EP2505730B1 - Formstein enthaltend Holzweichfaserplatten - Google Patents

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EP2505730B1
EP2505730B1 EP11002615.0A EP11002615A EP2505730B1 EP 2505730 B1 EP2505730 B1 EP 2505730B1 EP 11002615 A EP11002615 A EP 11002615A EP 2505730 B1 EP2505730 B1 EP 2505730B1
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EP
European Patent Office
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shaped
plates
brick
timber
wood
Prior art date
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Not-in-force
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EP11002615.0A
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English (en)
French (fr)
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EP2505730A1 (de
Inventor
Adam Kewitzki
Volker Brombacher
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Pavatex SA
Original Assignee
Pavatex SA
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Filing date
Publication date
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Priority to PL11002615T priority patent/PL2505730T3/pl
Priority to JP2012081693A priority patent/JP5675687B2/ja
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B2/00—Walls, e.g. partitions, for buildings; Wall construction with regard to insulation; Connections specially adapted to walls
    • E04B2/02—Walls, e.g. partitions, for buildings; Wall construction with regard to insulation; Connections specially adapted to walls built-up from layers of building elements
    • E04B2/04—Walls having neither cavities between, nor in, the solid elements
    • E04B2/06—Walls having neither cavities between, nor in, the solid elements using elements having specially-designed means for stabilising the position
    • E04B2/08—Walls having neither cavities between, nor in, the solid elements using elements having specially-designed means for stabilising the position by interlocking of projections or inserts with indentations, e.g. of tongues, grooves, dovetails
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E04B2002/0202—Details of connections
    • E04B2002/0204—Non-undercut connections, e.g. tongue and groove connections
    • E04B2002/0206—Non-undercut connections, e.g. tongue and groove connections of rectangular shape

Definitions

  • the present invention relates to multi-layered blocks made of soft wood fiber boards and wood-based panels, which are connected by glue; Components comprising a plurality of such stones; Process for the production of these conglomerates and structural elements as well as the use of these conglomerates and structural elements.
  • WO2005 / 093182 a method for producing a load-bearing masonry using chamber stones and solid stones from renewable raw materials.
  • the method disclosed there for producing a load-bearing wall is considered to be relatively complex and therefore not very practical; it uses concrete or similar as a supporting element.
  • the molded blocks disclosed there have no layer structure.
  • US3016316 and AT409646 each reveal specific wooden blocks, which consist of individual interconnected wooden panels and have tongue and groove joints. These building blocks can be used to create self-supporting walls be used. Due to the materials, however, processing as with conventional bricks is not possible.
  • WO 2008/074170 discloses a structural element made of wood, which consists of external wood panels and internal fiberboard. This component is relatively complex to manufacture and also because of the materials used can not be processed as conventional bricks.
  • cuboid wooden components are made with several layers of wood fiber boards DE 2001 32 46 U known.
  • An object of the present invention is therefore the provision of molded bricks and components which solve one or more of the aforementioned disadvantages and corresponding methods therefor.
  • molded bricks that can be conventionally processed on-site, are load-bearing, and are insulating (or damming).
  • Formstone refers to a three-dimensional body which has at least two plane-parallel surfaces (eg “visible surfaces” (xz plane in FIG Fig. 1 ) or “storage areas” (xy plane in Fig. 1 )) and so for the creation of components, in particular a wall composite, is suitable.
  • the shaped brick is substantially cuboid.
  • the present next to the visible surfaces other side surfaces are referred to as “narrow sides”; Vertical narrow sides are referred to as “impact surfaces” and horizontal narrow sides are referred to as “bearing surfaces”.
  • the molded block can have elements for connection to further shaped bricks ("toothings").
  • Locks are also referred to as “shaped bodies", “building blocks” or more generally as a "standardized component”.
  • Wood softboard also called “wood fiber insulation” called
  • wood fiber insulation known per se plates typically to 80 - 90% by mass of wood fibers, which are obtained from sawing (rind, Spreissel) and wood chips.
  • Soft wood fiber boards can be produced by the wet process or by the dry process. Preference is given to soft wood fiber boards whose wood fibers are obtained predominantly or exclusively from softwoods. Soft wood fiber boards have two few cutting edges ("edge surfaces") and one top and one bottom side, which are typically indistinguishable (“side surfaces” or “surfaces”)
  • Wood based panel refers to known panels and includes solid wood panels (SWP), laminated veneer lumber (LVL), plywood, chipboard ... (Oriented Standard board, OSB), particleboard ("resin bonded or cement bonded”), fiberboard (fibreboard, eg MDF) which are approved according to EN 13986 for load-bearing components. Wood-based panels also have two pairs of cut edges ("edge surfaces") as well as top and bottom, which are typically indistinguishable (“faces” or “faces”). The term wood material board thus does not include wood fiber boards in the context of this invention.
  • Glue refers to materials known per se that can bond said plates by surface adhesion and internal strength, ie, adhesion and cohesion forces.
  • the term includes in particular organic materials on an aqueous or non-aqueous basis; especially those materials that set at temperatures above 40 ° C and at elevated pressure. Glues, im According to the invention, these are used during the industrial production of said shaped blocks.
  • “Joining material” refers to materials known per se that can bond the said shaped blocks by surface adhesion and internal strength, ie adhesion and cohesion forces.
  • the term includes, in particular, mortars (ie, substantially inorganic materials that hydraulically set) and adhesives (ie, essentially organic materials that chemically set at room temperature and without pressure).
  • Connecting material in the sense of this invention, is used at the construction site in the manufacture of structural elements using said molded blocks.
  • Such a molded block is, for example, suitable for the creation of walls, walls and columns.
  • the molded block according to the invention is easy to prepare and process and suitable for the application of plastering and / or painting.
  • the inventive molded block is supporting and insulating / insulating (as explained below) and thus suitable for the single-shell wall structure.
  • the inventive molded block is suitable for creating walls by means of commercially available bonding material (mortar or adhesive), as shown in the third aspect.
  • wood fiber board has been explained above;
  • wood soft fiberboard are used, which correspond to EN 13171.
  • the dimensions for suitable soft wood fiber boards can vary widely and depend inter alia on production engineering considerations.
  • wood fiber sheets having a thickness of 10 to 140 mm, preferably 10 to 60 mm, in particular 15 to 25 mm, are suitable.
  • the densities for suitable wood fiber boards may vary widely and depend inter alia on the intended use.
  • Suitable are, for example, soft wood fiber boards with a Bulk density of 80-400 kg / m3, preferably 80-300 kg / m3; in particular 110 - 230 kg / m3.
  • Such plates can be prepared by known methods and processed according to methods known per se to the novel molded bricks.
  • wood-based panel has been explained above; Such wood-based panels are advantageously used, which correspond to EN 13986 and / or may be used for supporting components due to appropriate specifications.
  • the dimensions for suitable wood-based panels can vary widely and depend inter alia on production engineering considerations. For example, wood-based panels with a thickness of 15-40 mm, preferably 24-36 mm, are suitable.
  • the densities for suitable wood-based panels can vary widely and depend inter alia on the intended use. For example, wood-based panels with a density of 250-800 kg / m3, preferably 350-550 kg / m3, are suitable. Examples include chipboard, OSB boards, 3-layer CC boards (3-layer boards of quality CC).
  • Such plates can be prepared by known methods and processed according to methods known per se to the novel molded bricks.
  • the invention relates to a shaped block as described here in which the wood soft fiber and wood-based panels are arranged so that their surfaces parallel to the visible surface of the molded block (xz-plane in Fig. 1 ) are arranged.
  • a lamellar structure is produced from standing plane-parallel surfaces; the individual plates forming the shaped brick are therefore also referred to as "lamellas" (eg (111), (121), (122) etc.).
  • These lamellae are grouped into layers ((11), (12), (13)), the layer (12) being arranged centrally, ie between (11) and (13). This arrangement has proved to be advantageous to favorable insulation and carrying properties of components, as described below, to achieve.
  • the invention relates to a molded block (1), which comprises lamellae of the same size or consists of lamellae of the same size.
  • the individual lamellae of a shaped block can a) have an identical area but different thickness or b) have an identical area and thickness.
  • the invention relates to a molded block (1) containing identical or different types of wood soft fiberboard (111), (122), (131).
  • the invention relates to a molded block as described herein, which contains identical or different types of wood-based panels (121), (123).
  • the invention relates to a shaped block as described herein, which consists of (i) 4-40, preferably 6-25 wood soft fiberboard and (ii) consists of 2-6, preferably 2 wood-based panels. This number of plates has proved to be advantageous in order to obtain the desired strength, good stability and good insulation capacity of the molded block.
  • the wood soft fiber or wood-based panels used for the molded block described here may, but need not, be identical.
  • the present invention relates to a shaped block as described herein, characterized in that it comprises identical types of soft wood fiber boards and wood-based panels.
  • a molded block is particularly easy to manufacture and processable.
  • the present invention relates to a shaped block as described herein, characterized in that it comprises different types of wood soft fiberboard.
  • a shaped brick can be adapted to specific needs.
  • Such a molded block can be optimized in particular with respect to insulating properties, weight and load capacity.
  • such a molded brick has outer wood soft fiberboards and one or more high density core soft wood fiberboards and one or more low density wood soft fiberboard sheets lying between these sheets, resulting in, for example, a slab sequence P HD -P ND -P HD - P -P ND HD.
  • a shaped block exhibits advantageous properties, such as improved stability, with regard to the stability of toothings.
  • the term glue has been explained above.
  • the glue can be partially or partially applied (eg spotwise, partially covered) or over the entire surface between the layers or lamellae mentioned.
  • the invention relates to a molded block as described herein, in which said layers or lamellae are glued together over the entire surface or essentially over the entire surface.
  • the thickness of the size coat formed may vary, depending, inter alia, on the type of size and type of application. Typically, a layer thickness of the glue results of ⁇ 5 mm, preferably 0.5-3 mm.
  • the invention relates to a shaped block as described herein, in which the glue is a natural or synthetic wood glue, preferably selected from the group comprising wood white glue (ie based on PVAC), melamine resins, phenolic resins and polyurethane.
  • wood white glue ie based on PVAC
  • melamine resins ie based on PVAC
  • phenolic resins ie based on PVAC
  • polyurethane ie based on PVAC
  • glues are commercially available or can be prepared by methods known per se.
  • the combination of said wood glue panels provides a number of advantages, such as increasing water and / or moisture resistance, increasing strength, and enabling simplified production.
  • the molded block according to the invention can have elements for connection to further shaped blocks ( "toothings" ).
  • teethings Such gearing areas are well known.
  • the invention is not limited to specific gearing ranges; Rather, they can be present in all common variants, for example in the form of mutually adapted stages of in the form of mutually adapted tongue and groove (N + F) compounds.
  • Such elements are also referred to as "fold” or “shock fold". This ensures that a given shaped block fits into the gearing areas of vertically and / or horizontally adjacent shaped blocks.
  • the production of such toothings is known per se and can be produced by conventional mechanical processing methods, eg machining processes. Furthermore, a toothing can be generated by staggered arrangement of one or more lamellae.
  • the invention therefore relates to a molded block (1) with teeth on the abutting surfaces and / or on the bearing surfaces.
  • the invention relates to a molded block (1) with teeth on the abutting surfaces and without teeth on the bearing surfaces.
  • the molded block described here may have a coating on its surface .
  • the present invention therefore relates to a shaped block as described herein, characterized in that it has an outer coating ("coated molded block").
  • coatings are well known.
  • the invention is not limited to specific coatings; rather, they can be present in all conventional variants, for example in the form of one or more enamel layers or paint layers, one or more plaster layers, one or more polymer layers.
  • the molded block according to the invention may have an outer coating on all or only on individual surfaces; preferably have one or both visible surfaces on an outer coating. If more than one surface is coated, the coating on these surfaces may be the same or different.
  • a coating of the visible surfaces can be applied before or after the creation of a component, as described below, according to methods known per se.
  • a coating of the side surfaces may be applied prior to the creation of a device, as described below, according to methods known per se.
  • the molded block described here may be designed as a solid brick or as a hollow brick .
  • a molded block is referred to as a solid brick when said plates and glue layers completely, or substantially completely, fill the volume of the shaped brick.
  • the molded block (1) is designed so that it can be handled by a single person in the building.
  • the inventive molded block (1) preferably has a volume of 0. 005 - 0.2m3, preferably 0.01 - 0.1 m3, on. Due to this dimensioning, a molded block (1) differs from prefabricated components, such as prefabricated walls.
  • the thicknesses of the individual layers (11), (12), (13) can vary widely; however, such that the total thickness of the block (1) (y-axis in Fig. 1 ) is achieved.
  • the layer (12) may, for example, have a thickness of 150-250 mm, in particular 194-200 mm.
  • the layers (11) and (13) may have the same thickness (for example for inner walls) or different thicknesses (for example for outer walls). With the same thickness of (11) and (13), this is, for example, 50-150 mm, in particular 60-120 mm; for different thicknesses of (11) and (13), this is, for example, 50-100 mm and 100-200 mm, in particular 60-90 mm and 120-150 mm.
  • the layers (11) and (13) are different in thickness, the thicker one is the two layers preferably designed or provided as insulating outer layer. It is also advantageous to provide such blocks are available, which are compatible with the usual in construction industry standards; For example, shaped bricks with a thickness of 170, 250 and 360 mm are preferred.
  • the molded block described here can have additional connecting elements ("anchoring") between the individual layers and / or lamellae.
  • the individual glued together lamellae are additionally connected to one or more connecting elements.
  • Suitable connecting elements are known per se and can be selected by the person skilled in the art. Suitable are, for example, wood plastic or metal dowels, screws, nails; especially wooden dowels.
  • a molded block may have one or more anchors; Furthermore, these anchors can connect one or more of the lamellae or layers. Such anchors additionally increase the stability of the molded block and / or facilitate its manufacture.
  • the invention relates to a shaped block as described here, in which the individual layers and / or fins are connected to each other only by glue, and thus are free of connecting elements.
  • Such conglomerates are particularly easy to manufacture and are often considered advantageous by customers.
  • the invention further relates to the use of molded blocks as described here for the production of a component, in particular a wall composite.
  • the invention further relates to the use of molded blocks as described here for the single-shell wall structure, in particular for the single-shell exterior wall structure. Due to the positive properties of the molded block as described here, it is possible to create approx. 25 - 33% slimmer exterior wall structures in comparison to the well-known exterior wall structures made of brick, aerated concrete or sand-lime brick.
  • the inventive molded block is thus simultaneously brick and insulation; these Both functions of a component (in particular a wall bond) are otherwise achieved only at the construction site by connecting different materials (brick and insulation material).
  • the invention thus relates to a shaped block having a bearing capacity of at least 2N / mm 2, preferably 3N / mm 2 and / or an insulation value of at least 0.043 W / m 2K, preferably 0.041 W / m 2K.
  • the invention in a second aspect , relates to a method for producing a molded block as described herein.
  • Suitable starting materials of the process are plates which have a layer structure according to (11), (12), (13).
  • Such panels can either be provided (variant A), glued and then cut to size or (variant B) provided, cut to size and then glued.
  • a plate composite is first created, which has the thickness of the desired molded block, by subsequent cutting, the side surfaces of the molded block (1) are generated.
  • the individual layers are first produced and then produced by gluing the shaped block (1).
  • the individual steps of the process can be carried out continuously or discontinuously, so that the entire production process according to variant A or B is either continuous, partly continuous or discontinuous.
  • the production of plates having a layer structure according to (11), (12), (13) can be carried out by methods known per se, for example the wet process or the dry process and subsequent gluing.
  • the provision of such plates for a continuous or discontinuous process is known per se.
  • the cutting of the plates or a corresponding plate composite is known per se and can be done by known methods.
  • the gluing of wood fiber boards or corresponding lamellae and layers is known per se and can be done by known methods. As mentioned above, the gluing can take place selectively, over part of the area or over the whole area; preferably over the entire surface.
  • the gluing comprises i) the application of a glue, for example by conventional coating methods, to the surface of a plate, ii) application of a further plate to the glue layer formed, iii) curing of the glue compound, optionally under the influence of pressure and / or heat. To create three or more layers, either steps i) -ii) may be repeated, or only steps i) and ii).
  • a toothing is known per se and can be done by known mechanical processing methods, for example. By machining.
  • one or more of the lamellae offset, in particular offset plane-parallel, is also possible, to arrange so as to produce a toothing.
  • the coating of a molded block is known per se and can be done by known methods.
  • the invention in a third aspect , relates to a component (2) comprising a multiplicity of shaped bricks (1) and possibly connecting material (3).
  • a component (2) comprising a multiplicity of shaped bricks (1) and possibly connecting material (3).
  • Advantageous embodiments and features of this aspect will be explained below.
  • the molded blocks are arranged in such a device so that the side surfaces are in contact with each other, either directly or via a possibly present connection material.
  • the term component is known per se and includes in particular component assemblies such as walls, walls, columns, beams, stairs of buildings, and parts thereof.
  • the invention relates to components which are designed for the construction of buildings, in particular as load-bearing walls, stiffening walls, non-load-bearing walls, comprising a multiplicity of shaped bricks (1) and optionally connecting material (3).
  • components (2) which are designed as an outer wall or as an inner wall of a building.
  • a "wall” in the context of the present invention refers to a building in the form of a vertical pane whose length and height is significantly greater than the thickness (in particular> 5), in particular a building wall, such as outer wall and inner wall.
  • the molded blocks according to the invention can be connected to one another by connecting material ("mortar”, "adhesive", (3)).
  • connecting material "mortar", "adhesive", (3)
  • Such compound material forms horizontal and / or vertical joints between the stones.
  • a bonding material commercially available mortar, for example.
  • Joint adhesive can be used, adhesive is preferred.
  • the layer thickness of the connecting material, or the thickness of the joint can be varied within wide ranges; it is typically in the range of 1/100 to 1/50 of the thickness of the block in the case of mortar and in the range of 0.2 mm - 2 mm in the case of adhesive.
  • the present invention relates to a component (2) with vertical and / or horizontal impact formation comprising a multiplicity of shaped bricks (1) which are connected by means of a connecting material (3).
  • the present invention relates to a structural element (2) comprising a plurality of molded bricks (1) which are connected by means of a joining material (3) only on the bearing joints (i.e., not on the butt joints).
  • a joining material (3) only on the bearing joints (i.e., not on the butt joints).
  • the molded block (1) has a toothing on the abutting surfaces, but not on the bearing surfaces.
  • the components according to the invention can be produced exclusively or partially, preferably exclusively, from the shaped bricks according to the invention.
  • the bricks of the invention are therefore suitable for partially or completely replacing classic bricks, such as bricks, concrete blocks, aerated concrete blocks.
  • the invention thus relates to components (2) comprising (i.e., containing or consisting of) a plurality of molded bricks (1) and optionally connecting material (3).
  • the invention further relates to skeleton structures whose infill contain conglomerates as described herein.
  • the inventive blocks replace the previously used ausfachenden stones or ausfachenden materials.
  • the present invention relates to a component (2) comprising a plurality of molded blocks (1) and connecting material (3) in a single-shell construction.
  • the good carrying and insulating properties of the inventive molded blocks (1) and components (2) are to be regarded as a particular advantage; These properties make it possible to create exterior walls (and also interior walls) in a single-shell construction.
  • a multi-shell construction (consisting of supporting layer and insulating (or insulating) layer and possibly further layers) can therefore be omitted.
  • a component (2) in a single-shell design typically has a U value of 0.14 W / m2K; preferably 0.10W / m2K.
  • the invention further relates to the use of components as described here, in particular a wall network, for the production of a building and / or for the production of rooms in a building.
  • the inventive blocks can therefore be used in the construction of buildings in the classic solid construction or in timber construction.
  • the invention relates to a method for producing a component (2).
  • the inventive molded block is suitable to replace already known bricks, such as bricks or gas concrete blocks.
  • the processing of the molded block according to the invention is carried out in analogy to generally known methods which are familiar to the person skilled in the art.
  • the invention therefore relates to a method for the production of a component by walling the molded blocks described here by means of a connecting means.
  • bearing surface and preferably also the abutment surface are covered with bonding material (3).
  • the manufacture of the components can be carried out both at the construction site itself and in a precast plant where such parts of the components are prefabricated.
  • the invention therefore relates to a method for producing a component as described herein, characterized in that parts of a component, preferably planar wall elements, prefabricated and spent for combination with other identical or different components, to the site. According to this method, the construction time at the construction site can be reduced.
  • the invention also relates to the use of a molded block (1) for producing a component (2), for example. On a construction site or in a precast plant.
  • Wood soft fiber boards and wood-based panels were glued together in layers with a commercially available, cementitious tile adhesive to form an approximately 1 mm thick layer according to the following information. First, the layers (11) (12) and (13) are produced and then glued together.
  • the stones according to 1.2 were tested according to DIN EN 772-1 and 772-16 for bulk density and compressive strength.
  • the mean compressive strength (without form factor) was 1.6 N / mm 2; the average density was 221 kg / m3.
  • the walls were tested for 20 days at 18 - 22 ° C, / 40-60% rel. Humidity stored.
  • the walls were tested in accordance with DIN EN 1052-1 in a 5000kn compression testing machine with centric, evenly distributed load.
  • the compressive strength was 0.7 - 0.7 - 0.8 N / mm2 for the test walls described above.
  • the walls were tested according to DIN EN 1934.
  • the thermal resistance was 0.042W / m2K, which is below the assumed value of 0.050 W / m2K, and thus represents a better result.
  • a value of 0.046 W / m2K can be declared.
  • the U-value of the wall as measured here is therefore 0.123 W / m2K.
  • a load-bearing wall can be constructed. Such a wall can be created directly at the site. Furthermore, this wall can be plastered directly and / or serve as a mounting plane for the wiring.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft mehrschichtige Formsteine aus Holzweichfaserplatten und Holzwerkstoffplatten, die mittels Leim verbunden sind; Bauelemente umfassend eine Vielzahl solcher Formsteine; Verfahren zur Herstellung dieser Formsteine und Bauelemente sowie die Verwendung dieser Formsteine und Bauelemente.
  • Verschiedene Formsteine enthaltend Holzfasern und / oder Holzplatten sind bereits bekannt. Diese sind jeweils an spezifische Anwendungen angepasst, eine universelle Anwendung im Bau ist jedoch nicht gegeben. Insbesondere sind die bekannten Formsteine nicht so ausgelegt, dass sie gleichzeitig tragend und isolierend (bzw. dämmend) sind und mittels handelsüblichem Mörtel, bzw. handelsüblichem Kleber, nach Standardverfahren an der Baustelle verarbeitet werden können.
  • So offenbart EP0838557 ein Bausystem zur Erstellung von Gebäuden; dieses Baussystem umfasst eine Trägerkonstruktion und Formsteine zur Ausfachung. Dieses Bausystem wird als vergleichsweise aufwändig angesehen, ferner als nicht kompatibel mit der üblichen Bauweise von Gebäuden. Insbesondere kann aus den dort offenbarten Formsteinen keine tragende Wand gebildet werden. Ferner weist dieser Formstein keine Schichtstruktur auf.
  • Ferner offenbart WO2005/093182 ein Verfahren zur Herstellung eines tragfähigen Mauerwerks unter Verwendung von Kammersteinen und Vollsteinen aus nachwachsenden Rohstoffen. Das dort offenbarte Verfahren zur Herstellung einer tragfähigen Wand wird als vergleichsweise aufwändig und daher wenig praktikabel angesehen; es verwendet Beton oder ähnliches als tragendes Element. Ferner weisen die dort offenbarten Formsteine keine Schichtstruktur auf. US2004/0163352 , US3016316 und AT409646 offenbaren jeweils spezifische Holzbausteine, die aus einzelnen miteinander verbundenen Holzplatten bestehen und über Nut-Feder Verbindungen verfügen. Diese Bausteine können zur Erstellung selbsttragender Wände eingesetzt werden. Aufgrund der Materialien ist jedoch eine Verarbeitung wie mit konventionellen Mauersteinen nicht möglich. WO 2008/074170 offenbart ein Bauelement aus Holz, welches aus aussen liegenden Holzplatten und innen liegender Faserplatte besteht. Dieses Bauelement ist vergleichsweise aufwändig in der Herstellung und ebenfalls aufgrund der verwendeten Materialien nicht wie konventionelle Mauersteine verarbeitbar.
  • Darüber hinaus sind quaderförmige Holzbauelemente mit mehreren verleimten Schichten von Holzweichfaserplatten aus DE 2001 32 46 U bekannt.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Bereitstellung von Formsteinen und Bauelementen die eines oder mehrere der vorgenannten Nachteile lösen sowie entsprechenden Verfahren dafür. Insbesondere besteht ein Bedarf an Formsteinen, die auf der Baustelle konventionell verarbeitet werden können, tragfähig sind und isolierend (bzw. dämmend) sind.
  • Die vorstehend umrissenen Aufgaben werden gemäss den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Die abhängigen Ansprüche stellen vorteilhafte Ausführungsformen dar. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind der Beschreibung und den Figuren zu entnehmen. Die im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung gegebenen allgemeinen, bevorzugten und besonders bevorzugten Ausführungsformen, Bereiche usw. können beliebig miteinander kombiniert werden. Ebenso können einzelne Definitionen, Ausführungsformen usw. entfallen bzw. nicht relevant sein.
  • Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Begriffe werden im allgemein üblichen, dem Fachmann geläufigen Sinn verwendet. Sofern sich aus dem direkten Zusammenhang keine andere Bedeutung ergibt, haben die folgenden Begriffe dabei insbesondere die hier angegebene Bedeutung.
  • "Formstein" bezeichnet einen dreidimensionalen Körper, welcher zumindest zwei planparallele Flächen (z.B. "Sichtflächen" (x-z-Ebene in Fig. 1) oder "Lagerflächen" (x-y-Ebene in Fig. 1)) aufweist und so zum Erstellen von Bauelementen, insbesondere eines Mauerverbundes, geeignet ist. Typischerweise ist der Formstein im Wesentlichen quaderförmig. Die neben den Sichtflächen vorliegenden weiteren Seitenflächen werden als "Schmalseiten" bezeichnet; senkrechte Schmalseiten werden als "Stossflächen" und waagerechte Schmalseiten werden als "Lagerflächen" bezeichnet. Ferner kann der Formstein Elemente zur Verbindung mit weiteren Formsteinen ("Verzahnungen") aufweisen. "Formsteine" werden auch als "Formkörper", "Bausteine" oder allgemeiner als "genormtes Bauelement" bezeichnet.
  • "Holzweichfaserplatte" (auch "Holzfaserdämmplatten" genannt) bezeichnet an sich bekannte Platten die typischerweise zu 80 - 90 Masse-% aus Holzfasern, welche aus Sägeresten (Schwarte, Spreissel) und Hackschnitzeln gewonnen werden. Holzweichfaserplatten können nach dem Nassverfahren oder nach dem Trockenverfahren hergestellt sein. Bevorzugt sind Holzweichfaserplatten, deren Holzfasern überwiegend oder ausschließlich von Nadelhölzern gewonnen werden. Holzweichfaserplatten weisen zwei paar Schnittkanten auf ("Kantenflächen") sowie eine Ober- und Unterseite, welche typischerweise nicht unterscheidbar sind ("Seitenflächen" bzw. "Flächen")
  • "Holzwerkstoffplatte" (auch "Wood based panel" genannt) bezeichnet an sich bekannte Platten und umfasst Leimholz ("Solid Wood Panels", SWP), Furnierschichtholz... (laminated veneer lumber, LVL), Sperrholz, Grobspanplatten... (Oriented Standard Board, OSB), Spanplatten ("Particleboard" (resin bonded or cement bonded)), Faserplatten (Fibreboard, bspw. MDF) welche gemäss EN 13986 für tragende Bauteile freigegeben sind. Holzwerkstoffplatten weisen ebenfalls zwei paar Schnittkanten auf ("Kantenflächen") sowie eine Ober- und Unterseite, welche typischerweise nicht unterscheidbar sind ("Seitenflächen" bzw. "Flächen"). Der Begriff Holzwerkstoffplatte umfasst im Rahmen dieser Erfindung somit Holzweichfaserplatten nicht.
  • "Leim" bezeichnet an sich bekannte Materialien, welche die genannten Platten durch Flächenhaftung und innere Festigkeit, d.h. Adhäsions- und Kohäsionskräfte, verbinden können. Der Begriff umfasst insbesondere organische Materialien auf wässriger oder nicht-wässriger Basis; speziell solche Materialien, die bei Temperaturen über 40°C und bei erhöhtem Druck abbinden. Leime, im Sinne dieser Erfindung, werden während der industriellen Produktion der genannten Formsteine eingesetzt.
  • "Verbindungsmaterial" bezeichnet an sich bekannte Materialien, welche die genannten Formsteine durch Flächenhaftung und innere Festigkeit, d.h. Adhäsions- und Kohäsionskräfte, verbinden können. Der Begriff umfasst insbesondere Mörtel (d.h. im wesentlichen anorganische Materialien die hydraulisch abbinden) und Kleber (d.h. im wesentlichen organische Materialien die chemisch bei Raumtemperatur und bei ohne Druckeinwirkung abbinden). Verbindungsmaterial, im Sinne dieser Erfindung, wird auf der Baustelle bei der Herstellung von Bauelementen unter Verwendung der genannten Formsteinene eingesetzt.
  • Die vorliegende Erfindung wird weiterhin durch die Figuren illustriert.
    • Fig. 1 zeigt schematisch einen quaderförmigen Formstein (1) in der Ausführungsform eines Vollsteines ohne Verzahnungsbereiche; dabei bildet die x-z-Ebene die Sichtfläche, die y-z-Ebene die Stossfläche und die x-y-Ebene die Lagerfläche; die einzelnen Schichten (11), (12), (13) sind sichtbar; der verwendete Leim ist nicht dargestellt.
    • Fig. 2 zeigt schematisch den lammellenartigen Aufbau der Schichten (11), (13) und (12); wobei (11) aus 3 Holzweichfaserplatten, (13) aus 5 Holzweichfaserplatten und (12) aus 2 Holzwerkstoffplatten (121), (123) und 3 Holzweichfaserplatten (122) aufgebaut ist.
    • Fig. 3 zeigt schematisch Beispiele für eine mögliche Verzahnung der erfindungsgemässen Formsteine (1), wobei die einzelnen Schichten des Formsteines hervorgehoben sind und weder Kleber noch Verbindungsmaterial dargestellt sind. In Fig. 3 (oben) werden Formsteine (1) gezeigt, die nur entlang der Stossflächen verzahnt sind; in Fig. 3 (unten) werden Formsteine (1) gezeigt, die nur entlang der Lagerflächen verzahnt sind.
    • Fig. 4 zeigt schematisch ein Bauelement (2) aus Reihen von Formsteinen (1a), (1b), (1c) ; das Verbindungsmaterial (3) ist in dieser Ausführungsform nur auf den Lagerflächen aufgebracht.
  • In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung somit einen Formstein (1) umfassend (d.h. enthaltend oder bestehend aus) drei Schichten (11), (12), (13), welche mittels Leim miteinander verbunden sind (d.h. verleimt sind), dadurch gekennzeichnet dass (a) die Schicht (11) eine oder mehrere Holzweichfaserplatten (111) umfasst; (b) die Schicht (12) zwei Holwerkstoffplatten (121), (123) und eine oder mehrere dazwischen liegende Holzweichfaserplatten (122) umfasst; (c) die Schicht (13) eine oder mehrere Holzweichfaserplatten (131)umfasst; (d) die Schicht (12) mittig (d.h. zwischen den Schichten (11) und (13)) angeordnet ist; (e) der Formstein im wesentlichen quaderförmig ist und ein Kantenverhältnis x:y:z = 4-6:1-5:2-5 aufweist; (f) der Formstein ein Volumen von 0.005 - 0.2 m3 aufweist. Ein derartiger Formstein ist bspw. geeignet für die Erstellung von Wänden, Mauern und Stützen. Der erfindungsgemässe Formstein ist einfach herstell- und verarbeitbar und geeignet für das Anbringen von Verputzen und / oder Anstrichen. Insbesondere ist der erfindungsgemässe Formstein tragend und isolierend / dämmend (wie nachstehend erläutert) und somit geeignet für den einschaligen Wandaufbau. Ferner ist der erfindungsgemässe Formstein geeignet, um Wände mittels handelsüblichen Verbindungsmaterials (Mörtel oder Kleber) zu erstellen, wie im dritten Aspekt dargestellt.
  • Vorteilhafte Merkmale und Ausführungsformen des erfindungsgemässen Formsteines sollen nachstehend erläutert werden.
  • Der Begriff Holzweichfaserplatte wurde vorstehend erläutert; vorteilhaft werden solche Holzweichfaserplatten verwendet, welche der EN 13171 entsprechen. Die Dimensionen für geeignete Holzweichfaserplatten können in weiten Bereichen variieren und hängen unter anderem von produktionstechnischen Überlegungen ab. Geeignet sind bspw. Holzweichfaserplatten mit einer Dicke von 10 - 140 mm, bevorzugt 10 - 60 mm, insbesondere 15 - 25 mm. Die Dichten für geeignete Holzweichfaserplatten können in weiten Bereichen variieren und hängen unter anderem vom angestrebten Verwendungszweck ab. Geeignet sind bspw. Holzweichfaserplatten mit einer Rohdichte von 80 - 400 kg/m3, bevorzugt 80 - 300 kg/m3; insbesondere 110 - 230 kg/m3. Solche Platten können nach bekannten Methoden hergestellt werden und nach an sich bekannten Methoden zu den erfindungsgemässen Formsteinen verarbeitet werden.
  • Der Begriff Holzwerkstoffplatte wurde vorstehend erläutert; vorteilhaft werden solche Holzwerkstoffplatten verwendet, welche der EN 13986 entsprechen und/oder aufgrund entsprechender Vorgaben für tragende Bauteile eingesetzt werden dürfen. Die Dimensionen für geeignete Holzwerkstoffplatten können in weiten Bereichen variieren und hängen unter anderem von produktionstechnischen Überlegungen ab. Geeignet sind bspw. Holzwerkstoffplatten mit einer Dicke von 15 - 40 mm, bevorzugt 24 - 36 mm. Die Dichten für geeignete Holzwerkstoffplatten können in weiten Bereichen variieren und hängen unter anderem vom angestrebten Verwendungszweck ab. Geeignet sind bspw. Holzwerkstoffplatten mit einer Rohdichte von 250 - 800 kg/m3, bevorzugt 350 - 550 kg/m3. Beispielhaft aufgeführt seien Spanplatten, OSB-Platten, 3-Schicht-C-C-Platten (3-Schichtplatten der Qualität C-C). Solche Platten können nach bekannten Methoden hergestellt werden und nach an sich bekannten Methoden zu den erfindungsgemässen Formsteinen verarbeitet werden.
  • Durch die flächige Anordnung der genannten Platten im erfindungsgemässen Formstein ergibt sich eine lamellenartige Struktur desselben. In einer vorteilhaften Ausführungsform betrifft die Erfindung einen Formstein wie hier beschreiben in welchem die Holzweichfaser- und Holzwerkstoffplatten so angeordnet sind, dass deren Flächen parallel zur Sichtfläche des Formsteines (x-z-Ebene in Fig. 1) angeordnet sind. Dadurch wird eine lamellenartige Struktur aus stehenden planparallelen Flächen erzeugt; die einzelnen den Formstein bildenden Platten werden daher auch als "Lamellen" (z.B. (111), (121), (122) usw.) bezeichnet. Diese Lamellen werden in Schichten ((11), (12), (13)) gruppiert, wobei die Schicht (12) mittig, d.h. zwischen (11) und (13), angeordnet ist. Diese Anordnung hat sich als vorteilhaft erwiesen, um günstige Dämm- und Trage- Eigenschaften von Bauelementen, wie nachstehend beschrieben, zu erreichen.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform betrifft die Erfindung einen Formstein (1), welcher Lamellen gleicher Grösse umfasst bzw. aus Lamellen gleicher Grösse besteht. Die einzelnen Lamellen eines Formsteines können a) eine identische Fläche aber unterschiedliche Dicke aufweisen oder b) eine identische Fläche und Dicke aufweisen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform betrifft die Erfindung einen Formstein (1), welcher identische oder verschiedene Typen von Holzweichfaserplatten (111), (122), (131) enthält.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform betrifft die Erfindung einen Formstein wie hier beschreiben, welcher identische oder verschiedene Typen von Holzwerkstoffplatten (121), (123) enthält.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform betrifft die Erfindung einen Formstein wie hier beschreiben, welcher aus (i) 4 - 40, bevorzugt 6 - 25 Holzweichfaserplatten besteht und (ii) aus 2 - 6, bevorzugt 2 Holzwerkstoffplatten besteht. Diese Anzahl von Platten hat sich als vorteilhaft erwiesen, um die gewünschte Stärke, eine gute Stabilität und gutes Isolationsvermögen des Formsteins zu erhalten.
  • Die für den hier beschriebenen Formstein verwendeten Holzweichfaser- bzw. Holzwerkstoffplatten können, müssen aber nicht, identisch sein.
  • In einer Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung daher einen Formstein wie hier beschrieben, dadurch gekennzeichnet, dass dieser identische Typen von Holzweichfaserplatten und von Holzwerkstoffplatten umfasst. Ein solcher Formstein ist besonders einfach herstell- und verarbeitbar.
  • In einer weiteren Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung einen Formstein wie hier beschrieben, dadurch gekennzeichnet, dass dieser verschiedene Typen von Holzweichfaserplatten umfasst. Ein solcher Formstein kann auf spezifische Bedürfnisse angepasst werden. In einer speziellen Ausführungsform weist ein solcher Formstein äussere Holzweichfaserplatten mit hoher Dichte PHD auf und eine oder mehrere innere Holzweichfaserplatten mit niedriger Dichte PND; dies ergibt bspw. eine Plattenabfolge PHD-PND-PHD. Ein solcher Formstein kann insbesondere bezüglich Dämmeigenschaften, Gewicht und Tragfähigkeit optimiert werden. In einer weiteren speziellen Ausführungsform weist ein solcher Formstein äussere Holzweichfaserplatten sowie eine oder mehrere zentrale Holzweichfaserplatten mit hoher Dichte auf und eine oder mehrere zwischen diesen Platten liegende Holzweichfaserplatten mit niedriger Dichte auf, dies ergibt bspw. eine Plattenabfolge PHD-PND-PHD-PND-PHD. Ein solcher Formstein zeigt insbesondere Bezüglich der Stabilität von Verzahnungen vorteilhafte Eigenschaften, wie verbesserte Stabilität.
  • Der Begriff Leim wurde vorstehend erläutert. Der Leim kann partiell (z.B. punktuell, teilflächig) oder vollflächig zwischen den genannten Schichten bzw. Lamellen aufgetragen werden bzw. vorliegen. In einer vorteilhaften Ausführungsform betrifft die Erfindung einen Formstein wie hier beschrieben, in welchem besagte Schichten bzw. Lamellen vollflächig oder im wesentlichen vollflächig, miteinander verleimt sind. Die Dicke der gebildeten Leimschicht kann variieren, und hängt unter anderem von der Art des Leims und der Art der Auftragung ab. Typischerweise ergibt sich eine Schichtdicke des Leims von < 5 mm, bevorzugt 0.5 - 3 mm.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform betrifft die Erfindung einen Formstein wie hier beschrieben, in welchem der Leim ein natürlicher oder synthetischer Holzleim ist, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe umfassend Holzweissleim (d.h. auf Basis PVAC), Melaminharze, Phenolharze und Polyurethan. Solche Leime sind kommerziell erhältlich oder nach an sich bekannten Methoden herstellbar. Die Kombination der genannten Platten mit Holzleim führt zu einer Reihe von Vorteilen, so wird eine Erhöhung der Wasser- und/oder Feuchtebeständigkeit erreicht, eine Erhöhung der Festigkeit erreicht, sowie eine vereinfachte Produktion ermöglicht.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann der erfindungsgemässe Formstein Elemente zur Verbindung mit weiteren Formsteinen ("Verzahnungen") aufweisen. Die Erfindung betrifft somit auch einen Formstein wie hier beschrieben, welcher an seinen Schmalseiten mit formschlüssig ineinander greifenden Verzahnungsbereichen versehen ist. Solche Verzahnungsbereiche sind allgemein bekannt. Die Erfindung ist nicht auf spezifische Verzahnungsbereiche begrenzt; vielmehr können diese in allen gängigen Varianten vorliegen, bspw. in Form von aneinander angepassten Stufen der in Form von aneinander angepassten Nut-Feder (N+F) Verbindungen. Derartige Elemente werden auch als "Falz" bzw. "Stossfalz" bezeichnet. Dadurch wird sicher gestellt, dass ein gegebener Formstein in die Verzahnungsbereiche von vertikal und / oder horizontal benachbarten Formsteinen passt. Die Herstellung solcher Verzahnungen ist an sich bekannt und kann nach gängigen mechanischen Bearbeitungsverfahren, z.B. spanabhebenden Verfahren, erzeugt werden. Ferner kann eine Verzahnung durch Versetzte Anordnung einer oder mehrerer Lamellen erzeugt werden.
  • In einer Ausführungsform betrifft die Erfindung daher einen Formstein (1) mit Verzahnungen an den Stossflächen und / oder an den Lagerflächen. In einer bevorzugten Ausführungsform betrifft die Erfindung einen Formstein (1) mit Verzahnungen an den Stossflächen und ohne Verzahnung an den Lagerflächen.
  • Ferner kann der hier beschriebene Formstein eine Beschichtung seiner Oberfläche aufweisen. In einer weiteren Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung daher einen Formstein wie hier beschrieben, dadurch gekennzeichnet, dass dieser eine äussere Beschichtung aufweist ("beschichteter Formstein"). Solche Beschichtungen sind allgemein bekannt. Die Erfindung ist nicht auf spezifische Beschichtungen begrenzt; vielmehr können diese in allen gängigen Varianten vorliegen, bspw. in Form einer oder mehrerer Lackschichten bzw. Farbschichten, einer oder mehrerer Putzschichten, einer oder mehrerer Polymerschichten. Der erfindungsgemäße Formstein kann an allen oder nur an einzelnen Flächen eine äußere Beschichtung aufweisen; bevorzugt weisen eine oder beide Sichtflächen eine äußere Beschichtung auf. Sofern mehr als eine Fläche beschichtet ist, kann die Beschichtung an diesen Flächen gleich oder verschieden sein. Eine Beschichtung der Sichtflächen kann vor oder nach der Erstellung eines Bauelementes, wie nachstehend beschrieben, nach an sich bekannten Verfahren aufgebracht werden. Eine Beschichtung der Seitenflächen kann vor der Erstellung eines Bauelementes, wie nachstehend beschrieben, nach an sich bekannten Verfahren aufgebracht werden.
  • In weiteren Ausführungsformen kann der hier beschriebene Formstein als Vollstein oder als Hohlstein ausgeführt sein. Im Rahmen der Vorliegenden Erfindung wird ein Formstein als Vollstein bezeichnet, wenn besagte Platten und Leimschichten das Volumen des Formsteines vollständig, bzw. im Wesentlichen vollständig, ausfüllen.
  • Größen und Größenverhältnisse für den Formstein (1) wurden bereits erläutert; demgemäß ist der Formstein so ausgelegt, dass er am Bau von einer einzelnen Person gehandhabt werden kann. Insbesondere ist der Formstein (1) im wesentlichen quaderförmig und weist bevorzugt ein Kantenverhältnis von x:y:z = 4-6:1-5:2-5 auf. Ferner weist der erfindungsgemässe Formstein (1) bevorzugt ein Volumen von 0 . 005 - 0.2m3, bevorzugt 0.01 - 0.1 m3, auf. Aufgrund dieser Dimensionierung unterscheidet sich ein Formstein (1) von vorgefertigten Bauelementen, wie bspw. Fertigwänden.
  • Die Dicken der einzelnen Schichten (11), (12), (13) können in weiten bereichen variieren; jedoch so, dass die Gesamtdicke des Formsteins (1) (y-Achse in Fig. 1) erreicht wird. Die Schicht (12) kann bspw. eine Dicke von 150 - 250 mm aufweisen, insbesondere 194 - 200 mm. Die Schichten (11) und (13) können gleiche Dicke (bspw. für Innenwände) oder unterschiedliche Dicken (bspw. für Aussenwände) aufweisen. Bei gleicher Dicke von (11) und (13) beträgt diese bspw. 50 - 150 mm, insbesondere 60 - 120 mm; bei unterschiedlicher Dicke von (11) und (13) beträgt diese bspw. 50 - 100 mm und 100 - 200 mm, insbesondere 60 - 90 mm und 120 - 150 mm. Sofern die Schichten (11) und (13) unterschiedlich Dick sind, ist die Dickere der beiden Schichten bevorzugt als dämmende Aussenschicht ausgelegt bzw. vorgesehen. Es ist ferner vorteilhaft, solche Formsteine zur Verfügung zu stellen, welche mit den im Baugewerbe üblichen Normierungen kompatibel sind; so sind Formsteine mit einer Dicke von 170, 250 und 360 mm bevorzugt.
  • Ferner kann der hier beschriebene Formstein zusätzliche Verbindungselemente ("Verankerungen") zwischen den einzelnen Schichten und / oder Lamellen aufweisen. In dieser Ausführungsform werden die einzelnen miteinander verleimten Lamellen zusätzlich mit einem oder mehreren Verbindungselementen verbunden. Geeignete Verbindungselemente sind an sich bekannt und können vom Fachmann ausgewählt werden. Geeignet sind bspw. Holz- Kunststoff oder Metalldübel, Schrauben, Nägel; insbesondere Holzdübel. Ein Formstein kann eine oder mehrere Verankerungen aufweisen; ferner können diese Verankerungen eine oder mehrere der Lamellen oder Schichten miteinander verbinden. Solche Verankerungen erhöhen zusätzlich die Stabilität des Formsteins und / oder erleichtern dessen Herstellung.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform betrifft die Erfindung einen Formstein wie hier beschrieben, in welchem die einzelnen Schichten und / oder Lamellen nur durch Leim miteinander verbunden sind, und somit frei von Verbindungselementen sind. Solche Formsteine sind besonders einfach zu fertigen und werden von Kunden vielfach als vorteilhaft angesehen.
  • Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung von Formsteinen wie hier beschrieben zur Herstellung eines Bauelementes, insbesondere eines Mauerverbundes. Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung von Formsteinen wie hier beschrieben für den einschaligen Wandaufbau, insbesondere für den einschaligen Aussenwandaufbau. Aufgrund der positiven Eigenschaften des Formsteins wie hier beschrieben ist es möglich, ca. 25 - 33 % schlankere Aussenwandaufbauten im Vergleich zu den bekannten Aussenwandaufbauten aus Ziegel, Porenbeton oder Kalksandstein zu erstellen. Der erfindungsgemässe Formstein ist somit gleichzeitig Mauerstein und Dämmung; diese beiden Funktionen eines Bauelementes (insbesondere eines Mauerverbundes) werden sonst erst auf der Baustelle durch Verbinden verschiedener Materialien (Mauerstein und Dämmmaterial) erreicht. Die Erfindung betrifft somit einen Formstein mit einer Tragfähigkeit von mindestens 2N/mm2, bevorzugt 3N/mm2 und / oder einem Isolations- bzw. Dämmwert von mindestens 0.043W/m2K, bevorzugt 0.041 W/m2K.
  • In einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Formsteines wie hier beschrieben. Als Ausgangsmaterialien des Verfahrens sind Platten geeignet, welche einen Schichtaufbau gemäss (11), (12), (13) aufweisen. Solche Platten können entweder (Variante A) bereitgestellt, verleimt und dann zugeschnitten werden oder, (Variante B) bereitgestellt, zugeschnitten und dann verleimt werden.
  • Entsprechend betrifft die Erfindung in einer Ausführungsform ein Verfahren zur Herstellung von Formsteinen umfassend die nachstehend genannten Schritte:
    • ■ Bereitstellen und Verleimen der Schichten (11), (12), (13) zur Erzeugung eines Plattenverbundes;
    • ■ Zuschneiden des erzeugten Plattenverbundes;
    • ■ ggf. Erstellen einer Verzahnung;
    • ■ ggf. Erstellen einer Beschichtung;
    • ■ ggf. Erstellen einer Verankerung.
  • Die Erfindung betrifft in einer weiteren Ausführungsform ein Verfahren zur Herstellung von Formsteinen umfassend die nachstehend genannten Schritte:
    • ■ Bereitstellen und Zuschneiden der Schichten (11), (12), (13);
    • ■ Verleimen der erzeugten Schichten;
    • ■ ggf. Erstellen einer Verzahnung;
    • ■ ggf. Erstellen einer Beschichtung;
    • ■ ggf. Erstellen einer Verankerung.
  • Nach dem zuerst genannten Verfahren (Variante A) wird zunächst ein Plattenverbund erstellt, welcher die Dicke des gewünschten Formsteins aufweist, durch anschließendes Zuschneiden werden die Seitenflächen des Formsteins (1) erzeugt. Im Verfahren nach Variante B werden zunächst die einzelnen Schichten erzeugt und dann durch Verleimen der Formstein (1) erzeugt. Die einzelnen Schritte des Verfahrens können kontinuierlich oder diskontinuierlich durchgeführt werden, so dass der gesamte Herstellungsprozess nach Variante A oder B entweder kontinuierlich, teilkontinuierlich oder diskontinuierlich ist. Die einzelnen Schritte und vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemässen Herstellungsprozesses sollen nachstehend erläutert werden.
  • Die Herstellung von Platten mit einer Schichtstruktur gemäss (11), (12), (13) kann nach an sich bekannten Methoden, bspw. dem Nassverfahren oder dem Trockenverfahren und anschliessendem verleimen, erfolgen. Das Bereitstellen solcher Platten für einen kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Prozess ist an sich bekannt.
  • Das Zuschneiden der Platten bzw. eines entsprechenden Plattenverbundes ist an sich bekannt und kann nach bekannten Methoden erfolgen.
  • Das Verleimen von Holzweichfaserplatten bzw. entsprechender Lamellen und Schichten ist an sich bekannt und kann nach bekannten Methoden erfolgen. Wie vorstehend erwähnt, kann das Verleimen punktuell, teilflächig oder vollflächig erfolgen; bevorzugt vollflächig. Das Verleimen umfasst i) die Auftragung eines Leims, bspw. nach gängigen Beschichtungsverfahren, auf die Oberfläche einer Platte, ii) Aufbringen einer weiteren Platte auf die gebildete Leimschicht, iii) Aushärten der Leimverbindung, ggf. unter Einfluss von Druck und / oder Wärme. Zur Erstellung von drei oder mehr Schichten können entweder die Schritte i) - iii) wiederholt werden, oder nur die Schritte i) und ii).
  • Das Erstellen einer Verzahnung ist an sich bekannt und kann nach bekannten mechanischen Bearbeitungsverfahren, bspw. durch spanabhebende Bearbeitung, erfolgen. Im Zusammenhang mit der Herstellung nach Variante B ist es ferner möglich, eine oder mehrere der Lamellen versetzt, insbesondere planparallel versetzt, anzuordnen, um so eine Verzahnung zu erzeugen.
  • Das Beschichten eines Formsteines ist an sich bekannt und kann nach bekannten Methoden erfolgen.
  • In einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung, ein Bauelement (2) umfassend eine Vielzahl von Formsteinen (1) und ggf. Verbindungsmaterial (3). Vorteilhafte Ausführungsformen und Merkmale dieses Aspektes sollen nachstehend erläutert werden. Die Formsteine sind in einem derartigen Bauelement so angeordnet, dass die Seitenflächen miteinander in Kontakt stehen, entweder direkt oder über ein ggf. vorliegendes Verbindungsmaterial. Anders ausgedrückt sind bei einem erfindungsgemässen Bauelement (2) die Sichtflächen des hier beschriebenen Formsteins (1) - bzw. eine darauf aufgebrachte Beschichtung - sichtbar.
  • Der Begriff Bauelement ist an sich bekannt und umfasst insbesondere Bausteinverbunde wie Wände, Mauern, Stützen, Träger, Treppen von Bauwerken, sowie Teile davon. Somit betrifft die Erfindung Bauelemente, welche für die Erstellung von Gebäuden, insbesondere als tragende Wände, aussteifende Wände, nichttragende Wände, ausgestaltet sind, umfassend eine Vielzahl von Formsteinen (1) und ggf. Verbindungsmaterial (3). Ferner betrifft die Erfindung Bauelemente (2), welche als Aussenwand oder als Innenwand eines Gebäudes ausgestaltet sind. Eine "Wand" bezeichnet im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung einen Baukörper in Form einer vertikalen Scheibe, deren Länge und Höhe deutlich größer ist als deren Dicke (insbesondere >5), insbesondere eine Gebäudewand, wie Außenwand und Innenwand.
  • Die erfindungsgemässen Formsteine können durch Verbindungsmaterial ("Mörtel", "Kleber", (3)) miteinander verbunden werden. Solches Verbindungsmaterial bildet waagerechte und / oder senkrechte Fugen zwischen den Formsteinen. Als Verbindungsmaterial kann handelsüblicher Mörtel, bspw. Zementmörtel, oder handelsüblicher Kleber, bspw. Fugenkleber, verwendet werden, bevorzugt ist Kleber. Die Schichtdicke des Verbindungsmaterials, bzw. die Dicke der Fuge, kann in weiten bereichen variiert werden; sie ist typischerweise im Bereich von 1/100 bis 1/50 der Dicke des Formsteins im Falle von Mörtel und im Bereich von 0.2 mm - 2 mm im Falle von Kleber.
  • In einer weiteren Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung einen Bauelement (2) mit vertikaler und / oder horizontaler Stossausbildung umfassend eine Vielzahl von Formsteinen (1) welche mittels eines Verbindungsmaterials (3) verbunden sind.
  • In einer weiteren Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung ein Bauelement (2) umfassend eine Vielzahl von Formsteinen (1) welche mittels eines Verbindungsmaterials (3) nur auf den Lagerfugen (d.h. nicht auf den Stossfugen) verbunden sind. In dieser Ausführungsform ist es bevorzugt, wenn der Formstein (1) an den Stossflächen über eine Verzahnung verfügt, and den Lagerflächen jedoch nicht.
  • Die erfindungsgemässen Bauelemente können ausschliesslich oder teilweise, bevorzugt ausschliesslich, aus den erfindungsgemässen Formsteinen erstellt werden. Die Formsteine der Erfindung sind somit geeignet, klassische Mauersteine, wie Ziegel, Betonsteine, Gasbetonsteine, teilweise oder völlig zu ersetzen.
  • Die Erfindung betrifft somit Bauelemente (2) umfassend (d.h. enthaltend oder bestehend aus) einer Vielzahl von Formsteinen (1) und ggf. Verbindungsmaterial (3).
  • Die Erfindung betrifft ferner Skelettbauwerke, deren Ausfachung Formsteine wie hier beschrieben enthalten. In dieser Ausführungsform ersetzen die erfindungsgemässen Formsteine die die bisher verwendeten ausfachenden Steine oder ausfachenden Materialien.
  • In einer weiteren Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung ein Bauelement (2) umfassend eine Vielzahl von Formsteinen (1) und Verbindungsmaterial (3) in einschaliger Bauweise. Die guten Trage- und Isolationseigenschaften der erfindungsgemässen Formsteine (1) und Bauelemente (2) sind als besonderer Vorteil anzusehen; diese Eigenschaften ermöglichen es, Aussenwände (und ebenso Innenwände) in einschaliger Bauweise zu erstellen. Eine mehrschalige Bauweise (bestehend aus tragender Schicht und isolierender (bzw. dämmender) Schicht und ggf. weiteren Schichten) kann daher entfallen. Ein Bauelement (2) in einschaliger Bauweise weist typischerweise einen U-Wert von 0.14 W/m2K; bevorzugt 0.10W/m2K auf.
  • Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung von Bauelementen wie hier beschrieben, insbesondere eines Mauerverbundes, zur Herstellung eines Gebäudes und / oder zur Herstellung von Räumen in einem Gebäude. Die erfindungsgemässen Formsteine können daher in der klassischen Massivbauweise oder im Holzbau bei der Erstellung von Gebäuden verwendet werden.
  • In einem vierten Aspekt betrifft die Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelementes (2). Wie bereits eingehend erläutert, ist der erfindungsgemässe Formstein geeignet, bereits bekannte Mauersteine, wie Ziegel oder Gasbetonsteine, zu ersetzen. Die Verarbeitung des erfindungsgemässen Formsteins erfolgt in Analogie zu allgemein bekannten Verfahren, die dem Fachmann geläufig sind. Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelementes durch Vermauern der hier beschriebenen Formsteine mittels eines Verbindungsmittels.
  • Das Verfahren zur Herstellung eines Bauelementes (2) umfasst in einer Ausführungsform die nachstehend genannten, aufeinander folgenden Schritte:
    • ■ Bereitstellen und Ausrichten eines Formsteines (1),
    • ■ Aufbringen von Verbindungsmaterial (3) auf die Lagerfläche und ggf. die Stossfläche des Formsteines (1),
    • ■ Wiederholen dieser Schritte.
  • In dieser Variante werden Lagerfläche und bevorzugt auch die Stossfläche mit Verbindungsmaterial (3) belegt.
  • Das Verfahren zur Herstellung eines Bauelementes (2) umfasst in einer weiteren Ausführungsform die nachstehend genannten, aufeinander folgenden Schritte:
    • ■ Bereitstellen und Ausrichten einer ersten Reihe von Formsteinen (1a);
    • ■ Aufbringen einer Schicht Verbindungsmaterial (3) auf die Lagerfläche dieser ersten Reihe von Formsteinen;
    • ■ Bereitstellen und Ausrichten einer weiteren Reihe von Formsteinen (1b) auf dieser Schicht von Verbindungsmaterial (3)
    • ■ ggf. Wiederholen dieser Schritte.
  • In dieser Variante wird nur die Lagerfläche, nicht jedoch die Stossfläche, mit Verbindungsmaterial (3) belegt.
  • Die Herstellung der Bauelemente kann sowohl an der Baustelle selber als auch in einem Fertigteilwerk, wo derartige Teile der Bauelemente vorgefertigt werden, durchgeführt werden. In einer Ausführungsform betrifft die Erfindung daher ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelementes wie hier beschrieben, dadurch gekennzeichnet, dass Teile eines Bauelementes, bevorzugt plane Wandelemente, vorgefertigt und zur Kombination mit weiteren identischen oder verschiedenen Bauelementen, zur Baustelle verbracht werden. Nach diesem Verfahren kann die Bauzeit auf der Baustelle verringert werden.
  • Entsprechend betrifft die Erfindung auch die Verwendung eines Formsteins (1) zur Herstellung einer Bauelementes (2), bspw. auf einer Baustelle oder in einem Fertigteilewerk.
  • Die nachstehend genannten Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung; sie sollen die Erfindung in keiner Weise limitieren.
    • 1. Formstein Herstellung:
  • Holzweichfaserplatten und Holzwerkstoffplatten wurden mit einem handelsüblichen, zementösen Fliesenkleber schichtweise miteinander unter Bildung einer ca. 1 mm dicken Schicht gemäss nachstehenden Angaben verleimt. Dabei werden zunächst die Schichten (11) (12) und (13) hergestellt und diese anschliessend miteinander verleimt.
  • Der Formstein hat die nachstehend genannten Abmessungen, ein Gewicht von ca. 10 kg und eine 10 mm Stossfuge (durch versetztes Anordnen der Schicht (12)).
    • 1.1 Formstein L/B/H 580/254/374 mm; (H = Dicke)
      • ■ Schicht (11): 6 Platten Inthermo HFD, Dicke 20 mm, 250 kg/m3
      • ■ Schicht (12): 2 Platten 3-Schicht C-C, Faserrichtung der Decklagen 254, Dicke 27 mm und dazwischen 7 Platten Pavawall, Dicke 20 mm, 155 kg/m3
      • ■ Schicht (13): 3 Platten Inthermo HFD, Dicke 20 mm, 250 kg/m3.
    • 1.2 Formstein L/B/H 495/243/370 mm; (H = Dicke)
      • ■ Schicht (11): 6 Platten Inthermo HFD, Dicke 20 mm, 250 kg/m3
      • ■ Schicht (12): 2 Platten 3-Schicht C-C, Faserrichtung der Decklagen 254, Dicke 19 bzw. 32 mm und dazwischen 7 Platten Pavawall, Dicke 20 mm, 155 kg/m3
      • ■ Schicht (13): 3 Platten Inthermo HFD, Dicke 20 mm, 250 kg/m3.
    Prüfung:
  • Die Steine gemäss 1.2 wurden nach DIN EN 772-1 und 772-16 auf Rohdichte und Druckfestigkeit geprüft. Die mittlere Druckfestigkeit (ohne Formfaktor) betrug 1.6 N/mm2; die mittlere Rohdichte betrug 221 kg/m3.
    • 2. Prüfwand Herstellung:
  • Die Aus den Formsteinen gemäss Bsp. 1.2 wurde mit Ytong Dünnbettmörtel fugenversetzt 3 Wände mit den Abmessungen 125 cm Länge, 250 cm Höhe, 37 cm Dicke (Steindicke) errichtet. Der Mörtel wurde nur auf den Lagerflächen mittels Mörtelwalze aufgetragen; die Stossflächen wurden ohne Mörtel knirsch gestossen.
  • Die Wände wurden bis zur Prüfung 20 Tage bei 18 - 22 °C, / 40-60 % rel. Luftfeuchtigkeit gelagert.
    • Prüfung auf Druckfestigkeit:
  • Die Wände wurden entsprechend DIN EN 1052-1 in einer 5000kn Druckprüfmaschine bei zentrischer, gleichmassig verteilter Belastung geprüft. Die Druckfestigkeit betrug 0.7 - 0.7 - 0.8 N/mm2 für die oben beschriebenen Prüfwände.
    • Prüfung des Wärmedurchlasswiderstandes:
  • Die Wände wurden entsprechend DIN EN 1934 geprüft. Der Wärmedurchlasswiderstand betrug 0.042W/m2K, was unter dem angenommenen Wert von 0.050 W/m2K liegt, und somit ein besseres Ergebnis darstellt. Als Bemessungswert für die Wärmeleitfähigkeit kann somit ein Wert von 0.046 W/m2K deklariert werden. Der U-Wert der Wand wie hier gemessen beträgt demnach 0.123 W/m2K. Somit übertreffen die Werte die Vorgaben für den Bau eines Passivhauses bzw. eines Minergiehauses genügt; diese liegen bei U= 0.15 W/m2K.
    • 3. Fazit
  • Die aufgeführten Versuche zeigen, dass mit erfindungsgemässen Formsteinen unter Verwendung der bewährten Mörteltechnik eine tragfähige Wand aufgebaut werden kann. Eine derartige Wand kann direkt an der Baustelle erstellt werden. Ferner kann diese Wand direkt verputzt werden und / oder als Montageebene für die Leitungsverlegung dienen.
  • Die Versuche zeigen ferner, dass mit erfindungsgemässen Formsteinen unter Verwendung der bewährten Mörteltechnik eine Wand mit guten Isolationseigenschaften (Wärmedämmung und Diffusionseigenschaften) aufgebaut werden kann. Bei einer derartigen Wand kann das Anbringen zusätzlicher Isolation entfallen; die Grenzwerte für Minenergiebauweise werden dennoch übertroffen.

Claims (16)

  1. Formstein (1), umfassend drei Schichten (11), (12), (13), welche mittels Leim miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet dass
    (a) die erste Schicht (11) eine oder mehrere Holzweichfaserplatten (111) umfasst;
    (b) die zweite Schicht (12) zwei Holwerkstoffplatten (121), (123) und eine oder mehrere dazwischen liegende Holzweichfaserplatten (122) umfasst;
    (c) die dritte Schicht (13) eine oder mehrere Holzweichfaserplatten (131)umfasst;
    (d) die zweite Schicht (12) mittig angeordnet ist;
    (e) der Formstein (1) im wesentlichen quaderförmig ist und ein Kantenverhältnis x:y:z = 4-6:1-5:2-5 aufweist;
    (f) der Formstein (1) ein Volumen von 0.005-0.2 m3 aufweist.
  2. Formstein (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass besagte Platten partiell oder vollflächig miteinander verleimt sind.
  3. Formstein (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass besagter Leim entweder ein natürlicher oder synthetischer Holzleim ist, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe der PVAC-Leime und der PU-Leime.
  4. Formstein (1) nach einem der vorgängigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er an seinen Schmalseiten, bevorzugt an den Stossfugen, mit formschlüssig ineinander greifenden Verzahnungsbereichen versehen ist.
  5. Formstein (1) nach einem der vorgängigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser
    (a) identische oder verschiedene Typen von Holzweichfaserplatten (111), (122), (131) enthält; und/oder
    (b) identische oder verschiedene Typen von Holzwerkstoffplatten (121), (123) enthält; und/oder
    (c) an einer oder mehrerer seiner Flächen eine äussere Beschichtung aufweist.
  6. Formstein (1) nach einem der vorgängigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    (a) besagte Holzweichfaserplatten ausgewählt sind aus der Gruppe umfassend Platten mit einer Rohdichte von 80 - 300 kg/m3; und / oder
    (b) besagte Holzwerkstoffplatten aus ausgewählt sind aus der Gruppe umfassend Platten mit einer Rohdichte von 250 - 800 kg/m3.
  7. Formstein (1) nach einem der vorgängigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    (a) besagte Holzweichfaserplatten eine Dicke von 10 - 60 mm, bevorzugt 15 - 25 mm aufweisen; und/oder
    (b) besagte Holzwerkstoffplatten eine Dicke von 15 - 40 mm, bevorzugt 24 - 36 mm aufweisen.
  8. Formstein (1) nach einem der vorgängigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser in der Form eines Vollsteines oder eines Hohlsteines vorliegt.
  9. Verfahren zur Herstellung eines Formsteines (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend die nachstehend genannten, aufeinander folgenden Schritte:
    entweder
    ■ Bereitstellen und Verleimen der drei Schichten (11), (12), (13) zur Erzeugung eines Plattenverbundes;
    ■ Zuschneiden des erzeugten Plattenverbundes;
    ■ ggf. Erstellen einer Verzahnung;
    ■ ggf. Erstellen einer Beschichtung;
    ■ ggf. Erstellen einer Verankerung;
    oder
    ■ Bereitstellen und Zuschneiden der drei Schichten (11, 12, 13);
    ■ Verleimen der erzeugten Schichten;
    ■ ggf. Erstellen einer Verzahnung;
    ■ ggf. Erstellen einer Beschichtung;
    ■ ggf. Erstellen einer Verankerung.
  10. Verfahren gemäss Anspruch 9, in welchem alle Schritte kontinuierlich durchgeführt werden.
  11. Bauelement (2), insbesondere Bausteinverbund, umfassend eine Vielzahl von Formsteinen (1) nach einem der Ansprüche 1 - 8 und Verbindungsmaterial (3), bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe der Kleber.
  12. Bauelement (2) gemäss Anspruch 11 in der Form einer tragenden oder nichttragenden Wand, insbesondere in der Form einer tragenden oder nichttragenden, einschaligen Wand.
  13. Bauelement (2) gemäss Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass Verbindungsmaterial (3) nur auf den Lagerfugen aufgebracht ist.
  14. Verwendung eines Formsteins (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Herstellung eines Bauelementes (2).
  15. Verfahren zur Herstellung eines Bauelementes (2) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, durch Vermauern, insbesondere fugenversetztes Vermauern, besagter Formsteine (1) mittels besagtem Verbindungsmittel (3).
  16. Verfahren gemäss Anspruch 15, umfassend die Schritte
    (a) Bereitstellen und Ausrichten einer ersten Reihe von Formsteinen (1a);
    (b) Aufbringen einer Schicht Verbindungsmaterial (3) auf die Lagerfläche dieser ersten Reihe von Formsteinen;
    (c) Bereitstellen und Ausrichten einer weiteren Reihe von Formsteinen (1b) auf dieser Schicht von Verbindungsmaterial (3)
    (d) ggf. wiederholen der Schritte (b) und (c).
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