DE10321264A1

DE10321264A1 - Feste ungebrannte Lehmplatte oder Lehmelement und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE10321264A1
Application number: DE10321264A
Authority: DE
Inventors: Werner Ehrich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-05-08
Publication date: 2004-11-11
Anticipated expiration: 2023-05-09
Also published as: DE10321264B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine feste ungebrannte Lehmplatte oder Lehmelement und das Verfahren zu deren Herstellung. Die Platte/das Element ist in großformatiger Ausführung aus erdfeuchtem Lehm gepresst und kann im Gewerk des Trockenbaues für den Innenausbau eingesetzt werden (Wände, Decken, Fußböden etc.). Im Gegensatz zu Gipsplatten können die Formate der Lehmplatte allerdings andererseits auch geringer dimensioniert werden, also auch kompakt und kleinformatiger sein. DOLLAR A Die Lehmplatte kann eine solche Oberflächenstruktur besitzen, die es ermöglicht, dass nach dem Einbau keine weiteren "Veredlungen", d. h. Oberflächenbehandlungen, mehr durchgeführt zu werden brauchen. DOLLAR A Im Herstellungsverfahren wird mit einer hohen Pressung von mehr als 5 bar gearbeitet, sodass die innere Festigkeit der Lehmplatte durch Verdrängen bestimmter Wasseranteile in den im erdfeuchten Lehm enthaltenen Tonmineralien und deren Komprimierung allein erfolgt. Ein aufwendiger, zeitraubender Trocknungsprozess und/oder zusätzliche Energieaufwendungen zur Wärmeaufbringung zu vorgenanntem Zweck entfallen nahezu vollständig.

Description

Die Erfindung betrifft eine feste ungebrannte Lehmplatte oder Lehmelement und das Verfahren zu deren Herstellung. Die Platte/das Element ist in großformatiger Ausführung aus erdfeuchtem Lehm gepresst und kann im Gewerk des Trockenbaues für den Innenausbau eingesetzt werden (Wände, Decken, Fußböden etc.). Im Gegensatz zu Gipsplatten können die Formate der Lehmplatte allerdings andererseits auch geringer dimensioniert werden, also auch kompakt und kleinformatiger sein.
Die Lehmplatte kann eine solche Oberflächenstruktur besitzen, die es ermöglicht, dass nach dem Einbau keine weiteren „Veredlungen", d.h. Oberflächenbehandlungen -mehr durchgeführt zu werden brauchen.
Im Herstellungsverfahren wird mit einer hohen Pressung von mehr als 5 Bar gearbeitet, sodass die innere Festigkeit der Lehmplatte durch Verdrängen bestimmter Wasseranteile in den im erdfeuchten Lehm enthaltenen Tonmineralien und deren Komprimierung allein erfolgt. Ein aufwendiger, zeitraubender Trocknungsprozess und/oder zusätzliche Energieaufwendungen zur Wärmeaufbringung zu vorgenanntem Zweck entfallen nahezu vollständig.

In allen bisher üblichen und bekannten Herstellungsverfahren zur Fertigung von Lehmbauteilen wird als Ausgangsmaterial Nasslehm eingesetzt. Prinzipiell werden unter dieser Voraussetzung die Verfahren der Strangpressung und des Pressens mit Stempeln angewendet.

Des Weiteren werden ohne zusätzlichen Druck großflächige Elemente aus mehr oder weniger plastischem Lehm unter Zusatz von bindenden faserigen und/oder anderen leichten Zuschlägen hergestellt, wobei auch hier der Nachteil vorhanden ist, dass eine anschließende längere oder künstliche Trocknung technologisch vorgesehen werden muss.

Im Verfahren des seit langem bekannten Strangpressens werden insbesondere Lehmsteine geformt und geschnitten, wobei auch größere Teile z. B. Vormauerplatten herstellbar sind. In der Regel werden mit diesem Verfahren schwere Lehmsteine in unterschiedlichen Formen und Formaten produziert..

Bei der Arbeit des Pressens mit Stempeln können Lehmsteine bzgl. ihres Formates genau gefertigt werden; es sind damit homogene Strukturen und ein ausgeglicheneres Pressbild zu erreichen. Mit diesem Verfahren werden auch sogenannte Leichtlehmsteine bzw. -elemente produziert.

Stellvertretend zum recherchierbaren Stand der Technik soll konkret auf nachfolgend genannte Schutzrechte eingegangen werden.

In DE 2009 909 wird eine Lösung vorgeschlagen, bei der die Trocknungszeit von Ziegel-Rohformlingen aus Ton, insbesondere Lehm damit verkürzt wird, indem das Anmachwasser für die Rohformlinge durch Beimischen eines Mineralöls, eines Mineralöl-Destillationsproduktes oder -Destillationsrückstandes bzw. von Di-, Tri- oder Polysacchariden geänderte physikalische Eigenschaften erhält.

Aus der Sicht des Umwelt- und Gesundheitsschutzes verbietet sich nach heutigem Kenntnisstand der Einsatz der Mineralölstoffe von selbst, wobei auch die Verwendung von Sacchariden der vorgenannten Form wirtschaftlich nicht sinnvoll umgesetzt werden kann.

Die so vorbehandelten Ziegel-Rohformlinge müssen anschließend traditionell im Brennofen gebrannt werden.

Nach DE 401 70 57 C2 ist eine Lehmbauplatte und das Verfahren zu ihrer Herstellung bekannt.

Insbesondere Leichtlehm in pumpfähiger Form wird in plattenförmiger Ausbildung mit netzähnlichem, reissfestem, faserigem, textilem Material beidseitig umgeben, wobei die Struktur dieses Gewirkes nur oberflächlich eingedrückt wird. Die Lehmmischung selbst kann als Strohleichtlehm vorliegen oder mit Bestandteilen poröser mineralischer Zuschlagstoffe versetzt sein.

Die Lehmplatte ist mechanisch bearbeitbar und hat entsprechende Isolationseigenschaften. Das Verfahren der Herstellung bedient sich nassen Lehms, wobei mit der Technik – wie in der industriellen Vorfertigung üblich – die Platte kontinuierlich gefestigt wird. Ein entsprechend langer Trocknungsprozess ist auch hier notwendig.

Die DE 413 20 09 C2 schlägt einen Lehmbaustoff vor, der in fließfähiger Form vorliegend, mit einer Trockenmischung bestehend aus Faseranteilen, schlecht wärmeleitenden, ungebrannten, schnittfähigen, quellfähigen Baustoffen versetzt ist und zudem die Aushärtung beschleunigende Bindemittel wie Zement oder Gips enthält. Das Gemisch ist pump- bzw. spritzbar. Hier wird die Lufttrocknung wirksam, wobei das Abbinden und die Festigkeit durch die Zugaben von Zement und Gips unterstützt wird. Letzteres verteuert den Lehmbau wiederum unnötig.

Die Lehmplatte nach DE 201 05 565 U1 besteht aus wasser – und frostbeständig modifizierten die Wasseraufnahme regulierendem Lehm und/oder Ton, wobei Einbettungen von Füllstoffen, wie Sägemehl, Hobelspäne, Holzwolle, gebrochenem Bims oder Blähton o. a. vorgenommen werden.

Das Gemenge der vorgenannten Lehmbauplatte wird in Mischern vorgemischt und nach Ausbringen mittels Walzen oder bisher üblichen Flächenpressens in die gewünschte Raumform gebracht.

Dem zitierten Stande der Technik folgend gründet sich der Lehmbau bzw. die Verarbeitung des Baustoffes Lehm, der mit mehr oder weniger großen Tongehalten natürlich vorkommt, immer auf die Technologie der Nassaufbereitung mit zum Teil eingesetzten Zuschlägen zur Isolation und Erhöhung der inneren Bindkräfte , wobei damit im Wesentlichen arbeits- und energieintensive Verarbeitungsschritte erforderlich werden. Es wird nicht erkannt, dass der Baustoff Lehm in seiner physikalischen und chemischen Zusammensetzung und bzgl. seiner Konsistenz ohne aufwendige Aufbereitungsmaßnahmen mit einer entsprechenden Verarbeitungstechnik sofort zur Fertigproduktherstellung geeignet ist.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung eine Lösung zu schaffen, mit der unter Verkürzung von Arbeitszeit, Senkung von Energiekosten durch geringeren Trocknungsaufwand Lehm in seiner natürlichen Beschaffenheit zu vergleichsweise festen groß- und kleinformatigen Bauteilen für den Innenausbau oder zu Elementen der Fassadenverkleidung o. ä. verarbeitet wird, wobei die statischen Eigenschaften von Lehm durch die Beimengung insbesondere von natürlichen, kurzen Fasern unterstützt werden und die mechanische Bearbeitbarkeit in jedem Fall gesichert ist. Durch Zusatz von druckfesten Leichtzuschlägen wie z. B. Blähton, Bims o. ä. kann die Rohdichte verringert werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch das Kennzeichen des 1. Patentanspruchs und die verfahrensgemäße Lösung mit dem Kennzeichen des 6. Anspruches gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Patentansprüchen 2 bis 5 und 7 bis 9.

Die erfindungsgemäße Lehmplatte bzw. das Lehmelement beinhaltet in der Grundzusammensetzung nur den im jeweiligen Vorkommen geförderten Lehm, der somit auch mit unterschiedlichen Tongehalten versetzt ist.

Die Bindekräfte der verfahrensgemäss mechanisch aktivierten Tonminerale sind dabei so hoch, dass Plattenwerkstoffe oder Bausteine in grossen bzw. kleineren Formaten gefertigt und zum Verbau – ohne weitere „Nachbehandlung" (Oberflächen-) eingesetzt werden können.

Zur Verbesserung der Biegezugfestigkeit können kurze, natürliche Fasern (kurze Stapellänge) zugeschlagen werden. Zur Verringerung der Rohdichte können leichte organische oder anorganische Zuschläge zugesetzt werden.

Für die Verwendung im Innenbereich wie in Fußboden- oder Außenbereichen z. B. Fassadenelemente, kann die Lehmplatte oder das Lehmelement oberflächlich mit haftenden Farbpigmenten und/oder wasser- und schmutzabweisenden Schutzschichten versehen werden. Die Lehmplatte bzw. das Lehmelement ist nach Abtrocknung der Restfeuchte mechanisch bearbeitbar z. B. mittels Sägen, Schneiden, Fräsen, Bohren.

Die Lehmplatte bzw. das Lehmelement bleibt ungebgrannt und sie ist mit ähnlichen Verarbeitungseigenschaften ausgestattet, wie es eine vergleichsweise im gleichen Format vorliegende Gipsfaserplatte aufweist, wenn der vorgenannte Faseranteil hinzukommt.

Das Verfahren zur Herstellung der Lehmplatte/des Lehmelementes gliedert sich in folgende Stufen:

1. Natürlich vorkommender, erdfeuchter Lehm wird mechanisch gemischt/homogenisiert und ggf. mit faserigen und/oder leichten Zuschlägen versehen.
2. Der vorbereitete Lehmbaustoff mit seinem entsprechenden Tonmineralgehalt wird erdfeucht einer Walzen- bzw. Flächenpresse zugeführt oder mittels Stampfen stark verdichtet
s3. Der Druck ist so hoch, dass neben dem vorhandenen Porenwasser, das an den Tonmineralen vorhandene Haftwasser „aufgeschlossen" wird und plastisch ein Bauteil geringer Restfeuchte gepresst wird. 3.1 Der Druck für die Walzen- oder Flächenpressung bzw. durch das Stampfen einer Lehmplatte/eines Lehmelementes beträgt mehr als 5 Bar.
4. Ein Teil des nach außen getretenen Porenwassers verdunstet in Lufttrocknung.

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden:
Erdfeuchter Lehm, als Verwitterungsprodukt verschiedener Gesteine, ist grundsätzlicher Bestandteil der Lehmplatte bzw. des Lehmelementes. Die Art und der Anteil der Tonmineralien in der möglichen Zusammensetzung ist dabei dem jeweilig ausgebeuteten Vorkommen unterworfen. Die Bindekraft des Lehms wird durch die Beimischung natürlicher Fasern kurzer Stapellänge verbessert.
Damit erreicht die unter hohem Pressdruck z. B. gefertigte Lehmplatte eine gegenüber aus reinem Lehmbaustoff traditionell gefertigte Platte eine so große Festigkeit, dass fast die der beispielsweise einer Gipskartonplatte erreicht wird.
Zur Verbesserung des Aussehens kann vor dem Pressvorgang oder auf eine noch nicht restlos nach dem Pressvorgang getrocknete Lehmplatte ein körniges Granulat oder Farbpigmente oder ähnliches oberflächlich eingedrückt werden. Die nach 2 wesentlichen Schritten insoweit fertiggestellte Platte mit angeschlossener Lufttrocknung ist formstabil und kann durch alle üblichen mechanischen Bearbeitungs- oder wenn gewünscht Oberflächengestaltungsmaßnahmen endbearbeitet, d. h. für die Montage vorbereitet werden.
Verfahrensgemäß wird erdfeuchter Lehm mit den im jeweiligen Vorkommen enthaltenen Tonmineralien grob vorgereinigt und in krümeliger Struktur bevorratet. Vor dem eigentlichen Pressvorgang erfolgt keine Zugabe von Zuschlägen, wie Gips, Zement oder von Anmachwasser, wobei zur Erhöhung der Biegezugfestigkeit kurze, natürliche pflanzliche oder tierische Fasern und ggf. zur Verringerung der Rohdichte druckstabile organische oder anorganische Leichtzuschläge hinzugesetzt werden können.
Unter hohem Druck einer Flächen- oder Walzenpresse bzw. durch Stampfen wird die Plastizität des erdfeuchten Lehm-/ Ton-, Fasergemisches dadurch erreicht, indem das in den Tonmineralien physikalisch gebundene Haftwasser „aktiviert" wird, dadurch die Tonmineralien „zum Gleiten" bringt und die nachhaltige stabile Formgebung ohne zusätzliche Wärmeeinwirkung schnell ereicht wird. Nach Lufttrocknung der Restfeuchte ist die Lehmplatte als Bauteil montagefähig und insbesondere für den Trockenbau z. B. nach dem Prinzip der Montage von Gipsplatten verwendbar.
Das Verfahren der erfindungsgemäßen Herstellung nutzt ausschließlich zur plastischen Formgebung mittels Pressen, Walzen und/oder Stampfen die im erdfeuchten Lehm bei den Tonmineralien angelagerten Wasser, wie das Haftwasser und die z. T. vorhandenen Porenwässer.

Claims

Feste ungebrannte Lehmplatte oder Lehmelement, bestehend aus einer lehmgebundenen Schicht mit einem nicht fest bestimmten oder festgelegten Anteil an bindenden Tonmineralien, gekennzeichnet dadurch, dass die Tonmineralien im naturbelassenen Lehm eine verdichtete Struktur eingenommen haben und die somit vorhandene Bindekraft durch das Hinzufügen von natürlichen Faserbestandteilen im Sinne der Erhöhung der Biegezugfestigkeit ergänzt ist, bei Erfordernis die Rohdichte durch leichte Zuschläge verringert ist und oberflächlich eingebrachte Farbpigmente, Beschichtungen oder andere künstliche oder natürliche Stoffe vorhanden sein können.
Feste ungebrannte Lehmplatte oder Lehmelement nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass sowohl feingliedrige, großformatige Bauelemente als auch kleinformatige, kompakte vorliegen.
Feste ungebrannte Lehmplatte oder Lehmelement nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, dass die natürlichen Faserbestandteile kurzer Stapellänge pflanzlicher oder tierischer Herkunft sind.
Feste ungebrannte Lehmplatte oder Lehmelement nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die oberflächlich eingebrachten Farbpigmente und/oder Beschichtungen für im Innen- sowie im Außenbereich verwendete Bauteile eingesetzt werden.
Feste ungebrannte Lehmplatte oder Lehmelement nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, dass die Bearbeitbarkeit mit allen bekannten mechanischen Schneid-, Bohr-Fräs- und ähnlichen Arbeitsverfahren gegeben ist.
Verfahren zur Herstellung einer festen, ungebrannten Lehmplatte oder eines Lehmelementes nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, dass Lehm mit im jeweiligen Fall definierten Tonmineralienanteil- unter Zugabe natürlicher Fasern zur Stabilisierung- als erdfeuchtes Gemisch sowie bei Erfordernis unter Zugabe von Leichtzuschlägen unter einem Druck von mehr als 5 Bar durch Flächenpressen, Walzen und/oder Stampfen verdichtet wird, sodass das an den Tonmineralien gebundene Haftwasser zur plastischen Verschiebung der Tonmineralien und damit zur Formgebung des Bauteils mitgenutzt wird.
Verfahren zur Herstellung einer festen, ungebrannten Lehmplatte oder eines Lehmelementes nach Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch , dass durch Zugabe leichter, druckfester organischer und/oder anorganischer Materialien die Rohdichte herabgesetzt wird.
Verfahren zur Herstellung einer festen, ungebrannten Lehmplatte oder eines Lehmelementes nach Anspruch 6 und 7, gekennzeichnet dadurch, dass zur Verbesserung des Aussehens oberflächlich auf ein noch restfeuchtes Bauteil – entsprechend der festen ungebrannten Lehmplatte oder des Lehmelementes Beschichtungen, d.h. künstliche oder natürliche Stoffe eingepresst werden, wobei deren Auftrag auch schon vor der Verdichtung aufgebracht werden kann.
Verfahren zur Herstellung einer festen, ungebrannten Lehmplatte oder eines Lehmelementes nach Anspruch 6 bis 8, gekennzeichnet dadurch, dass die Restfeuchte der maximal in 2 grundlegenden Arbeitsschritten gefertigten ungebrannten Lehmplatte oder eines Lehmelements durch Lufttrocknung abgebaut wird.