segment-shaped raw bamboo lamellae 4A.
  • FIG. 5 and FIG. 6 schematically show a two-sided pre-planing pass of the raw bamboo slats 4A.
  • 8A and 8B show schematically at 16A an autoclave for steaming raw bamboo lamellae 4A and at 16 a drying chamber, preferably a vacuum drying chamber, for drying raw bamboo lamellae 4A.
  • 9 and 10 schematically show a method for planing raw bamboo lamellae at least on two sides, preferably four-sided planing. After planing, finished bamboo slats are created.
  • Fig. 11 schematically shows a method for gluing and pressing bamboo lamellae arranged next to one another along their narrow side (d) to form blanks B.
  • Fig. 12 shows schematically a method for gluing and pressing by finger joints of blanks B to form endless blanks B.
  • Fig. 13 schematically shows a method for gluing and pressing stacked blanks B to form bamboo sticks B.
  • Fig. 14 schematically shows a method for gluing and pressing bamboo sticks B arranged lengthwise one after the other by finger jointing to form endless bamboo sticks B.
  • Fig. 15 shows a schematic of a method for gluing and pressing blanks B arranged next to one another to form bamboo layers B.
  • Fig. 16 schematically shows a method for gluing and pressing bamboo layers arranged one after the other from blanks B by finger jointing to form endless bamboo layers B.
  • Fig. 17 schematically shows a method for gluing and pressing bamboo lamellae arranged next to one another along their broad side (w) to form blanks A.
  • Fig. 19 shows a schematic of a method for gluing and pressing blanks A arranged next to one another along their thickness to form bamboo layers A.
  • Fig. 20 schematically shows a method for gluing and pressing stacked blanks A to form bamboo sticks A.
  • Fig. 21 schematically shows a method for gluing and pressing bamboo sticks A arranged lengthwise one after the other by finger jointing to form endless bamboo sticks A.
  • 22A-22C schematically show a method for gluing and pressing endless blanks A to form stronger and/or longer bamboo sticks A.
  • the finger-jointed joints of the blanks A are preferably offset.
  • FIG. 23 schematically shows a method for gluing and pressing endless bamboo sticks A arranged next to one another to form stronger bamboo sticks and/or bamboo layers.
  • the finger-jointed joints of the bamboo poles A are offset when gluing.
  • FIG. 24 schematically shows a method for gluing and pressing endless blanks A arranged next to one another to form bamboo layers.
  • the finger-jointed joints of the bamboo poles A are offset when gluing.
  • FIG. 25 schematically shows a method for gluing and pressing a bamboo layer A with a barrier layer stacked underneath to form a cross-laminated timber element.
  • the barrier layer is preferably produced with bamboo layers from blanks B.
  • 26 schematically shows a method for gluing and pressing two bamboo layers A and a barrier layer in between to form a cross-laminated timber element.
  • the middle layer is preferably made with bamboo layers from blanks B.
  • Fig. 27 shows a schematic of a method for gluing and pressing two bamboo layers A and an insulating layer between them to form a thermally bridge-free, insulated wall or roof element (also known as a “sandwich panel”).
  • ribbed support element made of bamboo in particular as a wall or ceiling element made from a two-layer panel and bamboo sticks
  • a ribbed support element made from bamboo in particular as a wall or ceiling element made from a three-layer panel and bamboo sticks.
  • FIG. 29 schematically shows a hollow box element made of bamboo, in particular as a wall or ceiling element made of two two-layer panels and bamboo sticks, and a hollow box element made of bamboo, in particular as a wall or ceiling element made of two three-layer panels and bamboo sticks.
  • 30-33 schematically show several cross sections through ribbed bamboo panels and hollow box elements which can be produced from the bamboo sticks and/or bamboo panels according to the invention.
  • Fig. 34 shows a schematic of a method for gluing and pressing bamboo layers A arranged lengthwise one after the other by finger jointing to form endless bamboo layers A.
  • FIG. 35 schematically shows a method for gluing and pressing bamboo layers A (middle layer) and B (cover layers) stacked crosswise at right angles to one another to form cross-laminated timber elements.
  • CLB can be made with only bamboo layers A or only with bamboo layers B.
  • Fig. 36 shows a schematic of a method for gluing and pressing longitudinally arranged cross-laminated timber elements by finger-joint connections, the general galvanizing joint to form endless cross-laminated timber elements.
  • FIG. 38 shows a sandwich element with an insulating layer preferably made of wood foam in the middle and two preferred cross-laminated timber elements which form a composite panel by gluing the insulating layer to the cross-laminated timber elements.
  • FIG 39 shows a wood-wood connector, in particular a so-called X-Fix-Connector®, which consists of two parts.
  • X-Fix-Connector® the cross laminated timber elements (CLB) made of bamboo can be connected.
  • Fig. 40 illustrates the implementation of wood-wood connectors for connecting bamboo elements.
  • 41 schematically shows the connection of blanks by means of finger joints to form endless blanks.
  • Fig. 42 shows schematically the connection of endless blanks along their narrower elongate sides into bamboo sticks of any desired cross-section.
  • Fig. 43 schematically shows the connection of bamboo sticks to bamboo layers by means of an adhesive.
  • Fig. 44 schematically shows the pressing and connection of several (at least two) bamboo layers to cross laminated timber elements made of bamboo (CLB panels).
  • Fig. 47 shows the processing of the bamboos into splits, planed bamboo lamellas, calibrated and dried bamboo lamellas.
  • 50, 51 and 52 show a bamboo stick according to the invention in the course of an edgewise bending test with shear failure.
  • FIG. 53 shows a bamboo stick according to the invention in the course of a flat-edge bending test.
  • 54 graphically shows the results of flat edge bend tests of several bamboo sticks according to the invention.
  • 55 and 56 show a bamboo pole A according to the invention in the course of a bending test of the finger joint between two blanks A connected to one another at the end faces.
  • Fig. 58 schematically shows a laminated beam made of bamboo sticks 51 and BSH coniferous wood.
  • Fig. 59 schematically shows a T-beam made of bamboo sticks 51 and laminated veneer lumber beams LVL 55.
  • Fig. 60 schematically shows a double T-beam made of bamboo sticks 51 and laminated veneer lumber beams LVL 55.
  • Fig. 61 schematically shows a ceiling element made of T-beams and wood-based panels 59.
  • Fig. 62 schematically shows a ceiling element made of I-beams and wood-based panels 59.
  • the invention relates to several bamboo elements glued together, which either themselves act as load-bearing components or can be part of a load-bearing component.
  • These high-performance construction elements made from giant bamboo can take the form of blanks, rods, layers or cross-laminated panels.
  • the structural elements can also have a combination of rod-shaped and plate-shaped elements, such as ribbed ceiling, roof or wall elements or hollow box elements for walls, ceilings and roofs or sandwich panels or roof trusses.
  • the preferred construction elements according to the invention are glued together from bamboo lamellae which originate from at least one giant bamboo species.
  • the preferred building elements are surprisingly well suited for the construction of supporting structures.
  • bamboo poles are preferably harvested from the giant bamboo for this purpose.
  • the bamboo poles are cut to a usable and transportable length with saws, for example chain saws.
  • the length is measured in the direction of the fibers of the bamboo. It is particularly preferable that the average or the uniform length of the cut bamboo stalks is preferably at least 2000 mm.
  • the length is preferably 1000 - 3000 mm.
  • the bamboo poles can be sorted according to bamboo species, diameter, wall thickness and/or quality.
  • the bamboo canes are preferably sorted automatically with scanners in order to keep production capacity high.
  • bamboo When processing bamboo, it is preferably harvested and processed at the earliest after 3 years.
  • the bamboo slats are preferably cut from the bottom 7 - 10 m of the bamboo pole.
  • FIG. 1 schematically shows a cross section a bamboo pole, the finished raw bamboo slats 4A are shown here.
  • the cross section perpendicularly crosses a direction of the fibers in the bamboo pole.
  • Figure 3 The circumference of the bamboo cane can be divided into twelve raw bamboo lamellae, 4 according to the scheme.
  • the bamboo poles are preferably split into 6 - 20 splits with star-shaped splitting knives.
  • the number and size of the bamboo raw lamella, 4A will be adjusted according to the diameter and wall thickness of the harvested giant bamboo.
  • the number and size of the raw bamboo slats, 4A can vary depending on the growth size and bamboo species.
  • the raw bamboo slats 4A are preferably sorted according to strength, damaged areas, dimensional accuracy and appearance before they are pre-planed.
  • the sorting can be done visually, mechanically or electronically.
  • the bamboo slats for visible components are preferably sorted according to stricter criteria. They should preferably have better optical quality. Unsightly deviations in growth, damaged areas, dimensionally incorrect and/or twisted bamboo lamellas can be sorted out during sorting.
  • FIG. 2 shows a cross section through a bamboo cane 2.
  • FIG. 3 shows schematically a first method for splitting the bamboo cane 2 into raw bamboo lamellae 4A.
  • one or more splitting knives 14 are placed around the perimeter of the bamboo stalk.
  • a single star-shaped splitting knife is preferably used for this purpose.
  • the splitting knives 14 are preferably arranged in a star-shaped device and distributed evenly radially.
  • the number of segments of the splitting knife is preferably variable depending on the diameter of the bamboo poles.
  • the bamboo poles are divided according to the scheme into at least 6, preferably at least 8, slightly curved raw bamboo lamellae 4A (also “split pieces” or “circle segments” in the sense of this invention) of the same size.
  • the number and size of the raw bamboo slats per bamboo pole are only given here as an example.
  • Fig. 4 shows schematically (in cross section) the twelve separated bamboo cane slats 4A. As you can see, these have a curved shape that can be modified for certain further processing. The freshly separated bamboo lamellas also have a high water content, which affects the structural properties and later workability. Although the curved slats pictured here are identical, in reality they may vary slightly in size and shape due to natural variations within and between bamboo plants. It is therefore preferred to subject the bamboo lamellae to various conditioning and unification processes prior to use in the preferred bamboo elements.
  • Fig. 5 shows a two-sided pre-planing operation in which the intermediate floors and the outer skin of the raw bamboo slats are removed.
  • the intermediate floors preferably define the concave inner surfaces of the bamboo slats, while the outer skin is defined by the convex, outwardly curved surface of the freshly harvested bamboo slats.
  • This process is further shown schematically in Fig. 6, where the thickness d and width w of the pre-planed raw bamboo slats are also shown.
  • the raw bamboo lamella has two parallel sides.
  • Fig. 7 shows schematically how the pre-planed raw bamboo slats are sorted according to quality in an optional step.
  • FIG. 8A shows a schematic of an autoclave in which the pre-planed raw bamboo lamellae are steamed with steam at temperatures of 70° C.-200° C. for at least 2 hours.
  • the steaming process reduces the starch and sugar content of the bamboo lamella to be produced to preferably ⁇ 5%. Without being bound by any particular theory, it is believed that the steaming process reduces the nutrient content of the bamboo, which attracts insects and microorganisms. In addition, it has been found that the bamboo slats can be produced so evenly, dimensionally accurate and straight. In addition, it has been found that the bamboo lamellae are even more precise and dimensionally stable if the steaming process is repeated.
  • FIG. 8B schematically shows a drying chamber 16 in which the bamboo lamellae 4 are dried. It is preferred to dry the bamboo lamellae for a residence time of at least 6 hours at a temperature of at least 55°C, preferably 70°C, to a wood moisture content of 3-12% ⁇ 2%. A temperature of 100° C., more preferably 90° C. and even more preferably 80° C., is preferably not exceeded during drying. Therefore, the most preferred temperature for the drying process is 70 - 80 °C.
  • the drying chamber can function continuously (e.g. as a continuous dryer) or in the form of batches. It is preferred to work with vacuum drying chambers. In order to avoid tearing or twisting of the bamboo slats, the temperature is raised slowly and evenly after the introduction of fresh bamboo slats.
  • the bamboo slats Before using them in the bamboo elements, it is preferable to unify the cross-section of the bamboo slats so that they all have a cross-section of the same shape and dimension. It is particularly preferred that the shape is rectangular. It should also be noted that different cross-sections may be appropriate for different elements or different parts of the same device.
  • a production plant In order to maximize the yield of the bamboo lamellae, a production plant should be able to react flexibly to the different wall thicknesses, diameters and lengths of the bamboo canes 2 and be able to produce bamboo lamellae 4 with different cross sections.
  • the cross-section is calibrated by planing on at least two sides, parallel to the natural fiber direction, as shown schematically in FIG.
  • All bamboo slats are given a cross-section with a thickness d that is as uniform as possible.
  • the width w of the bamboo slats is preferably 20 - 70 mm.
  • the thickness d of the bamboo lamellae is preferably 5-40, in particular 7-35 mm.
  • the length of the bamboo slats can also be standardized here to an exemplary length of 1000 - 3000 mm. It is also possible and may be preferable to uniform the width of the bamboo slats by four-sided planing.
  • the wood chips and waste produced during this process can be further processed as insulation material, e.g. B. as a wood foam layer in a preferred bamboo element according to the invention.
  • insulation material e.g. B. as a wood foam layer in a preferred bamboo element according to the invention.
  • FIGS. 1-10 The results of the process illustrated in FIGS. 1-10 are surprisingly dry, stable, uniform, dimensionally stable, smooth, straight, sugar- and low-starch bamboo lamellae, which can be used as building blocks in later processes.
  • the bamboo slats resulting from the process described above are then optionally re-sorted to ensure that only bamboo slats with the required properties, free from defects (fungus and insect infestation) and the required quality are used in the preferred bamboo elements according to the invention.
  • the sorting can be done visually, mechanically or electronically. Additional criteria, such as aesthetic criteria, can be applied to bamboo slats intended for visible components. Bamboo slats with unacceptable natural deformations can be discarded, cut and/or recycled.
  • the finished bamboo slats can preferably be classified according to their strength and appearance (in the case of visible quality) and then assigned to different layers or parts of bamboo elements as required.
  • the finished bamboo slats are preferably sorted automatically with scanning devices according to the criteria of beetle infestation, dimensional accuracy, parallelism and squareness.
  • the quality and sorting criteria can be created based on or in accordance with EN 13017-1.
  • EN 13017-1 Several surface qualities are available:
  • High-performance bamboo structural elements made from blanks A and B have a preferred wood moisture content of 3 - 10% ⁇ 2%.
  • FIG. 11 shows schematically a process for the production of blanks B which can function as a component (or sub-assembly) for a more complex bamboo element according to the invention.
  • a large number of bamboo slats preferably at least five, are provided and arranged next to one another.
  • a glue suitable for bamboo is then applied along the narrow sides of the bamboo slats.
  • the amount and type of glue should be selected so that a transparent glue gap of preferably up to 0.3 mm can form between the bamboo slats.
  • the adhesive Purbond HB 110 1 K Pur has proven to be effective here.
  • Adhesives such as MUF and melanin resin have also proven to be suitable. However, a bio-based formaldehyde-free adhesive is particularly preferred.
  • an adhesive joint thickness of up to 0.3 mm is achieved between glued blanks, bamboo sticks, bamboo layers and/or cross laminated timber construction elements.
  • the bamboo lamellae are pressed together by means of a pressing force 22 in the directions of the thicker arrows in FIG.
  • the pressing process can take place in a pressing device.
  • the effect of the adhesive and the pressure creates a non-positive connection along the thickness of the bamboo slats. It is preferred to use a pressing pressure between 0.15 - 1 N/mm 2 .
  • the resulting part 30 is referred to as blank B.
  • Blank B has one preferred thickness between 5 - 40 mm, in particular 7 - 35 mm and a preferred width between 60 - 300 mm.
  • Fig. 12 shows a method for connecting a plurality of blanks B 30 aligned one after the other in the longitudinal direction to form endless blanks B.
  • the term "endless” denotes any length, in particular a length of at least 500 mm, at least 1000 mm, at least 2000 mm, at least 10000 mm or more.
  • These endless blanks are non-positively connected to one another by the finger joints 24 by means of the adhesive and a pressing force 22 .
  • a finger-shaped edge is cut into the ends (the smallest areas) of the blanks B to produce the finger-joint joints. These cuts essentially run in the longitudinal direction, ie in the direction of the fibers.
  • the finger-like projections formed can have a preferred length of between 10-40 mm, preferably at least 15 mm.
  • the glue and pressure used can be the same as used to make the bamboo slat blanks or any other suitable glue.
  • the same glue or other suitable glue and pressure as well as the same dimensions of the finger joints can also be used when joining bamboo sticks, bamboo layers, cross laminated timber elements, etc.
  • the resulting “endless” blank B preferably has a length of between 2000-18000 mm.
  • the blank B or the "endless" blank B can represent a preferred bamboo element according to the invention. If this is to be the end product, a finishing process is also preferred. This includes one or more steps such as: planing, a surface treatment by grinding, a surface treatment by moisture impregnation and/or a quality control.
  • FIG. 13 shows a method for connecting several, preferably at least five, (optionally endless) blanks B 30 stacked on top of one another to form a bamboo stick B 6 .
  • An adhesive is preferably used between the blanks B 30 .
  • a pressing force 22 is preferably also applied in the direction of the thicker arrows. This creates a non-positive connection between the blanks 30.
  • the resulting bamboo stick B preferably has a width of between 50-400 mm and a thickness of between 50-400 mm.
  • bamboo sticks B can also be connected by finger joints to form endless bamboo sticks.
  • the (optionally endless) bamboo stick B can also be considered a preferred end product within the meaning of the invention. In this case, a finishing process as described above is also preferred.
  • the finger-jointed joints of the bamboo sticks B are preferably arranged offset when gluing, Figure 22A - C.
  • Fig. 15 shows a method in which a plurality of blanks B 30 are glued and pressed into bamboo sheets B along their narrow side (their narrower longitudinal surface).
  • a pressing force 22 is preferably applied in the direction of the thicker arrows.
  • the resulting bamboo layers 10 preferably have a width of between 200-4000 mm and preferably a thickness of between 10-400 mm.
  • a suitable press can be used for this procedure.
  • FIG. 16 shows how several bamboo layers B 10 can be produced by finger jointing 24 to form endless bamboo layers with larger dimensions and dimensions.
  • An adhesive and a pressing force 22 are also used here.
  • a resulting endless bamboo layer B 12 preferably has a length of between 2000-30000 mm.
  • Both the bamboo sheet B 10 and the endless bamboo sheet B 12 are considered to be preferred end products according to the invention.
  • a finishing process as described above is also preferred here.
  • the edges of the bamboo layers can also be trimmed with saws or milling machines.
  • the bamboo layers can be constructed into cross-laminated timber elements, ribbed elements and/or hollow box elements.
  • FIG. 17 shows a method for producing blanks A from a large number, preferably at least five, of bamboo slats 4.
  • the bamboo slats are glued together along their broad side w (their broader longitudinal surfaces) and pressed.
  • a pressing force 22 as described above is preferably used here as well.
  • the glue line is also preferably configured according to the above criteria with a thickness of up to 0.3 mm.
  • the resulting parts 28 are referred to as "blanks A".
  • the blanks A are preferably between 20-70 mm thick and preferably between 60-300 mm wide.
  • FIG. 18 shows how the blanks A can be connected by finger joints 24 by means of an adhesive and a pressing force 22 to form endless blanks A 42 .
  • These endless blanks 42 have a preferred length of 2000-18000 mm.
  • blanks can also serve as the end product, with a finishing process being preferred.
  • the (optionally endless) blanks A can be further processed as a component of a more complex bamboo element.
  • FIG. 19 shows the production of a bamboo layer 44 from several, preferably at least five, blanks A arranged next to one another.
  • the blanks A are pressed together along their thicknesses by means of an adhesive and a pressing force 22 and glued together.
  • the resulting layers have a preferred width of between 200-4000 mm and a preferred thickness of between 10-400 mm. Production conditions analogous to those already described can also be used here.
  • the 20 shows the production of a bamboo stick 48 from a plurality of blanks A stacked on top of one another.
  • the blanks are pressed together and glued using an adhesive and a pressing force 22 .
  • the bamboo stick 48 preferably comprises at least two or at least three blanks A 42 stacked on top of one another. These can be glued together along their widths w by an adhesive and pressed together.
  • An adhesive as described above and a press force 22 are preferably used here.
  • the bamboo stick 48 has a preferred width of between 50 - 400 mm and a preferred thickness of between 50 - 400 mm.
  • Fig. 21 shows the production of endless bamboo sticks A 50.
  • the bamboo sticks A 48 are provided with finger joints and connected to each other by means of a pressing force and an adhesive. Both the bamboo sticks A 48 and the "endless" bamboo sticks A 50 can be considered the end product and can be subjected to the refinement process described above.
  • the Endless bamboo sticks A 50 have a preferred length between 2000 - 30000 mm.
  • the finger-jointed joints of the bamboo poles A are preferably arranged offset when gluing, Figure 22A - C.
  • Fig. 22A shows the production of an endless bamboo pole A 51 from several endless bamboo blanks A 42.
  • the several blanks glued together by finger-jointing can be glued together using a glue press to form an endless, reinforced bamboo pole 51 (in this text also "beam” or "HBB beam “) are glued.
  • the finger-jointed joints 24 are preferably arranged in an offset manner.
  • the finger joints of the stacked blanks should preferably be offset by half the distance A (the longitudinal distance between two consecutive finger joints in a continuous blank) as shown in Figures 22A and 22B.
  • FIG. 22A is a bird's-eye view of the width of the bamboo stick 51, while FIG. 22B is a side view showing its thickness.
  • FIG. 23 shows how the endless bamboo rods A 51 are glued together using a glue press to form bamboo rods 51 A with larger cross sections (or to form bamboo layers or bamboo panels).
  • the finger-jointed joints are preferably arranged in an offset manner.
  • the joints of the finger joints of the stacked endless bamboo canes are preferably offset by half the longitudinal distance A between successive finger joints. Offsetting the finger joints eliminates the weak point of the finger joint, so that the bar can be statically applied continuously.
  • An endless bar A having homogeneous properties despite the impacts is obtained.
  • the offsetting of the finger joint to the adjacent layer has proved to be a particularly advantageous property which is preferably applicable to all the bars described above and increases the load-bearing capacity of the structural elements.
  • FIG. 24 shows schematically how the finger-jointed blanks (“endless” blanks A 42) are glued together to form an endless bamboo layer 46 with the aid of a size press.
  • the finger-joint joints of the adjacent blanks are preferably arranged in a staggered manner.
  • the joints of the finger joints of adjacent plies are offset by half the longitudinal distance between successive finger joints. Offsetting the finger joints eliminates the weak point of finger joints, so that the bamboo layers 46 can be statically homogeneous.
  • An endless bamboo layer 46 thus has homogeneous properties despite the impacts.
  • the offsetting of the finger joint to the adjacent endless blanks has proven to be a particularly advantageous property, which is preferably applicable to all the previously described layers and increases the load-bearing capacity of the structural elements.
  • a first endless bamboo layer 46 comprises blanks A, as shown in FIG.
  • a second underlying continuous bamboo layer 12 is a barrier layer and comprises a plurality of blanks B.
  • the bamboo laminae of the barrier layer are bonded together along their narrow sides, while the bamboo laminae of the first layer are bonded along their broad sides. This allows bamboo layers of different thicknesses and fiber directions to be combined with one another.
  • the grain direction of the bamboo lamellae of the barrier layer is orthogonal to the grain direction of the bamboo lamellae of the first layer.
  • the bamboo lamellae of the barrier layer can be connected to one another along their widths (blanks A).
  • the two plies are joined using a size press, similar press force, and adhesive as described above for joining blanks.
  • Offsetting the finger joints eliminates the weak point of finger joints, so that the bamboo layer 46 can be statically homogeneous.
  • An endless bamboo layer 46 thus has homogeneous properties despite the impacts.
  • the offsetting of the finger joint to the adjacent endless blanks has proven to be a particularly advantageous property, which is preferably applicable to all bamboo layers described above and increases the load-bearing capacity of the structural elements.
  • the Fig. 26 shows schematically the connection of three bamboo layers 46, 12, 46 to form a three-layer cross-laminated timber element made of giant bamboo (CLB panel) 52.
  • the three-layer CLB panel 52 is produced analogously to the two-layer endless bamboo layer 47 of FIG third layer 46 is positioned below barrier layer 12.
  • the third layer is preferably constructed analogously to the first layer 46 .
  • the three plies are joined using a size press, similar press force, and adhesive as described above for joining blanks. Offsetting the finger joints eliminates the weak point of finger joints, so that the bamboo layers 46 can be statically homogeneous. An endless bamboo layer 46 thus has homogeneous properties despite the impacts.
  • the offsetting of the finger joint to the adjacent endless blanks has proven to be a particularly advantageous property, which is preferably applicable to all bamboo layers described above and increases the load-bearing capacity of the structural elements.
  • FIG. 27 schematically shows the connection of two endless bamboo layers A 46 with an intermediate insulating material panel 57 in order to produce a sandwich panel 56.
  • a sandwich panel 56 is preferably produced using a size press by arranging a rigid insulation panel 57 as the middle layer.
  • the three plies are joined with a similar pressing force and adhesive as described above for joining blanks.
  • Offsetting the finger joints eliminates the weak point of finger joints, so that the bamboo layers 46 can be statically homogeneous.
  • An endless bamboo layer 46 thus has homogeneous properties despite the impacts. This is an essential distinguishing feature of the invention.
  • the offset of the finger joint to the adjacent endless blanks has proven to be a particularly advantageous property, which is preferably applicable to all bamboo layers described above and increases the load-bearing capacity of the components.
  • the ribbed panel can be produced by cross-gluing a two-layer bamboo panel 47 (preferably analogous to FIG. 25) to an orthogonally arranged bamboo rod (e.g. bamboo rod A 48) using a glue press.
  • a main plane of the bamboo stick, running along the aligned bamboo fibers and passing through several of its bamboo lamellae, is preferably orthogonal to a main plane of the bamboo panel.
  • the dimensions of the U-shaped cross-section may depend on the desired application. The example shown shows relative dimensions suitable for use as a reinforced wall or ceiling.
  • a smaller width bamboo board can also be used to form a U-shaped support post.
  • Alternative rib arrangements can also be used to form T, H or other posts.
  • the board and the bamboo sticks are made of different materials.
  • the two-ply top is made of softwood or hardwood, while the ribs are made of giant bamboo. The opposite can also be preferred.
  • the panel can be single-layer, double-layer, three-layer or more.
  • Fig. 28 also shows an embodiment where the panel is three-layered. As shown in FIG. 28, another layer of bamboo can be applied to form a three-ply ribbed panel 64.
  • FIG. The three-layer board 64 preferably comprises at least one layer which is constructed from bamboo slugs as the basic element. Another layer may comprise an insulating material or another material such as hardwood. It may be preferred that an outer layer comprises a hardwood or a softwood to aesthetically mimic a more traditional building product.
  • FIG. 29 schematically shows the production of a further bamboo element, which is referred to as a “hollow box element” 66 within the meaning of the invention.
  • the hollow box element 66 is produced analogously to the ribbed plate 62 .
  • two parallel panels are separated by at least two ribs orthogonal to the panels.
  • the panels are three-layer panels.
  • the plates and ribs define a cavity 70.
  • cavity 70 is filled with air.
  • the cavity 70 is filled with an insulating material.
  • cavity 70 is additionally sealed by panels covering both ends thereof. In such embodiments, the sealed cavity 70 may have an air pressure lower than the ambient air. This is incredibly effective at thermal and acoustic insulation.
  • both the panels and the ribs of the box members 66, 68 can be made of giant bamboo.
  • the plates and ribs can be made of different materials, with at least part of one of the plates or ribs made of giant bamboo. It may be preferred that one or both of the plates or ribs combine layers of different materials such as insulating layers and aesthetic layers. The number of layers can be determined by one skilled in the art according to the desired application.
  • FIGS. 30-33 show other preferred embodiments of giant bamboo structural members which include ribs 72.
  • FIG. The type and number of ribs shown and the type and number of plates or layers are of course only examples. Those skilled in the art will understand that different combinations of blanks A/B can be combined into different layers, plates and bars to form different ribbed plates and box members, not shown.
  • FIG. 30 schematically shows a cross section through a ribbed panel 62 comprising a two-layer bamboo panel 47 and three bamboo sticks A as ribs 72.
  • This ribbed panel is particularly suitable for use in the walls and ceilings of a building.
  • the ribbed plate can also be made with at least two ribs 72 .
  • FIG. 31 schematically shows a cross section through another ribbed panel 64 comprising a three-layer bamboo panel 52 and three bamboo rods A as ribs 72.
  • This ribbed panel is also particularly suitable for use in the walls and ceilings of a building.
  • the ribbed plate can also be made with at least two ribs 72 .
  • FIG. 32 schematically shows a cross section through a hollow box element 66 comprising two parallel two-layer bamboo panels 47 and three bamboo sticks as ribs 72.
  • This hollow box element 66 is particularly suitable for use in the ceilings of a building.
  • the cavity of the box element makes it possible to surprisingly successfully combine high flexural strength with a high degree of thermal and sound insulation and low weight. The use of such elements therefore allows the construction of buildings that are more visually appealing and at the same time more sustainable in terms of the materials used and heating needs.
  • the hollow box element can also be produced with at least two ribs 72 .
  • FIG. 33 schematically shows a cross section through a hollow box element 68 comprising two parallel three-layer bamboo panels 52 and three bamboo sticks as ribs 72.
  • This hollow box element is also particularly suitable for use in the ceilings of a building.
  • the hollow box element can also be produced with at least two ribs 72 .
  • 34 - 38 show in more detail the manufacture and construction of several bamboo panels including cross laminated timber elements (CLB panels) and sandwich panels.
  • CLB panels cross laminated timber elements
  • the following embodiments of plates can of course be combined with ribs to form variations of the rib plates shown in Figures 28-33.
  • FIG. 34 shows how several bamboo layers 44 can be connected from blanks A to form endless blanks A 46 .
  • Finger joint connections 24 by means of an adhesive and a pressing force 22 are preferably used here.
  • the endless bamboo layers 46 have a preferred length between 2000 - 30000 mm.
  • the (optionally endless) bamboo layers from blanks A are also considered to be preferred end products according to the invention.
  • the finishing processes mentioned above can also be applied here, as well as an improvement process (e.g. calibration by means of grinding, planing and milling) for the edges of the bamboo layers.
  • bamboo Cross Laminated Timber (CLT or CLP) elements can optionally be made with layers of type A blanks only or layers of type B blanks only. Although a single type of bamboo ply can be used to form a cross laminated timber element, it is preferred that bamboo plies A and B are combined as shown in the example of FIG.
  • FIG. 35 shows a method for producing a cross-laminated timber element 38 according to a first preferred embodiment.
  • the first and third bamboo plies 12 can be made from blanks B, while the second bamboo ply 46 is a bamboo ply made from blanks A.
  • the first and third bamboo plies 12 may also be of preform A type, while the second bamboo ply 46 is a preform type B bamboo ply.
  • the second bamboo layer is between the first and the third bamboo layer.
  • a fiber direction of the bamboo slugs of each bamboo ply is perpendicular to a fiber direction of the bamboo slugs of an adjacent bamboo ply.
  • the fiber direction of the second bamboo layer is perpendicular to the fiber direction of the first and third bamboo layers, so that a CLB panel 38 is formed.
  • the three layers of bamboo are glued and pressed together by an adhesive and a pressing force 22 . It is particularly preferred to use a pressure of between 0.15-1.5 N/mm 2 for this purpose.
  • the pressing process can be carried out in a suitable pressing device.
  • the resulting CLB panel 38 has a preferred width of between 1000-5000 mm, a preferred thickness of between 30-300 mm and a preferred length of between 3000-18000 mm.
  • the CLB panel 38 is a cross-laminated timber element within the meaning of the invention. It can be considered a finished product or further processed into endless CLB panels 52 by finger jointing.
  • Finger joints or general zinc joints 26 are preferably used for this purpose in the transverse direction of the panel. These finger joints include a deep zig-zag pattern at the ends of each CLB panel that is to be joined together.
  • the deep grooves of the zigzag pattern preferably have a length of 10 - 40 mm.
  • the grooves and corresponding projections run along the edge of the CLB Board essentially orthogonal to the fiber direction of the bamboo sticks of the first and third layer.
  • the resulting endless CLB plates 52 have a preferred length of between 2000-30000 mm, in particular 10000-18000 mm.
  • Figure 37 shows another preferred embodiment of the invention wherein a CLB panel 54 having five bamboo plies is provided.
  • all five bamboo plies are of the same type, namely bamboo ply B 12.
  • the fiber directions alternate between adjacent bamboo plies, so that the fiber directions of two directly superimposed bamboo plies are preferably always orthogonal to one another.
  • Alternative embodiments of the invention are CLB panels with a larger number of bamboo plies.
  • CLB panels can be made with seven, nine, and eleven layers of bamboo. It is particularly preferred that a CLB board has an odd number of bamboo layers.
  • the types can be combined if necessary.
  • a CLB panel may only contain plies of the same type.
  • FIG. 38 shows another preferred embodiment of the invention, wherein a CLB plate 56 comprises an insulating layer 58.
  • the insulating layer 58 is formed from bamboo foam, which is preferably made from bamboo scraps from a previous process step.
  • the outer layers can themselves be a CLB board.
  • the CLB plates 52 shown in FIG. 36 or 37 are applied.
  • Each of the three-layer CLB board of Fig. 35, the endless three-layer CLB board of Fig. 36, the five-layer CLB board of Fig. 37 and the CLB board including the insulation layer of Fig. 38 apply as cross laminated timber construction elements within the meaning of the invention. All can serve as an end product and are suitable for load-bearing purposes.
  • edges or openings (e.g. for windows, doors) of the cross laminated timber construction elements are preferably calibrated and/or smoothed by sawing or milling.
  • the cross laminated timber construction elements can also be sanded and surface treated.
  • one or more wood-to-wood connectors 60 can be used, as shown in Figs. 39 and 40.
  • the wood-wood connectors take into account the fact that the bamboo elements to be created are difficult to connect with metal screws due to their hardness.
  • the wood-wood connectors are an additional element, preferably made of bamboo wood, which has a particularly advantageous shape.
  • the additional element preferably has a so-called dovetail shape, which has a tensile and bending-resistant effect similar to the fingers and/or grooves of the finger joints.
  • the dovetail shape includes a plurality of acute-angled protrusions. It is particularly preferred that the wood-to-wood connections comprise two opposing bases 60a and 60b.
  • the wood-wood connection is inserted at the ends of the parts to be connected in a form-fitting manner, optionally manually with heavy hammers, and then remains in position.
  • the connectors and the recesses provided for them are preferably worked out by milling and sawing in such a way that they form a complementary precise shape and a non-positive connection is created.
  • the use of an adhesive is optional here, but can be preferred.
  • the preferred components according to the invention can be prefabricated and transported within Europe as special transports to construction sites and screwed there to form entire wall-ceiling-roof units. For overseas projects, it is preferable to reduce the maximum dimensions to container dimensions. The components can then also be screwed together to form complete wall-ceiling-roof units at overseas construction sites.
  • An X-shaped insert (X-fix) as a self-tightening, non-positive wood-wood connection system can simplify assembly many times over.
  • the X-fix connection system can withstand about three times the load compared to screw systems.
  • the X-fix connection system preferably consists of two dovetail-shaped, conically opposing wedges made of birch veneer plywood, which can be hammered into milled, dovetail-shaped connecting grooves in the CLB panels. In this way, the components are firmly and non-positively connected to each other.
  • FIG 46 schematically shows an exemplary method of processing giant bamboo to produce the bamboo elements described herein.
  • a first phase 74 of the method occurs on a bamboo plantation and preferably includes fertilizing, watering, felling and/or cutting the bamboo.
  • the bamboo tubes are preferably cut to a manageable length of up to 7 - 10 m. This facilitates transport and handling.
  • the bamboo canes are at least 3 years old at the time of harvest.
  • the bottom 7-10 meters of the bamboo cane are preferably harvested as this part can be used to produce uniform bamboo lamellae.
  • the bamboos preferably belong to the species Dendrocalamus asper, Dendrocalamus giganteus, Phylostachys edulis or Guadua angustofolia. Phylostachys edulis is particularly preferred. It is disclosed, without limitation, that the giant bamboos are preferably grown and harvested in Central or South America, preferably in Brazil, most preferably in the province of Sao Paulo.
  • a second phase 76 of the method relates to the production of bamboo slats and is preferably carried out in one or more production facilities.
  • the harvested bamboo canes are transported to a sorting station, where they are preferably cut to lengths of 1 - 3m.
  • the bamboo canes are optionally sorted according to criteria such as diameter and wall thickness.
  • the bamboo canes are preferably sorted automatically with scanners in order to keep production capacity high.
  • the bamboo canes can then be separated into splits 6 - 20.
  • the split pieces are preferably planed on two sides.
  • the outer skin is preferably removed in this case.
  • the bamboo lamellae are then preferably steamed at a temperature of up to 200°C, then preferably between 80°C - 120°C and dried at a temperature of up to 100°C, preferably between 70°C - 80°C.
  • the raw bamboo slats are then preferably planed on four sides. Alternatively, this can be one-sided, two-sided, three-sided or four-sided planing.
  • the finished bamboo slats are preferably sorted automatically with scanners according to the criteria of beetle infestation, dimensional accuracy, parallelism and squareness.
  • a third phase 78 of the method relates to the production of bamboo blanks 28, 30, endless bamboo blanks 31, 42 and other bamboo elements.
  • bamboo blanks are produced as a basic element in order to be manufactured into endless bamboo blanks 31, 42 by finger jointing.
  • the bamboo blanks 28, 30, 31, 42 can be regarded as the end product or can be manufactured into more complex elements.
  • the end products are preferably calibrated by being planed, milled and/or surface treated, etc.
  • rods with staggered finger joints are produced from at least two endless blanks.
  • the finished end products are then packaged and transported or, preferably, further processed.
  • Several bamboo blanks are arranged next to each other parallel to the fibers and glued together under pressure and calibrated after hardening.
  • a fifth phase 80 of the method relates to the optional use of the bamboo elements in a construction method and/or the further processing into even more complex elements.
  • Fig. 47 illustrates the harvested bamboo canes, the split sticks, the pre-planed bamboo lamellas, the dried bamboo lamellas, the planed bamboo lamellas, the sorted and surface-treated bamboo lamellas and blanks.
  • Fig. 58 shows a schematic of a glued laminated beam made of bamboo sticks and BSH coniferous wood.
  • bamboo sticks 51 are glued to glued laminated timber beams made of softwood on the narrow sides to form beams of figure 58.
  • the resulting laminated beam 81 has a preferred width of between 60-200 mm, a preferred thickness of between 100-400 mm and a preferred length of between 3000-18000 mm.
  • FIG. 59 schematically shows a T-beam made of bamboo sticks 51.
  • Two bamboo sticks 51 are glued together to form T-beams (FIG. 59).
  • a bamboo stick 51 forms the bottom flange and a bamboo stick 51 forms a web.
  • the load-bearing capacity of the beams 59 is higher than pure glued laminated timber of the same height.
  • a bamboo stick 51 and a laminated veneer lumber beam (LVL) 56 are glued to form a T-beam ( Figure 59).
  • a bamboo stick 51 forms the bottom flange and a laminated veneer lumber (LVL) beam 55 forms a web.
  • the load-bearing capacity of the beams 59 is higher than pure glued laminated timber of the same height.
  • the resulting T-beam 82 and 83 has a preferred width of between 60-200mm, a preferred thickness of between 100-1000mm and a preferred length of between 3000-18000mm.
  • FIG. 60 schematically shows a double T-beam made of bamboo sticks.
  • Three bamboo sticks 51 are glued to double T-beams (Figure 60).
  • a bamboo stick 51 forms the lower flange, a bamboo stick 51 the bridge and a bamboo stick 51 forms the upper flange.
  • two bamboo sticks 51 and a laminated veneer lumber beam (LVL) 56 are glued to double T-beams (figure) 60.
  • a bamboo stick 51 forms the bottom flange, a laminated veneer lumber (LVL) beam 55 a web and a bamboo stick 51 forms the top flange.
  • the resulting double T-beam 84 and 85 has a preferred width between 60 - 200 mm, a preferred thickness between 150 - 1000 mm and a preferred length between 3000 - 18000 mm.
  • FIG. 61 schematically shows a ceiling element made of T-beams (FIG. 59) and wood-based panels 58.
  • Ceiling elements are constructed from T-beams (FIG. 59) and chipboard, plywood or three-layer panels 58 (FIG. 61).
  • chipboard, plywood or three-layer boards 59 are connected to the lower flange 51 with glue, nails, staples, screws.
  • the resulting ceiling element made of T-beams 86 has a preferred width between 600 - 4000 mm, a preferred thickness between 100 - 1000 mm and a preferred length between 3000 - 18000 mm.
  • Fig. 62 schematically shows a ceiling element made of double T-beams ( Figure 60) and wood-based panels 58.
  • ceiling elements are constructed from double T-beams ( Figure 60) and chipboard, plywood or three-layer panels 59 ( Figure 62).
  • chipboard, plywood or three-layer boards 58 are connected to the lower flange 51 with glue, nails, clamps, screws.
  • the resulting ceiling element made of I-beams 87 has a preferred width of between 600-4000 mm, a preferred thickness of between 150-1000 mm and a preferred length of between 3000-18000 mm.
  • the tests included two groups, the first of which included bamboo lamellae from Giant bamboo ('Dendrocalamus giganteus') and the second bamboo lamellae from Moso bamboo ('Phylostachys edulis').
  • the sample bamboo elements made of giant bamboo (or Dendrocalamus giganteus) had dimensions of 40 x 100 x 1900 mm (bamboo sticks) and 80 x 80 x 80 mm.
  • a polyurethane adhesive was used for the surface bonding and a joint-filling melamine resin adhesive for the finger joint cladding.
  • EN 408 the parameters of raw density, flexural strength and the shear and compressive strength of the sample bamboo elements were determined.
  • the flexural strength of the finger joints was determined in accordance with EN 14080 using flat edge bending tests.
  • the sample bamboo elements were installed as four-point bending tests on the universal testing machine TIRA 500 kN (PMN 16001). Deformations in the center of the beam were also documented with the help of inductive displacement sensors.
  • the pressure tests on the test specimens measuring 80 x 80 x 80 mm were carried out on an Amsler 5000 kN machine (PMN 15002).
  • the characteristic values were calculated in accordance with EN 14358. Table 1 below briefly summarizes the results.
  • the difference between the characteristic upright bending strength and the flat edge bending strength shows a clear volume effect or influence of the orientation of the fibers of the bamboo lamellae.
  • the different blanks, when put together contribute synergistically to the overall strength of the bamboo stick.
  • Edgewise and flat edge bending tests were also performed on sample bamboo sticks made from giant bamboo (Dendrocalamus giganteus). In the edgewise bending test, the strength of the bamboo sticks was limited by the occurrence of combined bending and shear fractures. A partial failure in the tension zone was detected, which then turned into a sudden shear fracture.
  • FIG. 48 shows a sample bamboo stick 50 made from giant bamboo according to an embodiment of the invention during an edgewise bend test.
  • the bamboo stick 50 was placed in the on-end position known to those skilled in the art.
  • the width w of the bamboo stick was arranged vertically so that the thickness d (the narrower oblong face) was arranged horizontally.
  • the upper, narrower, oblong surface (thickness d) that is left blank is referred to herein as the edgewise.
  • a load was applied orthogonally (in the direction of gravity) to the upright until the bamboo stick broke.
  • the figure shows a typical failure mode for this bamboo stick.
  • Figure 49 graphically shows the results of the edgewise bend test for several bamboo sticks according to the invention. All bamboo sticks required a force of at least 22000 N to break the bamboo stick. For some bamboo sticks tested, the minimum breaking force was at least 32800 N.
  • FIG. 52-53 show a bamboo stick 50 made of giant bamboo (Dendrocalamus giganteus) according to an embodiment of the invention during a flat edge bend test.
  • the bamboo stick 50 was placed in the flat-edged position known to those skilled in the art. That is, the width w of the bamboo stick 50 was arranged horizontally, leaving an upper width surface (the flat edge) exposed. A load was applied orthogonally (in the direction of gravity) to the flat edge until the bamboo stick broke. As can be seen in the figures, due to the high tensile strength of the bamboo sticks tested, there was increased ductile compression failure in the bending compression zone.
  • Figure 54 graphically shows the results of the flat edge bend test for several bamboo sticks according to the invention. All of the bamboo sticks required a force of at least 32000 N to break the bamboo stick. For some bamboo sticks, the force required was over 37,000 N. These results are presented quantitatively in Table 4. All samples 1 - 4 from Table 4 had a length L of 800 mm (not listed for reasons of space). The table shows that an average flexural strength of 151 N/mm 2 and an average modulus of elasticity of 23332 N/mm 2 were calculated from the raw data.
  • Table 4 Quantitative results of the flat edge tests for bamboo sticks made from giant bamboo 55-56 show a bamboo stick made from giant bamboo (Dendrocalamus giganteus) according to the invention in the course of a bending test of the finger joint 24 between two bamboo sticks 48.
  • the results of testing several bamboo sticks 50 according to the invention are shown in FIG. It can be seen that all bamboo poles tested required a force of at least 12535 N for the finger joint to fail. These results are also shown quantitatively in Table 5.
  • the modulus of elasticity calculated from the experimental raw data is given in the last column of Table 5. Despite the presence of the finger joints, an average Young's modulus of 21380 MPa was determined.
  • Table 7 shows a comparison between the mechanical properties of a bamboo stick 48 and 50 according to the invention with sticks of the same dimensions made of spruce C24, BauBuche and steel S235. As the table shows, the properties of the bamboo stick 48 and 50 far exceed those of the other types of wood and are comparable to those of steel.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Bambusrohling, insbesondere zur Erstellung von tragenden Bauelementen, dadurch gekennzeichnet, dass der Bambusrohling eine Vielzahl von faserparallel nebeneinander angeordneten und mittels eines Klebstoffes miteinander verbundenen Bambuslamellen umfasst, wobei das Material für die Bambuslamellen von einer Riesenbambusart stammt, die Bambuslamellen durch einen Pressdruck von 0.05 – 1.5 N/mm² miteinander verpresst und verklebt sind und die Bambuslamellen eine Dicke von mindestens 5 mm aufweisen. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Bambusstab, eine Bambuslage, ein Brettsperrholzelement, Sandwichelement und ein Decken- oder Wandelement. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Bambusrohlings, Bambusstabes, einer Bambuslage, eines Brettschichtholzbalkens, eines Brettsperrholzelementes, Sandwichelementes, eines Deckenelementes und/oder eines Wandelementes, Kombibalkens, T-Trägers, Doppel-T-Trägers und Deckenelementen mit T-Trägern und/oder Doppel-T-Trägern.

Description

BAMBUSELEMENTE ALS TRAGENDE BAUTEILE UND T-TRÄGER ELEMENT UND DECKENELEMENT UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES BAMBUSROHLING
BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft verklebte Bambuselemente. Die Bambuselemente umfassen Bambusrohlinge, Bambusstäbe sowie einschichtige Bambuslagen, mehrschichtige Brettsperrholzelemente, Wand-, Decken- und Dachelemente. Die Bambusrohlinge können durch Verleimung zu Pfosten (beispielsweise T-Pfosten), Balken und Platten beliebiger Größen verarbeitet werden. Die erfindungsgemäßen Bambuselemente können als tragende Bauteile oder als Teile von tragenden Bauteilen, vorzugsweise zur Konstruktion von nachhaltigen Tragwerken eingesetzt werden.
HINTERGRUND UND STAND DER TECHNIK
Der Einsatz von verleimten Holzelementen als tragendende Bauteile im Bauwesen als ökologischere Alternative zu Stahl oder Beton ist bekannt. Brettschichtholz (BSH), Konstruktionsvollholz (KVH) und Brettsperrholz („Cross-Laminated Timber“ - CLT) sind Beispiele solcher Elemente.
Neben BSH und KVH haben sich vor allem CLT-Platten innerhalb der letzten 20 Jahre als neue Konstruktionsmethode im Holzbau etabliert. Brettsperrholz (BSP oder X-Lam) ist eine massive Holzplatte und besteht aus mindestens drei i.d.R. rechtwinklig zueinander verklebten Lagen aus Schnitthölzern, wobei die einzelnen Schnitthölzer längs ihrer Schmalseiten ohne oder mit planmäßigem seitlichem Abstand zueinander angeordnet sein können. Brettsperrholz wird derzeit ausschließlich aus Nadelholz hergestellt. Einzelne Lagen dürfen auch durch Holzwerkstoffe wie OSB, Dämmschäume und Furnierschichtholz ersetzt werden. Durch den kreuzweisen Aufbau sind Brettsperrholzelemente einerseits sehr formstabil und können andererseits Lasten sowohl längs als auch quer zur Haupttragrichtung übertragen. CLT wurde Anfang der 1990er Jahre in Österreich und Deutschland entwickelt und in den 2000er Jahren in Europa eingesetzt.
Die Verklebung der Brettsperrholzelemente wie auch BSH und KVH erfolgt typischerweise mittels eines MUF- Klebstoffs. Der Vorteil dieses Klebstoffs liegt in der schnellen Aushärtezeit und in transparenten Klebefugen, was bei Sichtoptik wichtig ist.
CLT-Produkte haben im modernen Holzbau seit den 1990er Jahren an Bedeutung gewonnen. Sie werden als tragende Bauteile im Wohnungsbau sowie im kommunalen und gewerblichen Hochbau eingesetzt. Brettsperrholz kann nicht nur für den Bau von Außen- und Innenwänden sowie Dach- und Deckenelementen verwendet werden, sondern auch für Treppenläufe und Balkonplatten. CLT-Platten werden vor Ort auf der Baustelle montiert oder können für die Erstellung von Fertigbauteilen eingesetzt werden. Dämmung, Vorsatzschalen, Möbel und Fassadenelemente lassen sich einfach am Brettsperrholz befestigen. Durch die deutlich höhere Steifigkeit gegenüber Leichtbau- oder Rahmenbauweise können Anzahl und Länge der aussteifenden Wandelemente reduziert werden. Im Vergleich zu Holzleichtbauten, bei denen der Brandschutz durch Beplankung erreicht wird, kann mit Brettsperrholzplatten ohne zusätzliche Brandschutzplatten die Feuerwiderstandsklasse F90 („feuerbeständig“) erreicht werden. Ähnlich wie der Holzbau verzeichnet auch die Bambusindustrie seit 20 Jahren ein dynamisches Wachstum, insbesondere in Asien und Südamerika. Bambus als Baustoff kann eine nachhaltige Entwicklung in der Bauindustrie vorantreiben. Riesenbambus wächst sehr schnell und kann auf Grund seiner hohen Dichte mindestens die doppelte Menge CO2 speichern als Fichte und so einen wichtigen Beitrag zur Bekämpfung des Klimawandels leisten. Bambusprodukte haben gute mechanische Eigenschaften, einschließlich Zug- und Biegefestigkeit entlang der Faserrichtung und können emissionsintensivere Materialien wie Zement, Stahl und Kunststoff effektiv ersetzen.
Bisher sind Bambusprodukte für den Einsatz als Bambusfußböden oder Gerüste im Hochbau bekannt. Andere bekannte Anwendungen von Bambusprodukten umfassen Innenausbau, Möbelbau oder dekorative Paneele. Solche Produkte sind jedoch für den Einsatz in Baukonstruktionen, insbesondere als tragende Bauteile, nicht geeignet, da sie den hohen Anforderungen an Festigkeit, Größe und Tragfähigkeit bis jetzt nicht genügen.
Es ist bekannt, dass die Eigenschaften von Holzprodukten durch Zusammenkleben von Schichten verbessert werden können. Zu den derzeit in der Holzwerkstoffindustrie verwendeten Klebstoffen zählen die Aminoplastharze (Harz-Formaldehyd [UF], Melamin-Formaldehyd [MF], Melamin- Harnstoff-Formaldehyd [MUF]-Harze) und die Phenolharze (Phenol-Formaldehyd [PF] und Tannin- Formaldehyd-Harze).
Formaldehydhaltige Klebstoffe sind äußerst kostengünstig und damit wirtschaftlich prädestiniert für die Holzwerkstoffindustrie. In Deutschland werden jährlich rund 0,75 Mio. Tonnen Klebstoff zur Herstellung von Holzwerkstoffen verwendet, davon sind über 95 % formaldehydbasierte Aminoplastharze. Das größte Problem bei kommerziellen Klebstoffen sind jedoch die Formaldehydemissionen. Formaldehyd wurde 2014 in der EU als krebserregend (Kategorie 1 B) und mutagen (Kategorie 2) eingestuft [Verordnung 605/2014 über die Einstufung, Kennzeichnung und Verpackung von Stoffen]).
Darüber hinaus gewinnt die Dämmung von Bauelementen immer mehr an Bedeutung, um den Energieverbrauch von Gebäuden langfristig zu senken und ihren CO2-Fußabdruck zu verringern. Diese Dämmstoffe sind in der Regel auch nicht erneuerbar und können oft nicht biologisch abgebaut werden. Daher besteht die Herausforderung darin, Bauelemente bereitzustellen, die bei ihrer Herstellung einen geringen CO2-Fußabdruck hinterlassen und die Energieeffizienz von Gebäuden durch ihre Dämmeigenschaften verbessern. Darüber hinaus ist es wünschenswert, dass der Herstellungs- und Rückbauprozess eines Bauelements Formaldehydemissionen vermeidet.
AUFGABE DER ERFINDUNG
Aufgabe der Erfindung ist es, tragende Bauteile aus nachwachsenden Rohstoffen, ohne die Nachteile des Standes der Technik bereitzustellen.
Insbesondere wares eine Aufgabe der Erfindung, Bambuselemente fürdie Benutzung als tragende Bauteile bereitzustellen, welche aus sehr schnell nachwachsenden Rohstoffen gewonnen werden. Eine weitere Aufgabe der Erfindung war es, Bambuselemente mit ausreichenden Dimensionen und Materialeigenschaften für den Einsatz im Bauwesen bereitzustellen. Insbesondere war es eine Aufgabe der Erfindung, Bambusrohlinge bereitzustellen, aus denen Bambusstäbe und Bambuslagen gefertigt werden können. Weiterhin war es Aufgabe der Erfindung, Bambusstäbe, Bambuslagen und Brettsperrholzplatten bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung war es, komplexere Decken-, Wand-, und Dachelemente in Form von Balken, Pfosten, gerippten Platten, Hohlkastendecken, Rippendecken, gerippten Wandelementen, Bindern für Dächer, T-Pfosten und H-Pfosten bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung war es, Bambuselemente mit Nadelholz- oder Laubholzelementen zu Bauelementen zu kombinieren. Eine weitere Aufgabe war es, Platten aus Bambus mit anderen Elementen wie Dämmschäumen zu verbinden und den Verbund (“Sandwichelement“) vorzugsweise statisch anzusetzen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung war es, ein Verfahren für die Herstellung der oben genannten Bambuselemente bereitzustellen. Weiterhin war es eine Aufgabe der Erfindung, die genannten Bambuselemente aus möglichst kontrolliert und qualitätsgesicherten Materialien mit minimaler Umweltbelastung herzustellen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen und in der Beschreibung offenbart.
In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung einen Bambusrohling insbesondere zur Erstellung von tragenden Bauelementen. Der Bambusrohling umfasst eine Vielzahl von faserparallel nebeneinander angeordneten und mittels eines Klebstoffes miteinander verbundenen Bambuslamellen. Die Bambuslamellen werden durch einen Pressdruck von 0,05 - 1 ,5 N/mm2 miteinander verpresst und verklebt. Die Bambuslamellen weisen weiterhin eine Dicke von mindestens 5 mm auf.
Es war völlig überraschend, dass durch das Zusammenpressen der Bambuslamellen bei einem Druck von 0,05 - 1 ,5 N/mm2, der resultierende Rohling eine sehr hohe Festigkeit und Langlebigkeit aufwies. Trotz des Druckes wurde eine Beschädigung der Bambusfasern vermieden, wodurch die natürliche Festigkeit des Materials erhalten blieb. So konnte der Rohling Kräften und Witterungseinflüssen widerstehen, die zu einem Versagen eines Bauteils führen könnten, welches die Bambusrohlinge umfasst.
Überraschenderweise wurde auch festgestellt, dass das Zusammenpressen der Bambuslamellen bei 0,05 - 1 ,5 N/mm2 zu einer geringeren Anfälligkeit des Bambusrohlings für Insektenangriffe führte. Ohne an eine bestimmte Theorie gebunden zu sein, wird vermutet, dass dieser Pressdruck zu einer hohen Absorption des Klebstoffs in die Fasern der Bambuslamellen führte. Da die Materialien des Klebstoffs tendenziell insektenabweisend sind, führte dies zu einer geringeren Anzahl von Insektenangriffen auf die Bambuslamellen.
Durch die Verwendung von Bambuslamellen mit einer Dicke von mindestens 5 mm konnte die natürliche Stärke des Bambus genutzt werden und ein natürlicheres Produkt mit einer überraschend geringen Menge an Klebstoffen hergestellt werden. Bei einer Dicke von mindestens 5 mm konnten die Bambuslamellen zudem besonders gleichmäßig maßhaltig, gerade, rechtwinklig und formstabil konfiguriert sein.
Der Anteil an bambusfremden Materialien in dem Rohling wird hierdurch gesenkt, sodass die Umweltverträglichkeit des Rohlings und der weiteren Produkte erhöht wird. Die Umweltbelastung bei der Herstellung des Bambusrohlings, beispielsweise durch Abgabe von flüchtigen organischen Komponenten bei Aufbringung des Klebstoffs, konnte überraschend minimiert werden. Die geringere Menge an bambusfremden Materialien, die benötigt wird, bedeutet auch zum Beispiel, dass der Bambusrohling im Wesentlichen vollständig biologisch abbaubar ist, ohne dass komplexe Trennungsprozesse für das Recyceln/Entsorgen seine verschiedenen Bestandteile erforderlich sind.
Durch die Verwendung von gleichmäßig maßhaltigen, geraden, rechtwinkligen und formstabilen Bambuslamellen mit mindestens 5 mm Dicke konnte auch die Anzahl und die Stärke der Klebefugen in dem Bambusrohling minimiert werden. Die entstandenen Bambusrohlinge waren deshalb besonders stark.
Aufgrund der ausreichenden Dicke der Bambuslamellen musste der Bambusrohling nur wenige Schichten Bambuslamellen umfassen, um stark genug für das Schneiden, das Kalibrieren, das Schleifen, den Transport und/oder die Weiterverarbeitung zu anderen Bambuselementen zu sein. Der Bambusrohling war deshalb überraschend leicht handzuhaben. Durch ihre einfache Handhabung konnten die Bambusrohlinge leicht geglättet und bearbeitet werden, um bündige Oberflächen zu schaffen. Die Notwendigkeit mehrerer dünnererSchichten, die sich möglicherweise während der Weiterverarbeitung voneinander auflösen könnten, entfällt.
Außerdem waren die Bambusrohlinge mit Bambuslamellen von mindestens 5 mm Dicke überraschenderweise undurchdringlich für Wasser und unverwundbar für Schimmel. Aufgrund der dicken, ununterbrochenen Materialabschnitte der Bambusrohlinge, waren die Bambusrohlinge sehr einheitlich, wobei die durchgehende Faser ihre Stärke erhöhten. Da sie auch zu einer sehr glatten Oberflächenqualität verarbeitet werden konnten, reduzierte sich die Anzahl der Oberflächenfehler, in denen sich Pilz- und Schimmelfasem bzw. Insekten festsetzen konnten. Die Lebensdauer der Bambusrohlinge wurde dadurch verlängert.
Außerdem wurde festgestellt, dass Bambusrohlinge mit Bambuslamellen mit einer Dicke von mindestens 5 mm sich überraschenderweise viel langsamer verfärbten als Bambusrohlinge, die aus dünneren Stücken Bambusmaterial gebildet sind. Die Verfärbung von Holz tritt häufig durch Belichtung mit UV-Licht und durch Luftverschmutzung auf. Ohne an eine bestimmte Theorie gebunden zu sein, wird vermutet, dass die Verwendung von Bambuslamellen mit einer Dicke von mindestens 5 mm die Absorptionskapazitäten der Bambusrohlinge begrenzte, so dass weniger gasförmige Schadstoffe absorbiert werden konnten. Da eine überraschend gute Oberflächenqualität bei einer Dicke von 5 mm erreicht werden konnte, gab es auch eine niedrigere Oberfläche für die Zersetzung durch UV-Licht. Eine ästhetische Verschlechterung der Bambusrohlinge im Laufe der Zeit konnte im Vergleich zu anderen natürlichen Bauprodukten deutlich reduziert werden. Außerdem war der Bambusrohling mit Bambuslamellen von mindestens 5 mm optisch sehr ansprechend da er die ununterbrochenen natürlichen Fasermuster der Bambuslamellen sichtbar machte. Wenn Bambuslamellen von mindestens 5 mm Dicke mit einem Druck von 0,05 - 1 ,5 N/mm2 verbunden wurden, erhielt der Bambusrohling eine erhöhte Dichte und eventuelle Luftspalten und Hohlräume konnten beseitigt werden. In Kombination mit dem geringeren Anteil an Klebstoff, welcher entflammbare organische Komponenten erhalten könnte, hatte der resultierende Bambusrohling eine überraschend verbesserte Feuerbeständigkeit im Vergleich zu Bambusrohlingen, die diese Merkmale nicht miteinander kombinierten.
Durch die Kombination von Bambuslamellen mit einer Dicke von mindestens 5 mm und einer Verklebung unter einem Druck von 0,05 - 1 ,5 N/mm2 erreichten die resultierenden Bambusrohlinge ein überraschend gutes Elastizitätsmodul. Das heißt, das Elastizitätsmodul war so niedrig, dass die Bambusrohlinge nicht spröde waren und nicht leicht brachen, aber auch hoch genug, um hohe Lasten ohne Knicken zu tragen. Bei den erreichten Elastizitätsmodulen waren die Bambuslamellen besonders für die Verwendung in Bauprodukten geeignet.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Bambuslamellen gedämpft und vorzugsweise getrocknet, bevor sie miteinander verklebt werden. Besonders bevorzugt erfolgt das Dämpfen bei einer Temperatur zwischen 70 - 200 °C. Eine überraschend hohe Haltbarkeit der Bambuslamellen gegen Insekten- und Pilzbefall konnte durch den Prozessschritt Dämpfen (vorzugsweise bei 70°C-200°C) und danach Trocknen der Bambuslamellen erreicht werden. Der Prozessschritt Dämpfen erbrachte im Ergebnis sehr gerade, parallele Bambuslamellen hervor, die nicht mit umweltbelastenden Substanzen imprägniert werden müssen.
Das Material für die Bambuslamellen stammt von einer Riesenbambusart. Mindestens die folgenden Arten werden im Sinne der Erfindung als Riesenbambus angesehen: Bambusa balcooa, Bambusa bambos, Bambusa spinosa, Bambusa blumeana, Bambusa polymorpha, Bambusa textilis, Bambusa tulda, Bambusa vulgaris, Cephalostachyum pergracile, Dendrocalamus asper, Dendrocalamus giganteus, Dendrocalamus latiflorus, Dendrocalamus barbatua, Dendrocalamus brandisii, Dendrocalamus strictus, Dendrocalamus sinicus, Dendrocalamus dianxiensis, Dendrocalamus hamiltonii, Dendrocalamus hookeri, Dendrocalamus sikkimensis, Dendrocalamus xishuangbannaensis, Gigantochloa apus, Gigantochloa levis, Gigantochloa pruriens, Gigantochloa pseudoarundinacea, Guadua angustifolia, Guadua aculeata, Guadua amplexifolia, Guadua superba, Melocanna baccifera, Ochlandra sps., Phyllostachys edulis, Thyrsostachys siamensis, Phyllostachys bambusoides und Phyllostachys aurea.
Die Verwendung von Dendrocalamus asper, Phyllostachys edulis (auch bekannt als „Moso- Bambus“), Dendrocalamus Giganteus und/oder Guadua angustofoilia (auch als „Guadua“ bekannt) kann besonders bevorzugt sein. Noch bevorzugter ist die Verwendung von Phyllostachys edulis. Die Riesenbambusart Phyllostachys edulis wächst unter anderem in der gemäßigten Klimazone und ist frostresistent. Riesenbambus unterscheidet sich gegenüber gewöhnlichem Bambus dadurch, dass Riesenbambus Größen von bis zu 40 Meter mit Stammdurchmessern von bis zu 35 cm erreichen kann. Die natürliche Länge, bauphysikalischen Eigenschaften und Spaltbarkeit der roh geernteten Bambusrohre erlaubt es, längere Stäbe (beispielsweise 1-3m Länge) aus Bambuslamellen ohne Unterbrechungen oder Schwachstellen zu konstruieren. Die Lamellen weisen bereits eine hohe natürliche Festigkeit auf, die sie für Bauzwecke geeignet macht. Durch die Verleimung unter hohem Druck zuerst zu Rohlingen, dann zu Stäben, Lagen und Platten, sind diverse Dimensionen und Formate für den Hochbau möglich.
In der Wachstumsphase beträgt das tägliche Längenwachstum von Riesenbambus bis zu 70 cm/Tag. Riesenbambusarten sind vor allem in den Tropen und Subtropen verbreitet. Aufgrund der kurzen Zeitspanne von drei bis fünf Jahren zwischen Pflanzung und Ernte haben Riesenbambusplantagen das Potenzial, sehr kostengünstige, CÖ2-sparende und CC>2-speichernde Rohstoffe für die Produktion von Baustoffen bereitzustellen. Bereits nach 3 bis 5 Jahren Wachstum ist der Verholzungsprozess in der Bambuspflanze so weit abgeschlossen, dass die Bambushalme eine Festigkeit und Elastizität erreicht haben, dass sie geerntet und zu Baustoffen verarbeitet werden können.
Die zunehmende Verholzung von Riesenbambus findet erst nach Abschluss der Wachstumsphase statt, wenn der Bambus seine endgültige Höhe und Halmdurchmesser erreicht hat. Der Großteil des Wachstums geschieht bei Riesenbambus innerhalb des ersten Jahres. Danach findet der Verholzungsprozess statt. Nach weitgehendem Abschluss des Verholzungsprozesses ist Riesenbambus erntereif zur Weiterverarbeitung. Das geschieht bereits nach 3-10 Jahren. Bambus mit abgeschlossener Verholzung ist zäh und hart. Er besitzt technische Eigenschaften, die denen heimischer und tropischer Harthölzer entsprechen. Man spricht von einer Zugfestigkeit, die der des Stahls nahekommt. Es ist erfindungsgemäß vorteilhaft, dass Bambus kein Holzgewächs ist, sondern ein verholzendes Gras.
In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung stammt das Material für die Bambuslamellen aus den ersten 7 - 10 Metern des Bambushalmes. Das heißt, die Bambuslamellen werden vorzugsweise aus den 7 - 10 Metern des Bambus hergestellt, die dem Boden am nächsten sind. Das liegt daran, dass die Bambushalme über ihre gesamte Länge eine konische Form haben. Außerdem variiert die Dicke der Wände der Bambushalme und die Anzahl der Knoten über ihre Länge. Überraschenderweise wurde festgestellt, dass die ersten 7 - 10 Meter der Bambushalme aus dem Boden nicht nur annähernd zylindrisch waren, sondern auch eine ausreichende Wandstärke umfassten, um Bambuslamellen mit ausreichender Stärke zu ernten. Außerdem waren die Bambuslamellen, die aus diesem Abschnitt geerntet wurden, kontinuierlicher und konsistenter in ihren Materialeigenschaften.
Es ist bevorzugt, dass die verwendeten Bambusse aus einer bestimmten geographischen Region stammen. Vorzugsweise beträgt die Anzahl der in einem einzelnen Bambuselement verwendeten Arten nur eine Bambusart.
Bevorzugt wird Dendrocalamus asper aus dem Bundesstaat Sao Paulo, Brasilien verwendet. Die Tatsache, dass diese Bambusart aus dieser Region sehr schnell und ergiebig (Höhe, Durchmesser, Wandstärke) wachsen, unterstützt die lokalen Ökosysteme und verbessert die ökologischen Auswirkungen des Produkts. Aufgrund der Klima- und Bodenbedingungen wachsen die Bambusse in dieser Region schnell zu großen Dimensionen heran, was die Ernte von vorteilhaft dicken und langen Bambuslamellen ermöglicht. Sobald die Anbauregion und/oder Bambusart wechselt, ist eine erneute Zulassung notwendig. Bauholz aus Riesenbambus erreicht eine deutlich höhere Brinellhärte (9,5 kg/mm2) als Eiche, deren Wachstumsphase bis zu der Ernte etwa 120 Jahre dauert. Das Holz aus Riesenbambus ist daher nicht nur fester, sondern kann durch Verklebung und hohem Druck mindestens alle im Holzbau üblichen Formate und Dimensionen erreichen.
Eine Bambuslamelle wird vorzugsweise durch ein Kalibrations- und/oder Oberflächenverbesserungsverfahren aus einer Bambusrohlamelle gefertigt. Ein Kalibrationsverfahren kann beispielsweise ein Vorhobel- oder Hobelverfahren (auch „Feinhobeln“ im Sinne der Erfindung) sein.
Im Sinne der Erfindung wird eine Bambusrohlamelle vorzugsweise als ein ununterbrochenes Teil aus einer Bambuspflanze gespalten und nicht aus kleineren Bestandteilen wie Sägespänen oder vereinzelten Fasern, die miteinander verbunden wurden, gebildet. Vorzugsweise ist eine Bambusrohlamelle in ihrem Material konsistent und einheitlich.
Durch die Verwendung von Bambusrohlamellen, welche direkt aus den Bambusrohren geschnitten werden und nicht aus dünneren Bestandteilen zusammengesetzt waren, wurde der Bambusrohling besonders fest und unverwundbar für Schimmel und Insektenbefall. Die Anzahl der Klebefugen und die Menge an bambusfremden Materialien in den Bambusrohlingen konnte auch besonders niedrig gehalten werden, sodass die Bambusrohlinge und Bambuselemente leicht recyclebar waren.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden Bambusrohre zu Bambusrohlamellen aufgetrennt. Vorzugsweise erfolgt die Trennung mittels eines sternförmigen Spaltmessers. So können die Bambusrohlamellen sehr schnell und einheitlich gefertigt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Bambusrohre zur Herstellung von Bambusrohlamellen mit Messern gespalten. Vorzugsweise werden die Bambusrohre danach zweiseitig vorgehobelt, gedämpft und/oder getrocknet. Vor dem Dämpfen und Trocknen hat die Bambusrohlamelle eine Holzfeuchte von 30 - 50%. Nach dem Trocknungsprozess wird die Bambusrohlamelle vorzugsweise vierseitig feingehobelt und ist fertig zum Verkleben. Die fertige Bambuslamelle hat eine Restfeuchte zwischen 3% und 12% +/- 2%. Durch den Dämpfvorgang hat die Bambusrohlamelle einen reduzierten Zucker- und Stärkegehalt, vorzugsweise <5%. Dies ist besonders vorteilhaft für die Reduzierung von Pilzbefall und Insektenschäden.
Durch die Verwendung von Bambuslamellen, die gedämpft getrocknet und gehobelt waren, wurde die Stärke der Klebefugen im Bambusrohling reduziert. Da Delaminationen, Bruch oder Abscheren tendenziell zuerst entlang solcher Klebefugen auftreten, konnten diese Effekte überraschend stark reduziert werden.
Die Verwendung solcher Bambuslamellen, im Gegensatz zu Fasern, führte auch dazu, dass der Bambusrohling einen überraschend hohen Diffusionswiderstand hat. Dies reduziert das Risiko von Schimmel und Insektenbefall. Außerdem war das Produkt ökologischer, da es im Vergleich zum Bambusmaterial einen geringen Anteil an Klebstoff aufwies.
Die maximale Dicke und/oder Breite der Bambuslamellen kann zum Beispiel durch den Umfang und/oder Wanddicke des Bambusrohrs begrenzt sein. Ebenso kann sich die Dicke und/oder Breite der Bambuslamellen daraus ergeben, wieviel Stärke der Querschnitt der Bambuslamelle durch Vorhobeln, Dämpfen, Trocknen und Feinhobeln verliert. Vorzugsweise weisen die fertigen Bambuslamellen nach den vorangegangenen Bearbeitungsschritten eine Dicke von 5 - 40 mm und Breite von 15 - 50mm auf. Es kann besonders bevorzugt sein, dass die Bambuslamellen eine Dicke zwischen 7 - 35 mm, noch bevorzugter 10 - 30 mm oder 15 - 20 mm aufweisen. Ebenfalls kann es besonders bevorzugt sein, dass die Bambuslamellen eine Breite zwischen 20-40mm, besonders bevorzugt 20 - 30 mm aufweisen.
Bei diesen Dicken und Breiten konnten die Bambuslamellen im Wesentlichen frei von der natürlichen Krümmung der Bambuswände sowie den Bambusaußenhäuten und im Querschnitt rechtwinklig sein. Gleichzeitig konnten die Bambuslamellen im Wesentlichen den Querschnitt des Bambusrohrs mit minimalem Abfall nutzen.
Überraschenderweise stellte sich heraus, dass die Bambuslamellen bei diesen Dicken stabil genug waren, um so bearbeitet werden zu können, dass sie einen gleichmäßigen, rechtwinkligen Querschnitt aufweisen. Dünnere Bambuslamellen als 5 mm eignen sich nicht zufriedenstellend zur Verarbeitung, da bei diesen Stärken die Hobelmaschinen nicht mehr exakt arbeiten können und auch die sich daraus ergebenden Klebstoffmengen nicht wirtschaftlich sind.
Die Bambuslamellen konnten auch transportiert und zu Bambusrohlingen verarbeitet werden, die stabil genug waren, um gepresst und verklebt zu werden, um komplexere Bambuselemente herzustellen.
Die Bambusrohre werden bevorzugt automatisiert mit Scanapparaten nach Durchmesser und Wandstärke sortiert, um die Produktionskapazität hochzuhalten. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden sowohl rohe als auch fertige Bambuslamellen mit Fehlern wie Holzkäferbefall, Brüchen und fehlender Maßhaltigkeit (beispielsweise eine konische oder nichtrechtwinklige Form) aussortiert.
Der Scanapparat kann als Teil einer Produktionslinie verwendet werden. Vorzugsweise hat der Scanapparat einen Einlass und einen Auslass für die Bambuslamellen. Der Einlass und der Auslass können ein Transportband oder ein anderes kontinuierliches Transportmittel für die Bambuslamellen umfassen oder damit verbunden sein. Der Scanapparat kann z.B. nach dem Prinzip der Tomographie arbeiten, um die innere Struktur jedes Bambusrohres und jeder Bambuslamelle zu rekonstruieren. Ein solcher Scanapparat kann Röntgenstrahler und Sensoren verwenden, die um die Bambuslamelle herum positioniert sind, oder er kann eine Drehung der Bambuslamelle ermöglichen, so dass sie aus mehreren Blickwinkeln analysiert werden kann. Dies ist besonders nützlich, um Bambuslamellen mit inneren Defekten auszusortieren.
Als weiteres Beispiel kann der Scanapparat Levitationsmittel wie Luftspender und Vibrationsmittel enthalten. Dies kann besonders nützlich sein, um die charakteristische Resonanz der Bambuslamelle zu untersuchen. Dies kann die Sicherheit einer mit der Bambuslamelle hergestellten Struktur, z.B. eines Brückenrahmens, verbessern.
Als ein weiteres Beispiel kann der Scanapparat Mittel zur Messung der Festigkeit der Bambuslamellen enthalten. Solche Mittel können ein optisches Laserinterferometer und/oder ein Hochleistungs-Laservibrometer sein. Vorzugsweise umfasst der Scanapparat auch einen Prozessor mit einem Algorithmus, der wichtige Festigkeitsparameter wie das dynamische Elastizitätsmodul der Bambuslamellen berechnet und entscheidet, ob eine Bambuslamelle von akzeptabler Qualität ist und an weitere Verarbeitungsstationen weitergeleitet oder aussortiert werden sollte.
Vorzugsweise umfasst der Scanapparat außerdem Mittel zur Erfassung von Dicke, Breite, Länge, Krümmung, Dichte und/oder Oberflächenqualität der Bambuslamelle. Zum Beispiel können Färb-, Laser- und Röntgenstrahler und/oder Sensoren kombiniert werden, um diese Merkmale zu erkennen. Vorzugsweise umfasst der Scanapparat auch einen Prozessor mit einem Entscheidungsalgorithmus, um zu entscheiden, ob eine Bambuslamelle von akzeptabler Qualität ist und an weitere Verarbeitungsstationen weitergeleitet oder aussortiert werden sollte.
In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung werden die Bambuslamellen durch einen Pressdruck von 0.05 - 1.5 N/mm2, vorzugsweise 0.15 - 1 N/mm2, noch bevorzugter 0.2 - 0.3 N/mm2 miteinander verpresst und verklebt. Bei einem Pressdruck von 0,15 - 1 N/mm2, insbesondere 0,2 - 0,3 N/mm2, konnte ein Gleichgewicht zwischen der Unversehrtheit der Bambusfasern und der Stärke der Verbindung zwischen den Bambuslamellen gefunden werden. Bei diesem Pressdruck wurde das Bambusmaterial überraschenderweise nicht verformt und seine Festigkeit blieb erhalten. Gleichzeitig hat sich der Klebstoff ausreichend mit den Bambusfasern verbunden, um eine langfristige, hochfeste Verbindung mit hoher Beständigkeit gegen Materialversagen wie Bruch oder Abscheren unter Belastung oder Wasserdiffusion zu gewährleisten. Bei der Verklebung haben sich Kaltpressverfahren als besonders effizient erwiesen, noch bevorzugter ist dabei die Anwendung von Hochfrequenz-Pressverfahren.
Die erfindungsgemäßen Rohlinge werden vorzugsweise zu weiteren Bambuselementen verarbeitet.
Hierbei können die Bambusrohlinge miteinander verbunden werden. Vorzugsweise werden die Bambusrohlinge durch Keilverzinkungsverklebung miteinander zu endlosen Längen verbunden.
In weiteren bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung werden die endlosen Rohlinge faserparallel und vorzugsweise mit versetzten Keilverzinkungsstößen zu Balken oder Lagen verklebt. Mit Balken oder Lagen lassen sich durch Verklebung größere und komplexere Bauelementen herstellen.
Die Bambusrohlinge bzw. Bambuselemente können durch Verbindungen wie Verklebungen, Schrauben, Nägel, Dübel, Keilverzinkungen, Eckverbindungen, Verkämmungen, Überblattungen, Nut- oder Falz-Verbindungen und/oder eine Schlitz-Zapfen-Verbindungen miteinander verbunden werden. Vorzugsweise werden die Bambusrohlinge bzw. Bambuselemente zu Tragwerken und Tragwerkssystemen gefügt. Es versteht sich von selbst, dass diese Verbindungen kombiniert werden können. Insbesondere können sowohl eine adhäsive als auch eine kraftschlüssige Verbindung verwendet werden.
Es war völlig überraschend, dass durch das Verbinden von Bambusrohlingen Bauelemente und darauf aufbauend Verbundwerkstoffe und komplexere Bauelemente hergestellt werden können, die vorteilhaftere Eigenschaften hatten als die Summe der einzelnen Rohlinge selbst. Die Bambuselemente, die mehrere Bambusrohlinge umfassen, zeigten überraschenderweise eine verbesserte spezifische Festigkeit, ein höheres Elastizitätsmodul und ein höheres Bruchmodul. Außerdem verringerte sich durch die größeren Abmessungen, die durch die Kombination von Bambusrohlingen erreicht wurden, das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen der entstehenden Bambuselemente. Die Bambuselemente waren daher überraschenderweise unverwundbar gegenüber Feuchtigkeit, Schimmel und Insekten.
Es war völlig überraschend, dass die Bambuslagen auch in Kreuzlagen zu komplexeren Bauelementen verarbeitet werden können. Hierdurch können plattenförmige und aus Platten und Stäben hybride Bauteile hergestellt werden. Dies wird schematisch in den Figuren 41 - 45 dargestellt. Die Fig. 41 zeigt schematisch die Verbindung zweier Bambusrohlinge mittels einer Keilverzinkung an ihren Stirnseiten, um einen längeren („endlosen“) Bambusrohling zu erzeugen. Die Fig. 42 zeigt schematisch die Verbindung mehrerer endloser Bambusrohlinge entlang ihrer länglichen Seitenflächen, um einen Bambusstab eines beliebigen Querschnitts zu erzeugen. Die Fig. 43 zeigt schematisch die Verbindung mehrerer Bambusstäbe durch eine Klebstoffverbindung a entlang ihrer länglichen Seitenflächen (Schmalseiten), um eine Bambuslage zu erzeugen.
Überraschenderweise wurde festgestellt, dass die Bambusrohlinge selbst mit einfachen Verbindungsmechanismen zu einer Vielzahl von Formen mit praktisch unbegrenzten Abmessungen arrangiert werden können. Aufgrund der besonderen Eigenschaften von Bambus konnte es nicht nur erfolgreich überlange Dimensionen hinweg verklebt werden, sondern hielt auch Biege- und Verdrehungskräften stand, wenn seine Dimensionen zunahmen. Dadurch verringerte sich das Risiko von Materialversagen durch Verformungen wie Bruch, Abscheren, Verdrehen oder Delaminationen. Stattdessen konnten die Elemente in allen Dimensionen erweitert werden, sodass sie dicker, länger oder breiter wurden. Dieses Ergebnis ist besonders vielversprechend für Bauzwecke, bei denen große Bauelemente von Vorteil sind, da sie weniger Handarbeit erfordern (z.B. im Vergleich zu Ziegeln) und weniger Schwachstellen aufweisen.
Bambuszellen neigen dazu, in Längsrichtung angeordnet zu sein. Strahlenzellen, die in den meisten Hölzern in Querrichtung vorhanden sind, gibt es bei Bambus nicht. Bambus hat daher eine sehr begrenzte seitliche Gewebeporosität und Durchlässigkeit im Vergleich zu Holz. Dies stellt eine Herausforderung bei der Auswahl eines geeigneten Klebstoffs dar, insbesondere bei der Auftragung des Klebstoffs in Richtung der Bambusfasern.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der verwendete Klebstoff ein Einkomponenten-Klebstoff umfassend Polyurethanklebstoff (PUR). Die Verwendung von PUR als Klebstoff ist aufgrund seiner hohen Festigkeit und einfachen Anwendung besonders vorteilhaft. Es ist auch vorteilhaft, dass kein Hochfrequenz- oder Infrarotverfahren für die Aushärtung von PUR benötigt wird, sodass der Herstellungsprozess zur Produktion der Bauelemente weniger energieintensiv und umweltfreundlicher ist. Bei der Anwendung oder Entsorgung von PUR müssen keine klimaschädliche Formaldehyde freigesetzt werden. Im Gegensatz zu vielen Klebstoffen kann PUR aus erneuerbaren Materialien wie Rizinusöl synthetisiert werden und muss nicht auf Erdölprodukten basieren, was die Bambuselemente insgesamt ökologischer macht.
Anders als Zweikomponenten-Holzklebstoffe ist PUR ein sogenannter vorpolymerisierter Klebstoff. Das heißt, er umfasst längere Molekülketten, die ihm eine hohe Elastizität verleihen. PUR reagiert mit der Restfeuchtigkeit in getrockneten Bambuslamellen, sodass es sehr schnell aushärtet und eine ausgezeichnete Verbindung herstellt. Es war völlig überraschend, dass PUR in Kombination mit dem Pressdruck von 0,05 - 1 .5 N/mm2 mit der Feuchtigkeit aus den Fasern reagiert, die tiefer als die Oberfläche der Bambuslamellen lagen, sodass die Bambusrohlinge widerstandsfähiger gegen Bruch, Abscheren, Verformung und Delamination entlang der Verbindung machte. Um zu dieser vorteilhaften Kombination zu gelangen, musste das Vorurteil überwunden werden, dass die langen Ketten des PUR seine Absorption in die Bambusoberfläche zu stark einschränken würden. In Kombination mit den besonders flexiblen Verbindungen, die durch PUR gebildet werden, war der resultierende Bambusrohling in der Lage, Belastungen durch Quellen oder Schrumpfen zu widerstehen, was zu einer besonders langen Haltbarkeit der Verbindung führte.
Außerdem haben die langen Polymerketten von PUR und ihr tiefes Eindringen in das Bambusholz erfolgreich eine Barriere gegen die Diffusion von Feuchtigkeit im Endprodukt geschaffen. Dadurch wurde die Langlebigkeit des Produkts weiter verbessert.
In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Klebstoff ein Zweikomponenten-Klebstoff, vorzugsweise umfassend Melamin-Harnstoff-Formaldehyd-Klebstoff (MUF). Im Gegensatz zu PUR ist MUF ein sogenannter "in-situ polymerisierter" Klebstoff. MUF besteht aus Monomeren, die während des Aushärtungsprozesses vernetzt werden. Aufgrund der geringen Größe der Monomere dringt MUF tief in die Bambuslamellen ein, was zu einer breiten Klebeschicht führt. Es war besonders überraschend, dass MUF unabhängig vom Feuchtigkeitsgehalt der Bambuslamellen sehr starke Verbindungen erzeugte. Die Bambuslamellen konnten mit besonders geringen Mengen an MUF zusammengefügt werden, was den ökologischen Charakter des Endprodukts verbesserte.
Ein „Einkomponenten-Klebstoff im Sinne der Erfindung ist vorzugsweise ein Klebstoff mit einer vorbestimmten Zusammensetzung, welche während der Anwendung im Wesentlichen nicht geändert wird. Vorzugsweise wird der Einkomponenten-Klebstoff direkt aus einer Speichereinheit zu einer Auftragungseinheit geliefert, ohne mit weiteren Komponenten angemischt zu werden. Das heißt, ein in situ Anmischen ist bei einem Einkomponenten-Klebstoff vorzugsweise nicht nötig. Dies kann zu einem vereinfachten und effizienteren Verfahren führen.
Ein „Zweikomponenten-Klebstoff im Sinne der Erfindung ist vorzugsweise ein Klebstoff, welcher durch das in situ Anmischen zweier vorbestimmter Zusammensetzungen angewendet werden kann. Vorzugsweise werden die zwei Zusammensetzungen aus zwei getrennten Speichereinheiten zu einer Auftragungseinheit geliefert, sodass ein Anmischen der zwei Zusammensetzungen während oder unmittelbar vor der Auftragung erfolgt. Es wurde überraschenderweise festgestellt, dass Zweikomponenten-Klebstoffe zu überraschend hochfesten Bambuselementen führten.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden Bambusrohre durch sternförmige Spaltmesser zu Bambusrohlamellen mit einer Holzfeuchte von 30 - 50% aufgetrennt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Bambusrohlamellen zweiseitig vorgehobelt, so dass insbesondere die Bambusaußenhaut entfernt wird und zwei gerade und parallele Seiten gehobelt werden. In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Bambuslamellen vor der Kalibrierung und vor der Dämpfung und Trocknung vorgehobelt. Vorzugsweise wird die äußere Schicht der Bambuslamelle durch das Vorhobeln entfernt. Diese Schicht weist einen erhöhten Öl- und Wachsgehalt auf und kann eine Verklebung erschweren. Durch Entfernen dieser Schicht können die Bambuslamellen besser miteinander verklebt werden. Während des Vorhobelns werden vorzugsweise auch die Zwischenböden (d.h. die Diaphragmen) von der Innenseite (d.h. der konkaven Hohlseite) der Bambuslamellen entfernt. Hierdurch können sich die Bambuslamellen nach dem Trocknen leichter hobeln und/oder kalibrieren lassen. Dieser Vorgang wird in den Figuren 46 (fünfter Schritt) und 47 dargestellt. Es wurde insbesondere festgestellt, dass bei Aufbewahrung der Zwischenböden während des Trocknens, die für das Hobeln verwendeten Werkzeuge auf beschleunigte Weise verschlechtert werden. Um ein schnelles Abstumpfen dieser Werkzeuge zu vermeiden, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, diese Schichten während des Vorhobelns vor dem Trocknen zu entfernen. Hierdurch kann bei dem Hobeln überraschend verschleißfrei gearbeitet werden.
Vorzugsweise bietet der Hobeln-Schritt einen höheren Grad an Gleichmäßigkeit und eine bessere Oberflächenqualität als der Vorhobeln-Schritt. Der Hobeln-Schritt kann die Verwendung von schärferen und/oder spezielleren Werkzeugen erfordern.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die vorgehobelten Bambusrohlamellen gedämpft, vorzugsweise in einem Autoklaven, mindestens 3 Stunden bei Temperaturen von 70°C — 200°C. Der Dämpfvorgang reduziert den Stärke- und Zuckergehalt der zu erstellenden Bambuslamelle auf vorzugsweise <5%. Ohne auf eine bestimmte Theorie festgelegt zu sein, wird vermutet, dass durch den Dämpfungsvorgang eine Verringerung des Stärke- und Zuckergehalts des Bambus, der Insekten und Mikroorganismen anlockt, stattfindet. Zudem hat sich herausgestellt, dass die Bambuslamellen so gleichmäßig, maßhaltig und gerade hergestellt werden können. Zudem hat sich herausgestellt, dass die Bambuslamellen noch exakter und formstabiler sind, wenn der Dämpfvorgang wiederholt wird.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Bambuslamellen in einer Trockenkammer, vorzugsweise einer Vakuumtrockenkammer, mindestens 6 Stunden bei Temperaturen von 55°-130°C getrocknet. Vorzugsweise weisen die getrockneten Bambuslamellen eine Holzfeuchte zwischen 3 - 12% auf, wobei die Holzfeuchte vorzugsweise bis zu ±2% von diesen bevorzugten minimalen und maximalen Holzfeuchten abweichen kann. Es kann bevorzugt sein, dass die Temperatur für die Trocknung nicht mehr als 100 °C, vorzugsweise nicht mehr als 90°C, besonders bevorzugt nicht mehr als 80 °C erreicht. Besonders bevorzugt liegt die Temperatur zwischen 70 - 80 °C.
Es war völlig überraschend, dass die Bambuslamellen bei diesem Feuchtigkeitsgehalt ihre Elastizität und Festigkeit deutlich behielten, ohne spröde zu werden. Gleichzeitig war der Bambus trocken genug, um gehobelt oder geschliffen zu werden und war deutlich widerstandsfähiger gegen Schimmel und Insektenbefall. Ohne auf eine bestimmte Theorie festgelegt zu sein, wird vermutet, dass dies auf eine Verringerung des Stärke- und Zuckergehalts des Bambus zurückzuführen ist, der Insekten und Mikroorganismen anlockt. Außerdem behielten die Bambuslamellen nach dem Trocknen dauerhaft ihre Form und Abmessungen bei und waren nicht anfällig für Schrumpfung oder Aufquellen aufgrund schwankender Feuchtigkeitsgrade während der Lagerung oder Verwendung.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Bambuslamellen gehobelt. Vorzugsweise werden die Bambuslamellen von vier Seiten gehobelt, , oben und unten und rechts und links. Der Abstand zwischen zwei gegenüberliegenden gehobelten Seiten, d.h. eine Breite und eine Dicke der Bambuslamellen, wird durch das Hobeln vorzugsweise kalibriert und vereinheitlicht.
Vorzugsweise werden zwei parallele Längsflächen jeder Bambuslamelle so gehobelt, dass sie perfekt parallel sind. Dies hilft beim Stapeln der Bambuslamellen nebeneinander, um ein Element mit einheitlicher Dicke zu bilden. Mögliche Unregelmäßigkeiten an den übrigen Seiten der Bambuslamellen können durch eine Klebstoffschicht ausgeglichen werden. Überraschenderweise stellte sich heraus, dass die Klebstoffe besser mit den leicht rauen, ungehobelten Seiten der Bambuslamellen interagieren und so das Risiko einer Delamination verringern. Es war auch vollkommen überraschend, dass gleichzeitig ein sehr gleichmäßiges und kalibriertes Endprodukt mit den gehobelten Oberflächen nach außen hergestellt werden konnte.
Es war auch vollkommen überraschend, dass die Bambuslamellen aufgrund der beschriebenen Prozessschritten leicht zu Pressen waren und gleichzeitig der Klebstoffverbrauch reduziert werden konnte, da die Oberfläche der Bambuslamellen sehr glatt war.
In einer noch bevorzugteren Ausführungsform werden die Bambuslamellen vierseitig und rechtwinklig gehobelt, sodass alle Bambuslamellen einen uniformen Querschnitt aufweisen. Hierdurch können die Lamellen im späteren Verfahren dicht aneinander gepackt werden, und es entsteht ein Endprodukt mit besser vorhersehbaren und gleichmäßigeren Eigenschaften. Alle Bambuslamellen, die für einen bestimmten Rohling verwendet werden, können einen rechteckigen Querschnitt mit identischen Abmessungen haben. Die Kalibrierung kann auch verwendet werden, um jede Bambuslamelle mit einer glatten Außenfläche zu versehen. Es kann auch bevorzugt werden, dass alle sechs Seiten der Bambuslamellen kalibriert werden. Die Abmessungen des auf diese Weise hergestellten Endprodukts können überraschend genau vorherbestimmt werden.
Die Bambuslamellen weisen vorzugsweise eine Dicke zwischen 5 - 40 mm, insbesondere 7 - 35 mm, besonders bevorzugt 10 - 30 mm und eine Breite zwischen 20 - 70 mm auf. Es kann bevorzugt sein, dass die Bambuslamellen eine durchschnittliche Länge zwischen 1000 -6000 mm aufweisen. Die bevorzugte Methode zur Herstellung der Bambuslamellen werden in der detaillierten Beschreibung anhand der Zeichnungen erklärt.
Vorzugsweise weisen die fertigen Bambuslamellen nach den vorangegangenen Bearbeitungsschritten eine Dicke von 5 - 40 mm und Breite von 15 - 50mm auf. Es kann besonders bevorzugt sein, dass die Bambuslamellen eine Dicke zwischen 7 - 35 mm und Breite von 20- 40mm, noch bevorzugter 10 - 30 mm oder 15 - 20 mm und Breite von 20 - 30mm aufweisen.
Die im Hobelverfahren anfallenden Holzspäne können zur Herstellung von Spanplatten, MDF- Platten, Holzschaum oder anderen Isolationsprodukten, Terra Preta (Dünger) und Bioethanolherstellung verwendet werden. Eine solche Isolationsschicht aus Holzschaum kann einen Teil einer Sandwichplatte bilden, bei der die Deckschichten vorzugsweise aus 1-3- schichtigen Lagen aus Bambuslamellen und die Kernschicht vorzugsweise aus Holzschaumplatten gebildet werden. Besonders bevorzugt umfassen die Deckschichten Lagen aus Bambuslamellen und die Isolationsschicht Holzschaum aus Bambus. Ein daraus resultierendes Verbundprodukt könnte einen besonders niedrigen Kohlenstoff-Fußabdruck haben und gleichzeitig überraschend einfach zu recyceln sein, da es schichtübergreifend die gleichen Materialien umfasst, die auf ähnliche Weise entsorgt werden können.
Es wurde festgestellt, dass sich die Bambuslamellen der Sandwichplatte erstaunlich gut mit dem Dämmstoff verbinden und so ein sehr hocheffizient gedämmtes, starkes, stoßdämpfendes und langlebiges Element bilden. Es war auch völlig überraschend, dass der Bauprozess durch die Bereitstellung vorgefertigter isolierter Bauelemente dramatisch vereinfacht werden konnte.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Bambuslamellen nach Festigkeit und Optik sortiert, bevor sie miteinander geklebt werden. Die Sortierung kann visuell, mechanisch oder elektronisch erfolgen. Vorzugsweise werden die Bambuslamellen für Oberflächenlagen nach strengeren Kriterien sortiert. Sie sollten vorzugsweise eine höhere Festigkeit aufweisen sowie auch eine bessere optische Qualität. Bei der Sortierung können unansehnliche Wuchsabweichungen, nicht maßhaltige, nicht rechtwinklige oder insektenbefallene Lamellen ganz aussortiert oder die fehlerhaften Stellen abgeschnitten werden. Die fertigen Bambuslamellen werden vorzugsweise automatisiert mit Scanapparaten nach den Kriterien Käferbefall, Maßhaltigkeit, Parallelität und/oder Rechtwinkligkeit sortiert. Wie oben beschrieben, kann ein solcher Scanapparat verschiedene Konfigurationen und Funktionen aufweisen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Bambuslamellen mit einem Pressgerät zu Rohlingen verpresst. Vorzugsweise kann ein Kaltpressverfahren angewendet werden. Vorzugsweise kann ein Hochfrequenzverfahren angewendet werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann nach ausreichender Aushärtung des Klebstoffes die Presse gelöst werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Bambusrohling nach der optischen Sortierung rechtwinklig kalibriert. Diese Kalibrierung kann auch von einer Hobelmaschine, beispielsweise einer Vierseitenhobelmaschine, durchgeführt werden. So kann sichergestellt werden, dass die Rohlinge, die zur Herstellung eines bestimmten Elements verwendet werden, alle eine glatte Oberfläche und einen rechteckigen Querschnitt mit identischen Abmessungen haben.
Obwohl die Breite der Bambuslamellen nur durch den Umfang des Bambusrohrs begrenzt sein kann, erwiesen sich Bambuslamellen mit einer Breite von 20 - 70 mm als optimal. Als eine Alternative kann das Bambusrohr in zwei Hälften geschnitten werden, die mit einer beheizten Walzenpresse geglättet werden können, wodurch wesentlich breitere Bambuslamellen entstehen. Bei der gewählten Breite könnten die Bambuslamellen jedoch aus dem Bambusrohr geerntet werden, ohne eine signifikante Krümmung aufzuweisen, die durch das Abflachen beseitigt werden muss. Es hat sich gezeigt, dass der Abflachungsprozess unerwünschte Risse in das Material bringt. Andererseits konnten Bambuslamellen mit einer Breite von 20 - 70 mm durch das Hobeln überraschend gleichmäßig und rechteckig gemacht werden, ohne dass die Integrität des Materials beeinträchtigt wurde. Die Breite hat sich auch als ausreichend erwiesen, um Bambusrohlinge mit einer geringen Dichte an Klebefugen herzustellen, an denen Delaminationen auftreten können. Der resultierende Rohling erwies sich als überraschend stark.
Die Länge der Bambuslamellen ist im Prinzip nur durch die Länge des riesigen Bambusrohrs begrenzt, von dem sie geerntet werden. Bis zu einer Länge von 6000 mm können die Bambuslamellen jedoch ausschließlich von den ersten 7 Metern des Bambusrohrs geerntet werden, die das perfekt zylindrische und am stärksten verholzte Material umfassen. Bei dieser Länge konnten Verbiegungen aufgrund der inhärenten Flexibilität des Bambusmaterials überraschenderweise ebenfalls vermieden werden. Durch die Verwendung von Bambuslamellen mit einer Länge von mindestens 2000 mm konnte das Material der Bambuslamellen möglichst ununterbrochen in den Rohlingen vorhanden sein, sodass die Anzahl der Keilverzinkungen niedrig gehalten wurde. Dies ist überraschenderweise vorteilhaft für die Gesamtfestigkeit der resultierenden Bambuselemente, da die Elemente dazu neigen, zuerst entlang der Keilverzinkungen zu versagen.
Mit „Dicke“ wird, sofern nicht anders angegeben, die kürzere Abmessung eines rechteckigen Querschnitts eines Teils bezeichnet. Mit „Breite“ wird, sofern nicht anders angegeben, die längere oder gleich lange Seite eines rechteckigen Querschnitts des Teils bezeichnet. Mit „Länge“ wird die längste Abmessung eines Teils bezeichnet - normalerweise in der faserparallelen Richtung.
Im Sinne der Erfindung ist ein Element oder eine Dimension, die als "endlos" bezeichnet wird, ein Element oder eine Dimension, das/die beliebig groß sein kann. Vorzugsweise umfasst ein solches Element mehrere miteinander verbundene Untereinheiten, wobei die Anzahl der Untereinheiten nur durch den Transport und/oder die gewünschte Endanwendung begrenzt ist. Zum Beispiel kann die Größe eines endlosen Elements und die Anzahl der Untereinheiten nur durch die Größe eines Transportbehälters begrenzt sein.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Bambuslamellen länglich und/oder faserparallel nebeneinander zusammengeklebt. Dies erfolgt vorzugsweise durch eine Klebstofffuge, die länglich zwischen zwei Bambuslamellen angeordnet ist. Die Breite der Klebstofffuge beträgt vorzugsweise bis zu 0,3 mm und ist vorzugsweise transparent. Die Klebstofffuge umfasst vorzugsweise einen schadstofffreien Klebstoff, insbesondere einen formaldehydfreien Klebstoff. Es war völlig überraschend, dass eine Klebstofffuge von bis zu 0,3 mm Oberflächenfehler in den angrenzenden Bambuslamellen ausgleichen konnte und gleichzeitig sehr flexibel war. In einigen Ausführungsformen war es bevorzugt, dass die Klebstofffuge mindestens 0,05 mm betrug. Es besteht eine Nachfrage nach erneuerbaren, schadstofffreien Produkten, die die erforderliche Qualität und vertretbare Kosten aufweisen. Insbesondere die Reduzierung von Formaldehydemissionen stellt eine große Herausforderung für die weltweite Holzwerkstoffindustrie dar. Deshalb kann es bevorzugt sein, biobasierte, formaldehydfreie Klebstoffe einzusetzen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Klebstoff einen der folgenden formaldehydfreien, biobasierten Klebstoffe: Aminoharze auf Basis von Glykolaldehyd, einen Klebstoff auf Basis von Lignin, einen Klebstoff auf Basis von Tannin, einen Klebstoff auf Basis von Stärke, einen Klebstoff auf Basis von Sojaprotein, einen Klebstoff auf Basis von Furfural, einen Klebstoff auf Basis von Naturphenol, einen Klebstoff auf Basis von Polyvinylacetat, einen Klebstoff auf Basis von Zucker-Derivaten, einen Epoxidharzklebstoff auf Basis von epoxidierten Pflanzenölen und/oder einen Klebstoff auf Basis von hydroxyfunktionellen Polyestern. Überraschenderweise erzeugten die biobasierten Klebstoffe eine sehr starke Verbindung mit den getrockneten Bambuslamellen und lieferten ein viel ökologischeres Produkt im Vergleich zu Produkten mit traditionellen Klebstoffen.
Die bevorzugten für Bambus geeigneten Klebstoffe können sowohl zwischen Bambuslamellen, Bambusrohlingen, Keilverzinkungen, Bambusstäben, Bambuslagen und/oder Brettsperrholzelementen eingesetzt werden. Als ein bloßes Beispiel kann Purbond HB 110 1 K Pur genannt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Bambuslamellen durch einen Pressdruck von 0.05 - 1.5 N/mm2 miteinander verklebt. Vorzugsweise beträgt dieser Pressdruck zwischen 0.15 - 1 N/mm2. Der Druck bei diesem sowie weiteren Verfahrensschritten kann vorzugsweise während einer Pressdauer zwischen 5 und 300 Minuten angewendet werden. Besonders bevorzugt wird der Druck für eine Pressdauer von 5 - 120 Minuten, noch bevorzugter ungefähr 60 Minuten angewendet. Es wird auch bei Ausführungsformen bevorzugt, die Presszeiten auf weniger als 10 Minuten zu reduzieren, um einen hohen Produktionsausstoß zu gewährleisten. Insbesondere mithilfe von Hochfrequenzpressen kann eine Pressdauer von 5 - 10 Minuten zu besonders festen und dünnen Klebstofffugen führen. Überraschenderweise wurde festgestellt, dass bei den bevorzugten Druckwerten und Dauern ein besonders starkes und langlebiges Produkt entsteht, ohne dass die Materialeigenschaften der Bambusse beeinträchtigt werden. Außerdem konnte eine ausreichende Absorption des Klebstoffs in die Oberfläche des Bambus erreicht werden. Es war auch völlig überraschend, dass der Klebstoff bei einer Pressdauer von -ungefähr 120 Minuten ausreichend aushärtete, um die Handhabung der Bambusrohlinge zu ermöglichen, ohne dass zu viel Klebstoff aus dem Bambus herausgepresst wurde. Es konnten die bevorzugten Klebstofffugen von 0,05 - 0,3 mm hergestellt werden.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst ein endloser Bambusrohling einen ersten und einen zweiten Bambusrohling, wobei der erste und der zweite Bambusrohling jeweils zwei Stirnseiten aufweisen. Der erste Bambusrohling wird vorzugsweise durch eine Keilzinkenverbindung an seiner Stirnseite mit einem Pressdruck zwischen 0.05 - 0.3 N/mm2 mit einer Stirnseite des zweiten Bambusrohlings gestoßen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine Vielzahl von Bambuslamellen, vorzugsweise mindestens fünf Bambuslamellen, durch ein Pressverfahren entlang ihren Breitseiten zu Rohlingen A miteinander geklebt und gepresst. Dies erfolgt vorzugsweise unter einem Pressdruck zwischen 0.05 - 1.5 N/mm2, besonders bevorzugt unter einem Pressdruck zwischen 0.15 - 1.0 N/mm2. Als Klebstoff kann als Beispiel Purbond HB 110 1 K Pur eingesetzt werden. Eine bevorzugte Dicke des Rohlings A beträgt 20 - 60 mm. Eine bevorzugte Breite des Rohlings A beträgt 60 - 300 mm. In dieser Ausrichtung konnten die Bambuslamellen überraschend gut aneinandergeklebt werden. Durch diese Abmessungen warder Bambusrohling A auch überraschend einfach zu handhaben und zu transportieren. Die Bambusrohlinge A hatten außerdem eine hohe Dichte an Klebstofffugen, die sie besonders widerstandsfähig gegen Feuchtigkeit, Schimmel und Insektenbefall machten.
Im Sinne der Erfindung bezieht sich der Begriff "Längsrichtung", sofern nicht anders angegeben, auf die Richtung der Bambusfasern. Eine Querrichtung ist orthogonal zu diesen Fasern ausgerichtet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Bambusstab eine Vielzahl von Rohlingen. Die Bambusrohlinge können gestapelt und/oder aneinandergereiht werden, um die Bambusstäbe zu bilden. Die Rohlinge sind vorzugsweise in Längsrichtung durch kraftschlüssige Verbindungen, vorzugsweise durch Keilzinkenverbindungen, gestoßen und miteinander verbunden, wobei jeder Rohling eine Vielzahl von faserparallel nebeneinander angeordneten und mittels eines Klebstoffes miteinander verbundenen Bambuslamellen umfasst und dabei einen Abstand zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden kraftschlüssigen Verbindungen mindestens 0,3 m aufweist, so dass der Bambusstab eine bevorzugte Länge zwischen 2000 - 30000 mm aufweist.
Es wurde überraschenderweise festgestellt, dass Keilzinkenverbindungen besonders effektiv sind, wenn es darum geht, eine stabile, langanhaltende Verbindung zwischen in Längsrichtung aufeinanderfolgenden Bambuslamellen oder Bambusrohlingen herzustellen. Insbesondere im Vergleich zu Haken- und Blattverbindungen konnten die Keilzinkenverbindungen viel größeren Belastungen standhalten. Da die Bambusstäbe jedoch dazu neigten, zuerst entlang der Keilzinkenverbindungen zu versagen, führte die Trennung dieser Verbindungen um mindestens 0,3 m zu überraschend stabilen Bambusstäben. Besonders überraschend war, dass die Bambusstäbe auf Längen von 2000 - 30000 mm durch kraftschlüssige Verbindungen verlängert werden konnten, ohne dass es zu Verformungen durch Belastungen (beispielsweise simulierte Verkehrslast, Wind) oder das Eigengewicht der Bambusstäbe kam.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Bambusstab zwei oder mehr Bambusrohlinge, wobei die Bambusrohlinge Keilzinkenverbindungen umfassen und mittels eines Klebstoffes und eines Pressdrucks von 0.05 - 0.3 N/mm2 entlang einer oder mehrerer ihrer länglichen Seiten miteinander verklebt sind, wobei die Keilzinkenverbindungen von benachbarten Bambusrohlingen in Längsrichtung zueinander versetzt angeordnet sind.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden zwei oder mehr Rohlinge A durch Keilzinkenverbindungen in Längsrichtung miteinander verklebt und verpresst. Diese sind fingerförmige kraftschlüssige Verbindungen zwischen zwei entsprechend geformten Enden der Rohlinge. Die Zinkenlängen betragen vorzugsweise zwischen 5 - 40 mm in der Längsrichtung der Rohlinge. Es war völlig überraschend, dass Zinkenlängen von 5 - 40 mm eine ausreichende Oberfläche für die Absorption von Klebstoff sowie für die Erzeugung einer ausreichenden Reibung zwischen den zusammengefügten Bambusrohlingen bieten konnten, sodass die Verbindung sehr lange hielt.
Die entstehenden „endlosen“ Bambusrohlinge weisen vorzugsweise eine Länge zwischen 1000 - 18000 mm auf. Es war auch völlig überraschend, dass mit Hilfe solcher Verbindungen stabile Bambusrohlinge von bis zu 18000 mm Länge hergestellt werden konnten. Bei dieser Länge waren sogar die einschichtigen Bambusrohlinge A überraschend stabil und konnten hohen Belastungen standhalten. Durch das enorme Potential zur Längenausdehnung durch diese Keilzinkenverbindungen werden die entstehenden Teile als „endlos“ bezeichnet. Ein Abstand zwischen zwei länglich aufeinander folgenden Keilzinkenverbindungen beträgt vorzugsweise mindestens 0,3m. Bei diesem Mindestabstand ist die Verarbeitung der Teile bei der Herstellung besonders zuverlässig.
Die Rohlinge A bzw. die endlosen Rohlinge A gelten als Endprodukt. In diesem Fall ist es bevorzugt, die Teile einem Veredelungsprozess inklusive Kalibrieren, Schleifen und/oder Feuchtigkeits-, Insekten- und Pilzimprägnierung zu unterziehen. Dies ist insbesondere für Oberflächen wichtig, die in einem Endprodukt sichtbar sein werden.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden zwei oder mehr Rohlinge A, vorzugsweise mindestens fünf Rohlinge A, entlang ihrer Dicke miteinander zu Bambuslagen A verklebt und verpresst. Dies erfolgt vorzugsweise unter einem Pressdruck zwischen 0.05 - 1.5 N/mm2, besonders bevorzugt unter einem Pressdruck zwischen 0.15 - 1 N/mm2. Es werden dazu geeignete Klebstoffe eingesetzt. Zurzeit werden verschiedene geeignete Klebstoffe für den Zulassungsprozess eingesetzt, vorzugsweise Einkomponenten- und Zweikomponentenklebstoffe, besonders bevorzugt biobasierte formaldehydfreie Klebstoffe. Eine Breite der Bambuslagen A beträgt vorzugsweise 200 - 4000 mm. Eine Dicke der Bambuslagen A beträgt vorzugsweise 10 - 400 mm. Durch Keilzinkenverbindungen können die Lagen auch „endlos“ gemacht werden. Ein Abstand zwischen zwei länglich aufeinander folgenden Keilzinkenverbindungen beträgt vorzugsweise mindestens 0,3 m.
Die Bambuslagen A haben sich als besonders geeignet für die Einsetzung als Brettstapeldecken erwiesen. Außerdem fanden sie überraschenderweise Verwendung in Bodenbelägen und Wandverkleidungen. Aufgrund ihrer geringen Dichte, ihrer hohen Isolierfähigkeit und ihres guten ästhetischen Aussehens eigneten sie sich besonders für den Einsatz in Gebäuden, wo sie traditionelle Elemente wie gemauerte Wände zur Trennung von Räumen und schwere, pflegeintensive Holzböden ersetzen konnten. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst eine Bambuslage eine Vielzahl von Bambusrohlingen, wobei die Bambusrohlinge mittels eines Klebstoffes und eines Pressdrucks von 0.05 - 0.5 N/mm2 entlang einer oder mehrerer ihrer länglichen Seiten miteinander verklebt sind, wobei die Keilzinkenverbindungen der benachbarten Bambusrohlinge in Längsrichtung zueinander versetzt angeordnet sind.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Bambuslagen als sichtbare Deckschichten bei Brettsperrholzplatten aus Nadelholz aufgeklebt.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Bambusstab insbesondere zur Verwendung als tragendes Bauelement bereitgestellt. Der Bambusstab umfasst eine Vielzahl von Rohlingen. Die Rohlinge weisen vier längliche Seiten und zwei Stirnseiten auf, wobei eine Vielzahl von Rohlingen mittels eines Klebstoffes und eines Pressdrucks von 0.05 - 1 .5 N/mm2 entlang einer oder mehrerer ihrer länglichen Seiten miteinander verklebt sind. Vorzugsweise sind bei der Verklebung der Rohling, die Keilverzinkungsstöße zu versetzen. Überaschenderweise weisen die Balken dann eine noch höhere Tragkraft auf.
Es war völlig überraschend, dass diese Bambusstäbe extrem stark waren und dabei genügend Elastizität und Flexibilität aufwiesen, um verschiedene Zwecke in der Bauindustrie zu erfüllen. Die Festigkeit, die sich aus der Verbindung mehrerer Bambusrohlinge ergab, war weitaus größer als erwartet, wenn man die Stärken der einzelnen Teile berücksichtigt. Völlig überraschend war auch, dass diese Bambusstäbe stark genug waren, um Stahl- und Holzbalken in Gebäuden zu ersetzen, wie weiter unten anhand von experimentellen Daten veranschaulicht wird. Dies ist besonders vorteilhaft, da diese traditionellen Materialien nicht nur teuer und weniger umweltfreundlich sind, sondern auch, weil die Bambusstäbe vergleichsweise schlankere Dimensionen haben, sehr leicht waren und bei Bauelementen aus Bambusstäben statisch geringere Konstruktionshöhen und - breiten angesetzt werden können. Dies eröffnete neue Möglichkeiten im Baugewerbe, wie z.B. den Bau von mehrstöckigen Gebäuden, Brücken und ähnlichem, ohne auf traditionelle Baumaterialien zurückgreifen zu müssen. Dies löst eines der dringendsten Herausforderungen der Nachhaltigkeit, da Baumaterialien im Wesentlichen nicht erneuerbar und nicht recycelbar sind. Die Bambusstäbe hingegen könnten aus sehr schnell nachwachsenden Quellen gewonnen werden und wären im Wesentlichen frei von Fremdmaterialien wie Beton und Stahl, sodass sie im Falle eines Abrisses überraschend einfach recycelt werden könnten.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden zwei oder mehr Rohlinge A, vorzugsweise mindestens zwei Rohlinge A, entlang ihrer Breite miteinander zu Bambusstäben A verklebt und verpresst. Dies erfolgt vorzugsweise unter einem Pressdruck zwischen 0.05 - 1.5 N/mm2, besonders bevorzugt 0.15 - 1 N/mm2. Als Klebstoff kann HB 110 1 K Pur eingesetzt werden. Eine Breite eines Bambusstabs A beträgt vorzugsweise 40 - 1000 mm, besonders bevorzugt 60 - 400 mm. Eine Dicke des Bambusstabs A beträgt vorzugsweise 40 - 400 mm, insbesondere 40 - 300 mm. Diese Abmessungen wirkten synergetisch mit der Dichte und den Materialeigenschaften der Bambusstäbe, sodass stabile Bambusstäbe entstanden, die sich leicht transportieren und zusammenbauen ließen und gleichzeitig überraschend gut für Bauzwecke geeignet waren, insbesondere für die Verwendung als tragende Balken. Vorzugsweise sind bei der Verklebung der Rohlinge, die Keilverzinkungsstöße zu versetzen. Überaschenderweise weisen die Balken dann eine noch höhere Tragkraft auf. Es war völlig überraschend, dass solche Stäbe viel schwerere traditionelle Materialien wie Stahl oder Holz ersetzen konnten.
Zwei oder mehr Bambusstäbe A können durch Keilzinkenverbindungen entlang ihrer Stirnseite zusammen verklebt und verpresstwerden. Die Zinkenlängen betragen vorzugsweise 5 - 40 mm in Längsrichtung und die entstehenden endlosen Bambusstäbe A weisen vorzugsweise eine Länge zwischen 2000 - 30000 mm auf. Ein Pressverfahren erfolgt vorzugsweise unter einem Pressdruck von mindestens 0.03 N/mm2, vorzugsweise unter einem Pressdruck zwischen 0.05 - 0.3 N/mm2. Als Klebstoff kann Purbond HB 110 1 K Pur eingesetzt werden. Ein Abstand zwischen zwei länglich aufeinander folgenden Keilzinkenverbindungen beträgt vorzugsweise mindestens 0,3 m.
Auf diese Weise können praktisch beliebig lange, durchgehende Balken hergestellt werden. Es war völlig überraschend, dass solche Bambusstäbe besonders starke Gebäudestrukturen bilden konnten, insbesondere als Ersatz für Holzskelettbau, Holzrahmenbau, Dachbinder, Decken- und Wandelemente, und zwar praktisch ohne optische oder mechanische Unterbrechungen durch die Verwendung von Metallverbindern oder Ähnlichem. Das Ergebnis war nicht nur ein optisch ansprechendes Design, sondern auch eine sehr stabile Struktur ohne Schwachstellen, die durch zusätzliche Verbindungen entstehen.
Die Rohlinge A sowie die aus Rohlingen A entstandenen Stäbe und Lagen können in jedem Verfahrensstadium gehobelt und kalibriert werden. Alternativ oder zusätzlich können die aus Rohlingen A entstandenen Stäbe und Lagen einer Oberflächenbehandlung unterzogen werden. Die Oberflächenbehandlung umfasst vorzugsweise eine Behandlung durch Schleifen und/oder Feuchtigkeitsimprägnierung.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden Rohlinge B aus Bambuslamellen vorbereitet. Eine Vielzahl von Bambuslamellen, vorzugsweise mindestens fünf Bambuslamellen, werden entlang ihrer schmalen länglichen Seite in einem Pressverfahren zu Rohlingen B miteinander verklebt und verpresst. Ein Pressverfahren erfolgt vorzugsweise unter einem Pressdruck zwischen 0.05 - 1.5 N/mm2, besonders bevorzugt unter einem Pressdruck zwischen 0.15 - 1 N/mm2. Als Klebstoff kann Purbond HB 110 1 K Pur eingesetzt werden. Der Rohling B weist vorzugsweise eine Breite zwischen 60 - 300 mm auf. Der Rohling B weist vorzugsweise eine Dicke zwischen 5 - 40 mm auf.
Die Bambusrohlinge B waren dünner und hatten eine geringere Dichte an Klebstofffugen als Bambusrohlinge A. Es war überraschend, dass sich bei diesen Dimensionen stabile Bambusrohlinge bilden konnten. Die Bambusrohlinge B waren pro Quadratmeter sehr leicht und eigneten sich daher besonders gut für die Verarbeitung zu Bambuslagen, aus denen mehrschichtige Platten wie Brettsperrholz oder Zwei- oder Dreischichtplatten hergestellt werden können. Sie ließen sich auch erstaunlich leicht bearbeiten, ohne zu splittern oder zu brechen, sodass Bambusrohlinge in verschiedenen Formen als Bausteine für größere Bauelemente verwendet werden konnten. Weiterhin eignen sich die Bambuslagen perfekt, um als sichtbare Deckschichten bei Brettsperrholzplatten aus Nadelholz aufgeklebt zu werden. Dank der dünnen Klebstofffugen waren die Bambusrohlinge ästhetisch sehr ansprechend, sodass sie auch als Außenschichten für komplexere Bambuselemente geeignet waren.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden zwei oder mehr Rohlinge B entlang ihrer Stirnseite durch Keilverzinkungen zusammen verklebt und verpresst. Die Zinkenlängen betragen vorzugsweise 5 - 40 mm in Längsrichtung und die entstehenden endlosen Rohlinge B weisen vorzugsweise eine Länge zwischen 2000 - 18000 mm, insbesondere 2000 - 12000 mm auf. Bei dieser Länge konnten die Rohlinge in einem Frachtcontainer passen. Gleichzeitig waren diese Längen besonders geeignet, um z.B. eine Länge vom Boden bis zur Decke eines Gebäudes ohne Unterbrechung abzudecken. Ein Abstand zwischen zwei länglich aufeinander folgenden Keilzinkenverbindungen beträgt vorzugsweise mindestens 0,3 m.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden zwei oder mehr, vorzugsweise mindestens fünf, Rohlinge B oder endlose Rohlinge B entlang ihrer Dicke (ihrer schmaleren länglichen Seite) zu Bambuslagen B miteinander verklebt und verpresst. Dies erfolgt vorzugsweise unter einem Pressdruck zwischen 0.1 - 1.5 N/mm2, besonders bevorzugt unter einem Pressdruck zwischen 0.15 - 1 N/mm2. Als Klebstoff kann Purbond HB 110 1 K Pur eingesetzt werden. Eine Breite der Bambuslagen B beträgt vorzugsweise 200 - 4000 mm. Eine Dicke der Bambuslagen B beträgt vorzugsweise 5 - 400 mm. Durch Keilzinkenverbindungen können die Lagen auch „endlos“ werden. Ein Abstand zwischen zwei länglich aufeinander folgenden Keilzinkenverbindungen beträgt vorzugsweise mindestens 0,3 m. Bambuslagen aus Bambusrohlinge B konnten dünn hergestellt werden, sodass sie sich für Beläge wie Boden- und Wandverkleidungen eigneten. Es war überraschend, dass die Bambuslagen bei diesen Abmessungen sehr stabil waren und hohen Belastungen standhalten konnten. Gelichzeitig konnte die Flexibilität der Bambuslagen ausgebeutet werden, um Bambuslagen herzustellen, welche leichte Verformungen lückenlos abdecken konnten, wie beispielsweise die mit der Zeit auftretenden Verformungen in einem Boden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Bambuslagen als sichtbare Deckschichten bei Brettsperrholzplatten aus Nadelholz aufgeklebt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden zwei oder mehr Bambuslagen B durch Keilzinkenverbindungen in Längsrichtung miteinander geklebt und verpresst. Die Zinkenlängen betragen vorzugsweise zwischen 5 - 40 mm in der Längsrichtung der Rohlinge. Die dadurch entstehenden endlosen Bambuslagen B weisen vorzugsweise eine Länge zwischen 2000 - 30000 mm auf. Ein Pressverfahren erfolgt vorzugsweise unter einem Pressdruck von mindestens 0.03 N/mm2, besonders bevorzugt unter einem Pressdruck zwischen 0.1 - 1.5 N/mm2.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden zwei oder mehr, vorzugsweise mindestens fünf Rohlinge B oder endlose Rohlinge B aufeinandergestapelt und zu Bambusstäben B zusammen verklebt und verpresst. Ein Pressverfahren erfolgt vorzugsweise unter einem Pressdruck zwischen 0.1 - 1.5 N/mm2, vorzugsweise unter einem Pressdruck von 0.3
- 1 N/mm2. Ein Bambusstab B weist vorzugsweise eine Breite zwischen 50 - 400 mm und eine Dicke zwischen 50 - 400 mm auf.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden zwei oder mehr, vorzugsweise mindestens fünf Bambusstäbe B durch Keilzinkenverbindungen in Längsrichtung miteinander geklebt und verpresst. Diese Verbindungen sind fingerförmige kraftschlüssige Verbindungen zwischen zwei entsprechend geformten Enden der Bambusstäbe B. Die Zinkenlängen betragen vorzugsweise zwischen 5 - 40 mm in der Längsrichtung der Rohlinge. Die dadurch entstehenden endlosen Bambusstäbe B weisen vorzugsweise eine Länge zwischen 2000
- 30000 mm auf. Ein Abstand zwischen zwei länglich aufeinander folgenden Keilzinkenverbindungen beträgt vorzugsweise mindestens 0,3 m. Ein Pressverfahren erfolgt vorzugsweise unter einem Pressdruck von mindestens 0.03 N/mm2, besonders bevorzugt unter einem Pressdruck zwischen 0.05 - 0.3 N/mm2. Mit solchen Bambusstäben können Fachwerkwände, Balkenlagen und Dächer konstruiert werden. Dies trifft für Fachwerkbauten, Holzskelettbauten, Holzrahmenbauten zu, aber auch Sonderbauwerke mit noch größeren Spannweiten und Belastungen wie zum Beispiel im Hallen- oder Brückenbau und Windradturmbau. Die Rohlinge B sowie die aus Rohlingen B entstandenen Stäbe und/oder Lagen können in jedem Verfahrensstadium gehobelt und kalibriert werden. Alternativ oder zusätzlich können die aus Rohlingen B entstandenen Stäbe und/oder Lagen einer Oberflächenbehandlung unterzogen werden. Die Oberflächenbehandlung umfasst vorzugsweise eine Behandlung durch Schleifen und/oder Feuchtigkeits-, Insekten- und Pilzimprägnierung.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Ränder der Bambusstäbe und/oder der Bambuslagen mit Sägen oder Fräsen geformt und/oder besäumt zwecks der Erstellung von Aussparungen und Öffnungen oder der Verbindung mit Bauteilen.
In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung werden zwei oder mehr Rohlinge durch kraftschlüssige Verbindungen, vorzugsweise durch Keilzinkenverbindungen, durch ihre Stirnseiten miteinander verbunden. Vorzugsweise beträgt ein Abstand in Längsrichtung zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden kraftschlüssigen Verbindungen mindestens 0,3 m. Vorzugsweise sind bei der Verklebung der Rohlinge, die Keilverzinkungsstöße zu versetzen. Überaschenderweise weisen die Balken dann eine noch höhere Tragkraft auf. Vorzugsweise weist der Bambusstab eine Länge zwischen 2000 - 30000 mm auf.
Die Rohlinge, insbesondere die Rohlinge A und B, können als Grundelement für die folgenden Bauelemente dienen: Bambusstäbe, Bambuslagen, Brettsperrholzplatten, Hohlkastendecken, Rippendecken, rippenförmige Wandelemente, T-Pfosten, H-Pfosten, Wand- und Deckenelemente.
Bambusstäbe können je nach der Ausführungsform parallel zur Faserrichtung der Bambuslamellen miteinander verbunden werden. Die Bambusstäbe können mit Keilverzinkungen miteinander gestoßen und verbunden werden. Vorzugsweise sind bei der Verklebung der Rohlinge, die Keilverzinkungsstöße zu versetzen. Überaschenderweise weisen die Balken dann eine höhere Tragkraft auf. Ebenfalls können die Bambusstäbe zu Bambuslagen und dann in Kreuzlagen zu komplexeren Bauelementen verarbeitet werden. Wie in dieser Anmeldung deutlich wird, sind die Möglichkeiten der Verarbeitung der Bambusstäbe zu Bauelementen zahlreich und vielfältig. Diese Verarbeitung wird in den Figuren 41 - 46 schematisch dargestellt. Durch die schichtweise Kombination der Bambuselemente mit wechselnden Faserrichtungen und auch parallelen Faserrichtungen konnte die Stärke der einzelnen Elemente synergetisch kombiniert werden, um extrem starke, leichte Bauelementen mit großen Abmessungen herzustellen. Diese könnten den Bau enorm vereinfachen, da sie vorgefertigt sind und mit denen Gebäudetragwerke erstellt werden, ohne dass weitere Verbindungen und komplexe In-situ-Fügeverfahren erforderlich sind. Das Ergebnis sind extrem starke, einheitliche, klimafreundliche und ästhetisch ansprechende Gebäude aus Bauweisen mit Bambuselementen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden Bambusstäbe mit Brettschichtholzbalken aus Nadelholz an den Schmalseiten zu Balken verklebt. Überraschenderweise ist die Tragkraft der Balken höher als reines Brettschichtholz mit derselben Höhe.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden zwei Bambusstäbe zu T- Balken verklebt. Ein erster Bambusstab bildet den Unterflansch und ein zweiter Bambusstab einen Steg aus. Überraschenderweise ist die Tragkraft der Balken höher als reines Brettschichtholz mit derselben Höhe.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden ein Bambusstab und ein Furnierschichtholzbalken (LVL) zu T-Balken Figur verklebt. Ein Bambusstab bildet den Unterflansch und ein Furnierschichtholzbalken (LVL) einen Steg aus. Überraschenderweise ist die Tragkraft der Balken höher als reines Brettschichtholz mit derselben Höhe.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden drei Bambusstäbe zu Doppel T-Balken verklebt. Ein erster Bambusstab bildet den Unterflansch, ein zweiter Bambusstab den Steg aus und ein dritter Bambusstab bildet den Oberflansch. Überraschenderweise ist die Tragkraft der Balken höher als reines Brettschichtholz mit derselben Höhe.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden zwei Bambusstäbe und ein Furnierschichtholzbalken (LVL) zu Doppel T-Balken verklebt. Ein erster Bambusstab bildet den Unterflansch, ein Furnierschichtholzbalken (LVL) einen Steg und ein zweiter Bambusstab bildet den Oberflansch. Überraschenderweise ist die Tragkraft der Balken höher als reines Brettschichtholz mit derselben Höhe.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden T-Balken und Span-, Sperrholz- oder Dreischichtplatten als Deckenelemente konstruiert. Dazu werden Span-, Sperrholz- oder Dreischichtplatten mit Klebstoff, Nägeln, Klammern, Schrauben mit dem Unterflansch verbunden.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden Doppel T-Balken und Span- , Sperrholz- oder Dreischichtplatten als Deckenelemente konstruiert. Dazu werden Span-, Sperrholz- oder Dreischichtplatten mit Klebstoff, Nägeln, Klammern, Schrauben mit dem Unterflansch verbunden.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Bambuslage, insbesondere zur Verwendung als tragendes Bauelement. Die Bambuslage umfasst eine Vielzahl von Bambusrohlingen. Die Bambusrohlinge sind faserparallel nebeneinander angeordnet und mittels eines Klebstoffs unter einem Pressdruck von 0.15 - 1.5 N/mm2 miteinander verklebt. Vorzugsweise weist die Bambuslage eine Breite von 1000 - 3000 mm und eine bevorzugte Länge von 2000 - 30000 mm auf. Bei diesen Größen können ganze Wandelemente oder Deckenelemente glatt und ohne Unterbrechung geformt werden. Dies vereinfacht den Bauprozess enorm und reduziert die Anzahl der mechanischen Fugen, welche Schwachstellen in einem Gebäude darstellen können. Darüber hinaus sind solche Elemente aufgrund ihrer kontinuierlichen Beschaffenheit eine überraschend gute Barriere gegen die Ausbreitung von Feuer, insbesondere, weil es keine sauerstoffhaltigen Zwischenräume in ihrem Material gibt. Das Fehlen von Lücken hat auch dazu beigetragen, dass diese Elemente überraschend gut wärmeisolierend sind. Es war völlig überraschend, dass zwischen parallelen Bambuslagen Luft, Vakuum oder eine mittleren Isolationsschicht angebracht werden konnte, was die thermische und akustische Isolierung eines Gebäudes weiter verbesserte.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden Brettsperrholzelemente aus Bambuslagen konstruiert. Die Bambuslagen sind vorzugsweise aufeinandergestapelt und mittels eines Klebstoffes miteinander verklebt und verpresst. Die individuellen Bambuslagen können „endlos“ sein. Eine Faserrichtung jeder Bambuslage ist vorzugsweise senkrecht zu einer Faserrichtung der benachbarten Bambuslage.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Brettsperrholzelement zur Verwendung als tragendes Bauelement. Das Brettsperrholzelement umfasst eine Vielzahl von aufeinander gestapelten und mittels eines Klebstoffes miteinander verbundenen Bambuslagen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Faserrichtung der Bambuslamellen jeder Bambuslage senkrecht zu einer Faserrichtung der Bambuslamellen einer benachbarten Bambuslage. In weiteren bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung beträgt der Richtungsunterschied zwischen den Fasern aufeinanderfolgender Schichten 25° - 75°, vorzugsweise 30° - 80°, noch bevorzugter 45° - 90°. Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass die Gesamtfestigkeit der hergestellten Bambuselemente durch die Variation der Faserrichtungen zwischen den verschiedenen Lagen viel größer war als die Summe ihrer Teile. Das heißt, die Schichten trugen synergetisch zur Gesamtstärke des Produkts bei. Durch die Anpassung der relativen Faserwinkel benachbarter Lagen konnten außerdem laminierte Koppeleffekte genutzt werden, um ein Bauelement für eine gewünschte Krümmung, Drehung oder Drillung zu prädestinieren. Insbesondere bei Materialien, die starkem Wind ausgesetzt sind, wie z.B. Windradtürme, kann es von Vorteil sein, das Verhalten der Bauelemente auf dieser Weise vorher zu bestimmen.
Benachbarte Bambuslagen können direkt aufeinander liegen und/oder miteinander verklebt sein oder durch eine unterschiedliche Zwischenschicht getrennt sein. Die Zwischenschicht ist beispielsweise eine Holzschicht oder eine Dämmschicht.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Bambuslagen durch einen Druck von 0.15 - 1.5 N/mm2 miteinander verklebt. Das Brettsperrholzelement weist eine bevorzugte Dicke von 30 - 300 mm, eine bevorzugte Breite von 500 - 5000 mm und eine bevorzugte Länge von 3000 - 18000 mm auf. Es wurde festgestellt, dass diese Dimensionen synergetisch mit dem Effekt der Verwendung mehrerer Schichten und mehrerer Faserrichtungen Zusammenwirken, um ein Brettsperrholzelement zu bilden, das sowohl außerordentlich stark als auch ausreichend elastisch ist. Solche Brettsperrholzelemente waren besonders nützlich für den Einsatz als tragende Konstruktionselemente. Aufgrund ihres ästhetisch ansprechenden Aussehens war es auch nicht notwendig - blieb aber eine Option -, sie mit Deckschichten zu kombinieren. Der Bauprozess wird durch die Verwendung dieser vorgefertigten Brettsperrholzelemente in den bevorzugten Abmessungen erheblich vereinfacht. Aufgrund ihrer vielfältigen Funktionen als Lastträger, gute Brandschutzbarriere und ästhetisch ansprechendes Finish können sie zudem die Einbringung weiterer Materialien in das Gebäude überflüssig machen. Das macht das Recycling von Baumaterialien beim Abriss eines Gebäudes viel einfacher, da eine Trennung der diversen Materialien nicht mehr erforderlich ist.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist mindestens eine Isolationsschicht zwischen zwei aufeinander angeordneten Bambuslagen angeordnet, wobei die Isolationsschicht vorzugsweise einen Holzschaum umfasst, der vorzugsweise aus Bambusholzresten hergestellt wird. Hierdurch kann ein sogenanntes „Sandwichelement“ (auch „Sandwichplatte“ im Sinne der Erfindung) hergestellt werden. Die Isolationsschicht weist eine bevorzugte Dichte zwischen 40 und 250 kg/m3 auf. Das Brettsperrholzelement weist vorzugsweise eine Länge und/oder Breite von 12000 - 30000 mm auf.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Lagen der Sandwichplatte durch einen Druck von 0.1 - 0.5 N/mm2 miteinander verklebt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst eine Sandwichplatte eine Bambuslage und/oder ein Brettsperrholzelement. Vorzugsweise umfasst die Sandwichplatte mindestens eine Isolationsschicht zwischen zwei aufeinander angeordneten Bambusschichten, wobei die Bambusschichten Bambuslagen, Brettsperrholzelemente oder eine Kombination davon sind. Vorzugsweise umfasst die Isolationsschicht einen Holzschaum, der vorzugsweise aus Bambusholzresten hergestellt wird, wobei die Isolationsschicht eine bevorzugte Dichte zwischen 40 und 250 kg/m3 aufweist. Die Sandwichplatte weist eine bevorzugte Breite zwischen 600 - 2000 mm, eine bevorzugte Dicke zwischen 100 - 400 mm und eine bevorzugte Länge zwischen 2000 - 18000 mm auf.
Solche Sandwichelemente sind insbesondere für den mehrgeschossigen Wohnungsbau geeignet. Aufgrund ihres sehr hohen Verhältnisses von Festigkeit zu Gewicht könnten sie in hohen Gebäuden verwendet werden und traditionelle Materialien wie Stahl ersetzen. Die Sandwichelemente hatten eine überraschend hohe statische Tragfähigkeit bei einem vergleichsweise geringen Gewicht. Darüber hinaus konnte die Aufbaustärke der Sandwichelemente durch die effizienten Bambuslagen geringgehalten werden. Es war auch besonders überraschend, dass die Sandwichelemente eine sehr hohe Widerstandsfähigkeit bei Brandeinwirkung aufweisen. Die Sandwichelemente erleichtern weiterhin die Konstruktion eines Gebäudes, da sie in vorgefertigter Form geliefert und schnell montiert werden können. Zudem ist die ästhetische Qualität der Sandwichelemente besonders hoch, was weitere Veredelungsschritte und -schichten überflüssig (aber möglich) macht.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Decken- oder Wandelement (auch "Rippenelemente" im Sinne der Erfindung bezeichnet), wobei das Decken- oder Wandelement eine Vielzahl von Bambuslagen und/oder Brettsperrholzelementen als Bauteile umfasst, wobei die Bambuslagen oder Brettsperrholzelemente miteinander verbunden vorliegen und eine Hauptebene definieren. Das Decken- oder Wandelement umfasst ein oder mehrere Rippen, wobei die Rippen parallel zu der Hauptebene des Decken- oder Wandelements angeordnet vorliegen. Das Deckenoder Wandelement weist eine bevorzugte Breite zwischen 600 - 2000 mm, eine bevorzugte Dicke zwischen 100 - 400 mm und eine bevorzugte Länge zwischen 2000 - 18000 mm auf.
Es wurde überraschend festgestellt, dass die Rippen im Verbund mit Dreischichtplatten die Herstellung großflächiger Wand- und Deckenelemente mit hoher Festigkeit und Stabilität ermöglicht bei gleichzeitig niedrigem Gewicht. Solche Decken- oder Wandelemente sind für den mehrgeschossigen Wohnungsbau besonders geeignet. Auch bei den Decken- oder Wandelementen wurde eine überraschend hohe statische Tragfähigkeit bei vergleichsweisem geringem Gewicht sowie eine überraschend hohe Widerstandsfähigkeit bei Brandeinwirkung festgestellt. Bei den Wand- und Deckenelementen sind besonders große Spannweiten und dadurch stützenfreie Räume möglich. Dank der hohen Effizienz der Decken- oder Wandelemente konnte eine Dicke und/oder Höhe der Decken- oder Wandelemente auch überraschend geringgehalten werden, um Raum zu sparen. Die Decken- oder Wandelemente erleichtern weiterhin die Konstruktion eines Gebäudes, da sie in vorgefertigter Form geliefert und schnell montiert werden können. Zudem ist die ästhetische Qualität der Decken- oder Wandelemente besonders hoch, was weitere Veredelungsschritte und -schichten überflüssig (aber möglich) macht.
Vorzugsweise umfassen die Rippen mindestens einen Bambusrohling oder mindestens einen Bambusstab. Es ist jedoch möglich, dass die Rippen oder Platten des Wand- und Deckenelements aus alternativen Materialien wie Holz hergestellt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung definieren die Rippen mit den Bambuslagen oder Brettsperrholzelemente einen Hohlraum. Ein solches Element wird im Sinne der Erfindung auch „Hohlkastenelement“ bezeichnet. Vorzugsweise sind zwei parallele Brettsperrholzelemente durch mindestens zwei Rippen getrennt, um einen rechtwinkligen Hohlraum zu definieren. Eine solche Anordnung erwies sich nicht nur als erstaunlich stabil, sondern zeigte auch hervorragende thermische und akustische Isolationseigenschaften. Durch die Anordnung von Rippen und Bambuslagen wurde die statische T ragfähigkeit noch weiter erhöht. Ähnliche Vorteile, die oben für die Sandwichplatten und die Rippenelemente dargelegt wurden, wurden auch für das Hohlkastenelement beobachtet, insbesondere in Bezug auf das Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, Platzersparnis, Feuerbeständigkeit und ästhetische Qualität.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden verschiedene andere Anordnungen der Bambusstäbe verwendet, um zum Beispiel U-, H- und T-Pfosten oder größere Balken zu bilden. Die Rohlinge können auch mit anderen Materialien kombiniert werden, um komplexere Bauelemente bereitzustellen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden Brettschichtholzbalken aus Nadelholz mit Bambusrohlingen und Bambusstäben zu hocheffizienten Balken verklebt. Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass die kombinierten Balken eine höhere Tragkraft aufweisen als reine Brettschichtholzbalken mit denselben Dimensionen aus Nadelholz.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Balkenelement bereitgestellt. Das Balkenelement umfasst eine Vielzahl von Bambusstäben, wobei die Bambusstäbe entlang ihren Schmalseiten mit einem Brettsperrholzelement aus Nadelholz verklebt vorliegen, um das Balkenelement zu bilden. Das Balkenelement weist eine bevorzugte Breite zwischen 60 - 200 mm, eine bevorzugte Dicke zwischen 100 - 400 mm und eine bevorzugte Länge zwischen 3000 - 18000 mm auf.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein T-Trägerelement bereitgestellt. Das T-Trägerelement umfasst mindestens einen ersten Bambusstab. Der erste Bambusstab liegt mit einem weiteren Element verklebt vor, um das T-Trägerelement zu bilden, Der erste Bambusstab bildet einen Unterflansch und das weitere Element bildet einen Steg. Das weitere Element ist vorzugsweise ein zweiter Bambusstab oder ein Furnierschichtholzbalken (LVL). Das T-Trägerelement weist eine bevorzugte Breite zwischen 60 - 200 mm, eine bevorzugte Dicke zwischen 100 - 1000 mm und eine bevorzugte Länge zwischen 3000 - 18000 mm auf.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Doppel-T-Trägerelement bereitgestellt. Das Doppel-T-Trägerelement umfasst einen ersten und einen zweiten Bambusstab, wobei der erste Bambusstab einen Oberflansch und der zweite Bambusstab einen Unterflansch bildet. Ein Steg wird aus einem weiteren Element gebildet. Das weitere Element ist vorzugsweise ein dritter Bambusstab oder ein Furnierschichtholzbalken (LVL). Das Doppel-T-Trägerelement weist eine bevorzugte Breite zwischen 60 - 200 mm, eine bevorzugte Dicke zwischen 150 - 1000 mm und eine bevorzugte Länge zwischen 3000 - 18000 mm auf.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Deckenelement umfassend eine Vielzahl von T-Trägerelementen oder Doppel-T-Trägerelementen bereitgestellt. Die T- Trägerelemente oder Doppel-T-Trägerelemente liegen mit einer oder mehreren Holzwerkstoffplatten verbunden vor, wobei vorzugsweise eine oder mehrere Holzwerkstoffplatten mit Klebstoff, Nägeln, Klammern und/oder Schrauben mit Unterflanschen der T-Trägerelemente oder Doppel-T-Trägerelemente verbunden vorliegen. Das Deckenelement weist eine bevorzugte Breite zwischen 600 - 4000 mm, eine bevorzugte Dicke zwischen 100 - 1000 mm und eine bevorzugte Länge zwischen 3000 - 18000 mm auf.
Der Klebstoff, der zur Verklebung eines oder mehrerer Bambuselemente (Rohlinge, Stäbe, Lagen usw.) verwendet wird, umfasst vorzugsweise einen der folgenden formaldehydfreien Klebstoffe: Aminoharze auf Basis von Glykolaldehyd, einen Klebstoff auf Basis von Lignin, einen Klebstoff auf Basis von Tannin, einen Klebstoff auf Basis von Stärke, einen Klebstoff auf Basis von Sojaprotein, einen Klebstoff auf Basis von Furfural, einen Klebstoff auf Basis von Naturphenol, einen Klebstoff auf Basis von Polyvinylacetat, einen Klebstoff auf Basis von Zucker-Derivaten, einen Epoxidharzklebstoff auf Basis von epoxidierten Pflanzenölen und/oder einen Klebstoff auf Basis von hydroxyfunktionellen Polyestern. Überraschenderweise erzeugten die biobasierten Klebstoffe eine sehr starke Verbindung mit den getrockneten Bambuslamellen und lieferten ein viel ökologischeres Produkt im Vergleich zu Produkten mit traditionellen Klebstoffen.
Alle diese Elemente aus Riesenbambus sind insbesondere für tragende und nichttragende Dach-, Decken- und Wandbauteile beim Bau von
Ein- und Zweifamilienhäusern,
Reihenhäusern, mehrgeschossigen Wohnungsbauten,
Unterkünften, mehrgeschossigen Schul-, Gewerbe-, Kultur- und Sakralbauten,
Industriebauten,
Hochhäusern,
Windradtürmen, Brücken,
Sport- und Veranstaltungshallen, und/oder
Tiny Houses geeignet. Die Dimensionen der Platten sind nur durch Transportlimitierungen wie Verordnungen, Straßen breiten oder Brückenhöhen begrenzt. Durch parallele Verleimung der Rohlinge A und B und kreuzweise Verleimung der Bambuslagen sind die oben genannten Bambuselemente einerseits sehr formstabil und können andererseits Lasten sowohl längs wie auch quer zur Haupttragrichtung tragen.
Als Standarddimensionen der Bambuselemente, insbesondere die Bambusrohlinge, Bambusstäbe, Bambuslagen und Brettsperrholzelemente (in dieser Beschreibung auch „CLB- Platten“ genannt), sind Breiten von 1100 mm und Längen von 21000 mm besonders bevorzugt. Auf diese Weise kann ein Stapel von 2 nebeneinander angeordneten CLB-Platten in einem ISO- Container (20‘ - 40‘ Container) positioniert und transportiert werden. Gleichzeitig waren diese Dimensionen überraschend gut für die Bauindustrie geeignet, um große Flächen mit minimalem Aufwand vor Ort abzudecken.
Die Bambuselemente aus Riesenbambus sind überraschend luftdicht, insbesondere bei 3-lagigen CLB-Platten mit einer Plattendicke von mindestens 3 cm oder bei 5-lagigen CLB-Platten mit einer Plattendicke von mindestens 5 cm, insbesondere mindestens 9 cm. CLB-Platten sind darüber hinaus für eine optionale Imprägnierung, insbesondere eine Feuchtigkeitsimprägnierung, besonders gut geeignet. Bei Einhaltung der Regeln des konstruktiven Holzbaus bei den bevorzugten erfindungsgemäßen Bauelementen aus Bambus werden im Wesentlichen keine Risiken von Bauschäden durch holzzerstörenden Insekten - oder Pilzbefall bestehen.
Brettsperrholzelemente sind vorzugsweise CLB-Platten. „CLB” steht für Cross Laminated Bamboo. Die Brettsperrholzelemente umfassen vorzugsweise mindestens drei aufeinandergestapelte Bambuslagen. Vorzugsweise sind die erste und die dritte Bambuslage endlose Bambuslagen B. Eine zweite Bambuslage ist zwischen der ersten und der dritten Bambuslage angeordnet und ist vorzugsweise eine endlose Bambuslage A. Unabhängig von der Ausgestaltung der eingesetzten Bambuslagen läuft die Faserrichtung der zweiten Bambuslage vorzugsweise senkrecht zu der Faserrichtung der ersten und dritten Bambuslage. Die drei Bambuslagen werden vorzugsweise unter einem Pressdruck zwischen 0.15 - 1.5 N/mm2 miteinander verpresst. Als Klebstoff kann Purbond HB 110 1 K Pur eingesetzt werden. Eine Breite des Brettsperrholzelementes beträgt vorzugsweise 1000 - 5000 mm, eine Dicke beträgt vorzugsweise 30 - 300 mm und eine Länge beträgt vorzugsweise 3000 - 18000 mm.
Die Kombination aus verschiedenen Faserausrichtungen, Bambuslamellenausrichtungen, verklebten Schichten und großen Abmessungen führte zu einem überraschend starken Verbundprodukt, das vorgefertigt und für eine sehr schnelle, einfache Konstruktion verwendet werden konnte. Aufgrund der wechselnden Eigenschaften der verschiedenen Schichten konnten Stöße aus unterschiedlichen Richtungen überraschend gut absorbiert werden und das Material war ein hervorragender Lastenträger und sehr dünn, vorzugsweise <5cm. Außerdem verhinderten die verschiedenen Schichten die Ausbreitung von Diffusion, Schimmel und anderen Schadstoffen. Für die erreichte Festigkeit und Langlebigkeit waren die CLB-Platten erstaunlich leicht und konnten mit einfachen Maschinen auf einer Baustelle angebracht werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden zwei oder mehr Brettsperrholzelemente durch Keilzinkenverbindung in Querrichtung zu endlosen Brettsperrholzelementen miteinander verklebt und verpresst. Die Zinkenlängen betragen vorzugsweise 10 - 40 mm. Eine Länge des endlosen Brettsperrholzelementes beträgt vorzugsweise 12000 - 30000 mm.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Brettsperrholzelement mindestens drei, insbesondere mindestens fünf aufeinandergestapelte Bambuslagen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Brettsperrholzelement mindestens eine Isolationsschicht zwischen zwei aufeinander angeordneten Bambuslagen. In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Lagen der Sandwichplatte durch einen Druck von 0.1 - 0.5 N/mm2 miteinander verklebt. Die Isolationsschicht umfasst bevorzugt einen Holzschaum, wobei der Holzschaum vorzugsweise Bambusholzreste umfasst. Die Isolationsschicht weist eine bevorzugte Dichte zwischen 40 und 250 kg/m3, insbesondere zwischen 60 - 100 kg/m3 auf. Es wurde festgestellt, dass sich die Bambuslamellen der Sandwichplatte erstaunlich gut mit dem Dämmstoff verbinden und so ein sehr starkes, stoßdämpfendes und langlebiges Element bilden. Es war auch völlig überraschend, dass der Bauprozess durch die Bereitstellung vorgefertigter isolierter Bauelemente dramatisch vereinfacht werden konnte.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Bambusrohlings, Bambusstabes, einer Bambuslage, eines Brettsperrholzelements, eines Deckenelementes und/oder eines Wandelementes, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Bereitstellung einer Vielzahl von Bambuslamellen aus einer Riesenbambusart, wobei die Bambuslamellen eine Dicke von mindestens 5 mm aufweisen,
Verkleben der Vielzahl von Bambuslamellen faserparallel nebeneinander, wobei das Verkleben unter einem Pressdruck von 0.05 - 1 .5 N/mm2 erfolgt, optionale Verklebung der Rohlinge zu größeren Bauelementen mit Keilverzinkungsverbindungen, Verklebung parallel zur Faserrichtung und/oder kreuzweiser Verklebung, vorzugsweise mit versetzten Keilverzinkungsstößen.
In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung umfasst die Bereitstellung der Vielzahl von Bambuslamellen die folgenden Schritte:
Trennung eines Bambusrohres in einer Vielzahl von Bambusrohlamellen, wobei das Bambusrohr aus einer Riesenbambusart stammt und die Bambusrohlamellen eine Dicke von mindestens 5 mm aufweisen, vorzugsweise durch Spalten des Bambusrohres,
Verarbeitung der Bambusrohlamellen zu Bambuslamellen durch Vorhobeln, Dämpfen, Trocknen und/oder Feinhobeln. In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung umfasst das Verfahren weiterhin einen oder mehrere der folgenden Schritte:
Entfernen einer Bambushaut und/oder Zwischenböden, vorzugsweise durch zweiseitiges Vorhobeln der Bambusrohlamellen, optionales Dämpfen der Bambusrohlamellen vorzugsweise in einem Autoklaven, vorzugsweise für mindestens 2 Stunden bei Temperaturen von 70 °C — 200 °C, optionales Trocknen der Bambusrohlamellen bei einer Temperatur von 55 °C bis 130 °C, vorzugsweise 70 °C - 80 °C, optionales Feinhobeln der Bambusrohlamellen auf mindestens zwei parallelen Flächen, bevorzugt auf vier Flächen zu fertigen Bambuslamellen, optionales Sortieren der Bambuslamellen.
In weiteren bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung umfasst das Verfahren weiterhin die Aufbringung eines Klebstoffes auf einer faserparallelen Fläche einer Bambuslamelle vor dem Verkleben mit einerweiteren Bambuslamelle,
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren ein Pressen der verklebten Bambuslamellen zu Bambusrohlingen in einem Kaltpressverfahren und/oder Hochfrequenz-Pressverfahren.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren ein Kalibrieren der Bambusrohlinge mit einem Vierseithobel.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren eine Weiterverarbeitung der Rohlinge mit Keilverzinkungen zu endlosen Bambusrohlingen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren eine Verklebung der endlosen Rohlinge parallel zur Faserrichtung zu Bambusstäben oder Bambuslagen, vorzugsweise mit versetzten Keilverzinkungsstößen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren eine Verklebung der Bambusstäbe und/oder Lagen zu größeren, vorzugsweise veredelten und komplexeren Bauteilen.
Vorzugsweise erfolgen einige oder alle Prozessschritte in einer automatisierten Produktionslinie. Vorzugsweise finden die Prozessschritte an einer entsprechenden Station in der Produktionslinie statt. Vorzugsweise werden die Bambusrohlamellen, Bambuslamellen, Bambusrohlinge oder andere Elemente durch automatisierte Mittel wie Transportbänder, Lifte und Kräne zwischen den Stationen transportiert. Die Bearbeitungsstationen können modernste Maschinen umfassen, wie z.B. Präzisionsschneidemaschinen, Vorhobelmaschinen, Dämpfkammern, Trockenkammern, Hobelmaschinen, Scanner, Sortiermaschinen, Leimauftragsmaschinen und/oder Hochfrequenzpressen. Eine Hobelmaschine kann an einer Hobelstation bereitgestellt werden. Diese kann für eine beispielhafte Verarbeitungsgeschwindigkeit von 4 - 40 m/min konfiguriert werden. Vorzugsweise ist die Hobelmaschine mit einer Absaugung ausgestattet, um Verunreinigungen schnell zu entfernen, damit die spätere Aufbringung des Klebers optimal durchgeführt werden kann. Als nicht einschränkendes Beispiel kann eine MOULDTEQ M-300 Maschine (von HOMAG, Dürr-Gruppe) verwendet werden.
Eine Station zum Aufträgen von Klebstoff kann zum Beispiel so konfiguriert sein, dass sie Bambuslamellen mit einer Geschwindigkeit von 4 - 40 m/min verarbeitet. Vorzugsweise ist die Station mit einer Temperaturregelung und einer Luftabsaugung ausgestattet, zum Beispiel in einer vollständig oder halb geschlossenen Kammer. Dies ermöglicht eine schnelle und sichere Verarbeitung der Bambuslamellen.
Für die Herstellung der Bambusrohlinge und der komplexeren Bambuselemente kann eine Durchlaufpresse an einer Pressstation verwendet werden. Die Durchlaufpresse ist vorzugsweise eine Hochfrequenzpresse. Vorzugsweise ist die Durchlaufpresse für eine vollflächige Verpressung ausgelegt. Vorzugsweise umfasst die Durchlaufpresse Mittel zum Toleranzausgleich von leichten Größenunterschieden bei den Bambuslamellen oder anderen Elementen. Vorzugsweise ist die Durchlaufpresse so konfiguriert, dass sie die Bambuslamelle oder andere Elemente automatisch in der Maschine positioniert. Als nicht einschränkendes Beispiel kann die CABTEQ S-200, CABTEQ S-250 oder CABTEQ T-200 (von HOMAG, Dürr-Gruppe) verwendet werden.
Bevorzugte Verfahrensschritte werden in der Fig. 46 bis zum Rohling (A und B) schematisch gezeigt und in der detaillierten Beschreibung anhand der beispielhaften Ausführungsformen erörtert.
Der durchschnittliche Fachmann erkennt, dass technische Merkmale, Definitionen und Vorteile bevorzugter Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Bambuselemente (Bambusstäbe, Bambuslagen, usw.) auch für die erfindungsgemäßen Verfahren gelten, und umgekehrt.
Begriffe wie „im Wesentlichen“, „ungefähr“, „etwa“, „ca.“, usw. beschreiben vorzugsweise einen Toleranzbereich von weniger als ± 20 %, vorzugsweise weniger als ± 10 %, besonders bevorzugt weniger als ± 5 % und insbesondere weniger als ± 1 % und schließen den genauen Wert ein.
KURZBESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN
Um verschiedene bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zu veranschaulichen, werden die folgenden Figuren bereitgestellt. Eine detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen folgt.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine Bambusstange, wobei die lamellenbildenden Regionen gezeigt sind.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine Bambusstange, ohne dass die Bambusrohlamellen gezeigt werden. Fig. 3 zeigt schematisch ein Verfahren zum Aufspalten einer Bambusstange in Bambusrohlamellen mit sternförmig angeordneten Spaltmessern.
Fig. 4 zeigt schematisch im Querschnitt eine Reihe von Spaltungen, welche zu gespaltenen, kreissegmentförmigen Bambusrohlamellen 4A verarbeitet werden.
Fig. 5 und Fig. 6 zeigen schematisch einen zweiseitigen Vorhobelgang der Bambusrohlamellen 4A.
Fig. 7 zeigt schematisch, dass die vorgehobelten Bambusrohlamellen 4A nach Qualität sortiert werden.
Fig. 8A und 8B zeigen schematisch mit 16A einen Autoklav zum Dämpfen von Bambusrohlamellen 4A und mit 16 eine Trockenkammer, vorzugsweise Vakuumtrockenkammer für die Trocknung von Bambusrohlamellen 4A.
Fig. 9 und Fig. 10 zeigen schematisch ein Verfahren zum mindestens zweiseitigen Hobeln von Bambusrohlamellen, vorzugsweise vierseitigen Hobeln. Nach dem Hobeln entstehen fertige Bambuslamellen.
Fig. 11 zeigt schematisch ein Verfahren zum Verkleben und Verpressen von nebeneinander angeordneten Bambuslamellen entlang ihrer Schmalseite (d) zu Rohlingen B.
Fig. 12 zeigt schematisch ein Verfahren zum Verkleben und Verpressen durch Keilzinkenverbindungen von Rohlingen B zu endlosen Rohlingen B.
Fig. 13 zeigt schematisch ein Verfahren zum Verkleben und Verpressen von aufeinandergestapelten Rohlingen B zu Bambusstäben B.
Fig. 14 zeigt schematisch ein Verfahren zum Verkleben und Verpressen von länglich nacheinander angeordneten Bambusstäben B durch Keilzinkenverbindungen zu endlosen Bambusstäben B.
Fig. 15 zeigt schematisch ein Verfahren zum Verkleben und Verpressen von nebeneinander angeordneten Rohlingen B zu Bambuslagen B.
Fig. 16 zeigt schematisch ein Verfahren zum Verkleben und Verpressen von länglich nacheinander angeordneten Bambuslagen aus Rohlingen B durch Keilzinkenverbindungen zu endlosen Bambuslagen B.
Fig. 17 zeigt schematisch ein Verfahren zum Verkleben und Verpressen von nebeneinander angeordneten Bambuslamellen entlang ihrer Breitseite (w) zu Rohlingen A.
Fig. 18 zeigt schematisch ein Verfahren zum Verkleben und Verpressen von länglich nacheinander angeordneten Rohlingen A durch Keilzinkenverbindungen zu endlosen Rohlingen A.
Fig. 19 zeigt schematisch ein Verfahren zum Verkleben und Verpressen von nebeneinander angeordneten Rohlingen A entlang ihrer Dicke zu Bambuslagen A.
Fig. 20 zeigt schematisch ein Verfahren zum Verkleben und Verpressen von aufeinandergestapelten Rohlingen A zu Bambusstäben A. Fig. 21 zeigt schematisch ein Verfahren zum Verkleben und Verpressen von länglich nacheinander angeordneten Bambusstäben A durch Keilzinkenverbindungen zu endlosen Bambusstäben A.
Fig. 22A - 22C zeigen schematisch ein Verfahren zum Verkleben und Verpressen von endlosen Rohlingen A zu stärkeren und/oder längeren Bambusstäben A. Bevorzugt werden die Keilverzinkungsstöße der Rohlinge A versetzt.
Fig. 23 zeigt schematisch ein Verfahren zum Verkleben und Verpressen von nebeneinander angeordneten endlosen Bambusstäben A zu stärkeren Bambusstäben und/oder zu Bambuslagen. Bevorzugt werden die Keilverzinkungsstöße der Bambusstäbe A beim Verkleben versetzt angeordnet.
Fig. 24 zeigt schematisch ein Verfahren zum Verkleben und Verpressen von nebeneinander angeordneten endlosen Rohlingen A zu Bambuslagen. Bevorzugt werden die Keilverzinkungsstöße der Bambusstäbe A beim Verkleben versetzt angeordnet.
Fig. 25 zeigt schematisch ein Verfahren zum Verkleben und Verpressen von einer Bambuslage A mit einer darunter gestapelten Sperrschicht zu einem Brettsperrholzelement. Bevorzugt wird die Sperrschicht mit Bambuslagen aus Rohlingen B hergestellt.
Fig. 26 zeigt schematisch ein Verfahren zum Verkleben und Verpressen von zwei Bambuslagen A und einer dazwischenliegenden Sperrschicht zu einem Brettsperrholzelement. Bevorzugt wird die Mittellage mit Bambuslagen aus Rohlingen B hergestellt.
Fig. 27 zeigt schematisch ein Verfahren zum Verkleben und Verpressen von zwei Bambuslagen A und einer dazwischenliegenden Dämmschicht zu einem wärmebrückenfreien, gedämmten Wandoder Dachelement, (auch „Sandwichplatte“ genannt).
Fig. 28 zeigt schematisch ein geripptes Tragelement aus Bambus, insbesondere als Wand- oder Deckenelement aus einer Zweischichtplatte und Bambusstäben, sowie ein geripptes Tragelement aus Bambus, insbesondere als Wand- oder Deckenelement aus einer Dreischichtplatte und Bambusstäben.
Fig. 29 zeigt schematisch ein Hohlkastenelement aus Bambus, insbesondere als Wand- oder Deckenelement aus zwei Zweischichtplatten und Bambusstäben und ein Hohlkastenelement aus Bambus, insbesondere als Wand- oder Deckenelement aus zwei Dreischichtplatten und Bambusstäben.
Fig. 30 - 33 zeigen schematisch mehrere Querschnitte durch gerippte Bambusplatten und Hohlkastenelemente, welche aus den erfindungsgemäßen Bambusstäben und/oder Bambusplatten hergestellt werden können.
Fig. 34 zeigt schematisch ein Verfahren zum Verkleben und Verpressen von länglich nacheinander angeordneten Bambuslagen A durch Keilzinkenverbindungen zu endlosen Bambuslagen A.
Fig. 35 zeigt schematisch ein Verfahren zum Verkleben und Verpressen von kreuzweise rechtwinklig zueinander aufeinandergestapelten Bambuslagen A (mittlere Lage) und B (Decklagen) zu Brettsperrholzelementen. Optional kann CLB nur mit Bambuslagen A oder nur mit Bambuslagen B erstellt werden. Fig. 36 zeigt schematisch ein Verfahren zum Verkleben und Verpressen von länglich nacheinander angeordneten Brettsperrholzelementen durch Keilzinkenverbindungen, dem Generalverzinkungsstoß zu endlosen Brettsperrholzelementen.
Fig. 37 zeigt ein bevorzugtes Brettsperrholzelement umfassend fünf Bambuslagen B. Es sind diverse gerade und ungerade Anzahlen der Lagen möglich.
Fig. 38 zeigt ein Sandwichelement mit einer Dämmschicht aus vorzugsweise Holzschaum in der Mitte und zwei bevorzugten Brettsperrholzelemente, die durch Verklebung der Dämmschicht mit den Brettsperrholzelementen eine Verbundplatte bilden.
Fig. 39 zeigt einen Holz-Holz-Verbinder, insbesondere einen sogenannten X-Fix-Verbinder®, der aus zwei Teilen besteht. Mit dieser beispielhaften Technik können die Brettsperrholzelemente (CLB) aus Bambus verbunden werden.
Fig. 40 veranschaulicht die Umsetzung der Holz-Holz-Verbinder zur Verbindung von Bambuselementen.
Fig. 41 zeigt schematisch die Verbindung von Rohlingen mittels Keilverzinkungen zu endlosen Rohlingen.
Fig. 42 zeigt schematisch die Verbindung von endlosen Rohlingen entlang ihrer schmaleren länglichen Seiten zu Bambusstäben beliebiger Querschnitte.
Fig. 43 zeigt schematisch die Verbindung von Bambusstäben mittels eines Klebstoffes zu Bambuslagen.
Fig. 44 zeigt schematisch das Verpressen und Verbindung mehrerer (mindestens zwei) Bambuslagen zu Brettsperrholzelementen aus Bambus (CLB-Platten).
Fig. 45 zeigt schematisch das Verpressen und die Verbindung von zwei CLB-Platten, die eine Dämmstoffschicht umfassen zu einer Sandwichplatte.
Fig. 46 zeigt schematisch bevorzugte Schritte der Verarbeitung der Bambusse zu Bambuslamellen, Rohlingen, Bambusstäben und weiteren Bambuselementen.
Fig. 47 zeigt die Verarbeitung der Bambusse zu Spaltungen, gehobelten Bambuslamellen, kalibrierten und getrockneten Bambuslamellen.
Fig. 48 zeigt einen erfindungsgemäßen Bambusstab im Laufe einer Hochkant-Biegeprüfung.
Fig. 49 zeigt grafisch die Ergebnisse von Hochkant-Biegeprüfungen von einem Bambusstab A gemäß der Erfindung.
Fig. 50, 51 und Fig. 52 zeigen einen erfindungsgemäßen Bambusstab im Laufe einer Hochkant- Biegeprüfung mit Schubversagen.
Fig. 53 zeigt einen erfindungsgemäßen Bambusstab im Laufe einer Flachkant-Biegeprüfung.
Fig. 54 zeigt grafisch die Ergebnisse von Flachkant-Biegeprüfungen von mehreren Bambusstäben gemäß der Erfindung. Fig. 55 und Fig. 56 zeigen einen erfindungsgemäßen Bambusstab A im Laufe einer Biegeprüfung der Keilverzinkung zwischen zwei an den Stirnseiten miteinander verbundenen Rohlingen A.
Fig. 57 zeigt grafisch die Ergebnisse der Biegeprüfung der Keilverzinkungen von mehreren erfindungsgemäßen Bambusstäben.
Fig. 58 zeigt schematisch einen Brettschichtbalken aus Bambusstäben 51 und BSH-Nadelholz.
Fig. 59 zeigt schematisch einen T-Träger aus Bambusstäben 51 und Furnierschichtholzbalken LVL 55.
Fig. 60 zeigt schematisch einen Doppel-T-Träger aus Bambusstäben 51 und Furnierschichtholzbalken LVL 55.
Fig. 61 zeigt schematisch ein Deckenelement aus T-Trägern und Holzwerkstoffplatten 59.
Fig. 62 zeigt schematisch ein Deckenelement aus Doppel-T-Trägern und Holzwerkstoffplatten 59.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Beispielen und Figuren näher erläutert werden, ohne auf diese beschränkt zu sein.
Die Erfindung betrifft mehrere verklebte Bambuselemente, die entweder selbst als tragende Bauelemente fungieren oder Teil eines tragendenden Bauelementes sein können. Diese Hochleistungs-Bauelemente aus Riesenbambus können die Form von Rohlingen, Stäben, Lagen oder Brettsperrholzplatten haben. Die Bauelemente können ebenso eine Kombination von stabförmigen und plattenförmigen Elementen aufweisen, wie beispielsweise gerippte Decken-, Dach- oder Wandelemente oder Hohlkastenelemente für Wänden, Decken und Dächer oder Sandwichplatten oder Dachbinder. Die bevorzugten erfindungsgemäßen Bauelemente werden aus Bambuslamellen verklebt, die von mindestens einer Riesenbambusart stammen. Die bevorzugten Bauelemente eignen sich überraschend gut zur Konstruktion von Tragwerken.
Es werden für diesen Zweck vorzugsweise Bambusstangen vom Riesenbambus geerntet. Die Bambusstangen werden mit Sägen, beispielsweise Kettensägen auf eine verwertbare und transportierbare Länge abgeschnitten. Die Länge wird in Richtung der Fasern des Bambus gemessen. Es ist besonders bevorzugt, dass die durchschnittliche oder die uniforme Länge der geschnittenen Bambusstangen bevorzugt mindestens 2000 mm aufweist. Vorzugsweise beträgt die Länge 1000 - 3000 mm. Bereits in diesem Stadium können die Bambusstangen nach Bambusart, Durchmesser, Wandstärke und/oder Qualität sortiert werden. Die Bambusrohre werden bevorzugt automatisiert mit Scannern sortiert, um die Produktionskapazität hochzuhalten.
Es wird bei der Verarbeitung Bambus vorzugsweise frühestens nach 3 Jahren geerntet und weiterverarbeitet. Vorzugsweise werden die Bambuslamellen aus den unteren 7 - 10 m der Bambusstange geschnitten.
Die Figuren 1 - 10 zeigen das bevorzugte Verfahren zur Trennung der Bambusrohre und Vorbereitung von Bambusrohlamellen zu Bambuslamellen für ihre Anwendung in den bevorzugten erfindungsgemäßen Bambuselementen. Die Figur 1 zeigt schematisch einen Querschnitt durch eine Bambusstange, die fertigen Bambusrohlamellen 4A sind hier gezeigt. In Figur 2. kreuzt der Querschnitt rechtwinklig eine Richtung der Fasern in der Bambusstange. Figur 3: Der Umfang der Bambusstange kann nach Schema in zwölf Bambusrohlamellen, 4 aufgeteilt werden. Vorzugsweise werden die Bambusstangen mit sternförmigen Spaltmessern in 6 - 20 Spaltlinge aufgespalten. Die Anzahl und Größe der Bambusrohlamellen, 4A wird nach Durchmesser und Wandstärke des geernteten Riesenbambus eingestellt werden. Die Anzahl und Größe der Bambusrohlamellen, 4A kann je nach Wuchsgröße und Bambusart variieren.
Nach dem Prozess der Fig. 1 - 10 werden die Bambusrohlamellen 4A vorzugsweise nach Festigkeit, Schadstellen, Maßhaltigkeit und Optik sortiert, bevor sie vorgehobelt werden. Die Sortierung kann visuell, mechanisch oder elektronisch erfolgen. Vorzugsweise werden die Bambuslamellen für sichtbare Bauteile nach strengeren Kriterien sortiert. Sie sollten vorzugsweise eine bessere optische Qualität aufweisen. Bei der Sortierung können unansehnliche Wuchsabweichungen, Schadstellen, nicht maßhaltige und/oder verdrehte Bambuslamellen aussortiert werden.
Die Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch eine Bambusstange 2. Die Fig. 3 zeigt schematisch ein erstes Verfahren zum Aufspalten der Bambusstange 2 in Bambusrohlamellen 4A. In diesem Verfahren werden ein oder mehrere Spaltmesser 14 um den Umfang der Bambusstange angeordnet. Vorzugsweise wird hierfür ein einziges sternförmiges Spaltmesser verwendet. Die Spaltmesser 14 sind bevorzugt in einer sternförmigen Vorrichtung und radial gleichmäßig verteilt angeordnet. Die Anzahl der Segmente der Spaltmesser ist vorzugsweise variabel je nach Durchmesser der Bambusstangen. Durch die Spaltmesser werden die Bambusstangen nach Schema in mindestens 6, vorzugsweise mindestens 8 leicht gebogenen Bambusrohlamellen 4A (auch „Spaltlinge“ oder „Kreissegmente“ im Sinne dieser Erfindung) gleicher Größe aufgeteilt. Die Anzahl und die Größe der Bambusrohlamellen pro Bambusstange sind hier lediglich beispielhaft angegeben.
Die Fig. 4 zeigt schematisch (im Querschnitt) die zwölf getrennten Bambusrohlamellen 4A. Wie man sieht, weisen diese eine gekrümmte Form auf, die für bestimmte Weiterverarbeitungen modifiziert werden kann. Die frisch getrennten Bambuslamellen weisen zudem einen hohen Wassergehalt auf, welcher sich auf die strukturellen Eigenschaften und die spätere Verarbeitbarkeit auswirkt. Obwohl die hier abgebildeten gebogenen Lamellen identisch sind, können sie in der Realität aufgrund natürlicher Variationen innerhalb und zwischen Bambuspflanzen leichte Abweichungen in Größe und Form aufweisen. Es ist daher bevorzugt, die Bambuslamellen vor der Verwendung in den bevorzugten Bambuselementen verschiedenen Aufbereitungs- und Vereinheitlichungsprozessen zu unterziehen.
Die Fig. 5 zeigt einen zweiseitigen Vorhobelgang, bei dem die Zwischenböden und die Außenhaut der Bambusrohlamellen entfernt werden. Die Zwischenböden definieren vorzugsweise die konkaven inneren Flächen der Bambuslamellen, während die Außenhaut durch die konvexe, nach außen gewölbte Oberfläche der frisch geernteten Bambuslamellen definiert ist. Dieser Vorgang wird weiterhin in Fig. 6 schematisch gezeigt, wobei die Dicke d und Breite w der vorgehobelten Bambusrohlamellen ebenfalls gezeigt wird. Nach dem Vorhobelgang hat die Bambusrohlamelle zwei parallele Seiten. Die Fig. 7 zeigt schematisch, wie die vorgehobelten Bambusrohlamellen in einem optionalen Schritt nach Qualität sortiert werden.
Die Figur 8A stellt schematisch einen Autoklaven dar, in dem die vorgehobelten Bambusrohlamellen bei Temperaturen von 70°C - 200°C mindestens 2 Stunden mit Wasserdampf gedämpft werden. Der Dämpfvorgang reduziert den Stärke- und Zuckergehalt der zu erstellenden Bambuslamelle auf vorzugsweise <5%. Ohne auf eine bestimmte Theorie festgelegt zu sein, wird vermutet, dass durch den Dämpfungsvorgang eine Verringerung des Nährstoffgehalts des Bambus, der Insekten und Mikroorganismen anlockt, stattfindet. Zudem hat sich herausgestellt, dass die Bambuslamellen so gleichmäßig, maßhaltig und gerade hergestellt werden können. Zudem hat sich herausgestellt, dass die Bambuslamellen noch exakter und formstabiler sind, wenn der Dämpfvorgang wiederholt wird.
Die Fig. 8B zeigt schematisch eine Trockenkammer 16 in der die Bambuslamellen 4 getrocknet werden. Es wird bevorzugt, die Bambuslamellen über eine Verweilzeit von mindestens 6 Stunden bei einer Temperatur von mindestens 55°C, vorzugsweise 70°C auf eine Holzfeuchte von 3 - 12% ±2% zu trocknen. Vorzugsweise wird eine Temperatur von 100 °C, noch bevorzugter 90 °C und noch bevorzugter 80°C bei der Trocknung nicht überschritten. Die am meisten bevorzugte Temperatur für den Trocknungsprozess ist daher 70 - 80 °C. Die Trockenkammer kann kontinuierlich (z.B. als Durchlauftrockner) oder in Form von Chargen funktionieren. Es wird vorzugsweise mit Vakuumtrockenkammern gearbeitet. Um Reißen oder Verdrehen der Bambuslamellen zu vermeiden, wird die Temperatur nach Einführung von frischen Bambuslamellen langsam und gleichmäßig hochgefahren.
Vor ihrer Verwendung in den Bambuselementen ist es bevorzugt, den Querschnitt der Bambuslamellen zu vereinheitlichen, so dass diese alle einen Querschnitt von gleicher Form und Abmessung aufweisen. Dabei ist es besonders bevorzugt, dass die Form rechteckig ist. Es sei auch darauf hingewiesen, dass unterschiedliche Querschnitte für verschiedene Elemente oder verschiedene Teile desselben Bauelements geeignet sein können. Eine Produktionsanlage sollte, um die Ausbeute der Bambuslamellen zu maximieren, flexibel auf die unterschiedlichen Wandstärken, Durchmesser und Längen der Bambusrohre 2 reagieren können und in der Lage sein, unterschiedliche Querschnitte von Bambuslamellen 4 herzustellen.
In dieser Ausführungsform wird der Querschnitt nach dem Trocknen durch Hobeln auf mindestens zwei Seiten, parallel zur natürlichen Faserrichtung, wie in Fig. 9 schematisch dargestellt, kalibriert. Alle Bambuslamellen erhalten einen Querschnitt mit einer möglichst einheitlichen Dicke d. Die Breite w der Bambuslamellen beträgt vorzugsweise 20 - 70 mm. Die Dicke d der Bambuslamellen beträgt vorzugsweise 5 - 40, insbesondere 7 - 35 mm. Die Länge der Bambuslamellen kann auch hier auf eine beispielhafte Länge von 1000 - 3000 mm vereinheitlicht werden. Es ist auch möglich und kann bevorzugt sein, die Breite der Bambuslamellen durch vierseitiges Hobeln zu vereinheitlichen.
Die bei diesem Prozess anfallenden Holzspäne und Holzabfälle können als Isolationsmaterial weiterverarbeitet werden, z. B. als Holzschaumschicht in einem bevorzugten erfindungsgemäßen Bambuselement, wiederverwendet werden. Das Ergebnis des in Fig. 1 - 10 dargestellten Verfahrens sind überraschend trockene, stabile, gleichmäßige, maßhaltige, glatte, gerade, zucker- und stärkearme Bambuslamellen, die als Bausteine in späteren Prozessen verwendet werden können.
Die Bambuslamellen, die aus dem oben beschriebenen Verfahren hervorgehen, werden dann optional wieder sortiert, um sicherzustellen, dass nur Bambuslamellen mit den erforderlichen Eigenschaften, ohne Schadstellen (Pilz- und Insektenbefall) und der erforderlichen Qualität in den bevorzugten erfindungsgemäßen Bambuselementen verwendet werden. Die Sortierung kann visuell, mechanisch oder elektronisch erfolgen. Zusätzliche Kriterien, wie z.B. ästhetische Kriterien, können auf Bambuslamellen angewendet werden, die für sichtbare Bauteile bestimmt sind. Bambuslamellen mit inakzeptablen natürlichen Deformationen können aussortiert, geschnitten und/oder recycelt werden. Die fertigen Bambuslamellen können vorzugsweise nach ihrer Festigkeit und Optik (bei Sichtqualität) klassifiziert werden und dann je nach Bedarf verschiedenen Schichten oder Teilen von Bambuselementen zugeordnet werden. Die fertigen Bambuslamellen werden vorzugsweise automatisiert mit Scanapparaten nach den Kriterien Käferbefall, Maßhaltigkeit, Parallelität, Rechtwinkligkeit sortiert.
Die Qualitäts- und Sortierkriterien insbesondere für Brettsperrholzbauelemente können in Anlehnung an oder gemäß der EN 13017-1 erstellt werden. Es stehen mehrere Oberflächenqualitäten zur Verfügung:
Exzellent-Oberflächen,
Sicht-Oberflächen,
Industriesicht-Oberflächen und
Industrie (Nichtsicht)- Oberflächen.
Hochleistungsbauelemente aus Bambus, die aus Rohlingen A und B hergestellt werden, haben eine bevorzugte Holzfeuchte von 3 - 10% ±2%.
Die Fig. 11 zeigt schematisch ein Verfahren zur Herstellung von Rohlingen B, die als Bauteil (oder Untereinheit) für ein komplexeres erfindungsgemäßes Bambuselement fungieren können. Hier wird eine Vielzahl von Bambuslamellen, vorzugsweise mindestens fünf, bereitgestellt und nebeneinander angeordnet. Ein für Bambus geeigneter Klebstoff wird dann entlang der Schmalseiten der Bambuslamellen aufgetragen. Die Menge und Art des Klebstoffs sollte so ausgewählt werden, dass sich zwischen den Bambuslamellen eine transparente Klebstofffuge von vorzugsweise bis zu 0,3 mm bilden kann. Der Klebstoff Purbond HB 110 1 K Pur hat sich hier als effektiv erwiesen. Auch Klebstoffe wie MUF und Melaninharz haben sich als geeignet erwiesen. Ein bio-basierter formaldehydfreier Klebstoff ist jedoch besonders bevorzugt.
Es wird bevorzugt, dass zwischen verklebten Rohlingen, Bambusstäben, Bambuslagen und/oder Brettsperrholzbauelementen eine Klebstofffugenfugenstärke von bis zu 0,3 mm erreicht wird.
Die Bambuslamellen werden mittels einer Presskraft 22 in den Richtungen der dickeren Pfeile der Fig. 11 zusammen verpresst. Das Pressverfahren kann in einer Pressvorrichtung erfolgen. Durch die Wirkung des Klebstoffs und des Drucks entsteht eine kraftschlüssige Verbindung entlang der Dicken der Bambuslamellen. Es ist bevorzugt, einen Pressdruck zwischen 0.15 - 1 N/mm2 zu verwenden. Der entstehende Teil 30 wird als Rohling B bezeichnet. Der Rohling B hat eine bevorzugte Dicke zwischen 5 - 40 mm, insbesondere 7 - 35 mm und eine bevorzugte Breite zwischen 60 - 300 mm.
Die Fig. 12 zeigt ein Verfahren zum Verbinden mehrerer in Längsrichtung nacheinander ausgerichteter Rohlinge B 30 zu endlosen Rohlingen B. Im Sinne der Erfindung bezeichnet der Begriff „endlos“ eine beliebige Länge, insbesondere eine Länge von mindestens 500 mm, mindestens 1000 mm, mindestens 2000 mm, mindestens 10000 mm oder mehr. Diese endlosen Rohlinge werden durch die Keilzinkenverbindungen 24 mittels des Klebstoffs und einer Presskraft 22 miteinander kraftschlüssig verbunden. Zur Herstellung der Keilzinkenverbindungen wird in bzw. an die Enden (die kleinsten Flächen) der Rohlinge B eine fingerförmige Kante eingeschnitten. Diese Schnitte verlaufen im Wesentlichen in Längsrichtung also in Faserrichtung. Die gebildeten fingerartigen Vorsprünge können eine bevorzugte Länge zwischen 10 - 40 mm, vorzugsweise mindestens 15 mm aufweisen.
Der verwendete Klebstoff und der Druck können derselbe wie bei der Herstellung der Rohlinge aus Bambuslamellen oder auch ein anderer geeigneter Klebstoff sein. Derselbe Klebstoff oder ein anderer geeigneter Klebstoff und Druck sowie dieselben Abmessungen der Keilzinkenverbindungen können auch beim Zusammenfügen von Bambusstäben, Bambuslagen, Brettsperrholzelementen usw. verwendet werden. Der hierdurch entstehende „endlose“ Rohling B weist vorzugsweise eine Länge zwischen 2000 - 18000 mm auf.
Der Rohling B oder der „endlose“ Rohling B kann ein bevorzugtes erfindungsgemäßes Bambuselement darstellen. Wenn dies das Endprodukt sein soll, ist auch ein Veredelungsverfahren bevorzugt. Dazu gehören ein oder mehrere Schritte wie: Hobeln, eine Oberflächenbehandlung durch Schleifen, eine Oberflächenbehandlung durch Feuchtigkeitsimprägnierung und/oder eine Qualitätskontrolle.
Die Fig. 13 zeigt ein Verfahren zum Verbinden mehrerer, vorzugsweise mindestens fünf, aufeinander gestapelter (optional endloser) Rohlinge B 30 zu einem Bambusstab B 6. Ein Klebstoff wird vorzugsweise zwischen den Rohlingen B 30 angewendet. Eine Presskraft 22 wird in Richtung der dickeren Pfeile vorzugsweise ebenfalls angewendet. Es entsteht hierdurch eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den Rohlingen 30. Der entstehende Bambusstab B weist vorzugsweise eine Breite zwischen 50 - 400 mm und eine Dicke zwischen 50 - 400 mm auf.
Mehrere Bambusstäbe B können ebenfalls, wie in Fig. 14 gezeigt, durch Keilzinkenverbindungen zu endlosen Bambusstäben verbunden werden. Der (optional endlose) Bambusstab B kann auch als bevorzugtes Endprodukt im Sinne der Erfindung gelten. In diesem Fall ist weiterhin ein Veredelungsverfahren wie oben beschrieben bevorzugt. Bevorzugt werden die Keilverzinkungsstöße der Bambusstäbe B beim Verkleben versetzt angeordnet, Figur 22A - C.
Die Fig. 15 zeigt ein Verfahren, bei dem mehrere Rohlinge B 30 entlang ihre Schmalseite (ihre schmalere längliche Fläche) zu Bambuslagen B verklebt und verpresstwerden. Eine Presskraft 22 wird vorzugsweise in Richtung der dickeren Pfeile angewendet. Die dadurch entstehenden Bambuslagen 10 weisen vorzugsweise eine Breite zwischen 200 - 4000 mm und vorzugsweise eine Dicke zwischen 10 - 400 mm auf. Eine geeignete Presse kann für dieses Verfahren zum Einsatz kommen. Die Fig. 16 zeigt, wie mehrere Bambuslagen B 10 durch Keilzinkenverbindungen 24 zu endlosen Bambuslagen mit größeren Dimensionen und Abmessungen hergestellt werden können. Ein Klebstoff und eine Presskraft 22 kommen hier ebenfalls zum Einsatz. Eine dadurch entstehende endlose Bambuslage B 12 weist vorzugsweise eine Länge zwischen 2000 - 30000 mm auf.
Sowohl die Bambuslage B 10 als auch die endlose Bambuslage B 12 gelten als bevorzugte erfindungsgemäße Endprodukte. Ein Veredelungsverfahren wie oben beschrieben wird auch hier bevorzugt. Die Ränder der Bambuslagen können auch mit Sägen oder Fräsen besäumt werden. Alternativ oder zusätzlich können die Bambuslagen zu Brettsperrholzelementen, Rippenelementen und/oder Hohlkastenelementen konstruiert werden.
Die Fig. 17 zeigt ein Verfahren zur Herstellung von Rohlingen A aus einer Vielzahl, vorzugsweise mindestens fünf, von Bambuslamellen 4. Die Bambuslamellen werden entlang ihrer Breitseite w (ihre breiteren länglichen Flächen) zusammen verklebt und verpresst. Eine Pressekraft 22 wie oben beschrieben wird vorzugsweise auch hier angewendet. Die Klebstofffuge wird bevorzugt auch entsprechend den oben genannten Kriterien mit einer Dicke von bis zu 0,3 mm konfiguriert. Die entstehenden Teile 28 werden als „Rohlinge A“ bezeichnet. Die Rohlinge A weisen vorzugsweise eine Dicke zwischen 20 - 70 mm und vorzugsweise eine Breite zwischen 60 - 300 m auf.
Die Fig. 18 zeigt, wie die Rohlinge A durch Keilzinkenverbindungen 24 mittels eines Klebstoffs und einer Presskraft 22 zu endlosen Rohlingen A 42 verbunden werden können. Diese endlosen Rohlinge 42 weisen eine bevorzugte Länge von 2000 - 18000 mm auf.
Diese Rohlinge können auch als Endprodukt dienen, wobei ein Veredelungsverfahren bevorzugt ist. Alternativ können die (optional endlosen) Rohlinge A als Bauteil eines komplexeren Bambuselementes weiterverarbeitet werden.
Die Fig. 19 zeigt die Herstellung einer Bambuslage 44 aus mehreren, vorzugsweise mindestens fünf, nebeneinander angeordneten Rohlingen A. Die Rohlinge A werden entlang ihren Dicken mittels eines Klebstoffs und einer Presskraft 22 zusammen verpresst und verklebt. Die entstehenden Lagen weisen eine bevorzugte Breite zwischen 200 - 4000 mm und eine bevorzugte Dicke zwischen 10 - 400 mm auf. Analoge Herstellungsbedingungen wie bereits beschrieben können auch hier angewendet werden.
Die Fig. 20 zeigt die Herstellung eines Bambusstabs 48 aus mehreren aufeinander gestapelten Rohlingen A. Die Rohlinge werden mithilfe eines Klebstoffs und einer Presskraft 22 zusammen verpresst und verklebt. Hierdurch werden die Bambusstäbe A 48 hergestellt. Der Bambusstab 48 umfasst vorzugsweise mindestens zwei oder mindestens drei aufeinander gestapelte Rohlinge A 42. Diese können entlang ihren Breiten w durch einen Klebstoff miteinander geklebt und verpresst werden. Ein Klebstoff wie oben beschrieben und eine Pressekraft 22 kommen hier vorzugsweise zum Einsatz. Der Bambusstab 48 weist eine bevorzugte Breite zwischen 50 - 400 mm und eine bevorzugte Dicke zwischen 50 - 400 mm auf.
Fig. 21 zeigt die Herstellung von endlosen Bambusstäben A 50. Die Bambusstäbe A 48 werden mit Keilverzinkungen vorgesehen und mithilfe einer Presskraft und eines Klebstoffs miteinander verbunden. Sowohl die Bambusstäbe A 48 als auch die „endlosen“ Bambusstäbe A 50 können als Endprodukt gelten und dem vorher beschriebenen Veredelungsverfahren unterzogen werden. Die endlosen Bambusstäbe A 50 weisen eine bevorzugte Länge zwischen 2000 - 30000 mm auf. Bevorzugt werden die Keilverzinkungsstöße der Bambusstäbe A beim Verkleben versetzt angeordnet, Figur 22A - C.
Die Fig. 22A zeigt die Herstellung eines endlosen Bambusstabs A 51 aus mehreren endlosen Bambusrohlingen A 42. Die mehreren durch Keilverzinkung miteinander verleimten Rohlinge können mit Hilfe einer Leimpresse zu einem endlosen, verstärkten Bambusstabs 51 (in diesem Text auch „Balken“ oder „HBB Balken“ bezeichnet) verklebt werden. Die Keilverzinkungsstöße 24 werden hierbei vorzugsweise versetzt angeordnet. Die Stöße der Keilverzinkungen der aufeinanderliegenden Rohlinge sollten vorzugsweise um die Hälfte der Strecke A (die längliche Strecke zwischen zwei aufeinanderfolgenden Keilverzinkungen in einem endlosen Rohling) versetzt sein, wie in den Fig. 22A und 22B gezeigt. Die Fig. 22A ist eine Vogelperspektive auf die Breite des Bambusstabs 51 , während Fig. 22B eine Seitenansicht ist, die seine Dicke zeigt.
Das Versetzen der Keilverzinkungen eliminiert die Schwachstelle der Keilverzinkung, so dass der Stab statisch durchlaufend angesetzt werden kann. Ein endloser Stab A, der trotz der Keilverzinkungen homogene Eigenschaften hat, wird erzielt. Die auf diese Weise hergestellten Bambusstäbe haben überraschende Vorteile gegenüber dem Stand der Technik. Das Versetzen der Keilverzinkung zur benachbarten Schicht hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die bei allen vorangegangenen, erfindungsgemäßen Balken und Lagen vorzugsweise anwendbar ist und die Tragfähigkeit der Bauelemente erhöht.
Die Fig. 23 zeigt wie die endlosen Bambusstäbe A 51 mit Hilfe einer Leimpresse zu Bambusstäben 51 A mit größeren Querschnitten (oder zu Bambuslagen oder Bambusplatten) verklebt werden. Auch hierbei werden die Keilverzinkungsstöße vorzugsweise versetzt angeordnet. Die Stöße der Keilverzinkungen der aufeinanderliegenden endlosen Bambusrohlinge sind vorzugsweise um die Hälfte der länglichen Strecke A zwischen aufeinanderfolgenden Keilverzinkungen versetzt. Das Versetzen der Keilverzinkungen eliminiert die Schwachstelle der Keilverzinkung, so dass der Stab statisch durchlaufend angesetzt werden kann. Ein endloser Stab A, der trotz der Stöße homogene Eigenschaften hat, wird erzielt. Das Versetzen der Keilverzinkung zur benachbarten Schicht hat sich als eine besonders vorteilhafte Eigenschaft erwiesen, die bei allen vorangegangenen, beschriebenen Stäben vorzugsweise anwendbar ist und die T ragfähigkeit der Bauelemente erhöht.
Die Fig. 24 zeigt schematisch, wie die durch Keilverzinkungen verleimten Rohlinge („endlosen“ Rohlinge A 42) mit Hilfe einer Leimpresse zu einer endlosen Bambuslage 46 verklebt werden. Die Keilverzinkungsstöße der benachbarten Rohlinge werden vorzugsweise versetzt angeordnet. Vorzugsweise sind die Stöße der Keilverzinkungen benachbarter Lagen um die Hälfte der länglichen Strecke zwischen aufeinanderfolgenden Keilverzinkungen versetzt. Das Versetzen der Keilverzinkungen eliminiert die Schwachstelle Keilverzinkung, so dass die Bambuslagen 46 statisch homogen angesetzt werden können. Eine endlose Bambuslage 46 hat so trotz der Stöße homogene Eigenschaften. Das Versetzen der Keilverzinkung zu den benachbarten endlosen Rohlingen hat sich als eine besonders vorteilhafte Eigenschaft erwiesen, die bei allen vorangegangenen, beschriebenen Lagen vorzugsweise anwendbar ist und die Tragfähigkeit der Bauelemente erhöht. Die Fig. 25 zeigt schematisch die Verbindung zweier endloser Bambuslagen zu einer zweischichtigen endlosen Bambuslage 47. Eine erste endlose Bambuslage 46 umfasst Rohlinge A, wie in Fig. 24 dargestellt. Eine zweite darunterliegende endlose Bambuslage 12 ist eine Sperrschicht und umfasst mehrere Rohlinge B. Die Bambuslamellen der Sperrschicht sind entlang ihren Schmalseiten miteinander verbunden, während die Bambuslamellen der ersten Schicht entlang ihrer Breitseiten verbunden sind. Hierdurch können Bambuslagen unterschiedlicher Dicken und Faserrichtungen miteinander kombiniert werden. Die Faserrichtung der Bambuslamellen der Sperrschicht ist orthogonal zu der Faserrichtung der Bambuslamellen der ersten Schicht. In einer alternativen, nicht gezeigten Ausführungsform können die Bambuslamellen der Sperrschicht entlang ihren Breiten miteinander verbunden vorliegen (Rohlinge A). Vorzugsweise werden die beiden Lagen mit einer Leimpresse, einer ähnlichen Presskraft und einem ähnlichen Klebstoff verbunden, wie sie oben für das Verbinden von Rohlingen beschrieben wurde. Das Versetzen der Keilverzinkungen eliminiert die Schwachstelle Keilverzinkung, so dass die Bambuslage 46 statisch homogen angesetzt werden kann. Eine endlose Bambuslage 46 hat so trotz der Stöße homogene Eigenschaften. Das Versetzen der Keilverzinkung zu den benachbarten endlosen Rohlingen hat sich als eine besonders vorteilhafte Eigenschaft erwiesen, die bei allen vorangegangenen, beschriebenen Bambuslagen vorzugsweise anwendbar ist und die Tragfähigkeit der Bauelemente erhöht.
Die Fig. 26 zeigt schematisch die Verbindung dreier Bambuslagen 46, 12, 46 zu einem dreischichtigen Brettsperrholzelement aus Riesenbambus (CLB-Platte) 52. Die dreischichtige CLB- Platte 52 wird analog zu der zweischichtigen endlosen Bambuslage 47 der Fig. 25 hergestellt, wobei eine dritte Schicht 46 unter der Sperrschicht 12 angeordnet ist. Die dritte Schicht ist vorzugsweise analog zu der ersten Schicht 46 aufgebaut. Vorzugsweise werden die drei Lagen mit einer Leimpresse, einer ähnlichen Presskraft und einem ähnlichen Klebstoff verbunden, wie sie oben für das Verbinden von Rohlingen beschrieben wurde. Das Versetzen der Keilverzinkungen eliminiert die Schwachstelle Keilverzinkung, so dass die Bambuslagen 46 statisch homogen angesetzt werden kann. Eine endlose Bambuslage 46 hat so trotz der Stöße homogene Eigenschaften. Das Versetzen der Keilverzinkung zu den benachbarten endlosen Rohlingen hat sich als eine besonders vorteilhafte Eigenschaft erwiesen, die bei allen vorangegangenen, beschriebenen Bambuslagen vorzugsweise anwendbar ist und die Tragfähigkeit der Bauelemente erhöht.
Die Fig. 27 zeigt schematisch die Verbindung zweier endloser Bambuslagen A 46 mit einer dazwischenliegenden Dämmstoffplatte 57, um eine Sandwichplatte 56 herzustellen. Durch Anordnung einer biegesteifen Dämmstoffplatte 57 als mittlere Lage wird vorzugsweise mithilfe einer Leimpresse eine Sandwichplatte 56 hergestellt. Vorzugsweise werden die drei Lagen mit einer ähnlichen Presskraft und einem ähnlichen Klebstoff verbunden, wie sie oben für das Verbinden von Rohlingen beschrieben wurde. Das Versetzen der Keilverzinkungen eliminiert die Schwachstelle Keilverzinkung, so dass die Bambuslagen 46 statisch homogen angesetzt werden kann. Eine endlose Bambuslage 46 hat so trotz der Stöße homogene Eigenschaften. Das ist ein wesentliches Herausstellungsmerkmal der Erfindung. Das Versetzen der Keilverzinkung zu den benachbarten endlosen Rohlingen hat sich als eine besonders vorteilhafte Eigenschaft erwiesen, die bei allen vorangegangenen, beschriebenen Bambuslagen vorzugsweise anwendbar ist und die Tragfähigkeit der Bauelemente erhöht.
Die Fig. 28 zeigt schematisch die Herstellung eines weiteren Bambuselements 62, welches im Sinne der Erfindung als „Rippenelement“, „Rippenplatte“ oder „Rippendecke“ bezeichnet wird. Durch kreuzweise Verklebung einer zweischichtigen Bambusplatte 47 (vorzugsweise analog zur Fig. 25) mit einem orthogonal angeordneten Bambusstab (z.B. Bambusstab A 48) mithilfe einer Leimpresse kann die Rippenplatte hergestellt werden. Eine Hauptebene des Bambusstabs, die entlang der ausgerichteten Bambusfasern verläuft und mehrere seiner Bambuslamellen durchläuft, ist vorzugsweise orthogonal zu einer Hauptebene der Bambusplatte. So entsteht ein Bambuselement mit einem U-förmigen Querschnitt. Die Abmessungen des U-förmigen Querschnitts können von der gewünschten Anwendung abhängen. Das gezeigte Beispiel zeigt relative Abmessungen, die für die Verwendung als verstärkte Wand oder Decke geeignet sind. Andererseits kann auch eine Bambusplatte mit geringerer Breite verwendet werden, um einen U- förmigen Tragpfosten zu bilden. Alternative Rippenanordnungen können auch verwendet werden, um T-, H- oder andere Pfosten zu bilden.
Bei einigen Ausführungsformen der Rippenplatte kann es bevorzugt sein, dass die Platte und die Bambusstäbe (die „Rippen“) aus unterschiedlichen Materialien hergestellt werden. Beispielsweise ist die zweischichtige Platte aus Nadel- oder Laubholz, während die Rippen aus Riesenbambus sind. Das Gegenteil kann auch bevorzugt sein. Ebenso kann die Platte einschichtig, doppelschichtig, dreischichtig oder mehr sein.
Die Fig. 28 zeigt weiterhin eine Ausführungsform, wobei die Platte dreischichtig ist. Wie in der Fig. 28 gezeigt, kann eine weitere Bambuslage aufgebracht werden, um eine dreischichtige Rippenplatte 64 zu bilden. Die dreischichtige Platte 64 umfasst vorzugsweise mindestens eine Lage, welche aus Bambusrohlingen als Grundelement aufgebaut ist. Eine weitere Schicht kann einen Dämmstoff oder ein weiteres Material wie Laubholz umfassen. Es kann bevorzugt sein, dass eine äußere Schicht ein Laubholz oder ein Nadelholz umfasst, um ein traditionelleres Bauprodukt ästhetisch nachzuahmen.
Die Fig. 29 zeigt schematisch die Herstellung eines weiteren Bambuselements, welches im Sinne der Erfindung als „Hohlkastenelement“ 66 bezeichnet wird. Das Hohlkastenelement 66 wird analog zu der Rippenplatte 62 hergestellt. Es werden jedoch bei dem Hohlkastenelement 66 zwei parallele Platten durch mindestens zwei orthogonal zu den Platten angeordneten Rippen getrennt. In einer Ausführungsform des Hohlkastenelements 68 sind die Platten dreischichtige Platten. Vorzugsweise definieren die Platten und Rippen einen Hohlraum 70. In einigen Ausführungsformen der Erfindung ist der Hohlraum 70 mit Luft gefüllt. In anderen Ausführungsformen der Erfindung ist der Hohlraum 70 mit einem Dämmstoff gefüllt. In einigen Ausführungsformen wird der Hohlraum 70 zusätzlich durch Platten versiegelt, die seine beiden Enden abdecken. In solchen Ausführungsformen kann der versiegelte Hohlraum 70 einen niedrigeren Luftdruck als die Umgebungsluft aufweisen. Dies ist erstaunlich effektiv bei der Wärme- und Schalldämmung.
Wie oben bei Fig. 28 beschrieben, können sowohl die Platten als auch die Rippen der Hohlkastenelemente 66, 68 aus Riesenbambus bestehen. Alternativ können die Platten und Rippen aus verschiedenen Materialien bestehen, wobei zumindest ein Teil einer der Platten oder Rippen aus Riesenbambus besteht. Es kann bevorzugt sein, dass eine oder beide der Platten oder Rippen Schichten aus verschiedenen Materialien kombinieren wie z.B. isolierende Schichten und ästhetische Schichten. Die Anzahl der Schichten kann vom Fachmann entsprechend der gewünschten Anwendung bestimmt werden.
Es wurde überraschenderweise festgestellt, dass durch die Bereitstellung von Rippen entweder als Teile von Rippenplatten oder Hohlkastenelementen, Bauelemente von außerordentlich hoher Festigkeit und hervorragenden ästhetischen, thermischen und akustischen Eigenschaften hergestellt werden können.
Die Fig. 30 - 33 zeigen weitere bevorzugte Ausführungsformen von Bauelementen aus Riesenbambus, welche Rippen 72 umfassen. Die dargestellte Art und Anzahl der Rippen sowie die Art und Anzahl der Platten bzw. Schichten ist selbstverständlich nur beispielhaft. Der Fachmann versteht, dass verschiedene Kombinationen von Rohlingen A/B zu verschiedenen Schichten, Platten und Stäben kombiniert werden können um unterschiedliche, nicht gezeigte Rippenplatten und Hohlkastenelemente bilden.
Die Fig. 30 zeigt schematisch einen Querschnitt durch eine Rippenplatte 62 umfassend eine zweischichtige Bambusplatte 47 und drei Bambusstäbe A als Rippen 72. Diese Rippenplatte ist besonders geeignet für den Einsatz in den Wänden und Decken eines Gebäudes. Die Rippenplatte kann auch mit mindestens zwei Rippen 72 hergestellt werden.
Die Fig. 31 zeigt schematisch einen Querschnitt durch eine weitere Rippenplatte 64 umfassend eine dreischichtige Bambusplatte 52 und drei Bambusstäbe A als Rippen 72. Auch diese Rippenplatte ist besonders geeignet für den Einsatz in den Wänden und Decken eines Gebäudes. Die Rippenplatte kann auch mit mindestens zwei Rippen 72 hergestellt werden.
Die Fig. 32 zeigt schematisch einen Querschnitt durch ein Hohlkastenelement 66 umfassend zwei parallele zweischichtige Bambusplatten 47 und drei Bambusstäbe als Rippen 72. Dieses Hohlkastenelement 66 ist besonders geeignet für den Einsatz in den Decken eines Gebäudes. Der Hohlraum des Kastenelementes ermöglicht es, eine hohe Biegefestigkeit mit einem hohen Grad an Wärme- und Schalldämmung und einem geringen Gewicht überraschend erfolgreich zu kombinieren. Die Verwendung solcher Elemente ermöglicht daher den Bau von Gebäuden, die optisch ansprechender und gleichzeitig nachhaltiger in Bezug auf die verwendeten Materialien und den Heizbedarf sind. Das Hohlkastenelement kann auch mit mindestens zwei Rippen 72 hergestellt werden.
Die Fig. 33 zeigt schematisch einen Querschnitt durch ein Hohlkastenelement 68 umfassend zwei parallele dreischichtige Bambusplatten 52 und drei Bambusstäbe als Rippen 72. Dieses Hohlkastenelement ist ebenfalls besonders geeignet für den Einsatz in den Decken eines Gebäudes. Das Hohlkastenelement kann auch mit mindestens zwei Rippen 72 hergestellt werden.
Der Fachmann weiß, dass die Anzahl der Schichten in den verschiedenen Komponenten, die Anzahl der Rippen, die Anzahl der Platten und das Vorhandensein zusätzlicher Materialien gewählt werden können, ohne dass dies vom Geist der Erfindung abweicht. Die Fig. 34 - 38 zeigen im weiteren Detail die Herstellung und den Aufbau mehrerer Bambusplatten inklusive Brettsperrholzelementen (CLB-Platten) und Sandwichplatten. Die folgenden Ausführungsformen von Platten können selbstverständlich mit Rippen kombiniert werden, um Variationen der Rippenplatten zu bilden, die in den Fig. 28 - 33 gezeigt sind.
Die Fig. 34 zeigt, wie mehrere Bambuslagen 44 aus Rohlingen A zu endlosen Rohlingen A 46 verbunden werden können. Hier werden bevorzugt Keilzinkenverbindungen 24 mittels eines Klebstoffs und einer Presskraft 22 angewendet. Die endlosen Bambuslagen 46 weisen eine bevorzugte Länge zwischen 2000 - 30000 mm auf.
Die (optional endlosen) Bambuslagen aus Rohlingen A gelten ebenfalls auch als bevorzugte erfindungsgemäße Endprodukte. Die oben erwähnten Veredelungsverfahren können auch hier angewendet werden sowie ein Verbesserungsverfahren (z.B. Kalibrierung mittels Schleifens, Hobelns und Fräsens) für die Ränder der Bambuslagen.
Brettsperrholzelemente (BSP oder CLP) aus Bambus können optional nur mit Lagen aus Rohlingen vom Typ A oder Lagen aus Rohlingen vom Typ B hergestellt werden. Obwohl ein einziger Bambuslagentyp verwendet werden kann, um ein Brettsperrholzelement zu bilden, ist es bevorzugt, dass Bambuslagen A und B kombiniert werden, wie in dem Beispiel von Fig. 35 gezeigt.
Die Fig. 35 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines Brettsperrholzelementes 38 gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform. In dieser Ausführungsform werden mindestens drei Bambuslagen 12, 46, 12 in aufeinandergestapelter Form zusammen verklebt und verpresst. Die erste und dritte Bambuslage 12 kann aus Rohlingen B hergestellt werden, während die zweite Bambuslage 46 eine Bambuslage aus Rohlingen A ist. Umgekehrt kann die erste und dritte Bambuslage 12 auch vom Typ Rohling A sein, während die zweite Bambuslage 46 eine Bambuslage des Rohlings Typ B ist. Die zweite Bambuslage befindet sich zwischen der ersten und der dritten Bambuslage. Es wird auch bevorzugt, dass eine Faserrichtung der Bambusrohlinge jeder Bambuslage senkrecht zu einer Faserrichtung der Bambusrohlinge einer benachbarten Bambuslage ist. In diesem Fall ist die Faserrichtung der zweiten Bambuslage senkrecht zu der Faserrichtung der ersten und dritten Bambuslage angeordnet, sodass eine CLB-Platte 38 entsteht.
Die drei Bambuslagen werden durch einen Klebstoff und eine Presskraft 22 zusammen verklebt und verpresst. Es ist besonders bevorzugt hierfür einen Pressdruck zwischen 0.15 - 1.5 N/mm2 anzuwenden. Das Pressverfahren kann in einer geeigneten Pressvorrichtung erfolgen. Die entstandene CLB-Platte 38 hat eine bevorzugte Breite zwischen 1000 - 5000 mm, eine bevorzugte Dicke zwischen 30 - 300 mm und eine bevorzugte Länge zwischen 3000 - 18000 mm.
Die CLB-Platte 38 ist ein Brettsperrholzelement im Sinne der Erfindung. Es kann als Endprodukt gelten oder weiter durch Keilzinkenverbindungen zu endlosen CLB-Platten 52 verarbeitet werden.
Die Fig. 36 zeigt ein Verfahren zur Verbindung von zwei oder mehreren CLB-Platten 38. Hierfür werden vorzugsweise Keilzinkenverbindungen oder Generalverzinkungsstöße 26 in Querrichtung der Platte eingesetzt. Diese Keilzinkenverbindungen umfassen ein tiefes Zick-Zack-Muster an den Enden der einzelnen CLB-Platten, die miteinander verbunden werden sollen. Die tiefen Rillen des Zick-Zack-Musters haben vorzugsweise eine Länge von 10 - 40 mm. In dieser bevorzugten Ausführungsform verlaufen die Rillen und entsprechenden Vorsprünge entlang der Kante der CLB- Platte im Wesentlichen orthogonal zur Faserrichtung der Bambusstäbe der ersten und dritten Lage. Die entstehenden endlosen CLB-Platten 52 weisen eine bevorzugte Länge zwischen 2000 - 30000 mm, insbesondere 10000 - 18000 mm auf.
Die Fig. 37 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, wobei eine CLB-Platte 54 mit fünf Bambuslagen bereitgestellt wird. In dieser Ausführungsform sind alle fünf Bambuslagen desselben Typs, nämlich Bambuslage B 12. Die Faserrichtungen alternieren zwischen benachbarten Bambuslagen, sodass die Faserrichtungen zwei direkt aufeinanderliegender Bambuslagen vorzugsweise immer orthogonal zueinander sind. Alternative Ausführungsformen der Erfindung sind CLB-Platten mit einer größeren Anzahl von Bambuslagen. Es können beispielsweise CLB-Platten mit sieben, neun und elf Bambuslagen erstellt werden. Besonders bevorzugt ist es, dass eine CLB-Platte eine ungerade Anzahl von Bambuslagen aufweist. Die Typen können ggf. kombiniert werden. Alternativ kann eine CLB-Platte nur Lagen desselben Typs enthalten.
Die Fig. 38 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, wobei eine CLB-Platte 56 eine Isolationsschicht 58 umfasst. In dieser Ausführungsform wird die Isolationsschicht 58 aus Bambusschaum, der vorzugsweise aus Bambusresten von einem vorherigen Verfahrensschritt hergestellt wird, ausgebildet. Die Außenschichten können selbst eine CLB-Platte sein. In diesem Fall werden die CLB-Platten 52 gemäß der Fig. 36 oder 37 angewendet.
Sowohl die drei-schichtige CLB-Platte der Fig. 35, die endlose drei-schichtige CLB-Platte der Fig. 36, die fünf-schichtige CLB-Platte der Fig. 37 als auch die Isolationsschicht umfassende CLB-Platte der Fig. 38 gelten als Brettsperrholzbauelemente im Sinne der Erfindung. Alle können als Endprodukt dienen und sind für tragende Zwecke geeignet.
Es ist bevorzugt, diese Endprodukte einem Veredelungsverfahren zu unterziehen. Die Ränder oder Öffnungen (beispielsweise für Fenster, Türen) der Brettsperrholzbauelemente werden bevorzugt durch Sägen oder Fräsen kalibriert und/oder geglättet. Die Brettsperrholzbauelemente können weiterhin auch geschliffen und oberflächenbehandelt werden.
In allen Ausführungsformen können statt der Keilzinkenverbindung ein oder mehrere Holz- Holzverbinder 60 verwendet werden, wie in den Fig. 39 und 40 gezeigt wird. Die Holz- Holzverbinder tragen dem Umstand Rechnung, dass sich die zu erstellenden Bambuselemente aufgrund ihrer Härte schwer mit Metallschrauben verbinden lassen. Die Holz-Holzverbinder sind ein zusätzliches Element, vorzugsweise aus Bambusholz, das eine besonders vorteilhafte Form aufweist. Das Zusatzelement weist vorzugsweise eine sogenannte Schwalbenschwanzform auf, die ähnlich wie die Finger und/oder Rillen der Keilverzinkungen zug- und biegefest wirken. Vorzugsweise umfasst die Schwalbenschwanzform mehrere spitzwinklige Vorsprünge. Es ist besonders bevorzugt, dass die Holz-Holzverbindungen zwei gegenläufige Unterteile 60a und 60b umfassen. Die Holz-Holzverbindung wird an den Enden der miteinander zu verbindenden Teile formschlüssig, optional manuell mit schwerem Hämmern eingesetzt und bleibt danach in Position. Vorzugsweise werden die Verbinder und die für sie vorgesehenen Aussparungen durch Fräsen und Sägen so ausgearbeitet, dass sie eine komplementäre genaue Form bilden und eine kraftschlüssige Verbindung entsteht. Der Einsatz eines Klebstoffes ist hierbei optional, kann aber bevorzugt sein. Die bevorzugten erfindungsgemäßen Bauelemente können vorproduziert und innerhalb Europas als Sondertransporte zu Baustellen transportiert und dort zu ganzen Wand-Decke-Dacheinheiten verschraubt werden. Bei Überseeprojekten ist es bevorzugt, die maximalen Abmessungen auf Containerabmessungen zu reduzieren. Die Bauelemente können dann bei Überseebaustellen ebenfalls zu ganzen Wand-Decke-Dacheinheiten verschraubt werden.
Diese Montagearbeiten sind sehr zeitaufwendig und bedürfen einer großen Anzahl von Schrauben. Ein X-förmiger Einsatz (X-fix) als selbstspannendes, kraftschlüssiges Holz-Holz- Verbindungssystem kann die Montage um ein Vielfaches vereinfachen. Das X-fix Verbindungssystem hält ca. die dreifache Belastung gegenüber Schraubensystemen aus.
Das X-fix Verbindungssystem besteht vorzugsweise aus zwei schwalbenschwanzförmigen, konisch gegenläufigen Keilen aus Birke Furnier-Sperrholz, die in eingefrästen, schwalbenschwanzförmige Verbindungsnuten in den CLB-Platten mit einem Hammer eingeschlagen werden können. Auf diese Weise werden die Bauelemente fest und kraftschlüssig miteinander verbunden.
Die Fig. 46 zeigt schematisch ein beispielhaftes Verfahren zur Verarbeitung von Riesenbambus, um die hier beschriebenen Bambuselemente herzustellen. Eine erste Phase 74 des Verfahrens erfolgt auf einer Bambusplantage und umfasst vorzugsweise Düngen, Bewässern, Fällen und/oder Schneiden der Bambus. Vorzugsweise werden die Bambusrohre auf eine handliche Länge von bis zu 7 - 10 m zugeschnitten. Dies erleichtert den T ransport und die Handhabung. Vorzugsweise sind die Bambusrohre zum Zeitpunkt der Ernte mindestens 3 Jahre alt. Die untersten 7-10 Meter des Bambusrohrs werden vorzugsweise mit geerntet, da dieser Teil für die Herstellung einheitlicher Bambuslamellen verwendet werden kann. Die Bambusse gehören vorzugsweise zu den Arten Dendrocalamus asper, Dendrocalamus Giganteus, Phylostachys edulis oder Guadua angustofolia. Phylostachys edulis wird besonders bevorzugt. Nicht einschränkend wird offenbart, dass die Riesenbambusse vorzugsweise in Mittel- oder Südamerika angebaut und geerntet werden, vorzugsweise in Brasilien, besonders bevorzugt in der Provinz Säo Paulo.
Eine zweite Phase 76 des Verfahrens betrifft die Produktion von Bambuslamellen und erfolgt vorzugsweise in einer oder mehreren Produktionsstätten. Die geernteten Bambusrohre werden zu einer Sortierstation transportiert und dort vorzugsweise auch auf 1 - 3m abgelängt. Die Bambusrohre werden optional nach Kriterien wie Durchmesser und Wandstärke sortiert. Die Bambusrohre werden bevorzugt automatisiert mit Scannern sortiert, um die Produktionskapazität hochzuhalten. Die Bambusrohre können danach in Spaltlinge 6 - 20 aufgetrennt werden. Die Spaltlinge werden vorzugsweise zweiseitig vorgehobelt. Die Außenhaut wird hierbei vorzugsweise entfernt. Die Bambuslamellen werden danach vorzugsweise gedämpft bei einer Temperatur von bis zu 200 °C, dann vorzugsweise zwischen 80°C - 120°C und getrocknet bei einer Temperatur von bis zu 100 °C, vorzugsweise zwischen 70 °C - 80 °C. Die Bambusrohlamellen werden danach vorzugsweise vierseitig gehobelt. Alternativ kann es sich hierbei um einseitiges, zweiseitiges, dreiseitiges oder vierseitiges Hobeln handeln. Die fertigen Bambuslamellen werden vorzugsweise automatisiert mit Scannern nach den Kriterien Käferbefall, Maßhaltigkeit, Parallelität, Rechtwinkligkeit sortiert. Eine dritte Phase 78 des Verfahrens betrifft die Produktion von Bambusrohlingen 28, 30, endlosen Bambusrohlingen 31 , 42 und weiteren Bambuselementen. Hierbei werden mehrere Bambuslamellen faserparallel nebeneinander angeordnet und unter einem Pressdruck miteinander verklebt und nach Aushärten kalibriert. Hierdurch werden Bambusrohlinge als Grundelement erzeugt, um durch Keilverzinkungen zu endlosen Bambusrohlingen 31 , 42 gefertigt zu werden. Die Bambusrohlinge 28, 30, 31 , 42 können als Endprodukt gelten oder zu komplexeren Elementen gefertigt werden. Die Endprodukte werden vorzugsweise kalibriert, indem sie gehobelt, gefräst und/oder oberflächenbehandelt usw. werden.
In einer vierten Phase 79 werden aus mindestens zwei endlosen Rohlingen, Stäbe mit versetzten Keilverzinkungen gefertigt. Die fertigen Endprodukte werden dann paketiert und transportiert oder vorzugsweise weiterverarbeitet. Hierbei werden mehrere Bambusrohlinge faserparallel nebeneinander angeordnet und unter einem Pressdruck miteinander verklebt und nach Aushärten kalibriert.
Eine fünften Phase 80 des Verfahrens betrifft den optionalen Einsatz der Bambuselemente in einem Bauverfahren und/oder die Weiterverarbeitung zu nochmals komplexeren Elementen.
Die Fig. 47 illustriert die geernteten Bambusrohre, die Spaltlinge, die vorgehobelten Bambuslamellen, die getrockneten Bambuslamellen, die gehobelten Bambuslamellen, die sortierten und oberflächenbehandelten Bambuslamellen und Rohlinge.
Fig. 58 zeigt schematisch einen Brettschichtbalken aus Bambusstäben und BSH Nadelholz. Dabei werden Bambusstäbe 51 mit Brettschichtholzbalken aus Nadelholz an den Schmalseiten zu Balken Figur 58 verklebt. Der entstandene Brettschichtbalken 81 hat eine bevorzugte Breite zwischen 60 - 200 mm, eine bevorzugte Dicke zwischen 100 - 400 mm und eine bevorzugte Länge zwischen 3000 - 18000 mm.
Fig. 59 zeigt schematisch einen T-Träger aus Bambusstäben 51. Dabei werden zwei Bambusstäbe 51 zu T-Balken (Figur 59) verklebt. Ein Bambusstab 51 bildet den Unterflansch und ein Bambusstab 51 einen Steg aus. Überraschenderweise ist die Tragkraft der Balken 59 höher als reines Brettschichtholz mit derselben Höhe. Optional werden ein Bambusstab 51 und ein Furnierschichtholzbalken (LVL) 56 zu T-Balken (Figur 59) verklebt. Ein Bambusstab 51 bildet den Unterflansch und ein Furnierschichtholzbalken (LVL) 55 einen Steg aus. Überraschenderweise ist die Tragkraft der Balken 59 höher als reines Brettschichtholz mit derselben Höhe. Der entstandene T-Träger 82 und 83 hat eine bevorzugte Breite zwischen 60 - 200 mm, eine bevorzugte Dicke zwischen 100 - 1000 mm und eine bevorzugte Länge zwischen 3000 - 18000 mm.
Fig. 60 zeigt schematisch einen Doppel T-Träger aus Bambusstäben. Dabei werden drei Bambusstäbe 51 zu Doppel T-Balken (Figur 60) verklebt. Ein Bambusstab 51 bildet den Unterflansch, ein Bambusstab 51 den Steg aus und ein Bambusstab 51 bildet den Oberflansch. Optional werden zwei Bambusstäbe 51 und ein Furnierschichtholzbalken (LVL) 56 zu Doppel T- Balken (Figur) 60 verklebt. Ein Bambusstab 51 bildet den Unterflansch, ein Furnierschichtholzbalken (LVL) 55 einen Steg und ein Bambusstab 51 bildet den Oberflansch. Der entstandene Doppel T-Träger 84 und 85 hat eine bevorzugte Breite zwischen 60 - 200 mm, eine bevorzugte Dicke zwischen 150 - 1000 mm und eine bevorzugte Länge zwischen 3000 - 18000 mm.
Fig. 61 zeigt schematisch ein Deckenelement aus T-Trägern (Figur 59) und Holzwerkstoffplatten 58. Dabei werden aus T-Balken (Figur 59) und Span-, Sperrholz- oder Dreischichtplatten 58 Deckenelemente konstruiert (Figur 61 ). Dazu werden Span-, Sperrholz- oder Dreischichtplatten 59 mit Klebstoff, Nägeln, Klammern, Schrauben mit dem Unterflansch 51 verbunden. Das entstandene Deckenelement aus T-Trägern 86 hat eine bevorzugte Breite zwischen 600 - 4000 mm, eine bevorzugte Dicke zwischen 100 - 1000 mm und eine bevorzugte Länge zwischen 3000 - 18000 mm.
Fig. 62 zeigt schematisch ein Deckenelement aus Doppel-T-Trägern (Figur 60) und Holzwerkstoffplatten 58. Dabei werden aus Doppel T-Balken (Figur 60) und Span-, Sperrholz- oder Dreischichtplatten 59 Deckenelemente konstruiert (Figur 62). Dazu werden Span-, Sperrholz- oder Dreischichtplatten 58 mit Klebstoff, Nägeln, Klammern, Schrauben mit dem Unterflansch 51 verbunden. Das entstandene Deckeneiement aus Doppel-T-Trägern 87 hat eine bevorzugte Breite zwischen 600 - 4000 mm, eine bevorzugte Dicke zwischen 150 - 1000 mm und eine bevorzugte Länge zwischen 3000 - 18000 mm.
Es wurden verschiedene Tests durchgeführt, um die Materialeigenschaften von erfindungsgemäßen Bambuselementen zu untersuchen. Die Tests umfassten zwei Gruppen, von denen der erste Bambuslamellen aus Giant Bambus ( „Dendrocalamus giganteus“) und der zweite Bambuslamellen aus Moso Bambus („Phylostachys edulis“) umfasste. Die Musterbambuselemente aus Giant Bambus (oder Dendrocalamus giganteus) hatten Abmessungen von 40 x 100 x 1900 mm (Bambusstäbe) und 80 x 80 x 80 mm. Musterbambusstäbe aus Moso Bambus (oder Phylostachys edulis) hingegen hatten Abmessungen von 42 x 102 x 1900 mm. Für die Flächenverklebung wurde ein Polyurethan-Klebstoff und für die Keilzinkenverkleidung ein fugenfüllender Melaminharzkleber verwendet. In Anlehnung an die EN 408 wurden die Parameter Rohdichte, Biegefestigkeit sowie die Schub- und Druckfestigkeit der Musterbambuselemente ermittelt. Die Biegefestigkeit der Keilzinken wurde gemäß den Angaben der EN 14080 mittels Flachkant-Biegeprüfungen bestimmt. Hierfür wurden die Musterbambuselemente als Vierpunkt- Biegeprüfungen auf der Universalprüfmaschine TIRA 500 kN (PMN 16001) eingebaut. Verformungen in Trägermitte wurden zusätzlich mit Hilfe von induktiven Wegsensoren dokumentiert. Die Druckprüfungen an den Prüfkörpern mit den Abmessungen 80 x 80 x 80 mm wurden an einer Amsler 5000 kN Maschine (PMN 15002) durchgeführt. Eine Berechnung der charakteristischen Kennwerte erfolgte nach Angaben der EN 14358. Die folgende Tabelle 1 fasst die Ergebnisse kurz zusammen.
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Tabelle 1 - Zusammenfassung der Prüfergebnisse für Giant Bambus und Moso Bambus
Der Unterschied zwischen der charakteristischen hochkant Biegefestigkeit und der flachkant Biegefestigkeit zeigt einen deutlichen Volumeneffekt bzw. Einfluss der Orientierung der Fasern der Bambuslamellen. Außerdem zeigt sich, dass die verschiedenen Rohlinge, wenn sie zusammengefügt werden, synergetisch zur Gesamtfestigkeit des Bambusstabs beitragen. Die Experimente und Ergebnisse werden im Folgenden näher veranschaulicht.
Bei den Druckprüfungen an Bambuselementen aus Giant Bambus (Dendrocalamus giganteus) wurde die Rohdichte bei einer angenommenen Normalverteilung mit 824 kg/mm3 ermittelt. Der charakteristische Wert der Druckfestigkeit betrug rund 75 N/mm2 und der Druckelastizitätsmodul rund 7400 N/mm2. Der Druckelastizitätsmodul war durch ein Querzugversagen der Klebefugen begrenzt. Die Ergebnisse der Druckprüfungen an Bambuselementen aus Giant Bambus mit Abmessungen 80 x 80 x 80 mm werden in der folgenden Tabelle 2 ausführlicher dargelegt.
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Tabelle 2 Ergebnisse und statistische Auswertung von Druckprüfungen für kubische Bambuselemente aus Giant Bambus
Bei Musterbambusstäbe aus Giant Bambus (Dendrocalamus giganteus) wurden auch Hochkant- und Flachkant- Biegeprüfungen durchgeführt. Bei der Hochkant-Biegeprüfung war die Festigkeit der Bambusstäbe durch Auftreten von kombinierten Brüchen aus Biegung und Schub limitiert. Hierbei konnte ein teilweises Versagen in der Zug-Zone festgestellt werden, das dann in einen schlagartigen Schubbruch übergegangen ist.
Die Fig. 48 zeigt einen Musterbambusstab 50 aus Giant Bambus gemäß einer Ausführungsform der Erfindung während einer Hochkant-Biegeprüfung. Der Bambusstab 50 wurde in der dem Fachmann bekannten Hochkant-Stellung angeordnet. Die Breite w des Bambusstabes war vertikal angeordnet, so dass die Dicke d (die schmalere längliche Fläche) horizontal angeordnet war. Die obere, schmalere, längliche Fläche (Dicke d), die frei gelassen ist, wird hier als Hochkant bezeichnet. Auf den Hochkant wurde eine Last orthogonal (in Richtung der Schwerkraft) ausgeübt, bis der Bambusstab brach. Die Figur zeigt eine typische Versagensform für diesen Bambusstab.
Die Fig. 49 zeigt grafisch die Ergebnisse der Hochkant-Biegeprüfung für mehrere Bambusstäbe gemäß der Erfindung. Bei allen Bambusstäben wareine Kraft von mindestens 22000 N erforderlich, um den Bambusstab zu brechen. Bei einigen getesteten Bambusstäben lag die Mindestkraft für die Brechung bei mindestens 32800 N.
Die Fig. 50 - 51 zeigen einen Bambusstab 50 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung während einer weiteren Hochkant-Biegeprüfung mit Prüfung des Schubversagens. Dabei wurde die Verschiebung der verschiedenen Schichten des Bambusstabs gegeneinander gemessen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 3 quantitativ zusammengefasst. Die Tabelle 3 zeigt, dass aus den experimentellen Daten eine durchschnittliche Schubfestigkeit fv von 3,71 MPa berechnet wurde. Dies ist ein überraschend hoher Wert und übertrifft den von den üblicherweise verwendeten Hölzern.
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Tabelle 3 - Quantitative Ergebnisse der Hochkantprüfungen für Bambusstäbe aus Giant Bambus Bei den oben genannten Proben 1 - 12 haben alle getesteten Bambusstäbe eine Länge L von 1800 mm und einen Abstand a der Lasteinleitung zum Auflager von 600 mm (aus Platzgründen nicht in der obigen Tabelle aufgeführt).
Die Fig. 52 - 53 zeigen einen Bambusstab 50 aus Giant Bambus (Dendrocalamus giganteus) gemäß einer Ausführungsform der Erfindung während einer Flachkant-Biegeprüfung. Der Bambusstab 50 wurde in der dem Fachmann bekannten Flachkant-Stellung angeordnet. Das heißt, die Breite w des Bambusstabes 50 wurde horizontal angeordnet, sodass eine obere Breitenfläche (die Flachkante) frei gelassen wurde. Auf die Flachkante wurde eine Last orthogonal (in Richtung der Schwerkraft) ausgeübt, bis der Bambusstab brach. Wie in den Figuren erkennbar, ist es aufgrund der hohen Zugfestigkeiten der getesteten Bambusstäbe vermehrt zu einem duktilen Druckversagen in der Biegedruckzone gekommen.
Die Fig. 54 zeigt grafisch die Ergebnisse der Flachkant-Biegeprüfung für mehrere Bambusstäbe gemäß der Erfindung. Bei allen Bambusstäben wareine Kraft von mindestens 32000 N erforderlich, um den Bambusstab zu brechen. Bei einigen Bambusstäben war die erforderliche Kraft über 37000 N. Diese Ergebnisse werden in der Tabelle 4 quantitativ wiedergegeben. Alle Proben 1 - 4 aus Tabelle 4 hatten eine Länge L von 800 mm (aus Platzgründen nicht aufgeführt). Die Tabelle zeigt, dass aus den Rohdaten eine durchschnittliche Biegefestigkeit von 151 N/mm2 und ein durchschnittlicher E-Modul von 23332 N/mm2 berechnet wurden.
Figure imgf000055_0001
Tabelle 4 - Quantitative Ergebnisse der Flachkantprüfungen für Bambusstäbe aus Giant Bambus Die Fig. 55 - 56 zeigen einen Bambusstab aus Giant Bambus (Dendrocalamus giganteus) gemäß der Erfindung im Laufe einer Biegeprüfung der Keilverzinkung 24 zwischen zwei Bambusstäben 48. Die Ergebnisse der Prüfung mehrerer erfindungsgemäßer Bambusstäbe 50 sind in der Fig. 57 gezeigt. Hierbei ist ersichtlich, dass bei allen getesteten Bambusstäben eine Kraft von mindestens 12535 N erforderlich war, damit die Keilverzinkung versagt. Diese Ergebnisse werden auch in der Tabelle 5 quantitativ wiedergegeben. Der aus den experimentellen Rohdaten berechnete E-Modul ist in der letzten Spalte der Tabelle 5 angegeben. Trotz des Vorhandenseins der Keilverzinkungen wurde ein durchschnittliches E-Modul von 21380 MPa ermittelt.
Figure imgf000056_0001
Tabelle 5 - Quantitative Ergebnisse der Prüfung der Keilverzinkungen
Es wurden auch an den Bambusstäben 50 aus Moso Bambus (Phylostachys edulis) Biegeversuche durchgeführt. Die Bambusstäbe aus Moso Bambus (Phylostachys edulis) zeigen ein ähnliches Verhalten wie diejenigen aus Giant Bambus (Dendrocalamus giganteus). Der charakteristische Wert der Biegefestigkeit beträgt 108 N/mm2 und die Schubfestigkeit 4,6 N/mm2. Die Biege- Elastizitätsmodul beträgt ungefähr 14.000 N/mm2. Die folgende Tabelle 6 zeigt die Ergebnisse und statistische Auswertung der Hochkant-Biegeprüfungen auf Bambusstäben aus Moso Bambus (Phylostachys edulis).
Figure imgf000057_0001
Tabelle 6 - Quantitative Ergebnisse der Hochkantprüfungen für Bambusstäbe aus Moso Bambus
Die Tabelle 7 zeigt einen Vergleich zwischen den mechanischen Eigenschaften eines erfindungsgemäßen Bambusstabs 48 und 50 mit gleichdimensionierten Stäben aus Fichte C24, BauBuche und Stahl S235. Wie die Tabelle zeigt, übertreffen die Eigenschaften des Bambusstabs 48 und 50 die der anderen Holztypen bei weitem und sind mit denen von Stahl vergleichbar.
Figure imgf000057_0002
Tabelle 7 - Quantitativer Vergleich von Bambusstäben und Stäben aus anderen Materialien Mit einer Biegefestigkeit von 125 MPa ist die Biegefestigkeit des Bambusstabs mindestens 5-mal so hoch wie die von Fichte C24 (24 MPa) und fast doppelt so hoch wie die von BauBuche (75 MPa). Es sei auch darauf hingewiesen, dass die Biegefestigkeit des Bambusstabs mehr als die Hälfte derjenigen von Stahl beträgt. Außerdem ist das Elastizitätsmodul des Bambusstabs mit 21000 MPa fast doppelt so hoch wie der von Fichte C24 und BauBuche (11000 bzw. 13500 MPa). Der erfindungsgemäße Bambusstab kann daher viele traditionelle Baumaterialien sicher ersetzen und bietet gleichzeitig überraschende Vorteile in Bezug auf Nachhaltigkeit, Ästhetik und Erdbebensicherheit. Die komplexeren Bauelemente gemäß der Erfindung wie größere Stäbe, Bambuslagen, Brettsperrholzelemente und Rippenplatten haben zusätzlich vielversprechende mechanische und funktionelle Vorteile gezeigt.
Abkürzungen
F max (N) Maximale Last (Newton)
Km.global (N/mm) Federsteifigkeit (kurz Steifigkeit)
R2 Mathematisch: Bestimmtheitsmaß b (mm) Breite Balken h (mm) Höhe Balken
I (mm) Länge Balken a (mm) Abstand Lasteinleitung zum Auflager (mm) Messlänge lokaler E-Modul fm (N/mm2) Biegefestigkeit fv (N/mm2) Schubfestigkeit
Em,g (N/mm2) Elastizitätsmodul (global)
Em,i (N/mm2) Elastizitätsmodul (lokal)
Minimum
Maximum
Mean Value Mittelwert
COV Coefficient of Variation (Variationskoeffizient)
Standard Deviation Standardabweichung mo,o5, mmean acc. to EN 1435 5%-Fraktilwert und Mittelwert einer Eigenschaft
BEZUGSZEICHENLISTE
2 - Bambusstange
4 - Bambuslamelle
6 - Bambusstab B
8 - Endloser Bambusstab B
10 - Bambuslage B
12 - Endlose Bambuslage B
14 - sternförmiges Spaltmesser
16 - Trockenkammer
22 - Presskraft
24 - Keilzinkenverbindung in Längsrichtung
26 - Generalverzinkungsstoß
28 - Rohling A
30 - Rohling B
31 - Endloser Rohling B
32 - Säge
32A - Kreissäge
33 - Hobelmaschine
36 - Pressvorrichtung
38 - CLB-Platte
42 - Endloser Rohling A
44 - Bambuslage A
46 - Endlose Bambuslage A
47 - Zweischichtige endlose Bambuslage
48 - Mehrschichtiger Bambusstab A
50 - Mehrschichtiger endloser Bambusstab A
51 - Mehrschichtiger endloser Bambusstab A mit versetzten Keilverzinkungen
51 A - Mehrschichtiger endloser Bambusstab A mit versetzten Keilverzinkungen und breiterem Querschnitt
52 - Endlose CLB-Platte 54 - 5-Schichtige endlose CLB-Platte
55- Furnierschichtholz, LVL
56 - Endlose CLB-Platte umfassend Dämmschicht (Sandwichelement)
57 - Dämmschicht
58 - Bambusdämmschaum
59- Holzwerkstoffplatten (Span- und Sperrholzplatten)
60 - schwalbenschwanzförmige Holz-Holzverbindung
60a - Erstes Teil der Holz-Holzverbindung
60b - Zweites Teil der Holz-Holzverbindung
62 - Gerippte zweischichtige Bambuslage
64 - Gerippte mehrschichtige CLB-Platte
66 - Hohlkastenelement mit zweischichtigen Bambuslagen
68 - Hohlkastenelement mit mehrschichtigen CLB-Platten
70 - Hohlraum
72 - Rippe
74 - Bambusplantage
76 - Produktion von Lamellen
78 - Produktion von Rohlingen und endlosen Rohlingen
79 - Produktion von Stäben
80 - Lieferung Rohlinge und Stäbe an weiterverarbeitende Betriebe Leimholzprodukte und Holzhandel
81 - Kombibalken
82 - T-Träger
83 - Kombi T-Träger
84 - Doppel T-Träger
85 - Kombi Doppel T-Träger
86 - Deckenelement mit T-Träger
87 - Deckenelement mit Doppel T-Träger d - Dicke w — Breite I - Länge
A -Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Keilverzinkungen

Claims

ANSPRÜCHE
1. Bambusrohling (28, 30), insbesondere zur Erstellung von tragenden Bauelementen, dadurch gekennzeichnet, dass der Bambusrohling eine Vielzahl von faserparallel nebeneinander angeordneten und mittels eines Klebstoffes miteinander verbundenen Bambuslamellen (4) umfasst, wobei das Material für die Bambuslamellen (4) von einer Riesenbambusart stammt, die Bambuslamellen (4) durch einen Pressdruck von 0.05 - 1.5 N/mm2 miteinander verklebt sind und die Bambuslamellen (4) eine Dicke (d) von mindestens 5 mm aufweisen.
2. Bambusrohling (28, 30) gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Bambuslamellen (4) eine Breite (w) zwischen 20 - 70 mm und eine durchschnittliche Länge (I) zwischen 1000 - 6000 mm aufweisen, wobei der Bambusrohling (28, 30) vorzugsweise rechtwinklig kalibriert ist.
3. Bambusrohling (31 , 42) gemäß einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Bambusrohling (31 , 42) einen ersten und einen zweiten Bambusrohling (28, 30) gemäß einem der vorherigen Ansprüche umfasst, wobei der erste und der zweite Bambusrohling (28, 30) jeweils zwei Stirnseiten aufweist, wobei der erste Bambusrohling (28, 30) durch eine Keilzinkenverbindung (24) an seiner Stirnseite mit einem Pressdruck zwischen 0.05 - 0.3 N/mm2 mit einer Stirnseite des zweiten Bambusrohlings (28, 30) gestoßen wird.
4. Bambusrohling (28, 30) gemäß einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Bambuslamellen (4) eine Holzfeuchte von 3 - 12% aufweisen.
5. Bambusrohling (28, 30) gemäß einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff ein Einkomponenten-Klebstoff umfassend Polyurethanklebstoff (PUR) ist oder der Klebstoff ein Zweikomponenten-Klebstoff ist, vorzugsweise umfassend Melamin- Harnstoff-Formaldehyd-Klebstoff (MUF).
6. Bambusstab (6, 8, 48, 50, 51 , 51 A), insbesondere zur Verwendung als tragendes Bauelement, umfassend eine Vielzahl von Rohlingen (28, 30, 31 , 42) gemäß einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Bambusrohlinge (28, 30, 31 , 42) vier längliche Seiten und zwei Stirnseiten aufweisen, wobei eine Vielzahl von Rohlingen (28, 30, 31 , 42) mittels eines Klebstoffes und eines Pressdrucks von 0.05 - 1 .5 N/mm2 entlang einer oder mehrerer ihrer länglichen Seiten miteinander verklebt sind. Bambusstab (6, 8, 48, 50, 51 , 51 A) gemäß dem vorherigen Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass der Bambusstab (6, 8, 48, 50, 51 , 51 A) eine Breite zwischen 20 - 400 mm, vorzugsweise 20 - 50 mm, eine Dicke (d) zwischen 50 - 400 mm und eine Länge zwischen 1000 - 6000 mm, vorzugsweise 1000 - 3000 mm aufweist. Bambusstab (6, 8, 48, 50, 51 , 51 A) gemäß einem der zwei vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Bambusrohlinge durch kraftschlüssige Verbindungen (24), vorzugsweise durch Keilzinkenverbindungen (24), durch ihre Stirnseiten miteinander verbunden sind, wobei ein Abstand (A) in Längsrichtung zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden kraftschlüssigen Verbindungen (24) mindestens 0,3 m beträgt und der Bambusstab eine bevorzugte Länge zwischen 2000 - 30000 mm aufweist. Bambusstab (6, 8, 48, 50, 51 , 51 A) gemäß einem der drei vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Bambusrohlinge (42, 31) Keilzinkenverbindungen (24) umfassen und mittels eines Klebstoffes und, eines Pressdrucks von 0.05 - 0.3 N/mm2 entlang einer oder mehrerer ihrer länglichen Seiten miteinander verklebt sind, wobei die Keilzinkenverbindungen (24) von benachbarten Bambusrohlingen (31 , 42) in Längsrichtung zueinander versetzt angeordnet sind. Bambuslage (10, 12, 44, 46), insbesondere zur Verwendung als tragendes Bauelement, dadurch gekennzeichnet, dass die Bambuslage (10, 12, 44, 46) eine Vielzahl von Bambusrohlingen (28, 30, 31 , 42) gemäß einem der Ansprüche 1 - 5 umfasst, wobei die Bambusrohlinge (28, 30, 31 , 42) faserparallel nebeneinander angeordnet sind und mittels eines Klebstoffs unter einem Pressdruck von 0.05 - 1 .5 N/mm2 miteinander verklebt sind. Bambuslage (10, 12, 44, 46) gemäß dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Bambusrohlinge (28, 30, 31 , 42) in Längsrichtung durch Kraftschlussverbindungen (24, 26), vorzugsweise durch Keilzinkenverbindungen (24, 26), miteinander verbunden sind, wobei ein Abstand (A) zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgende Kraftschlussverbindungen (24, 26) mindestens 0,3 m beträgt, wobei die Bambuslage (10, 12, 44, 46) eine bevorzugte Breite von 1000 - 3000 mm und eine bevorzugte Länge von 2000 - 30000 mm aufweist. Bambuslage (10, 12, 44, 46) gemäß einem der zwei vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bambusrohlinge (28, 30, 31 , 42) mittels eines Klebstoffes und eines Pressdrucks von 0.05 - 0.5 N/mm2 entlang einer oder mehrerer ihrer länglichen Seiten miteinander verklebt sind, wobei die Keilzinkenverbindungen (24) der benachbarten Bambusrohlinge (28, 30, 31 , 42) in Längsrichtung zueinander versetzt angeordnet sind. Brettsperrholzelement (38, 47, 52, 54) zur Verwendung als tragendes Bauelement, dadurch gekennzeichnet, dass das Brettsperrholzelement (38, 52, 54, 56) eine Vielzahl von aufeinander gestapelten und mittels eines Klebstoffes miteinander verbundenen Bambuslagen (10, 12, 44, 46) gemäß einem der Ansprüche 10, 11 oder 12 umfasst. Brettsperrholzelement (38, 52, 54) gemäß dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine Faserrichtung der Bambuslamellen (4) jeder Bambuslage (10, 12, 44, 46) senkrecht zu einer Faserrichtung der Bambuslamellen (4) einer benachbarten Bambuslage (10, 12, 44, 46) ist. Brettsperrholzelement (38, 47, 52, 54) gemäß einem der zwei vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bambuslagen (10, 12, 44, 46) durch einen Druck von 0.05 - 0.8 N/mm2 miteinander verklebt sind, wobei das Brettsperrholzelement (38, 47, 52, 54) eine bevorzugte Dicke von 30 - 300 mm, eine bevorzugte Breite von 500 - 5000 mm und eine bevorzugte Länge von 3000 - 18000 mm aufweist. Brettsperrholzelement (38, 47, 52, 54) gemäß einem der Ansprüche 13 - 15 dadurch gekennzeichnet, dass das Brettsperrholzelement (38, 47, 52, 54) eine Länge von 10000 - 30000 mm und/oder eine Breite von 2000 - 6000 aufweist. Brettsperrholzelement (38, 47, 52, 54) gemäß einem der Ansprüche 13 bis 16 dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff einen der folgenden formaldehydfreien Klebstoffe umfasst: Aminoharze auf Basis von Glykolaldehyd, einen Klebstoff auf Basis von Lignin, einen Klebstoff auf Basis von Tannin, einen Klebstoff auf Basis von Stärke, einen Klebstoff auf Basis von Sojaprotein, einen Klebstoff auf Basis von Furfural, einen Klebstoff auf Basis von Naturphenol, einen Klebstoff auf Basis von Polyvinylacetat, einen Klebstoff auf Basis von Zucker-Derivaten, einen Epoxidharzklebstoff auf Basis von epoxidierten Pflanzenölen und/oder einen Klebstoff auf Basis von hydroxyfunktionellen Polyestern. Sandwichplatte (56) umfassend eine Bambuslage (10, 12, 44, 46) gemäß einem der Ansprüche 10 - 12 und/oder ein Brettsperrholzelement (38, 47, 52, 54) gemäß einem der Ansprüche 13 - 17 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Isolationsschicht (57) zwischen zwei aufeinander angeordneten Bambusschichten angeordnet ist, wobei die Bambusschichten Bambuslagen (10, 12, 44, 46), Brettsperrholzelemente (38, 47, 52, 54) oder eine Kombination davon sind, wobei die Isolationsschicht (57) vorzugsweise einen Holzschaum umfasst, der vorzugsweise aus Bambusholzresten hergestellt wird, wobei die Isolationsschicht (57) eine bevorzugte Dichte zwischen 40 und 250 kg/m3 aufweist, wobei die Sandwichplatte (56) eine bevorzugte Breite zwischen 600 - 2000 mm, eine bevorzugte Dicke zwischen 100 - 400 mm und eine bevorzugte Länge zwischen 2000 - 18000 mm aufweist. Decken- oder Wandelement (62, 64, 66, 68) dadurch gekennzeichnet, dass das Decken- oder Wandelement (62, 64, 66, 68) eine Vielzahl von Bambuslagen (10, 12, 44, 46) gemäß einem der Ansprüche 10 - 12 und/oder Brettsperrholzelementen (38, 47, 52, 54) gemäß einem der Ansprüche 13 - 17 und/oder eine Sandwischplatte (56) gemäß dem vorherigen Anspruch als Bauteile umfasst, wobei die Bambuslagen oder Brettsperrholzelemente miteinander verbunden vorliegen und eine durch ihre Bambuslamellen gerichtete Hauptebene definieren, wobei das Decken- oder Wandelement (62, 64, 66, 68) eine oder mehrere Rippen (72) umfasst, wobei die Rippen (72) vorzugsweise parallel zur Ausrichtung der Bambuslamellen der Bambuslagen oder Brettsperrholzelemente angeordnet vorliegen, wobei das Decken- oder Wandelement (62, 64, 66, 68) eine bevorzugte Breite zwischen 600 - 2000 mm, eine bevorzugte Dicke zwischen 100 - 400 mm und eine bevorzugte Länge zwischen 2000 - 18000 mm aufweist. Decken- oder Wandelement (62, 64, 66, 68) gemäß dem vorherigen Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen mindestens einen Bambusrohling (28, 30, 31 , 42) gemäß einem der Ansprüche 1 - 5 oder mindestens einen Bambusstab (6, 8, 48, 50, 51 , 51 A) gemäß einem der Ansprüche 6 - 9 umfassen. Balkenelement (81) umfassend eine Vielzahl von Bambusstäben (51) gemäß einem der Ansprüche 6 - 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Bambusstäbe jeweils vier längliche Seiten und zwei Stirnseiten aufweisen und die Bambusstäbe (51) entlang ihren schmaleren länglichen Seiten mit einem Brettsperrholzelement aus Nadelholz zu einem Balkenelement (81) verklebt vorliegen, wobei das Balkenelement (81) eine bevorzugte Breite zwischen 60 - 200 mm, eine bevorzugte Dicke zwischen 100 - 400 mm und eine bevorzugte Länge zwischen 3000 - 18000 mm aufweist. T-Trägerelement (82, 83) umfassend mindestens einen ersten Bambusstab (51) gemäß einem der Ansprüche 6 - 9 dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bambusstab (51) mit einem weiteren Element zu einem T-Trägerelement (82, 83) verklebt vorliegt, sodass der erste Bambusstab (51) einen Unterflansch und das weitere Element einen Steg bildet, wobei das weitere Element vorzugsweise ein zweiter Bambusstab (51) oder ein Furnierschichtholzbalken (LVL, 56) ist, wobei das T-Trägerelement (82, 83) eine bevorzugte Breite zwischen 60 - 200 mm, eine bevorzugte Dicke zwischen 100 - 1000 mm und eine bevorzugte Länge zwischen 3000 - 18000 mm aufweist. Doppel-T-Trägerelement (84, 85) umfassend mindestens einen ersten Bambusstab (51) und einen zweiten Bambusstab (51) gemäß einem der Ansprüche 6 - 9 dadurch gekennzeichnet, dass das Doppel-T-Trägerelement (84, 85) einen Oberflansch, einen Unterflansch und einen Steg umfasst, wobei der Oberflansch aus dem ersten Bambusstab (51), der Unterflansch aus dem zweiten Bambusstab (51 ) und der Steg aus einem weiteren Element gebildet wird, wobei das weitere Element vorzugsweise ein dritter Bambusstab (51) oder ein Furnierschichtholzbalken (LVL, 56) ist, wobei der entstandene Doppel T-Träger (84, 85) eine bevorzugte Breite zwischen 60 - 200 mm, eine bevorzugte Dicke zwischen 150 - 1000 mm und eine bevorzugte Länge zwischen 3000 - 18000 mm aufweist. Deckenelement umfassend eine Vielzahl von T-Trägerelementen (82, 83) oder Doppel-T- Trägerelementen (84, 85) gemäß einem der Ansprüche 22 oder 23 dadurch gekennzeichnet, dass die T-Trägerelemente (82, 83) oder Doppel-T-Trägerelemente (84, 85) mit einer oder mehreren Holzwerkstoffplatten (58) verbunden vorliegen, wobei vorzugsweise eine oder mehrere Holzwerkstoffplatten (58) mit Klebstoff, Nägeln, Klammern und/oder Schrauben mit Unterflanschen der T-Trägerelemente (82, 83) oder Doppel-T-Trägerelemente (84, 85) verbunden vorliegen, wobei die T-Trägerelementen (82, 83) oder Doppel-T-Trägerelemente (84, 85) eine bevorzugte Breite zwischen 600 - 4000 mm, eine bevorzugte Dicke zwischen 100 - 1000 mm und eine bevorzugte Länge zwischen 3000 - 18000 mm aufweisen. Verfahren zur Herstellung eines Bambusrohlings (28, 30, 31 , 42), eines Bambusstabes (6, 8, 48, 50, 51 , 51A), eines Balkenelements (81), eines T-Trägerelements (82, 83), eines Doppel-T-Trägerelements (84, 85), einer Bambuslage (10, 12, 44, 46, 47), eines Brettsperrholzelements (38, 52, 54, 56), eines Deckenelementes (62, 64, 66, 68, 86, 87) und/oder eines Wandelementes (62, 64, 66, 68), dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Bereitstellung einer Vielzahl von Bambuslamellen aus einer Riesenbambusart, wobei die Bambuslamellen eine Dicke (d) von mindestens 5 mm aufweisen,
Verkleben der Vielzahl von Bambuslamellen (4) faserparallel nebeneinander, wobei das Verkleben unter einem Pressdruck von 0.05 - 1 .5 N/mm2 erfolgt, um einen Bambusrohling herzustellen, optionale Verklebung der Bambusrohlinge zu größeren Bauelementen mit Keilverzinkungsverbindungen, Verklebung parallel zur Faserrichtung und/oder kreuzweiser Verklebung, vorzugsweise mit versetzten Keilverzinkungsstößen. Verfahren gemäß dem vorherigen Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass die Bereitstellung der Bambuslamellen aus einer Riesenbambusart die folgenden Schritte umfasst:
Trennung eines Bambusrohres in eine Vielzahl von Bambusrohlamellen (4A), wobei das Bambusrohr aus einer Riesenbambusart stammt, vorzugsweise durch Spalten des Bambusrohres,
Verarbeitung der Bambusrohlamellen (4A) zu Bambuslamellen durch Vorhobeln, Dämpfen, Trocknen und/oder Feinhobeln. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche 25 oder 26 dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiterhin einen oder mehrere der folgenden Schritte umfasst:
Zweiseitiges Vorhobeln von Bambusrohlamellen (4A), wobei die Außenhaut entfernt wird, Dämpfen der Bambusrohlamellen, vorzugsweise bei einer Temperatur von 80 °C bis 200 °C,
Trocknen der Bambusrohlamellen (4A) bei einer Temperatur von 55 °C bis 130 °C, vorzugsweise 70 °C - 80 °C,
Hobeln der Bambusrohlamellen (4A) auf mindestens zwei parallelen Flächen, um
Bambuslamellen (4) herzustellen,
Sortieren der Bambuslamellen (4)
Aufbringung eines Klebstoffes auf einer faserparallelen Fläche einer Bambuslamelle (4) vor dem Verkleben mit einer weiteren Bambuslamelle (4).
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