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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lehmbauplatte nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. ein Verfahren zur Herstellung einer entsprechenden Lehmbauplatte.
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STAND DER TECHNIK
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Die bekannten Lehmbauplatten bestehen im Wesentlichen aus Lehm und Fasern sowie möglichen weiteren Zusatzstoffen, wie beispielsweise Funktionsmaterialien wie Latentwärmespeichern. Die Lehmbauplatten weisen hervorragende wärme- und feuchtigkeitsregulierenden Eigenschaften auf und sind aufgrund ihrer Hauptbestandteile unter der daraus sich ergebenden vollständigen biologischen Abbaubarkeit leicht entsorgbar sowie aufgrund von Wiederverwendbarkeit von ungebranntem Lehm auch gut recycelbar.
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Allerdings ergeben sich bei Lehmbauplatten teilweise Probleme hinsichtlich der Stabilität und der mechanischen Festigkeit sowie bei der Herstellung durch das Schwindungsverhalten des Lehmbaustoffs bei der Trocknung.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lehmbauplatte bereitzustellen, die die Probleme des Standes der Technik vermeidet bzw. zumindest reduziert, so dass eine Lehmbauplatte bereitgestellt wird, die eine ausreichende mechanische Stabilität und Festigkeit aufweist und gleichzeitig die Vorteile von Lehmbauplatten beibehält. Außerdem soll eine entsprechende Lehmbauplatte leicht herstellbar und vielfältig einsetzbar sein.
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TECHNISCHE LÖSUNG
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Lehmbauplatte mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Erfindung schlägt vor, eine Lehmbauplatte mit einer Zellstruktur mit einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten Zellen auszubilden, wobei die Zellen so aufgebaut sind, dass sich die Zellwände zumindest in Dickenrichtung der Lehmbauplatte erstrecken. Durch die dreidimensionale Zellstruktur, die insbesondere als Wabenstruktur ausgebildet sein kann, wird der Lehmbauplatte eine gute mechanische Stabilität und Festigkeit verliehen und gleichzeitig wird erreicht, dass die Schwindung des Lehmbaustoffs bei Trocknung auf die lokalen Bereiche der Zellen begrenzt wird, so dass Probleme einer zu großen globalen Schwindung vermieden werden. Entsprechend können auch Zusammensetzungen von Lehmbaustoffen eingesetzt werden, die ansonsten aufgrund der Schwindungsproblematik nicht eingesetzt werden können.
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Die Zellen der Zellstruktur können in Form von Röhren vorgesehen sein, die sich entlang der Dickenrichtung der Lehmbauplatte erstrecken, wobei die Zellen an ihren Enden offen sind, d.h. dass an den Hauptflächen der Lehmbauplatte, die durch die Länge und die Breite aufgespannt sind, keine Zellwand der Zellstruktur vorliegt, sondern der in die Zellen gefüllte Lehmbaustoff vorliegt.
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Allerdings können die Zellen der Zellstruktur auch als Becher ausgebildet sein, bei denen ein Ende der Zellen in Dickenrichtung verschlossen ist, so dass die Zellstruktur eine Hauptfläche der Lehmbauplatte bildet.
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Die Zellstruktur kann auch durch eine dreidimensionale Gitter- oder Fachwerkstruktur gebildet sein, wobei die Zellen durch steife oder flexible Stäbe oder Streifen begrenzt sein können. Insbesondere kann die Zellstruktur durch ein dreidimensionales Gewebe, z.B. mit Glasfasern, gebildet sein, bei dem zumindest teilweise formstabile Gewebestäbe für eine zumindest in einer Raumrichtung selbsttragende dreidimensionale Struktur sorgen, die leicht mit Lehmbaustoff verfüllt werden kann.
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Die Zellen können im Querschnitt quer zur Dickenrichtung unterschiedliche Grundrisse aufweisen und beispielsweise quadratisch, rechteckförmig, trapezförmig, dreieckig, viereckig, sechseckig, mehreckig und/oder oval sein. Besonders vorteilhaft hat sich ein sechseckiger Grundriss der Zellen zur Bildung einer Honigwabenstruktur gezeigt.
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Die Zellstruktur kann aus unterschiedlichen Werkstoffen gebildet werden, beispielsweise aus Papier, Pappe, Holz, Kunststoffen, Synthetikfasern, Keramikfasern, Karbonfasern, Glasfasern, Naturfasern oder Metall. Auch Kombinationen dieser Werkstoffe sind vorstellbar. Besonders vorteilhaft sind Zellstrukturen, die aus Naturfasern wie Leinen, Hanf, Baumwolle, Jute oder Bambus sowie aus Papier oder Pappe oder Holz gebildet sind. Bei diesen Materialien ist eine einfache Entsorgung der Lehmbauplatte nach ihrer Verwendung durch Kompostierung möglich. Darüber hinaus ist auch eine Wiederverwendung durch Aufbereitung des Lehmbaustoffs möglich. Auch andere Werkstoffe für die Zellstruktur sind vorteilhaft, wie beispielsweise Kunststoffe, da auch sie in einfacher Weise von den Lehmbaustoffen getrennt werden können und die Lehmbaustoffe bzw. Kunststoffe dann wiederverwertet werden können.
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Die Lehmbauplatte kann zusätzlich zu der Zellstruktur ein oder mehrere flächige Trägerelemente aufweisen, die insbesondere entlang oder parallel zu einer Hauptfläche der Lehmbauplatte, die durch die Längs- und Breitenseiten aufgespannt sind, angeordnet sein können. Insbesondere können flächige Trägerelemente an den Außenseiten und/oder in Verbindung mit der Zellstruktur an einer der Hauptflächen bzw. an zwei gegenüberliegenden Hauptflächen vorgesehen sein, um die Stabilität der Lehmbauplatte weiter zu verbessern oder die Anschlussmöglichkeiten oder die dekorative Gestaltung der Oberflächen der Lehmbauplatte weiter zu verbessern.
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Ein entsprechendes flächiges Trägerelement kann in Form eines Gewebes, eines Vlieses, einer Folie oder einer Platte vorgesehen sein, wobei als Materialien dieselben Materialien in Frage kommen wie für die Zellstruktur.
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Die Lehmbauplatte kann einen Lehmbaustoff umfassen, der durch jeden bekannten und geeigneten Lehmbaustoff gebildet sein kann. Insbesondere kann der Lehmbaustoff Lehm, Sand, Ton, Ziegel, Gesteine, Mineralien, Holzteile, Zweige, Holzspäne, Fasern, natürliche pflanzliche Fasern, Hanf, Jute, Leinen, Baumwolle, Bambus, Schilf, Stroh, tierische Fasern, Schafwolle, Pferdehaare, synthetische Fasern, Glasfasern, keramische Fasern und/oder sonstige Zusatzstoffe, wie beispielsweise Phasenwechselmaterialien (PCM phase change materials), umfassen.
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Insbesondere der Zusatz von Phasenwechselmaterialien, die auch als Latentwärmespeicher bezeichnet werden können, ermöglicht eine Intensivierung der Klimatisierungsfunktion von Lehmbauplatten mit Wärmespeicherung und Wärmeabgabe.
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Die Zellstruktur kann als selbsttragende Struktur ausgebildet sein, die bei der Herstellung beispielsweise auf einem ebenen Untergrund angeordnet wird, um dann mit dem Lehmbaustoff gefüllt zu werden. Darüber hinaus sind auch Zellstrukturen denkbar, die nicht selbsttragend ausgebildet sind und durch eine Hilfskonstruktion beim Befüllen mit Lehmbaustoff in der entsprechenden Form gehalten werden müssen.
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Durch die Verwendung einer Zellstruktur ist es möglich, neben fließfähigem Lehmbaustoff auch nur rieselfähigen Lehmbaustoff einzusetzen, der in die Zellstruktur eingefüllt und anschließend verpresst oder gewalzt oder allgemein verdichtet wird. Entsprechend wird der Lehmbaustoff beim Einfüllen mit etwas Übermaß eingefüllt, welches dem Verdichtungsgrad beim Pressen oder Walzen entspricht. Insbesondere kann der Lehmbaustoff als erdfeuchter Lehmbaustoff eingesetzt werden. Das Verdichten eines erdfeuchten Lehmbaustoffs hat unter anderem den Vorteil, dass sofort nach dem Verdichten eine feste Struktur vorliegt und nach kurzer Trocknung eine hohe Härte und Festigkeit gegeben ist, so dass die Fertigungszeiten stark verkürzt werden.
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Damit ist es möglich, Lehmbaustoffe mit beispielsweise einem hohen Tonanteil größer oder gleich 33 Gewichtsprozent, insbesondere größer oder gleich 50 Gewichtsprozent, vorzugsweise größer oder gleich 66 Gewichtsprozent, zu verwenden.
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Auf die Zellstruktur mit den mit Lehmbaustoff gefüllten Zellen können entsprechend flächige Trägerelemente oder sonstige Schichten und Lagen aufkaschiert bzw. aufgebracht werden.
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Insbesondere ist es möglich, eine Lehmbauplatte mit mehreren Lagen aus Zellstrukturen und/oder flächigen Trägerelementen auszubilden, so dass vielfältige Kombinationen an Zellstrukturen und flächigen Trägerelementen sowie sonstigen Funktionsschichten möglich sind, wobei die einzelnen Lagen in unterschiedlicher Dicke und/oder Ausgestaltung vorgesehen werden können. Als Funktionsschichten können beispielsweise Schichten mit Heizelementen oder Kühlelementen sowie Schichten mit Installationskanälen vorgesehen werden. Auch dekorative Endschichten oder Schall- oder Wärmedämmschichten sowie Brandschutzschichtenkönnen als entsprechende Funktionsschichten verwirklicht werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Die beigefügten Zeichnungen zeigen in rein schematischer Weise in
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1 eine dreidimensionale Ansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lehmbauplatte;
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2 eine Seitenansicht der Lehmbauplatte aus 1;
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3 eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lehmbauplatte;
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4 eine Seitenansicht einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lehmbauplatte;
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5 eine Draufsicht auf eine Zellstruktur, wie sie in einer erfindungsgemäßen Lehmbauplatte verwendet werden kann;
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6 eine Draufsicht auf ein weiteres Beispiel einer Zellstruktur, wie sie bei einer erfindungsgemäßen Lehmbauplatte eingesetzt werden kann;
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7 eine Draufsicht auf ein drittes Ausführungsbeispiel für eine Zellstruktur, wie sie in einer erfindungsgemäßen Lehmbauplatte eingesetzt werden kann; und in
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8 eine teilweise Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Lehmbauplatte, wie sie in den 1 und 2 dargestellt ist, jedoch mit einer aufkaschierten Gewebeschicht und einer endbearbeiteten Oberfläche.
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AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Weitere Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen deutlich, wobei die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist.
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Die 1 zeigt ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Lehmbauplatte, welche ein flächiges Trägerelement in Form einer Platte 3 aufweist, auf dem eine Zellstruktur 1 mit im Grundriss sechseckigen Zellen 2 angeordnet ist. Die Zellstruktur 1 in Form einer Bienenwabenstruktur ist mit Lehmbaustoff gefüllt, so dass die Zellen 2 vollständig mit Lehmbaustoff ausgefüllt sind. Die Platte 3 kann beispielsweise eine Holzplatte sein, aber auch durch ein Gewebe oder Vlies aus verschiedensten Fasern, wie beispielsweise Naturfasern, Glasfasern, keramischen Fasern, Karbonfasern und dergleichen gebildet sein. Darüber hinaus kann das flächige Trägerelement auch als Platte aus Pappe oder entsprechend verstärktem Papier gebildet sein.
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In gleicher Weise kann die Zellstruktur aus unterschiedlichsten Materialien, wie beispielsweise Gewebe, insbesondere Naturfaser- oder Glasfasergewebe, oder aus Papier oder Pappe gebildet sein. Die Verwendung von Papier bzw. Pappe zur Ausbildung der Zellstruktur 1 und des flächigen Trägerelements 3 ist insbesondere deshalb vorteilhaft, weil Papier bzw. Pappe einfach zu einer dreidimensionalen Zellstruktur verarbeitbar und leicht biologisch abbaubar ist und somit die Lehmbauplatte leicht entsorgbar bzw. recycelbar ist.
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Aber auch bei der Verwendung von Kunststoffen für die Zellstruktur 1 und/oder das flächige Trägerelement 9 ist eine Entsorgung bzw. ein Recyceln einfach möglich, da der Lehmbaustoff und die Zellstruktur 1 bzw. das flächige Trägerelement 3 leicht voneinander trennbar sind.
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Als Lehmbaustoff kann in der erfindungsgemäßen Lehmbauplatte jeder geeignete Lehmbaustoff eingesetzt werden, wobei durch die Verwendung der Zellstruktur 1 bzw. zusätzlich des flächigen Trägerelements 3 der Lehmbaustoff nicht gegossen werden muss, sondern vielmehr ein rieselfähiger Lehmbaustoff eingesetzt werden kann, der verpresst oder gewalzt werden kann, so dass das Problem der Schwindung verringert werden kann. Gleichwohl ist natürlich die gusstechnische Herstellung und Verwendung von fließfähigen Lehmbaustoffen ebenfalls möglich.
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Bei der Verwendung von rieselfähigen Lehmbaustoffen, beispielsweise erdfeuchten Lehmbaustoffen mit vorzugsweise hohem Tonanteil kann die Zellstruktur 1 mit einem bestimmten Übermaß mit Lehmbaustoff gefüllt werden und anschließend kann die Platte gepresst oder gewalzt werden, so dass der gesamte Lehmbaustoff ohne Überstand in den Zellen 2 der Zellstruktur 1 aufgenommen ist.
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Die 1 und 2 zeigen eine erfindungsgemäße Lehmbauplatte mit einer Lage, die eine Zellstruktur 1 umfasst, und einer zweiten Lage, die durch das flächige Trägerelement 3, beispielsweise in Form einer Platte gebildet ist. Allerdings ist es auch vorstellbar, mehrere Lagen vorzusehen, wie dies beispielsweise in den 3 und 4 dargestellt ist. In 3 ist auf der dem flächigen Trägerelement 3 gegenüberliegenden Hauptseite der Lehmbauplatte, die durch die Längsrichtung L und die Breitenrichtung B aufgespannt ist, ein zweites flächiges Trägerelement 4 angeordnet, wobei das zweite flächige Trägerelement genauso wie das erste flächige Trägerelement 3 in Form eines Gewebes, eines Vlieses, einer Folie, die flexibel und biegbar sein kann, oder in Form einer steifen Platte ausgebildet sein kann.
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Darüber hinaus können, wie in 4 dargestellt ist, weitere Lagen mit Zellstrukturen 10, 11 und flächigen Trägerelementen 5 vorgesehen sein, so dass vielfältige Kombinationen aus Lagen mit Zellstrukturen und flächigen Trägerelementen möglich sind.
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Darüber hinaus können weitere Lagen vorgesehen sein, die beispielsweise dekorative Deckschichten oder sonstige Funktionsschichten beinhalten können. Beispielsweise können die erfindungsgemäßen Lehmbauplatten Installationskanäle oder Kühl- und Heizelemente in Form von Rohren, Matten oder dergleichen umfassen.
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Die entsprechenden Rohre, Kanäle, Leitungen und Matten können beispielsweise zwischen oder in flächigen Trägerelementen oder zusätzlichen Schichten mit Lehmbaustoff vorgesehen werden.
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Der Lehmbaustoff, der zur Ausbildung der erfindungsgemäßen Lehmbauplatte verwendet wird, kann sämtliche bekannten Bestandteile von Lehmbaustoffen umfassen, wobei für die einzelnen Lagen oder auch innerhalb einer Lage, beispielsweise innerhalb einer Zellstruktur, unterschiedliche Zusammensetzungen von Lehmbaustoffen Verwendung finden können, insbesondere auch als Gradientenwerkstoff.
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Insbesondere kann bei der erfindungsgemäßen Lehmbauplatte ein Lehmbaustoff eingesetzt werden, der Latentwärmespeicher umfasst, also Substanzen, die als Phasenwechselmaterialien (PCM phase change materials) bekannt sind. Derartige Materialien dienen dazu, dass entsprechende Phasenübergänge, beispielsweise von flüssig zu fest oder fest zu flüssig Energie bzw. Wärme aufnehmen und speichern, um sie bei Bedarf wieder abzugeben.
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Die 5 bis 7 zeigen Beispiele, wie eine Zellstruktur aufgebaut sein kann. Während bei dem Ausführungsbeispiel der 1 eine Zellstruktur 1 mit sechseckigem Grundriss im Querschnitt quer zur Dickenrichtung D aufweisen, sind die Zellen 2´ der Zellstruktur 1´ aus 5 als Vierecke bzw. Quadrate ausgebildet. Bei den Zellstrukturen 1´´ und 1´´´ der 6 und 7 sind die Zellen 2´´ und 2´´´ mit einem rautenförmigen oder runden Querschnitt ausgebildet.
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Die Zellstruktur der 7 kann beispielsweise durch Anordnung einer Vielzahl von zylinderförmigen Röhren nebeneinander und übereinander hergestellt werden. Neben den gezeigten Ausführungsbeispielen sind vielfältige andere Formen von Zellstrukturen denkbar.
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Die 8 zeigt in einem teilweisen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lehmbauplatte, bei welcher gegenüberliegend einem flächigen Trägerelement in Form einer Platte 3 auf der mit Lehmbaustoff gefüllten Zellstruktur 1 ein Vlies oder Gewebe bzw. eine Folie 6 aufkaschiert ist, wobei zusätzlich eine Deckschicht 7, z. B. in Form eines Lehmputzes als Endschicht vorgesehen ist. Hierbei können unterschiedlichste dekorative Endschichten ausgebildet werden, die es ermöglichen, die erfindungsgemäße Lehmbauplatte als Verkleidungsplatte oder als Aufbauplatte einzusetzen, ohne dass eine aufwändige Nachbearbeitung der hergestellten Wandoberfläche erforderlich ist.
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Das Vlies- oder Gewebe kann neben einer Verstärkungsfunktion und neben einer Verbessrung der Haftung von Oberflächenschichten auch als Heizelement ausgebildet sein, wenn es beispielsweise aus Carbon-Fasern gebildet ist, so dass bei Anschluss einer elektrischen Heizquelle eine Widerstandsheizung realisiert werden kann.
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Die erfindungsgemäße Lehmbauplatte kann als großformatige Platte mit einer Länge in der Größenordnung von Raumhöhen, wie beispielsweise 2 bis 3 m, und einer Breite von 1 m bis 1,50 m hergestellt werden. Auch kleinere oder größere Formate sind selbstverständlich möglich. Insbesondere kann eine derartige Lehmbauplatte als vollständig vorgefertigtes Wandelement ausgeführt werden, wobei die Größe prinzipiell nicht beschränkt ist.
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Wie in 1 zu sehen ist, kann das flächige Trägerelement 3 mit einem geringen Überstand zur Zellstruktur 1 ausgebildet sein, so dass beim Aufbau einer Wand, einer Decke oder eines Bodens benachbarte Lehmbauplatten an den flächigen Trägerelementen zusammenstoßen oder an diesen miteinander verbunden werden. Stoßen die oberflächigen Trägerelemente mit etwas Überstand aneinander, so wird eine definierte Fuge zwischen den Zellstrukturen ausgebildet, die zur Aufnahme von Verbindungsstoffen wie Kleber, Mörtel oder Fugenmaterialien dienen kann.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben worden ist, ist für den Fachmann selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern dass Abwandlungen in der Weise möglich sind, dass einzelne Merkmale weggelassen oder andersartige Kombinationen von Merkmalen realisiert werden, ohne dass der Schutzbereich der beigefügten Ansprüche verlassen wird. Die vorliegende Offenbarung schließt sämtliche Kombinationen aller vorgestellten Einzelmerkmale mit ein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007018597 A1 [0002]
- DE 202005002209 U1 [0002]
- EP 1564341 A2 [0002]
- WO 2011/007009 A2 [0002]
