[0001] Die Erfindung betrifft ein Bauelement nach der deutschen Patentanmeldung P39 16 938.3.
Holz an sich wird immer seltener und Holzsorten gleicher Eigenschaften werden noch
seltener. Dagegen scheint Erdöl weit mehr verfügbar zu sein als bisher angenommen.
Neuere Funde in Saudi-Arabien lassen die Erdölförderung mindestens bis in das übernächste
Jahrhundert gesichert erscheinen. Dies bedeutet, daß Kunststoff verfügbar ist. Jetzt
schon sehr drückend sind die Probleme, was mit gebrauchtem Kunststoff geschehen soll.
Das sogenannte Recycling bereitet große Probleme, da niemandem ein rechter Weg einfällt,
den gebrauchten Kunststoff in großen Mengen der Wiederverwertung zuzuführen.
[0002] Aufgabe der Erfindung ist es, die Bauelemente nach der Hauptanmeldung weiterzuverbessern.
Besonderes Augenmerk wurde gelegt auf die Steifigkeit, die Nagelbarkeit, das Kriechverhalten,
die Wärmeleitfähigkeit und die Temperaturbeständigkeit.
[0003] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs
ersichtlichen Merkmale gelöst.
[0004] Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind der Zeichnung zu entnehmen. In der Zeichnung
zeigen schematisch:
- Fig. 1
- Einen abgebrochenen Querschnitt durch eine Platte, wie sie z.B. als Schalplatte verwendet
werden kann,
- Fig. 2
- zeigt ein Diagramm über die statistische Verteilung von Schaumporen-Durchmessern beiderseits
der geometrischen Mittenebene für ein erstes Ausführungsbeispiel,
- Fig. 3
- eine Darstellung wie Fig. 2, jedoch für ein zweites Ausführungsbeispiel,
- Fig. 4
- die Draufsicht auf eine Matte aus Metallfäden,
- Fig. 5
- einen Querschnitt durch eine Preßform mit einzulegenden Schichten im explodierten
Zustand,
- Fig. 6
- die Darstellung eines Extrusionsverfahrens.
[0005] Gemäß Fig. 1 hat das Bauelement die Gestalt einer Schaltafelplatte 11, die für Betonschalungen
verwendbar ist. Sie hat zwei Außenschalenbereiche 12, 13. Diese haben Außenflächen
14, 16, an die sich Oberflächenbereiche 17, 18 anschließen, die einen Teil der Dicke
der Außenschalenbereiche 12, 13 ausmachen. Zwischen 12, 13 befindet sich ein Innenbereich
19, der Schaumstoff 21 aufweist. In den Außenschalenbereichen 12, 13 befinden sich
Matten 22, 23. Diese, wie auch 12, 13, 14, 16, 17, 18, 19, 21 erstrecken sich parallel
zu einer geometrischen Mittenebene 24.
[0006] Je nach Herstellungsverfahren ist der Durchmesser der Schaumblasen, aus denen der
Schaumstoff 21 zu seinem größten Teil besteht, von den massiven Oberflächenbereichen
17, 18 bis zur geometrischen Mittenebene 24 unterschiedlich. Dies zeigt Fig. 2. Um
die geometrische Mittenebene 24 herum ist der Durchmesser D der Blasen am größten,
fällt dann bis zum Beginn von 12, 13 ab und in 12, 13 ist der Durchmesser Null, das
heißt, daß die Außenschalenbereiche 12, 13 massiv sind.
[0007] Bei einem anderen Herstellungsverfahren gemäß Fig. 3 reicht der Schaumbereich noch
in die Außenschalenbereiche 12, 13 hinein, jedoch mit auf den Durchmesser Null zurückgehenden
Blasen. Dort wo sich die Matten 22, 23 befinden, ist jedoch der Blasendurchmesser
schon vorher auf Null abgesunken. Die Matten 22, 23 befinden sich daher wie beim Ausführungsbeispiel
nach Fig. 2 in massivem Material.
[0008] Gemäß Fig. 4 bilden Metallfäden 26 und Metallfäden 27 die Matte 22. Die Matte 23
sieht exakt gleich aus und wird deshalb nicht beschrieben. Die Metallfäden 26, 27
sind aus Stahl und 0,16 mm dick. Die Metallfäden 26 verlaufen in der X- und die Metallfäden
27 in der Y-Richtung, stehen also senkrecht aufeinander. Die Maschenweite 28 ist in
beiden Richtungen gleich groß, nämlich 7x7 mm. Auf nicht dargestellte Weise ist sichergestellt,
daß die Kreuzungspunkte 29 unverrückt bleiben. Für den Fall, daß die Metallfäden 26,
27 sich wegen ihrer Offenheit nicht verarbeiten lassen, ist die Matte 22 durch ein
Hilfsgerüst 31 besser handhabbar gemacht, das auf nicht dargestellte Weise mit den
Metallfäden 26, 27 verbunden ist. Das Hilfsgerüst 31 besteht aus Fäden ganz erheblich
niedrigerer Zugkraft und bestimmt die Eigenschaften der Schaltafelplatte 11 entweder
nicht oder nur in sehr kleinem Ausmaß.
[0009] Fig. 5 zeigt oben eine geschnittene Formhälfte 32 und unten eine komplimentäre Formhälfte
33. Diese kann man unter Druck und Temperatur zusammenpressen. Zusammengepreßt in
ihr wird 12, 22 einerseits, 13, 23 andererseits, die schon anderweitig fertig hergestellt
sind und zwischen beiden 19. Es entsteht dann eine Schaltafelplatte 11 gemäß Fig.
2, sofern die Ausgangshöhe von 12, 13, 19 zunächst größer ist als die lichte Höhe
bei geschlossenen Formhälften 32, 33. Es drücken sich dann 12, 13 ein wenig in 19
hinein, werden selbst aber nicht schaumig.
[0010] Gemäß Fig. 6 hat man für ein zweites Verfahren einen Trichter 34, mit Breitschlitzdüse
36. Dieser nachgeschaltet sind zwei Kalander-Paarwalzen 37, 38. Der Trichter wird
mit Material 42, 43, 44 sowie den zugeführten Matten 22, 23 beschickt. Die Materialien
42 und 44 werden über je einen Extruder 45a, b aufgearbeitet, der jeweils eine Entgasungszone
39 enthält. Das Material 43 wird über einen Extruder 45c geführt, der eine Entgasungszone
39 und danach eine Gaszufuhrzone 41 hat. Das Kunststoffmaterial 42, 43, 44 ist gemäß
der Hauptanmeldung P39 16 938.3 mit Metall-Bandkörpern angereichert. Ferner zusätzlich
mit gechoppten Glasfasern. Zwischen 42 und 43 wird von Vorratsrollen 46, 47 herunter
jeweils eine Matte 22, 23 zugeführt. Im Trichter 34 werden 42, 43, 44 zusammengeführt.
In der Entgasungszone 39 wird etwa unbeabsichtigt und/oder zufällig entstandenes Gas
abgezogen. In das Material 43, welches später den Innenbereich 19 bildet, wird der
Gaszufuhrzone 41 kontrolliert Gas zugegeben. Man hat damit einen Blasendurchmesserverlauf
z.B. von Fig. 4 im Griff. Die Zufuhr des Kunststoffmaterials 42, 43 ist als symbolisch
gezeichnet zu verstehen. Es werden natürlich keine Platten zugeführt. Die Paarwalzen
37, 38 glätten die Außenflächen 14, 16 am Produkt, so lange es sich noch nicht abgekühlt
hat.
[0011] Wie schon die Ansprüche erkennen lassen, ist die Erfindung zahlreicher Variationen
fähig. Nur wenn man symmetrische Eigenschaften haben will, baut man die Schaltafelplatte
11 symmetrisch zur geometrischen Mittenebene 24 auf. Läßt man eine der Matten 22,
23 weg, dann erhält das Produkt eine einseitige Vorspannung, was für manche Anwendungszwecke
erwünscht ist. Die Außenflächen 14, 16 können erwünschtenfalls auch strukturiert sein.
In bestimmten Anwendungsfällen können beide Matten 22, 23 vorhanden sein. Dabei kann
dann die eine etwas weiter innen und die andere etwas weiter außen liegen und/oder
können die Metallfäden unterschiedliche Eigenschaften haben, was ebenfalls zu einer
erwünschten Symmetrie führen kann. Die Metallfäden 26, 27 können sich in einem Kunststoffmantel
befinden, der an den Kreuzungspunkten 29 verschweißt ist, so daß das Hilfsgerüst 31
überflüssig wird. Der Kunststoffmantel zerschmilzt dann im zugeführten Kunststoff.
Die Matte 23 kann gestrickt oder gewoben sein. Sie kann auch ein Blech sein, aus dem
sehr viele Teile herausgestanzt sind, so daß nur noch Stege übrigbleiben. Solche Bleche
fallen manchmal beim Ausstanzen von Kleinteilen an.
[0012] Weiß man, daß man das Bauelement nicht von beiden Seiten her benutzen wird (Schaltafelplatten
werden gewendet), dann kann dementsprechend auch der Aufbau des Sandwich abgewandelt
werden.
[0013] Gewünschtenfalls kann das Bauelement leichter als Holz sein, jedoch bessere mechanische
Eigenschaften haben.
[0014] Wenn bei der Schaltafelplatte 11 eine der Außenflächen 14, 16 abgenutzt ist, dann
kann man die Oberfläche auf einfache Weise regenerieren, indem man z.B. einen glühenden
Draht als Glättungsinstrument verwendet oder die Oberfläche heiß bügelt.
[0015] Infolge der Schaumstruktur hat der Innenbereich 19 abgesehen vom Kunststoffanteil
nur einen sehr niedrigen Anteil an Metall-Bandkörpern und Glasfasern. Er beträgt jeweils
unter 10 %. Beim Ausführungsbeispiel im Bereich von 5 % Aluminiumspänen und 5 % Glasfasern.
Die Nagelbarkeit ist direkt abhängig vom Polyamidanteil in Abhängigkeit vom Anteil
HDPE und LDPE. Bei etwa 18 % PA hört die Nagelbarkeit auf. Zumischungen von LDPE machen
das Bauelement nagelfreundlicher. Es vermindert sich jedoch dann die Schubaufnahme
und der Kriechwiderstand. Werden HDPE und LDPE im gleichen Verhältnis zugegeben, dann
kann der Polyamidanteil auf 30 % gesteigert werden, wobei hier die Nagelfähigkeit
endet. Vom Füllgrad der Bewehrungsstoffe, also den Metall-Bandkörpern und den Glasfasern,
ist die Nagelfähigkeit nicht beeinträchtigt, solange der Einzelanteil unter 22 % liegt.
Darüber hinaus wird das Material zu dicht.
[0016] Das Kriechverhalten ist von der Konzentration der Bewehrungsstoffe und deren Länge
im Endprodukt abhängig, sofern deren Haftung und Einbindung gewährleistet ist. Es
scheint, daß Späne oder dergleichen mit einer Länge von 12 bis 13 mm die höchste Wirkung
bringen und lassen die Schaltafelplatte 11 als Feder erscheinen, die nach Entlastung
sofort in ihre Ursprungslage zurückgeht und unter Dauerbelastung sich sehr schnell
einer Endverformung nähert.
[0017] Die Wärmeleitfähigkeit beeinflußt in starkem Maß die Preßzeit und das Abbindeverhalten
des Betons. Ausschließlich die Konzentration von Metall-Bandkörpern bestimmt die Wärmeleitfähigkeit.
Bei einem Anteil von 15 % Aluspänen hat man Werte einer vergleichbaren Holzplatte.
Durch die gute Wärmeleitfähigkeit entsteht eine ziemlich gleichmäßige Abkühlung des
Bauelements, so daß keine Spannungen implantiert werden. Dies garantiert in ausgekühltem
Zustand eine verzugsfreie Gestalt.
[0018] Je höher der Polyamidanteil ist, umso größer ist der Widerstand gegen Temperatur.
Diese Eigenschaft von Polyamid vermindert jedoch ab einem gewissen Prozentsatz die
Nagelbarkeit. Versuche an Prototypen ergaben, daß ein Bereich von 12 bis 25 %, je
nach Mischungsverhältnis, von PE, beide Faktoren optimieren, so daß eine relativ hohe
Temperaturbeständigkeit erreicht wird und das Bauelement trotzdem nagelbar ist.
[0019] Die Außenschalenbereiche 12, 13 sind hoch gefüllt, z.B. mit 20 % Aluspänen, 20 %
Glasfasern, 20 % PA und jeweils 20 % HDPE und LDPE. Es dürfte möglich sein, durch
die Dimensionierung der Matten 22, 23 weniger Glasfaser und Aluminiumspäne zu verwenden.
[0020] Der Innenbereich 19 ist nur schwach gefüllt, z.B. bis zu 5 % Aluminiumspäne und Glasfasern.
Durch die geschäumte Zone ergibt sich eine erhebliche Gewichtsverminderung, z.B. von
60 %.
[0021] Ein Verfahren gemäß Fig. 5 ist zwar nicht so wirtschaftlich wie ein Verfahren gemäß
Fig. 6. Man kommt jedoch schneller zu einer Produktion. Das Umgekehrte gilt für ein
Verfahren gemäß Fig. 6.
[0022] Zwar wurde beim Ausführungsbeispiel für die Maschenweite 28 in beiden Richtungen
ein Mindestabstand von 7x7 mm erwähnt. Je nach statischen Erfordernissen kann dieser
größer oder auch kleiner sein und außerdem in einer Richtung im Verhältnis zu anderen
unterschiedlich.
[0023] Die Matten können auch aus Rippenstreckmetall bestehen. Dabei sind grundsätzlich
auch Mischformen möglich wie Rippenstreckmetall und/oder Bahnen, aus denen Teile ausgestanzt
wurden und/oder gestrickte und/oder gewobene und/oder gewirkte Matten.
[0024] Die Schichten wie Matten, Schaumstoffe, Außenschalen usw. liegen im wesentlichen
parallel zueinander und die Matten sind im wesentlichen eben.
1. Bauelement nach deutscher Patentanmeldung P 39 16 938.3, gekennzeichnet durch einen
Sandwichaufbau mit jeweils zwei Außenschalenbereichen, die zumindest in deren Oberflächenbereich
massiv sind, mit einem Innenbereich, der mit den Außenschalenbereichen fest verbunden
ist und mit einer Matte aus Metallfäden, die in einem der Außenschalenbereiche eingebettet
ist und im wesentlichen parallel zum Oberflächenbereich verläuft.
2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Matte quer zu ihren beiden
Ausdehnungen Durchbrechungen hat, die mindestens so groß sind, daß das Kunststoffmaterial
sie durchdringt.
3. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffmaterial sie
vollständig durchdringt und alle Flächen der Matte vollständig benetzt.
4. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewichts-Anteil der Metall-Bandkörper
in der Schaumstoffschicht ganz wesentlich geringer ist, als im Außenschalenbereich.
5. Bauelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewichts-Anteil zwischen
0 und 25 % ist.
6. Bauelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewichts-Anteil zwischen
0 und 20 % ist.
7. Bauelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewichts-Anteil zwischen
0 und 15 % ist.
8. Bauelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewichts-Anteil zwischen
0 und 10 % ist.
9. Bauelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewichts-Anteil 5 % mit
einer Schwankungsbreite von + 150 % - 100 % ist.
10. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschalenbereiche in
ihrer Dicke addiert dünner als die Schaumstoffschicht sind.
11. Bauelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicken sich wie 4:15:4
mit einer Schwankungsbreite von etwa ± 100 % verhalten.
12. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschalenbereiche etwa
gleich dick sind.
13. Bauelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschalenbereiche
genau gleich dick sind.
14. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Porengröße der Schaumstoffschicht
von deren Mittenebene nach außen abnimmt.
15. Bauelement nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Abnahme stetig ist.
16. Bauelement nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß auch der Außenschalenbereich
in seinem inneren Bereich noch kleine Poren aufweist.
17. Bauelement nach Anspruch 1 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Matte im porenfreien
Bereich liegt.
18. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur im einen Außenschalenbereich
eine Matte vorgesehen ist.
19. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in beiden Außenschalenbereichen
je eine Matte vorgesehen ist.
20. Bauelement nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß jede Matte gleiche Struktur
hat.
21. Bauelement nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß beide Matten gleichen
Abstand von der Mittenebene des Bauelements haben.
22. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeleitwert bereichsmäßig
dem Wärmeleitwert einer Schalplatte einer Schaltafel von Elementschalungen für Betonschalungen
entspricht.
23. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der E-Modul bereichsmäßig
dem E-Modul einer Schalplatte einer Schaltafel von Elementschalungen für Betonschalungen
entspricht.
24. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dies analog den Ansprüchen
22 und 23 auch für das Kriechverhalten und/oder die Temperaturbeständigkeit gilt.
25. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Matte ein Gewebe ist.
26. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Matte ein Geflecht ist.
27. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Matte ein Gestrick ist.
28. Bauelement nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe eine Leinwandbindung
hat.
29. Bauelement nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe eine Köperbindung
hat.
30. Bauelement nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Geflecht ein Zaungeflecht
ist.
31. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallflächen einen Durchmesser
von weniger als 1 mm haben.
32. Bauelement nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser weniger als
0,5 mm ist.
33. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser im unteren
Zehntel-Millimeterbereich liegt.
34. Bauelement nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser im Bereich
von 0,05 mm bis 0,2 mm liegt.
35. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfäden aus einem
Material hohen Elastizitätsmoduls sind.
36. Bauelement nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß der Elastizitätsmodul bei
20°C über 10.000 kg/mm² ist.
37. Bauelement nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß der Elastizitätsmodul bei
18.000 - 23.000 kg/mm² liegt.
38. Bauelement nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß der Elastizitätsmodul-Bereich
derjenige von Stahldraht ist.
39. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Metalldraht mit Molybdän
beschichtet ist.
40. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Metalldraht verzinkt ist.
41. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Matte im mittleren Bereich
der Außenschale eingebettet ist.
42. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Matte im äußeren Bereich
der Außenschale eingebettet ist, jedoch an keiner Stelle an die Oberfläche gelangt.
43. Bauelement nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Matte von der Oberfläche
einen Abstand hat, der mindestens das fünffache des Durchmessers des Metallfadens
ist.
44. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffmischung der
Außenschalenbereiche die gleiche wie diejenige der Schaumstoffschicht ist.
45. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffmischungen verschiedene,
zweckangepaßte Eigenschaften haben.
46. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es in X-Richtung und Y-Richtung
die gleichen Eigenschaften hat.
47. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenbereich eine SChaumstoffschicht
aufweist.
48. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffmaterial mit
Metallspänen und/oder metallischen Folienstreifen gefüllt ist.
49. Bauelement nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Folien-Streifen
lametta-artig sind.
50. Bauelement nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß die Folienstreifen zumindest
auf einer Seite mit Kunststoff beschichtet sind.
51. Bauelement nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß die Folienstreifen aus geschredderten
Aluminium-Dosen sind.
52. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenbereich massiv ist.