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Die Erfindung betrifft ein formbares faserhaltiges Material für die Herstellung von Formteilen.
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Aus der Praxis sind verschiedene formbare Materialien bekannt, die für die Herstellung von Formteilen verwendet werden können. Für die verschiedenen Herstellungsverfahren wie beispielsweise Extrusionsverfahren oder dreidimensionale Druckverfahren sind jeweils an das betreffende Verfahren angepasste formbare Materialien bekannt, die für eine Verwendung mit den entsprechenden Vorrichtungen wie beispielsweise Extrusionseinrichtungen oder 3D-Druckern geeignet sind. Die formbaren Materialien sind während der Herstellung des Formteils zunächst pastös, beziehungsweise noch verformbar, und werden nach einem anschließenden Aushärtungsprozess formstabil, um die vorgesehene Formgebung für das Formteil beizubehalten.
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In vielen Fällen enthalten diese formbaren Materialien einen erheblichen Anteil an Kunststoffen oder bestehen vollständig aus Kunststoffen, um beispielsweise um möglichst einfach verarbeitet werden zu können oder als Formteil vorteilhafte Eigenschaften hinsichtlich der Stabilität, der Oberfläche oder des Gewichts des Formteils zu ermöglichen. Oftmals sind die aus derartigen formbaren Materialien hergestellten Formteile wenig umweltverträglich. Sie lassen sich regelmäßig nicht oder nur mit einem unverhältnismäßig hohen Aufwand recyceln und müssen entsorgt werden.
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Aus vielen Bereichen sind Anwendungsfälle bekannt, bei denen Formteile nur während eines begrenzten Zeitraums benötigt werden. Derartige Formteile können beispielweise für eine Verpackung eines Produkts während einer Lagerung oder eines Transports verwendet werden. Oftmals werden auch Prototypen oder beispielsweise Architekturmodelle während der Entwicklung neuer Produkte oder Bauvorhaben angefertigt, die anschließend nicht mehr benötigt werden.
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Auch aus diesen Gründen wird seit einiger Zeit versucht, formbare Materialien zu entwickeln, die eine möglichst hohe Umweltverträglichkeit aufweisen. Dabei wird beispielsweise angestrebt, für das formbare Material einen möglichst hohen Anteil an natürlichen und nachwachsenden Rohstoffen zu verwenden. Das formbare Material und insbesondere die daraus hergestellten Formteile sollen möglichst biologisch abbaubar sein, also durch biologische Prozesse in die einzelnen Komponenten wieder aufgelöst werden können, um entweder einer Wiederverwertung zugeführt werden zu können oder aber bei einer Entsorgung die Umwelt nicht übermäßig zu belasten.
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Aus der Praxis sind verschiedene formbare Materialien bekannt, die wenig oder keine Kunststoffe enthalten. Diese formbaren Materialien enthalten üblicherweise natürliche Fasern, die mit einem geeigneten Bindemittel wie beispielsweise einem proteinhaltigen Leim miteinander verbunden und zu einem Formteil geformt werden können. Ein derartiges formbares faserhaltiges Material ist beispielsweise in
WO 2013/152448 A1 beschrieben.
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An ein formbares Material, das für die Herstellung von Formteilen geeignet ist und verwendet werden soll, werden üblicherweise zahlreiche verschiedene Anforderungen gestellt. Das formbare Material soll einfach und kostengünstig hergestellt werden können. Aus dem formbaren Material soll mit den bereits bekannten Herstellungsverfahren wie beispielsweise mit Extrusionsverfahren oder dreidimensionalen Druckverfahren ohne größeren Aufwand ein Formteil hergestellt werden können. Die für eine Verfestigung des aus dem formbaren Material hergestellten Formteils bis zu dessen Gebrauchsfähigkeit benötigte Aushärtedauer soll möglichst kurz sein. Das Formteil soll während seines Gebrauchs möglichst formstabil sein und anschließend umweltverträglich entsorgt oder wiederverwertet werden können.
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Es wird deshalb als eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen, ein formbares Material zu entwickeln, das möglichst vorteilhafte Eigenschaften für die Herstellung eines Formteils aus dem formbaren Material aufweist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein formbares faserhaltiges Material gelöst, das aus einem flüssigen Trägermedium sowie einem Massenanteil von mindestens 10% pflanzlichen Fasern, einem Massenanteil zwischen 5% und 80% eines Polysaccharidmaterials, einem Massenanteil zwischen 5% und 80% eines mineralischen Füllmaterials sowie ein Massenanteil zwischen 0% und 40% eines additiven Materials besteht. Untersuchungen haben ergeben, dass die Kombination eines geeigneten Polysaccharidmaterials mit einem mineralischen Füllmaterial besonders geeignet ist, um pflanzliche Fasern in einem flüssigen Trägermedium mit einander zu einem formbaren Material zu verbinden, um daraus ein Formteil herstellen zu können. Das Polysaccharidmaterial bildet zusammen mit dem mineralsischen Füllmaterial ein kostengünstig herstellbares und sehr einfach verarbeitbares Matrixmaterial, in welchem die pflanzlichen Fasern eingebettet sind und eine hohe Festigkeit des daraus hergestellten Formteils ermöglichen. Durch einen hohen Massenanteil von Fasern sowie mit einer zunehmenden Länge der einzelnen Fasern kann die mechanische Festigkeit des daraus hergestellten Formteils erhöht werden. Eine oftmals einhergehende Beeinträchtigung einer möglichst einfachen Verarbeitung des formbaren Materials bei der Herstellung des Formteils kann durch einen angemessen hohen Massenanteil des Polysaccharidmaterials und des mineralischen Füllmaterials reduziert und gegebenenfalls nahezu vollständig ausgeglichen werden. Das Polysaccharidmaterial bewirkt eine zuverlässige Einbindung der Fasern in das formbare Material und damit einhergehend auch in das daraus hergestellte Formteil.
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Ein hoher Massenanteil des Polysaccharidmaterials kann eine Reduzierung des flüssigen Trägermittels ermöglichen, dass für die Verformbarkeit des formbaren Materials vor und während des Herstellungsprozesses des Formteils benötigt wird. Dies führt zu einer entsprechend reduzierten Aushärtedauer, beziehungsweise Trocknungszeit des aus dem formbaren Material hergestellten Formteils.
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Es hat sich gezeigt, dass mit einem zunehmenden Massenanteil des Polysaccharidmaterials eine oftmals unerwünschte Schrumpfung während des Trocknungsprozesses zunimmt. Die Schrumpfung kann durch einen höheren Massenanteil des mineralischen Füllmaterials und optional durch Beimischung von weiteren Additiven verringert und gegebenenfalls nahezu vollständig verhindert werden.
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Für die Herstellung des formbaren faserhaltigen Materials können handelsüblich erhältliche Rohstoffe und Komponente verwendet werden. Die Angaben zu den erfindungsgemäßen Massenanteilen beziehen sich auf Rohstoffe mit einer handelsüblichen Reinheit und Qualität.
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Mit dem erfindungsgemäßen formbaren faserhaltigen Material können beispielsweise an eine Formgebung eines Produkts angepasste Verpackung ausgeformt und hergestellt werden. In derartige Verpackungen, die üblicherweise als einteilige oder mehrteilige Einleger in einem großen Behälter verwendet werden, können die einzelnen Produkte aufgenommen und während eines Transports in dem Behälter fixiert und geschützt werden. Beispielsweise mit einem Extrusionsverfahren können auch regelmäßig oder unregelmäßig geformte Füllelemente hergestellt werden, die in großer Anzahl in einen Behälter eingefüllt werden und das Produkt oder die Produkte in einem Behälter wie beispielsweise einem Karton umgeben, um die Produkte während eines Transports vor Erschütterungen und Beschädigungen schützen können.
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Mit dem formbaren Material können beispielsweise auch großformatige Schalungen oder Formen für Bauelemente, insbesondere für Betonelemente hergestellt werden. So können beispielsweise mit einem 3D-Drucker Reliefformen für die Erzeugung von Reliefs in Betonfassaden hergestellt werden, die während der Herstellung der Betonfassade in eine Fassaden-Schalung eingesetzt werden, bevor die Schalung mit Beton verfüllt wird. Nach dem der Beton abgebunden und ausgehärtet ist, kann die Schalung abgenommen werden und die aus dem formbaren Material hergestellte Reliefform beispielsweise mit einem Hochdruckreiniger von der neu hergestellten Betonfassade abgespült werden. Da das formbare Material ganz überwiegend, beziehungsweise vollständig aus umweltverträglichen Rohstoffen und Komponenten hergestellt ist, wird keine aufwendige und kostenintensive Entsorgung oder Aufbereitung der nicht mehr benötigten Reliefform erforderlich. Es ist auch denkbar, das formbare Material für Gießverfahren zu verwenden, bei denen das formbare Material in eine verlorene Form, die nach dem Aushärten zerstört werden muss, oder in eine verlorene Schalung vergossen wird, die nach dem Aushärten des formbaren Materials nicht mehr entfernt wird und an dem neu hergestellten Bauelement oder Objekt verbleibt.
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Es hat sich herausgestellt, dass sich das erfindungsgemäße formbare faserhaltige Material in besonders vorteilhafter Weise für die Verwendung mit 3D-Druckern eignet. Durch einen ausreichend hohen Anteil des Polysaccharidmaterials und des mineralischen Füllmaterials können auch dünne Düsen für die Austragung des formbaren Materials verwendet werden, ohne dass eine Verstopfung der Düsen oder ein ungleichmäßiger Materialaustrag befürchtet werden muss. Ein beispielsweise mit einem 3D-Drucker hergestellter Prototyp oder ein Architekturmodell können während und nach dem Aushärtungsprozess in einfacher Weise nachbearbeitet werden, sofern dies erforderlich sein sollte. Wenn der Prototyp oder das Architekturmodell nicht mehr benötigt werden, können sie kostengünstig entsorgt oder einer Wiederverwertung zugeführt werden.
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Zweckmäßigerweise handelt es sich bei dem flüssigen Trägermedium um Wasser oder um einen Alkohol. Wasser ist ein besonders kostengünstiges Trägermedium. Durch die Verwendung eines geeigneten Alkohols können dessen Eigenschaften als Lösungsmittel sowie eine gegebenenfalls deutlich niedrigere Siedetemperatur als Wasser vorteilhaft für die Verwendung als Trägermedium des formbaren Materials genutzt werden.
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Bei den pflanzlichen Fasern kann es sich beispielsweise um Holzfasern, Getreidefasern, Gräserfasern, Cellulosefasern oder Eukalyptusfasern handeln. Gegebenenfalls ist es im Hinblick auf die vorgesehene Verwendung eines Herstellungsverfahrens oder für die Verwendung der daraus hergestellten Formteile zweckmäßig, eine Mischung dieser Fasern für das formbare faserhaltige Material zu verwenden. Der Massenanteil der Fasern und eine durchschnittliche Länge der Fasern können ebenfalls an die jeweils vorgesehene Verwendung des formbaren faserhaltigen Materials angepasst sein. Die pflanzlichen Fasern können eine weitgehend natürliche, bzw. nicht gesondert vorgegebene Faserlänge aufweisen. Es ist auch möglich und für bestimmte Anwendungsbereiche zweckmäßig, dass die pflanzlichen Fasern eine vorgegebene verkürzte Faserlänge aufweisen. Die Faserlänge der pflanzlichen Fasern kann weitgehend einheitlich vorgegeben sein. Weiterhin kann es auch zweckmäßig sein, pflanzliche Fasern mit unterschiedlicher Faserlänge zu verwenden, beispielsweise pflanzliche Fasern mit zwei verschiedenen vorgegebenen Faserlängen.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass das Polysaccharidmaterial Stärke, Guaran, Carubin, Carrageen und/oder Agar jeweils in natürlicher, abgebauter oder modifizierter Form enthält. Stärke kann kostengünstig in großer Menge aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt beziehungsweise extrahiert werden. Durch eine Erwärmung kann die Stärke das Trägermaterial, vorzugsweise Wasser, physikalisch binden und dabei aufquellen und verkleben. Stärke wird in natürlicher oder modifizierter Form beispielsweise in der Lebensmittelindustrie, in der chemisch-technischen Industrie oder als Baumaterial oder Werkstoff verwendet und ist in zahlreichen verschiedenen Varianten kostengünstig erhältlich. Bei den weiteren jeweils aus natürlich vorkommenden Rohstoffen herstellbaren Polysaccaridmaterialien Guaran, Carubin, Carrageen und Agar handelt es sich um oftmals stärke-ähnliche Materialien, die hinsichtlich der gewünschten Verdickungseigenschaften ebenfalls vorteilhaft eingesetzt werden können. Durch deren Verwendung in der Lebensmittelindustrie sind diese Materialien in einer für die erfindungsgemäße Verwendung geeigneten Aufbereitung handelsüblich verfügbar. Untersuchungen haben ergeben, dass durch eine geeignete Kombination verschiedener Polysaccaridmaterialien wie beispielsweise Carubin, Carrageen oder Agar Synergieeffekte auftreten können, welche die angestrebten Verdickungseigenschaften vorteilhaft beeinflussen.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass das Polysaccharidmaterial ein Cellulosederivatmaterial enthält. Das Cellulosederivatmaterial kann vorzugsweise ein Celluloseether und insbesondere Carboxymethylcellulose sein. Als besonders vorteilhaft für die Verwendung in dem formbaren Material hat sich eine Kombination von einem Anteil von Stärke, Guaran, Carubin, Carrageen und oder Agar mit einem Anteil eines Cellulosederivatmaterials, insbesondere Carboxymethylcellulose herausgestellt. Ein derartiges Polysaccharidmaterial ermöglicht eine besonders einfache und unproblematische Verarbeitung des formbaren Materials zu einem Formteil. Gleichzeitig wird die für die Herstellung des Formteils notwendige Aushärtedauer verringert. Das Formteil weist bereits nach kurzer Zeit eine ausreichende Formstabilität auf. Ein derartiges Polysaccharidmaterial kann mit biologischen Prozessen umweltverträglich zersetzt und abgebaut werden.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das mineralische Füllmaterial Calciumcarbonat enthält. Calciumcarbonat, beispielsweise in Form von Kreidepulver, ist kostengünstig erhältlich und senkt nicht nur die Materialkosten für das formbare Material, sondern erleichtert auch die Verarbeitung des formbaren Materials während der Herstellung eines Formteils. In Kombination mit dem Polysaccharidmaterial vermindert Calciumcarbonat die während des Aushärteprozesses eintretende Schrumpfung und reduziert die Porosität des fertig hergestellten Formteils.
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Einer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zufolge ist vorgesehen, dass das Additivmaterial mindestens eine Additivkomponente zur Färbung, zur Flammhemmung oder zur Beeinflussung einer Formteiloberfläche enthält. Die Additivkomponenten können optional zugefügt werden, um das formbare Material in besonderer Weise für die Herstellung eines vorgegebenen Formteils anzupassen. Je nach Bedarf kann durch eine geeignete Additivkomponente eine Farbgebung des formbaren Materials vorgegeben werden, die eine nachträgliche Färbung des daraus hergestellten Formteils überflüssig werden lässt. Zudem kann mit einer geeigneten Additivkomponente beispielsweise eine glänzende Oberfläche des fertig hergestellten Formteils oder aber eine raue, beziehungsweise matte Oberfläche erzeugt werden. Es sind weitere Additivkomponenten denkbar und für verschiedene Anwendungszwecke vorteilhaft, die beispielsweise ein Entflammen des Formteils hemmen und gegebenenfalls das Formteil auch zur Verwendung als Brandschutzelement geeignet werden lassen. Die Additivkomponenten sind dabei vorzugsweise ebenfalls entweder natürliche, beziehungsweise nachwachsende Rohstoffe oder aber möglichst umweltverträglich abbaubare beziehungsweise bei einer Zersetzung oder Wiederverwertung des Formteils recycelbare Rohstoffe.
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Es ist ebenfalls möglich, dass das Additivmaterial mindestens eine Additivkomponente mit einem Entwässerungsbeschleuniger, mit einem Trocknungshilfsmittel, mit einem Retentionsmittel, mit einem Gleithilfsmittel, mit einem Dispergiermittel, mit einem Bindemittel oder mit einem Biozid enthält. Durch die Beimischung geeigneter Additivkomponenten kann das formbare Material in vorteilhafter Weise für das jeweils vorgesehene Herstellungsverfahren des Formteils angepasst werden. Durch Entwässerungsbeschleuniger oder Trocknungshilfsmittel können die nach einem Formgebungsprozess erforderliche Zeitdauer bis zu einer ausreichenden Verfestigung des Formteils, beziehungsweise bis zu dessen vollständiger Aushärtung verkürzt werden. Durch die Zugabe eines Dispergiermittels wie beispielsweise ein Lecithin kann die Homogenität des formbaren Materials begünstigt und verbessert werden. Mit einem geeigneten Bindemittel wie beispielsweise Pektin kann eine Rissbildung während der Aushärtung des formbaren Materials gemindert und dadurch das Trocknungsverhalten verbessert werden. Durch die Beimischung eines gegebenenfalls natürlichen Biozids kann die Beständigkeit des Formteils gegenüber Umwelteinflüssen und Witterungseinflüssen verbessert werden. In Anhängigkeit von dem jeweiligen Verwendungszweck kann aber auch vollständig auf die Beimischung eines Additivmaterials, beziehungsweise einer Additivkomponente verzichtet werden.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils aus dem vorangehend beschriebenen formbaren faserhaltigen Material. Erfindungsgemäß wird in einem Mischungsschritt ein flüssiges Trägermedium zumindest mit einem Polysaccharidmaterial und gegebenenfalls mit den pflanzlichen Fasern, mit einem mineralischen Füllmaterial und/oder mit einem Additivmaterial zu einem Gemisch vermischt, in einem optionalen Verdickungsschritt das Gemisch erwärmt und das Polysaccharidmaterial verdickt sowie gegebenenfalls noch fehlende pflanzliche Fasern, mineralisches Füllmaterial oder Additivmaterial zugegeben, in einem ebenfalls optionalen Entwässerungsschritt ein Anteil des flüssigen Trägermediums wieder entzogen, um ein formbares verdicktes Gemisch zu erhalten, und in einem Formgebungsschritt aus dem formbaren verdickten Gemisch ein Formteil geformt. In dem Mischungsschritt wird eine ausreichende Menge des flüssigen Trägermediums zugegeben, um eine möglichst vollständige Durchmischung der einzelnen Komponenten zu bewirken. Das Polysaccharidmaterial und das mineralische Füllmaterial werden zweckmäßigerweise jeweils in Pulverform oder in Granulatform beigemischt, sodass das Polysaccharidmaterial und das mineralische Füllmaterial entweder bereits während des Mischungsschrittes in dem flüssigen Trägermedium aufgelöst werden, oder aber während des Verdickungsschrittes und der dabei gegebenenfalls bewirkten Erwärmung aufgelöst zu werden, um zusammen mit dem flüssigen Trägermedium und den pflanzlichen Fasern eine möglichst homogene pastöse und faserhaltige Masse zu bilden. Es sind Polysaccharidmaterialien bekannt, bei denen bereits eine umfassende Durchmischung ohne eine zusätzliche Erwärmung zu einer ausreichenden Verdickung führen kann, so dass eine zusätzliche Erwärmung optional möglich, jedoch nicht zwingend notwendig ist.
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Im Anschluss daran kann ein Anteil des flüssigen Trägermediums wieder entzogen werden und das unter anderem für die Durchmischung und gegebenenfalls vorangehende Auflösung des Polysaccharidmaterials und des mineralischen Füllmaterials zu Beginn zugegeben wurde. Es hat sich gezeigt, dass ein Massenanteil des flüssigen Trägermediums zwischen 40% und 60% für viele Verwendungszwecke vorteilhaft ist und eine ausgewogene Balance zwischen der zunächst gewünschten Verformbarkeit und Verarbeitbarkeit des formbaren Materials einerseits und einer raschen Aushärtung und dauerhaften Formstabilität des daraus hergestellten Formteils andererseits begünstigt.
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Es hat sich weiterhin gezeigt, dass sowohl der Mischungsschritt als auch der Verdickungsschritt durch einen Anteil eines Cellulosederivatmaterials an dem Polysaccharidmaterial vorteilhaft beeinflusst werden können. Sowohl während des Mischungsschritts als auch während des Verdickungsschritts kann das Gemisch mit einer Mischeinrichtung, beispielsweise mit Hilfe eines Rührwerks, vermischt und homogenisiert werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass vor dem Entwässerungsschritt ein Wärmebehandlungsschritt durchgeführt wird, wobei das verdickte Gemisch in einem feuchtigkeitsdicht verschlossenen Behälter erwärmt wird. Durch eine derartige Wärmebehandlung können Eigenschaften wie beispielsweise die Homogenität oder die Verarbeitbarkeit des verdickten Gemischs beeinflusst und begünstigt werden, ohne dass das verdickte Gemisch dabei bereits ausgetrocknet wird. Das verdickte Gemisch kann auch während des Wärmebehandlungsschritts zusätzlich mit einer Mischeinrichtung vermischt und homogenisiert werden.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass während des Entwässerungsschritts das verdickte Gemisch beispielsweise durch Filtern, durch Zentrifugieren oder durch Pressen des verdickten Gemischs mechanisch entwässert wird. Eine mechanische Entwässerung hat gegenüber einer Erwärmung und Trocknung des verdickten Gemischs den Vorteil, dass die Entwässerung rasch und weitgehend gleichmäßig über die gesamte Menge des verdickten Gemischs durchgeführt werden kann, während eine ebenfalls mögliche Entwässerung durch eine Erwärmung und Trocknung des verdickten Gemischs vergleichsweise zeitintensiv ist. Zudem trocken bei einer von außen einwirkenden Erwärmung die Randbereiche des verdickten Gemischs schneller als ein von den Randbereichen umgebener innerer Bereich des verdickten Gemischs. Es ist ebenfalls möglich, das verdickte Gemisch während des Entwässerungsschritts beispielsweise durch eine Mikrowellenbehandlung zu trocknen, die ebenfalls einen weitgehend gleichmäßigen, beziehungsweise homogenen Trocknungsgrad innerhalb des verdickten Gemischs bewirken kann.
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In Abhängigkeit von der Zusammensetzung des verdickten Gemischs, von den Umgebungsbedingungen und der bis zur Verarbeitung des verdickten Gemischs vorgesehenen Lagerungsdauer kann auch eine thermische Trocknung zweckmäßig sein. So kann bei warmen Außenbedingungen und einer ausreichend langen Lagerungsdauer das verdickte Gemisch durch die Umgebungstemperatur sowie gegebenenfalls durch kostengünstige Wärmequellen unterstützt langsam getrocknet werden, bis der gewünschte Trocknungsgrad erreicht ist.
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Mit dem erfindungsgemäßen formbaren Material sind verschiedene Verfahren für die Herstellung des Formteils möglich. Das Formteil kann durch Extrudieren des formbaren verdickten Gemischs aus einer Extrusionsvorrichtung hergestellt werden. Durch die mechanische Förderung des verdickten Gemischs in der Extrusionsvorrichtung und aufgrund eines üblicherweise vorgegebenen Überdrucks kann das extrudierte formbare Gemisch bereits einen hohen Trocknungsgrad aufweisen und eine sehr pastöse, beziehungsweise zähviskose Masse sein, die nach der Extrusion nur noch eine kurze Trocknungsdauer bis zum vollständigen Aushärten der extrudierten Formteile benötigt.
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In vorteilhafter Weise ist vorgesehen, dass das formbare verdickte Gemisch durch eine auf eine vorgegebene Temperatur temperierte Extrusionsdüse extrudiert wird. Es hat sich gezeigt, dass eine erwärmte Extrusionsdüse die Viskosität des formbaren verdickten Gemischs während des Extrusionsvorgangs positiv beeinflussen und eine gleichmäßige und kontrollierte Extrusion begünstigen kann. Zudem kann durch eine beheizte Extrusionsdüse bereits während des Extrusionsvorgangs der Trocknungsprozess des extrudierten formbaren verdickten Gemischs eingeleitet und unterstützt werden. In Abhängigkeit von den jeweils verwendeten Komponenten kann auch eine gekühlte Extrusionsdüse vorteilhafte Auswirkungen auf den Extrusionsvorgang aufweisen.
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Es ist ebenfalls möglich, dass ein Formteil durch Befüllung eines Werkzeugs oder einer Schalung mit dem formbaren verdickten Gemisch hergestellt wird. Auf diese Weise können auch großvolumige Formteile mit einer detailliert vorgegebenen Formgebung, beziehungsweise Oberflächenprofilierung hergestellt werden. Ein derartiges Herstellungsverfahren ist insbesondere für die Verwendung derartiger Formteile im Bauwesen geeignet.
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Es ist ebenfalls möglich, dass das Formteil mit einem generativen Fertigungsverfahren wie beispielsweise einem dreidimensionalen Druckverfahren aus dem formbaren verdickten Gemisch hergestellt wird. Zu diesem Zweck sind die Faserlängen sowie die einzelnen Massenanteile des Polysaccharidmaterials und des mineralischen Füllmaterials so vorgegeben, dass das formbare verdickte Gemisch möglichst gleichmäßig aus einer Druckerdüse oder aus den vorgesehenen Austrittsöffnungen der 3D-Druckvorrichtung austreten kann und die Düse, beziehungsweise Austrittsöffnung nicht verstopft.
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Es ist ebenfalls möglich, dass eine dünne plattenförmige Schicht der getrockneten formbaren Masse in einem Umformprozess plastisch umgeformt werden kann. Hierbei kann es zweckmäßig sein, die formbare Masse erneut anzufeuchten, um die Formbarkeit zu erhöhen und eine eventuell drohende Rissbildung zu reduzieren oder zu vermeiden.
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Nachfolgend wird lediglich beispielhaft ein Ausführungsbeispiel für ein formbares faserhaltiges Material mit einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung beschrieben. Ein handelsüblich erhältliches faserhaltiges Eukalyptus-Sulfatzellstoff-Pulvermaterial mit einem etwa gleichgroßen Massenanteil Stärke in Wasser gelöst und vermischt. Während des Mischungsschritts wird zudem ein ebenfalls etwa gleichgroßer Massenanteil an Kreidepulver zugefügt. Das Gemisch wird anschließend in dem Verdickungsschritt erwärmt und aufgekocht, sodass sich die Stärke im Wasser löst und einen Kleister bildet. In einem nachfolgenden Entwässerungsschritt wird dem verdickten Gemisch ein Anteil des Wassers entzogen, bis der Wassergehalt bei einem Massenanteil von etwa 50 % liegt und das auf diese Weise formbare verdickte Gemisch eine pastöse Konsistenz wie ein Knetmaterial aufweist. Dieses formbare verdickte Gemisch kann dann beispielsweise durch eine Düse mit einem Durchmesser von einem Millimeter oder zwei Millimeter gepresst, beziehungsweise extrudiert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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