Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelementes aus gepresstem Papier und/oder gepresster Pappe, insbesondere aus gepresstem Altpapier und/oder gepresster Altpappe, zur Errichtung von statisch tragenden oder nicht-tragenden Gebäudeteilen, insbesondere zur Errichtung von statisch tragenden oder nicht-tragenden Innen- und Außenwänden, Böden oder Decken eines Gebäudes oder von dreidimensionalen Werbeflächen. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Bauelement und ein Gebäudeteil mit einer Mehrzahl von Bauelementen der vorgenannten Art.
Aus der
Die Verwendung von Altpapier und Altpappe zur Herstellung von multifunktionalen Bauelementen mit guten Dämmeigenschaften für Wärme und Schall ist aus dem Stand der Technik bereits bekannt. So wird in der
Aus der
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Bauelement, einschließlich des Herstellungsverfahrens, aus Papier und/oder Pappe, insbesondere aus Altpapier und/oder Altpappe, zu schaffen, welches recyclingfähig und durch seine Formgebung und guten Dämmeigenschaften multifunktional verwendbar und in einfacher Weise bei geringen Kosten herstellbar ist.
Die vorgenannte Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1, ein Bauelement mit den Merkmalen von Anspruch 11 und ein Gebäudeteil mit den Merkmalen von Anspruch 15 gelöst. Die Erfindung betrifft die Verwendung insbesondere von Ballen aus Altpappe, Altpapier oder Altkarton als Baumaterial zur Herstellung von Gebäuden und/oder Gebäudeteilen sowie die "Veredelung" der Ballen als Rohmaterial insbesondere durch Zugabe von Imprägniermitteln gegen Feuchtigkeit und/oder von Brandschutzmitteln, durch Farbanstriche sowie durch Zugabe von Verfestigern oder dergleichen. Dabei betrifft der Begriff "Ballen" nicht nur die Quaderform, sondern beliebige Formen von zu einem Formkörper verpressten Papierund/oder Pappen- und/oder Kartonstücken. Der Erfindung liegt vorzugsweise der Grundgedanke zugrunde, Papiere und/oder Pappen, insbesondere Altpapier und/oder Altpappen, unmittelbar nach dem Sammeln des Altmaterials, miteinander zu verpressen, um einen Formkörper als Bauelement zur Verfügung zu stellen. Dabei werden ungeordnete mehrlagige Anhäufungen von Papier- und/oder Pappenstücken einer Presse zugeführt.
Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass unzerschnitzelte Papier- und/oder Pappenstücke in wenigstens einem Pressvorgang in einer im wesentlichen ungeordneten Schüttung miteinander zu einem Formkörper verpresst werden, wobei es beim Pressen zu einer Verformung, insbesondere zum Umbiegen, Umknicken, Verknüllen oder Verzahnen der Papier- oder Pappenstücke kommt, so dass diese nach dem Pressvorgang bereichsweise ineinander eingreifen und formschlüssig miteinander verbunden sind. Durch Ineinandergreifen wird ein sich gegenseitig haltender Verbund gebildet, wobei es die Erfindung zulässt und vorzugsweise vorsieht, dass dieser Verbund aus miteinander verpressten Papier- und/oder Pappenstücken zusätzlich abgebunden wird, um den Formkörper zu stabilisieren. Beim Verknüllen der Papiere und/oder Pappen während des Pressvorgangs erfolgt eine Verzahnung bzw. ein bereichsweise gegenseitiges Verkeilen der miteinander verpressten Papier- und/oder Pappenstücke.
Bei dem Formkörper handelt es sich um einen im wesentlichen massiven, d.h. einen durchgängigen Verbundkörper aus mehreren Lagen Papier und/oder Pappe, wobei sich das erfindungsgemäße Bauelement durch einen hohen Verdichtungsgrad und damit große Stabilität sowie eine hohe wärmedämmende Wirkung auszeichnet. Im Übrigen lässt sich das erfindungsgemäße Bauelement in einfacher Weise und bei geringen Kosten herstellen. Die erfindungsgemäßen Bauelemente können zur Schaffung selbsttragender Konstruktionen oder als Werbewände eingesetzt werden. Eine raumbildende Anordnung der Formkörper ist bevorzugt. Grundsätzlich ist auch deren Verwendung als Möbel möglich.
Die Papier- und/oder Pappenstücke aus denen das Bauelement gebildet ist, stammen vorzugsweise aus einer Altmaterialsammlung und können unterschiedliche Größen und/oder unterschiedliche Formen aufweisen. Im Wesentlichen können blatt- oder bogenförmige flächige Papier- und/oder Pappenstücke eingesetzt werden mit regelmäßiger Kontur oder unregelmäßiger Kontur, was die Folge des Ein- oder Zerreißens der Papier- und/oder Pappenstücke vor dem Pressvorgang sein kann. Die Papier- und/oder Pappenstücke können unterschiedliche Flächengewichte aufweisen. Darüber hinaus kann es sich um Papier- und/oder Pappenstücke mit (unterschiedlichen) Standardformaten handeln, die miteinander verpresst werden. Der Begriff "Standardformat" umfasst im Sinne der Erfindung zum einen Standardgrößen für Papier- und Pappenformate, aber auch solche Flächengeometrien, die beispielsweise für Kartonverpackungen zum Einsatz kommen.
Vorzugsweise werden die Papiere und/oder Pappen trocken miteinander verpresst. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, dass die Pressung unter Beigabe von Imprägnierungsmitteln erfolgt (Nasspressung). Gegebenenfalls ist auch eine Pressung unter Beigabe von Klebstoffen (Feucht-/Nasspressung) möglich. Auch das vorherige Besprühen/Benebeln mit Wasser der zu verpressenden Papier- oder Pappenstücke ist möglich. Damit wird eine wesentlich höhere Verdichtung erreicht und eine höhere Formgenauigkeit beim Pressvorgang.
Die Grundidee der Erfindung besteht aus der Verwendung von Materialien, die der Wertschöpfungskette entnommen, zu einem modularen Bauelement verarbeitet und nach dem Ende einer Nutzung dem Wertstoffkreislauf wieder zu annähernd 100 % zugeführt werden können. In der Öko-Bilanz wird damit ein wichtiger Beitrag für ressourcenschonende und energiesparende Bauweise ermöglicht. Darüber hinaus sind die verwendeten Altmaterialien preisgünstig erhältlich, was zu geringen Herstellungskosten beiträgt. Es lassen sich Formkörper mit Wandstärken bis 150 cm, vorzugsweise bis 70 cm, insbesondere bis 50 cm, herstellen, so dass eine sehr hohe Wärmedämmung gewährleistet ist. Angestrebt sind Wandstärken von ca. 10 bis 40 cm aufgrund einer besseren Handhabbarkeit der Formkörper.
Bei dem erfindungsgemäßen Bauelement handelt es sich vorzugsweise um im Wesentlichen quaderförmige Bausteine. Grundsätzlich lässt es das erfindungsgemäße Verfahren jedoch zu, Stützen, Profilkörper, Paneele, Platten, Scheiben, Blöcke, Stäbe oder sonstige Träger und Leisten oder dgl. und andere geometrische Figuren/Körper jeweils als Vollkörper herzustellen. Diese können dann zur Errichtung von tragenden oder nicht-tragenden Gebäudeteilen, Innen- oder Außenwänden, Böden oder Decken eines Gebäudes als Werbeflächen oder als Möbel eingesetzt werden.
Bei der Sammlung von Altpapier und Altpappe können die erfassten Altmaterialien klassifiziert bzw. bestimmten Sorten zugeordnet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren lässt grundsätzlich die Verwendung beliebiger Sorten zu, d.h. auch so genannter Späne. Vorzugsweise können jedoch nachfolgend angegebene Sorten eingesetzt werden, nämlich
Es versteht sich, dass die vorgenannte Aufzählung nicht abschließend ist. Grundsätzlich können auch neuwertige Papiere und/oder Pappen, die beispielsweise als Herstellungsabfälle bei der Papier- und/oder Pappenproduktion und/oder -verarbeitung anfallen, eingesetzt werden, Nachfolgend wird der Einfachheit halber von Altpapier und Altpappe gesprochen, was neuwertige Papier- und/oder Pappenabfälle und -reste ebenfalls umfassen soll. Im Übrigen versteht es sich, dass auch Mischungen der vorgenannten Sorten das Ausgangsmaterial zur Herstellung des Bauelementes bilden können. Beispielsweise kann eine Mischung aus Altpapier mit ca. 70 bis 80 Gew.-% Wellpappenanteil eingesetzt werden.
Der Begriff "unzerschnitzelte" Papier- und/oder Pappenstücke im Sinne der Erfindung soll zur Abgrenzung von so genannten Scraps (Schnitzeln) von Papier- oder Pappmaterialien zu verstehen sein, d. h. Streifen aus Papier- oder Pappen (Abfällen) mit einer Breite von weniger als 2 cm, insbesondere von weniger als 1 cm. Die für den Pressvorgang eingesetzten Papier- und/oder Pappenstücke können bei der Erfindung dagegen eine Flächengröße von mehr als 4 cm2, vorzugsweise von mehr als 100 cm2, insbesondere von mehr als 500 cm2, weiter insbesondere von mehr als 1.000 cm2, aufweisen, wobei die vorgenannten Flächenangaben sich auf wenigstens 10 %, vorzugsweise mehr als 20 %, insbesondere mehr als 50 %, weiter insbesondere mehr als 90 %, der miteinander verpressten Papier- und/oder Pappenstücke eines Bauelementes beziehen.
Der Pressvorgang erfolgt vorzugsweise bei einem Druck von 5 bar bis 250 bar, insbesondere bei mehr als 100 bar, weiter insbesondere bei mehr als 120 bis 140 bar. Die Pressung kann aber auch bei Drücken zwischen 500 bis 1000 bar oder zwischen 1000 bis 2500 bar oder mehr erfolgen. Ein Einsatz von Kanal-, Horizontal- und Vertikal-Ballenpressen üblicher Bauart ist möglich. Bei diesem Pressdruck lässt sich ein Formkörper mit geringem Lückenvolumen zwischen den Papier- bzw. Pappenlagen und hoher Festigkeit herstellen. Je nach Druckniveau der eingesetzten Pressen können die Papier- und Pappenstücke bei einem (handelsüblichen) durchschnittlichen Druck von 120 bis 140 bar zu vergleichsweise großen Formkörpern von beispielsweise 60 x 60 x 120 cm mit einem Gewicht von ca. 300 bis 600 kg verpresst werden. Durch die vorgenannte Größe der Formkörper von 60 x 60 x 120 cm entsteht ein in Trockenbauweise versetzbares Kleinmodul, welches jederzeit aufgebaut und wieder demontiert werden kann. Bei einer gewählten Breite der Formkörper von 60 cm werden im Übrigen sehr gute Wärmedämmeigenschaften sichergestellt. Bei gleichem Druck lassen sich darüber hinaus Formkörper mit einer Wandstärke von ca. 10 bis 30 cm herstellen, die bereits sehr gute Wärmedämmeigenschaften aufweisen und leicht verarbeitbar sind. Die mittlere Druckfestigkeit nach DIN EN 771-4 eines erfindungsgemäßen Bauelementes in Richtung der Papier- bzw. Pappenflachseite kann 1,0 bis 60,0 N/mm2, vorzugsweise zwischen 2,0 bis 20,0 N/mm2, insbesondere zwischen 2,75 bis 5,5 N/mm2, betragen. Die Druckfestigkeit kann einer Steinfestigkeitsklasse von 2 bis 6 entsprechen. Die Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl des Formkörpers nach DIN EN 1745 kann zwischen 5 bis 10 betragen. Die mittlere Brutto-Trockenrohdichte nach DIN EN 771-4 des Formkörpers kann zwischen 200 bis 800 kg/m3, vorzugsweise zwischen 300 bis 650 kg/m3, insbesondere zwischen 325 bis 600 kg/m3, betragen.
Zur Herstellung eines Gebäudeteils aus den Formkörpern kann auf wenigstens einer Außenseite des Formkörpers wenigstens ein Vorsprung und/oder wenigstens eine Ausnehmung zur Ausbildung einer formschlüssigen Verbindung mit einer komplementär ausgebildeten Außenseite eines benachbarten Formkörpers vorgesehen sein. Beispielsweise kann ein Gebäudeteil aus Bauelementen gebildet werden, die wenigstens zwei unterschiedlich zueinander komplementäre Geometrien aufweisen, wobei benachbarte Bauelemente über eine Nut-Feder-Verbindung oder eine Steckverbindung verbunden sein können.
Um die Altpapier- und/oder Altpappenstücke nach dem Pressen zu fixieren, kann vorgesehen sein, dass diese nach dem Pressen kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden werden. Eine stoffschlüssige Verbindung kann beispielsweise das gegenseitige Verkleben der Altpapier- und/oder Altpappenstücke vorsehen. Das Verkleben der Altpapier- und/oder Altpappenstücke kann vor dem Pressvorgang erfolgen, wobei die Stücke mit einem flüssigen Kleber besprüht oder in dem Kleber getränkt werden können. Auch ist es möglich, dass nach dem Pressen der so erhaltene Formkörper auf den Außenseiten mit einem Klebstoff beschichtet wird, um das Zusammenhalten der Papier- oder Pappenstücke zu verbessern. Vorzugsweise werden die Altpapier- und/oder Altpappenstücke jedoch mit wenigstens einem drahtförmigen und/oder bandförmigen und/oder gitterförmigen Verbindungselement verbunden, wobei durch das Verbindungselement ein Anpressdruck der auf beiden Seiten des Formkörpers außenliegenden Papier- und/oder Pappenlagen ausgeübt und somit die gepressten Papier- und/oder Pappenstücke gegeneinander verspannt bzw. zusammengehalten werden. Bei einer einfachen Ausführungsform der Erfindung kann eine Drahtbindung vorgesehen sein, um ein Bündel aus einer Mehrzahl von miteinander verbundenen gepressten Papier- und/oder Pappenlagen zu erhalten. Durch die Drahtbindung werden die gepressten Lagen gegeneinander fixiert.
Bei einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann eine gabionenähnliche Verpackung vorgesehen sein, was es ermöglicht, die Formkörper maßhaltig aneinander zu fügen. Die Bauelemente sind dann in einen Drahtkorb eingespannt, wobei Gabionenaussteifungsmatten zwei- bis sechsseitig den Formkörper umgebend vorgesehen sein können. Zur besseren Handhabbarkeit und präziseren Verlegemöglichkeit können die Formkörper eine vierseitige Einfassung mit Gabionenaussteifungsmatten bzw. Drahtgittern erhalten. Zur weiteren Aussteifung bzw. Erhöhung der Stabilität eines aus den Bauelementen errichteten Gebäudeteils kann vorgesehen sein, die Gabionenaussteifungsmatten bzw. Gabionenkörbe miteinander zu verbinden, insbesondere mittels Zugdrähten. Dadurch wird der Gebäudeteil stabilisiert und die Montage der Formkörper erleichtert. Gleiches gilt für die Demontage in Erweiterungs- bzw. Rückbaufällen. Die erfindungsgemäßen Formkörper sind damit insbesondere zum Errichten von temporären Bauten vorgesehen, deren Haltbarkeit jedoch auch 100 bis 200 Jahre und darüber hinaus betragen kann.
Im Übrigen kann beim Aufeinanderschichten wenigstens ein Versteifungselement zwischen die Altpapier- und/oder Altpappenstücke eingebracht werden, wobei die Altpapier- und/oder Altpappenstücke zusammen mit dem Versteifungselement gepresst werden können. Hier können stiftartige Aussteifungsstäbe aus Stahl, Holz, Kunststoff und verdichteter Pappe/Papier horizontal und/oder vertikal im Inneren des Formkörpers verlaufend vorgesehen sein.
Zur weiteren Versteifung kann ein gitter- oder stabförmiges Versteifungselement mit einer Außenfläche des Formkörpers verbunden sein, wobei Gabionenaussteifungsmatten oder Aussteifungsstäbe verwendet werden können. Im Übrigen können auch mehrere im und/oder an dem Formkörper vorgesehene Versteifungselemente miteinander verbunden werden, um die Stabilität des Formkörpers noch weiter zu erhöhen.
Zur Hydrophobierung und/oder zum Verkleben und/oder zur Erhöhung des Feuerwiderstandes und/oder zur Verbesserung des Brandverhaltens kann der Formkörper auf wenigstens einer Außenseite, vorzugsweise auf allen Außenseiten, imprägniert werden. Im Übrigen kann der Formkörper auch durchimprägniert werden, wobei durch die Imprägnierung auch die Festigkeit des Formkörpers erhöht werden kann. Die Druckimprägnierung beispielsweise mit Kieselsäure kann zur Erhöhung der Festigkeit führen.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist eine mehrstufige Imprägnierung vorgesehen. Um die Oberfläche der Formkörper vor Feuchtigkeit, wie beispielsweise Luftfeuchtigkeit oder Schlagregen, zu schützen, kann ein zweistufiges Imprägnierungsverfahren unter Verwendung von Paraffinwachsen eingesetzt werden. Paraffinwachse haben stark hydrophobe Eigenschaften und sind so zur Imprägnierung von Oberflächen gegen Feuchtigkeit und kondensiertes Wasser kostengünstig einsetzbar. In einer ersten Imprägnierstufe werden die Formkörper mit wenigstens einer Außenseite, vorzugsweise mit einer später bewitterten Seite, mit einem beispielsweise bei Raumtemperatur flüssigem Paraffinwachs getränkt. Dazu wird der Formkörper mit der Außenseite in dem Imprägnierungsmittel gelagert, vorzugsweise über ca. 5 bis 10 min in flüssigem Paraffinwachs bei einer Schichthöhe von ca. 2 bis 3 cm. Das Paraffinwachs durchtränkt dann aufgrund der Saugeigenschaften (Kapillarwirkung) den Formkörper bzw. die Altpapier- und/oder Altpappenstücke ausgehend von der Oberfläche bis in eine Tiefe des Formkörpers von weniger als 20 cm, vorzugsweise von 5 cm bis 15 cm. Insbesondere saugfähige Altmaterialien, wie Wellpappen oder Karton, wiesen eine höhere Durchtränkungstiefe auf als wenig saugende Materialien, wie beispielsweise beschichtete Papiere oder Hochglanzprospekte. Im Ergebnis kommt es damit zu einer unterschiedlich tiefen Imprägnierung des Formkörpers auf der Außenseite. In der ersten Imprägnierstufe kann es zudem zum Verkleben der aneinander anliegenden Papier- und/oder Pappenstücke kommen.
In einer (zweiten) Imprägnierungsstufe wird die Oberfläche der Außenseite mit einem Imprägniermittel beschichtet, wobei zur Oberflächenimprägnierung beispielsweise eine Beschichtung der Oberfläche mit einem bei Raum- bzw. Umgebungstemperatur festen Wachs, insbesondere Paraffinwachs, vorgesehen sein kann. Die Imprägnierung kann beispielsweise durch Aufsprühen oder Eintauchen erfolgen. Grundsätzlich ist es auch möglich, dass festes Wachs aufgeschmolzen und der Formkörper in das geschmolzene Wachs eingetaucht wird. Nachdem der Formkörper wieder aus dem Wachs entfernt worden ist, erkaltet das Wachs und bildet so eine Oberflächenversiegelung aus. Dabei werden auch die zwischen den Papier- und Pappenschichten vorhandenen Klüfte bzw. Spalte geschlossen und die seitlichen Öffnungen der Klüfte versiegelt. Dadurch wird auch ein Eindringen von Feuchtigkeit und Wasser auch in kondensierter Form sicher unterbunden. In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, dass die Außenseite des Formkörpers in der (zweiten) Imprägnierstufe bis in eine Tiefe von weniger als 10 cm, vorzugsweise von weniger als 5,0 cm, insbesondere von 2,0 bis 3,0 cm, imprägniert wird. Die gewählten Materialien nehmen die durch Wärme/Kälte bedingten Bewegungen des Papier-/Papiermaterials auf, so dass keine Risse oder Beschädigungen in der Imprägnierung entstehen können.
Durch die gewählte zweistufige Imprägnierung wird die Ausbildung einer hydrophoben äußeren Schicht sichergestellt. Im Übrigen ist die Imprägnierung einfach und kostengünstig durchzuführen, wobei Paraffinwachse ökotoxikologisch unbedenklich sind. Eine Beeinflussung des Papier- bzw. Pappenrecyclings nach dem Rückbau der Formsteine ist nicht zu erwarten. Im Übrigen wird die Farbgebung und Oberflächenstrukturierung der in dem Formkörper miteinander verbundenen Papier- und/oder Pappenlagen vorzugsweise nicht gegenüber dem Ausgangsmaterial verändert. Die Veränderung der Farbgebung der Papiere und/oder Pappen durch Imprägnierung ist unterschiedlich. Bei Paraffinwachsen als Imprägnierungsmittel ist die Veränderung der Farbgebung gering und mit Additiven behebbar, bei Druckimprägnierung kommt es zu eher dunklen Verfärbungen.
Die Imprägnierung dient zur Erhöhung der Wasser-/Feuchtebeständigkeit gegen Regen und Luftfeuchtigkeit sowie gegen Drücken des Wassers oder sonstiger Flüssigkeiten. Zur Imprägnierung kann eine Kunststoffbeschichtung vorzugsweise mit thermoplastischen Kunststoffen aller Art oder mit Gummi vorgesehen sein. Auch kann die Beschichtung mit Lacken oder Farben vorgesehen sein. Die Imprägniermittel können durch Tränken, Sprühen oder Aufstreichen und mit sonstigen Beschichtungsverfahren aufgebracht werden, vor und/oder während und/oder nach dem Pressvorgang. Als Imprägnierungsmittel können darüber hinaus Paraffinwachse/Flüssigwachse mit einem Schmelzpunkt zwischen 50 - 120 °C, Flüssigwachse in Kombination mit Festwachsen, Harze, insbesondere Epoxidharze, wasserbeständige Leime, Öle, Latexmittel, Schichtsilikate (Bentonite), Aquafin, Kieselsäure oder Imprägniercremes zum Einsatz kommen. Die Imprägnierung mit Kieselsäure kann durch ein Kesseldruckverfahren erfolgen. Kommen Paraffinwachse/Flüssigwachse zum Einsatz, darf es auch bei intensiver Sonneneinstrahlung nicht zu einem Aufschmelzen oder sonstiger Beschädigung der Imprägnierung kommen. Klebstoffe können zur Versiegelung der Oberflächen und auch zur Versiegelung von Innenflächen eingesetzt werden. Zur Oberflächenimprägnierung kann der unter dem Handelsnamen "Ponal" erhältliche Klebstoff der Firma Henkel KGaA oder gleichartige bzw. -wertige Klebstoffe eingesetzt werden. Durch Aufhellzusätze kann einer Verdunkelung der Papier- oder Pappenstücke entgegengewirkt werden. Für einen Brandschutz der Papier- und/oder Pappenstücke kann eine Kohlendioxid-Mantelbeschichtung vorgesehen sein. Als Flammschutzmittel und/oder zum Leimen kann Alaun verwendet werden.
Die gewählte Imprägnierungsmethode hängt im Wesentlichen von den von dem erfindungsgemäßen Bauelement geforderten Eigenschaften und der Zusammensetzung des Bauelementes ab. Zur Imprägnierung kann eine Kunststoffbeschichtung beispielsweise mit Schrumpffolien oder eine nanoskalige Beschichtung vorgesehen sein. Durch Druck- und/oder Ölimprägnierung lässt sich der Formkörper im Wesentlichen vollständig durchimprägnieren.
Handelt es sich bei den erfindungsgemäßen Bauelementen um Bausteine, Profile oder Träger sowie Stäbe, kann eine Länge bis zu 10 m und eine Breite bis zu 2 m vorgesehen werden. Bei Paneelen, Platten oder Scheiben kann die Größe 100 cm2 bis 25 m2 betragen, bei einer Seitenlänge von 10 cm bis 5 m und Stärken von 0,5 cm bis 20 cm.
Vorzugsweise werden Altpapier- und/oder Altpappenstücke frei von Zuschlagstoffen als Ausgangsmaterial für den Pressvorgang eingesetzt. Zuschlagstoffe im Sinne der Erfindung sind solche Stoffe, die im Altpapier und/oder in Altpappen nach der Sammlung der Altmaterialien nicht vorhanden sind und üblicherweise in Baumaterialien zur Erhöhung der Festigkeit zugegeben werden, wie beispielsweise Zement oder sonstige festigkeitssteigernde Bindematerialien. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, das Altpapier und/oder die Altpappen vor dem Pressvorgang mit Bindemitteln und/oder Imprägniermitteln zu beschichten und/oder zu tränken und anschließend zu pressen, um eine hohe Festigkeit sicherzustellen.
Bei der Erfindung werden das Altpapier und/oder die Altpappen so als Ausgangsmaterialien eingesetzt, wie sie bei der Reststoffsammlung anfallen, d.h. es werden vorzugsweise chemisch und/oder mechanisch unbehandelte Altpapiere und/oder unbehandelte Altpappen gepresst, d. h., es ist keine chemische oder mechanische Vorkonditionierung des gesammelten Altpapiers und/oder der gesammelten Altpappen vor dem Pressvorgang vorgesehen. Gleichwohl ist es möglich, dass größerformatige Altpapier und/oder die Altpappen vor dem Pressen mechanisch zerkleinert und auf eine Stückgröße von vorzugsweise mehr als 4 cm2, weiter vorzugsweise von mehr als 50 cm2, insbesondere von mehr als 100 cm2 und weiter insbesondere von mehr als 500 cm2, gebracht werden. Dadurch wird der Pressvorgang vereinfacht und der Zusammenhalt der Schichten im Verbund der ineinander verzahnten und/oder miteinander verknüllten Papiere und Pappen in ungeordneter Lage verbessert. Im Ergebnis werden stückige Altpapiere und/oder Altpappen eingesetzt, wobei eine Zerfaserung und/oder Auflösung der an sich festen Papier- und/oder Pappenstücke, d.h. eine Änderung der physikalischen Konsistenz, nicht vorgesehen ist. Die Dicke der für den Pressvorgang eingesetzten Altpapier- und/oder Altpappenstücke kann vorzugsweise zwischen 0,1 mm bis 5,0 cm betragen.
Der Feuchtegehalt der für den Pressvorgang eingesetzten Altpapier- und/oder Altpappenstücke kann weniger als 15 Gew.-%, vorzugsweise maximal 10 Gew.-%, weiter vorzugsweise maximal 5 Gew.-%, betragen. Durch Trocknen des Formkörpers nach dem Pressvorgang und vorzugsweise vor dem Imprägnieren lässt sich der Feuchtegehalt auf einen Wert von kleiner als 3 Gew.-%, insbesondere auf einen Wert von 0,1 bis 2 Gew.-%, verringern. Ist vorgesehen, die Papiere und/oder Pappen zusammen mit einem Imprägnierungsmittel und/oder mit Klebstoffen zu pressen, kann vorzugsweise ebenfalls eine Trocknung vorgesehen sein.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung exemplarisch erläutert. Es versteht sich, dass die anhand der Zeichnung offenbarten Merkmale mit den vorgenannten Merkmalen kombiniert werden können, auch wenn dies nicht im Einzelnen beschrieben ist.
In der einzigen Figur der Zeichnung ist ein Bauelement 1 aus Altpapier und/oder Altpappe ausgebildet zur Verwendung als tragendes oder nichttragendes Bauelement zur Errichtung von Gebäudeteilen dargestellt. Das Bauelement 1 weist einen wilden Verbund von verpressten Altpapier- und/oder Altpappenstücken 2 auf, wobei die Stücke 2 beim Pressen in ungeordneter Schüttung bzw. in ungeordneten Lagen miteinander verzahnt und/oder miteinander verknüllt werden, so dass zumindest ein Teil der verpressten Papierund/oder Pappenstücke 2 bereichsweise ineinandergreift und formschlüssige Verbindungen ausbildet. Die Verbindung der einzelnen Papier- bzw. Pappenstücke 2 erfolgt insbesondere durch bereichsweises Umknicken von Teilen der Stücke 2 beim Pressvorgang. Die Papier- und/oder Pappenstücke 2 werden dabei kreuz und quer, d. h. ungeordnet, in den Pressentunnel einer Pressvorrichtung eingefüllt und auch so verdichtet. Der so erhältliche Formkörper weist vergleichbare Materialeigenschaften bzw. Kennwerte auf wie Kalk-Sand-Steine, Porenbetonsteine oder Holz.
Die gepressten Altpapier- und/oder Altpappenstücke 2 sind kraftschlüssig mittels einer Mehrzahl von Drähten oder Metallbändern 3 als Verbindungselementen verbunden. Dadurch wird die Formhaltung des Formkörpers gewährleistet. Eine Verklebung kann ebenfalls vorgesehen sein. Nicht dargestellt ist, dass statt einer Verbindung über Metallbänder 3 auch stiftförmige oder gitterförmige oder drahtförmige Verbindungselemente, beispielsweise Gabionenmatten, vorgesehen sein können.
Im Übrigen weist der Formkörper eine Imprägnierung 4 auf der Außenseite auf, was lediglich schematisch dargestellt ist. Die Imprägnierung ist zum einen zur Erhöhung der Feuchtebeständigkeit des Formkörpers und zum anderen dazu vorgesehen, die einzelnen Lagen von Altpapier- und/oder Altpappenstücken 2 miteinander zu verkleben. Nicht dargestellt ist im Weiteren, dass eine erste Imprägnierungsschicht von der Oberfläche des Formkörpers bis in den Formkörper hineinreichen kann, wobei die erste Imprägnierungsschicht durch Tränken des Formkörpers in einem flüssigen Imprägnierungsmittel erhältlich ist. Eine zweite weniger weit in die Tiefe des Formkörpers hineinreichende Imprägnierungsschicht ist von außen auf den Formkörper aufgebracht, um die Oberfläche des Formkörpers zu versiegeln und Klüfte zwischen den gepressten Altpapier- und/oder Altpappenstücken 2 zu schließen.
Die Altpapier- und/oder Altpappenstücken 2 können insbesondere an den Rändern des Formkörpers Umknickungen und/oder Umbiegungen aufweisen, die Folge des Pressvorgangs sind. Vorzugsweise werden die einzelnen Papierund/oder Pappenstücke 2 kreuz und quer, d.h. ungeordnet, in den Pressentunnel eingefüllt und so verdichtet, was zu einem Umknicken, Umbiegen, Verknüllen und Verzahnen führt. Somit wird ein Ballen generiert, bei dem die miteinander verpressten Papier- und/oder Pappenstücke zumindest zum Teil durch Formschluss aneinandergehalten werden. Das Bauelement 1 weist eine mittlere Druckfestigkeit nach DIN EN 771-4 in Richtung X der Papierflachseiten von 1,0 bis 60,0 N/mm2, vorzugsweise zwischen 2,0 bis 20,0 N/mm2, insbesondere zwischen 2,75 bis 5,5 N/mm2, auf. Das Bauelement 1 lässt sich damit einer Steinfestigkeitsklasse von 2 bis 6 zuordnen. In einer Richtung Y quer zur Papierflachseite liegt die Druckfestigkeit noch über den vorgenannten Werten.
Im Übrigen weist das Bauelement 1 einen Wasserdampf-Diffusions-widerstandszahl nach DIN EN 1745 von ca. 5 bis 10 auf, wobei die Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl wiederum auf die Richtung X in Papierflachseite bezogen ist. Die Wasserdampf-Diffusions-Widerstandszahl kann beeinfluss werden durch eine Imprägnierung des Formkörpers. In der Richtung Y quer zur Papierflachseite kann die Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl auch über dem vorgenannten Wert liegen.
Die mittlere Brutto-Trockenrohdichte des Bauelementes 1 nach DIN EN 771-4 kann zwischen 200 bis 800 kg/m3, vorzugsweise zwischen 300 bis 650 kg/m3, insbesondere zwischen 325 bis 600 kg/m3, betragen. Die Dicke d des Bauelementes 1 kann in Richtung der Papierflachseite 5,0 cm bis 1,0 m, vorzugsweise mehr als 20 cm, insbesondere mehr als 50 cm, betragen. Dadurch lässt sich das Bauelement 1 bedarfsweise für vielfältige Anwendungsbereiche einsetzen.
Nicht dargestellt ist, dass auf wenigstens einer Außenseite des Bauelementes 1 wenigstens ein Vorsprung und/oder wenigstens eine Ausnehmung zur Ausbildung einer formschlüssigen Verbindung mit einer komplementär ausgebildeten Außenseite eines benachbarten Bauelementes 1 vorgesehen sein kann. In diesem Zusammenhang kann die Verbindung von benachbarten Bauelementen 1 in der Art einer Legostein-Verbindung vorgesehen sein. Dadurch wird eine einfache und sehr stabile Verbindung der Bauelemente 1 sichergestellt. Im Übrigen können Nut- und Federverbindungen zur gegenseitigen Befestigung der Bauelemente 1 vorgesehen sein. Auch eine Befestigung über die Verbindungselemente und/oder über Verklebungsstellen ist möglich.
Die Lebensdauer bzw. Haltbarkeit des dargestellten Bauelementes 1 beträgt vorzugsweise zwischen 5 Jahren bis 10 Jahren, kann bei geeigneter Imprägnierung jedoch auch bis mindestens 50 Jahre oder mehr betragen. Dadurch lässt sich das dargestellte Bauelement 1 in einer Vielzahl von Anwendungsbereichen einsetzen, beispielsweise zur Errichtung von Innenwänden, Außenwänden, Böden. Auch kann eine Beschichtung des Bauelementes 1 mit Putz und/oder eine Verschalung, gegebenenfalls mit einer zusätzlichen Dämmung, vorgesehen sein. Weitere Verwendungen betreffen den Einsatz des Bauelementes 1 bei entsprechender Formgebung für Fassadenpaneele, Fensterprofile, Fußleisten, Möbel, Möbelelemente, Schalungen, Trockenbauelemente, Wandkomplettsysteme (inklusive Dämmung), Abhangdecken, Zargen und Fensterbänke.
Um eine völlige Recyclingfähigkeit des Bauelementes 1 zu gewährleisten, ist das Bauelement 1 nach DIN EN 13432:2000 desintegrierbar, wobei, vorzugsweise bei aerober Kompostierung nach einer gegenüber der DIN EN 13432:2000 verlängerten Kompostierungsdauer von mehr als 12 Wochen und höchstens 80 Wochen in einer größer 2 mm-Siebfraktion des kompostierten Materials maximal 10 % des ursprünglichen Trockengewichtes des Formkörpers auffindbar sind.
Die Herstellung des dargestellten Bauelementes 1 kann wie folgt vorgesehen sein: Pappen und Papiere, Verpackungen, beispielsweise Sorte B 19/Kaufhausware, können im Einzelhandel durch die Mitarbeiter zur Volumenreduktion in den Kisten-/Schachteleckverbindungsbereichen eingerissen und dann mehr oder weniger auf den Flachseiten gestapelt werden. Auf einem Gestellwagen kann der Abtransport zum Recyclinghof erfolgen, oder in großen Kartons/Kisten, die durch die Mitarbeiter des Einzelhandels gepackt worden sind. Nach dem Abladen der Pappen und Papiere werden diese dem Pressvorgang ungeordnet zugeführt, wobei Pappstöße mit einem Förderband einem Trichter der Presse zugeführt werden oder direkt von Mitarbeitern in den Trichter eingeworfen werden. Im Trichter der Presse erfolgt dann ein ungeordneter Weitertransport in den Pressentunnel (bei Horizontalpressen) oder in die Pressenkammer (bei Vertikalpressen).
Hier sind aus dem Stand der Technik vollautomatische Kanalballenpressen bekannt, wobei das Pressgut der Maschine über einen offenen Füllschacht zugeführt wird. Durch Anhäufung des Materials in der Presse wird eine Lichtschranke unterbrochen, die den Pressvorgang einleitet. Der Pressstempel verdichtet das Pressgut in den Presskanal. Nach der Verdichtung des Materials kehrt der Pressstempel in seine Ausgangssituation zurück. Die Zuführung von Pressgut kann während des Pressvorgangs weiter erfolgen, da der Pressstempel den Füllschacht zum Pressbereich verschließt. Der Ballen wird bei jedem Presshub ein Stück weiter in den Kanal gepresst und bei Erreichen der eingestellten Ballenlänge automatisch mit einem Draht abgebunden. Das Verdichten der Pappen und Papiere unter Einwirkung des Pressstempels erfolgt unter hohem Druck bis über 250 t.
Das Nachbefüllen über den Trichter bzw. den Füllschacht kann automatisch, halbautomatisch oder manuell erfolgen. Im Übrigen ist das Zerschneiden der Ballen während oder nach der Pressung möglich. Das Abbinden der Ballen kann mit Stahl- oder Kunststoffbändern oder Kunststoffdrähten automatisch, halbautomatisch oder manuell erfolgen. Dabei kann beispielsweise der Ballen bis zu zehn Mal umreift werden, parallel versetzt zueinander oder in einer Kreuzverschnürung. Nach dem Ausdrücken der Ballen aus der Ballenpresse kann dann gegebenenfalls die Veredelung der Ballen durch Behandlung mit Mitteln zur Feuchteimprägnierung, mit flammhemmenden Mitteln oder mit verfestigenden Mitteln vorgesehen sein. Beispielsweise können Farb- und Lackmittel oder Klebstoffe auf den Ballen aufgebracht werden. Darüber hinaus können Verbindungsstifte in den Formkörper eingebracht werden, um die einzelnen Lagen von Papier- und/oder Pappenstücken zusammenzuhalten. Die vorbeschriebene Veredelung kann grundsätzlich auch vor dem Pressvorgang oder während des Pressvorgangs erfolgen.
Durch Anpassung des Pressentunnels oder der Pressenkammer lässt sich eine Nut- und Federausbildung der Formkörper beim Pressvorgang realisieren. Über die Quaderform hinaus sind auch andere Formen, wie beispielsweise Zylinder, Kugeln, Trapeze, Kegel usw. herstellbar. Gegebenenfalls kann eine Pressung von allen sechs Seiten in der Presskammer erfolgen, um die Formstabilität zu erhöhen sowie die Festigkeit des Formkörpers. Eine feuchte Pressung ist durch Besprühen oder Tränken der Papiere und/oder Pappen vor dem Pressvorgang möglich.
Benachbarte Ballen können durch Verkleben oder Stiftfixierung miteinander verbunden werden. Auch ist ein Vernageln, Verschrauben, Verschnüren, Beplanken oder dergleichen möglich. Zur Befestigung von Verankerungsmitteln oder sonstigen Gegenständen können Löcher in die Ballen gebohrt werden. Durch Aufstreichen, Bemalen oder Besprühen lassen sich die Ballen beschriften.
Schließlich lassen sich die Ballen mit Furnieren aus Pappe/Kunststoff/Holz/Gips oder dergleichen ummanteln. Auch ein Schälen der Formkörper durch allseitiges oder teilseitiges Abschneiden, beispielsweise zur Formgebung, kann vorgesehen sein, wobei vorzugsweise ca. 3 bis 10 cm der Außenbereiche des Formkörpers abgetragen werden können. Alternativ kann die äußere Schicht auch abgeflämmt oder abgeschliffen werden.
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