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Dokumentenidentifikation DE10000490A1 12.07.2001
Titel Physikalische Behandlung durch Karboniesierung von organischen Materialien, insbesondere von Holz u. dgl.
Anmelder Ranzmeyer, Johannes, 92637 Weiden, DE;
Scharl, Hubert, 80333 München, DE
DE-Anmeldedatum 09.01.2000
DE-Aktenzeichen 10000490
Offenlegungstag 12.07.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.07.2001
IPC-Hauptklasse B27M 1/06
IPC-Nebenklasse B27K 5/00   
Zusammenfassung Die Materialeigenschaften und damit die Verwendungsfähigkeit von organischen Materialen hinsichtlich ihrer Eignung als Dämmmaterial ließen sich bislang nur dadurch verbessern, indem ihre Feuerwiderstandsfähigkeit durch chemsiche Behandlung, Ummantelung oder Vermengen gesteigert wurde.
Durch die Karbonisierung kann auf eine chemische Behandlung von organischen Materialien insbesondere von Holz und anderen organischen Materialien oder Werkstücken zugunsten einer physikalischen Behandlung der Materialien und Werkstücke verzichtet werden. Dadurch kann die Feuerwiderstandsfähigkeit der Materialien und Werkstücke verbessert werden und zugleich bleiben - je nach Ausführungsform - statische und das Wärmedämmverhalten betreffende Eigenschaften im jeweils gewünschten Umfang erhalten.
Die sich aus den verschiedenen Ausgestaltungen ergebenden Materialien sind je nachdem entweder als Schüttgut, als nichttragender Körper oder als tragendes Bauteil verwendungsfähig.

Beschreibung[de]

Die Verwendung von Werkstücken aus organischen Materialien, insbesondere Holz und dessen verschiedenen Abwandlungen als Holzwerkstoffe mit unterschiedlichen Ausformungen, insbesondere Span-, OSB- (oriented strand board) und Holzfaser-Platten bzw. Schichtholzwerkstoffe als tragende bzw. nichttragende Bauteile - zum Teil auch unter Ausnutzung ihrer wärmedämmenden Eigenschaften - oder als Dämmmaterial ist bekannt. Allerdings ermangeln diese Materialien Eigenschaften, die erhöhte Anforderungen hinsichtlich der Feuerwiderstandsfähigkeit an diese Materialien zulassen würden. Bekannt ist aber, dass insbesondere tragende Bauteile, die aus solchen Materialien hergestellt sind, durch Ummantelung - sei es durch Bestreichen, Besprühen, Verkoffern etc. mit verschiedenen anderen Materialien, die erhöhte Feuerwiderstandfähigkeit besitzen - dadurch erhöhten Brandschutzanforderungen entsprechen. Allerdings genügen dergestalt hergestellte Verbundmaterialien zum Teil nicht mehr den oftmals an sie gestellten gestalterischen Anforderungen oder sie sind nicht sortenrein zu trennen bzw. wiederzuverwenden oder sie sind nicht kostengünstig herzustellen.

Bekannt ist ferner die Verwendung von Holzteilchen, insbesondere von durch mechanisches Trennen, insbesondere Zerspanen und Sägen, gewonnenen Holzteilchen oder die Verwendung von z. B. bei der Kantholzerzeugung entstehenden Abfällen oder von daraus hergestellten Holzverbundmaterialien, wie z. B. sog. Pellets, als Füll- und Dämmmaterial.

Aber auch diese Abwandlungen von Holz haben originär keine Materialeigenschaften, so dass sie erhöhten Anforderungen hinsichtlich der Feuerwiderstandsfähigkeit genügen können.

Ferner ist bekannt, dass Feuerwiderstandsfähigkeit von Holz und seinen Abwandlungen durch chemische Behandlung - z. B. durch sog. Imprägnieren - oder durch Beimischen von anderen Materialien zu Gemengen verbessert werden kann.

Die so entstandenen Materialien ermangeln zum einen in der Herstellung und Verarbeitung der ökologischen Unbedenklichkeit oder sie belasten zum anderen z. T. als flüchtige oder schwebende Stoffe die Raumluftqualität der Raumgebilde, die sie abschließen, oder ihre Entsorgung ist nicht sortenrein oder unbedenklich möglich oder sie eigenen sich nicht zur Wiederverwertung oder sie sind nicht kostengünstig herzustellen. Besonders Abwandlungen von Holz mit kleinen Partikelgrößen bedürfen zur Erhöhung der Feuerwiderstandsfähigkeit einem hohen Anteil von Imprägniermittel im Fertigprodukt.

Für bestimmte Ausführungsformen der chemischen Behandlung zur Erhöhung der Feuerwiderstandsfähigkeit ist die Verwendung von Holzabfällen insbesondere von Sägemehl oder Hackschnitzel oder von daraus hergestellten Holzverbundmaterialien, wie z. B. sog. Pellets, nicht möglich oder sinnvoll, da die Eigenschaften des fertigen Produkts ungenügend sind. Insbesondere ist der hohe Anteil an chemischem Imprägniermittel im fertigen Produkt unerwünscht, weil somit der Anteil organischer Masse aus wirtschaftlicher und ökologischer Sicht zu gering ist und die Kosten der Behandlung unverhältnismäßig hoch sind. Aber gerade aber solche Holzabfälle sind massenhaft und preiswert vorhanden und können teilweise nur thermisch verwertet werden.

Ferner ist bekannt, dass auch andere organische Materialien, insbesondere Kokosfasern, Baumwolle, Flachs, Hanf, Kork, Stroh, Schilfrohr, Zellulose oder Schafwolle zur Dämmung verwendet werden können. Allerdings ermangeln auch diese Materialien Eigenschaften, so dass sie erhöhten Anforderungen hinsichtlich der Feuerwiderstandsfähigkeit nicht genügen. Ferner ist bekannt, dass Feuerwiderstandsfähigkeit von diesen Materialien und ihren Abwandlungen durch chemische Behandlung - z. B. durch sog. Imprägnieren - oder durch Beimischen von anderen Materialien zu Gemengen verbessert werden kann. Dadurch verlieren aber auch diese Materialien ihren naturnahen Charakter, was aus wirtschaftlicher und ökologischer Sicht wenig wünschenswert ist. Des weiteren verbleiben Probleme im Falle der Wiederverwendung und im Falle der Deponierung.

Ebenso ist bekannt, dass Gemenge von diversen organischen Materialien und diversen anderen organischen und nicht organischen Materialien als Zusatzstoffen zur Dämmung verwendet werden können. Allerdings ist deren sortenreine Trennung zum einen notwendig aber zum Teil nicht möglich oder sehr aufwendig.

Bekannt ist ferner, dass Holzkohle - anders als das nicht karbonisierte Ausgangsmaterial - nicht wieder oder nur sehr schwer entflammbar ist. Zudem ist bekannt, dass eine einen intakten Holzkern umfassende Holzkohleschicht eine feuerhemmende Wirkung zugunsten des Holzkerns bietet und dass der nicht karbonisierte Holzkern daher grundsätzlich weiterhin statisch wirksam sein kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Materialeigenschaften von organischen Materialien hinsichtlich ihrer Eignung als Dämmmaterial zu verbessern, indem ihre Feuerwiderstandsfähigkeit verbessert werden soll, ohne sie chemische zu behandeln, zu ummanteln oder zu vermengen.

Dieses Problem wird gemäß Anspruch 1 durch teilweise oder vollständige Karbonisierung des Materials oder Werkstücks gelöst. Die Unteransprüche 2 bis 17 geben bevorzugte Ausführungsformen des Anspruchs wieder.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen darin, dass statt einer chemischer Behandlung von Materialien oder Werkstücken eine physikalische Behandlung der Materialien und Werkstücke möglich wird. Dadurch kann die Feuerwiderstandsfähigkeit der Materialien und Werkstücke verbessert werden und zugleich bleiben - je nach Ausführungsform - statische und das Wärmedämmverhalten betreffende Eigenschaften im jeweils gewünschten Umfang erhalten.

Weiterhin ist die Vielgestaltigkeit der verwendbaren Materialien und Werkstücke vorteilhaft: Die sich aus den verschiedenen Ausgestaltungen der Unteransprüche ergebenden Materialien sind je nachdem entweder als Schüttgut, als nichttragender Körper oder als tragendes Bauteil verwendungsfähig.

Insbesondere sind die sich aus den verschiedenen Ausgestaltungen der Unteransprüche 2 bis 7 ergebenden Materialien auch als Verbundwerkstoffe miteinander oder mit nicht organischem oder nicht karbonisiertem organischen Material als Verbundwerkstoffe oder Gemenge kombinierbar.

Weiterhin sind die sich aus den verschiedenen Ausgestaltungen der Unteransprüche ergebenden Materialien auch als Beimengungen zu organischen oder nicht organischen Materialien zur Verbesserung von deren Dämmverhalten oder Feuerwiderstandsfähigkeit möglich.

Des weiteren ist ausgesprochen vorteilhaft, dass auch Holzabfälle, insbesondere Sägemehl oder Hackschnitzel oder daraus hergestelltes Holzverbundmaterialien, wie z. B. sog. Pellets, Verwendung als Dämm- oder Füllstoff finden können.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.

Die Erfindung wird in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 im Schnitt und in schematischer Darstellung ein Werkstück aus teilweise karbonisiertem Holz mit einer erfindungsgemäßen definiert dicken Hülle aus Holzkohle

Fig. 2 im Schnitt und in schematischer Darstellung ein Werkstück aus vollständig karbonisiertem Holz

Fig. 3 im Schnitt und in schematischer Darstellung ein teilweise karbonisiertes Teilchen aus Holz, Holzfaser-, Holzverbundmaterial oder aus anderem organischem Material oder Verbundmaterial

Fig. 4 im Schnitt und in schematischer Darstellung ein ganz karbonisiertes Teilchen aus Holz, Holzfaser-, Holzverbundmaterial oder aus anderem organischem Material oder Verbundmaterial

Fig. 5 im Schnitt und in schematischer Darstellung ein ganz karbonisiertes Werkstück aus mehreren Lagen Verbundwerkstoff

Fig. 6 im Schnitt und in schematischer Darstellung ein Werkstück aus mehreren Lagen Verbundwerkstoff bestehend aus mindestens zwei Lagen ganz oder teilweise karbonisiertem Verbundwerkstoff

Fig. 7 im Schnitt und in schematischer Darstellung ein Werkstück aus mehreren Lagen Verbundwerkstoff bestehend aus mindestens einer Lage ganz oder zum Teil karbonisiertem Verbundwerkstoff

Fig. 8 im Schnitt und in schematischer Darstellung ein Werkstück aus mehreren Lagen Verbundwerkstoff unter Mitverwendung mindestens einer Lage ganz oder zum Teil karbonisierten Holzteilchen

Fig. 9 im Schnitt und in schematischer Darstellung ein Werkstück aus mehreren Lagen Verbundwerkstoff mit einer Lage ganz oder zum Teil karbonisierten Holzteilchen

Fig. 10 im Schnitt und in schematischer Darstellung ein Werkstück aus organischen Teilchen das vollständig karbonisiert wurde

Fig. 11 im Schnitt und in schematischer Darstellung ein Werkstück aus organischen Teilchen das teilweise karbonisiert wurde

Fig. 12 im Schnitt und in schematischer Darstellung ein Werkstück mit einer Hülle aus vollständig oder teilweise karbonisierten organischen Teilchen und einem Kern aus zumindest einer Lage Verbundwerkstoff

Fig. 13 im Schnitt und in schematischer Darstellung ein Werkstück mit einer Hülle aus Faserwerkstoff und einem zumindest zum Teil karbonisierten Kern aus zumindest einer Lage Verbundwerkstoff

Fig. 14 im Schnitt in schematischer Darstellung ein homogenes Werkstück, das unter Verwendung aus zumindest teilweise karbonisierten organischen Teilchen hergestellt wurde

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform gem. Anspruch 3 handelt es sich um einen schematischen Schnitt durch ein Werkstück aus Holz (1). Dabei bildet eine Holzkohleschicht (2) dessen äusseren Rand. Diese Holzkohleschicht ist durch ein definiertes Karbonisieren, also ein gezieltes Ankohlen und anschließendes gezieltes Stoppen dieser Reaktion, gebildet. Diese Holzkohleschicht (2) umschließt den nicht karbonisierten Kern (3).

Durch das Karbonisieren wird somit die Feuerwiderstandsfähigkeit des Bauteils gesteigert.

Je nach den statischen Anforderungen an das Bauteil und an dessen Feuerwiderstandsfähigkeit und Dämmvermögen, ist durch Variieren des definierten Ankohlens - z. B. hinsichtlich Energiezufuhr und Zeit, bzw. Sauerstoffgehalt der Reaktionsatmosphäre, Einfluß zu nehmen auf die Dicken d1 und d2 und die verbleibende u. a. statische wirksame Dimension des Kerns des Werkstücks d3 und d4.

Das Dämmverhalten des Werkstücks steht u. a. in direkter Abhängigkeit der Dicken d3 und d4 sowie in Abhängigkeit von den Dicken d1 und d2.

Das statische Verhalten des Werkstücks ist abhängig von der Art des verwendeten Holzes und den Dimensionen d3 und d4 des nicht karbonisierten Kerns.

Das Werkstück ist somit auch nach der teilweisen Karbonisierung als tragendes Bauteil einsetzbar.

Fig. 2 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung gem. Anspruch 2 durch ein vollständig karbonisiertes Werkstück (4). Das Dämmverhalten und die statischen Eigenschaften des Werkstücks steht in direkter Abhängigkeit von den Dimensionen d5 und d6.

Werkstücke gem. Anspruch 2 und 3, wie in Fig. 1 und 2 beschrieben, können alle möglichen Größen und Formen aufweisen, aus allen möglichen Hölzern hergestellt sein und sowohl ausschließlich zur Dämmung, als auch als tragende Bauteile sowie in sonstiger Weise, insbesondere auch als Füllmaterial, Verwendung finden.

Fig. 3 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausführungsform gem. Anspuch 5 und 7. Bei dieser Ausführungsform kommen kleinere organische Partikel und Faserstücke, im folgenden als Teilchen bezeichnet, zur Verwendung.

Fig. 3 zeigt einen schematische Schnitt durch ein solches Teilchen (5),

  • - so wie es insbesondere durch mechanisches Trennen, insbesondere Zerspanen und Sägen, insbesondere von Holz gewonnenen wird
  • - oder wie es als Abfall bei der Kantholzerzeugung entsteht
  • - oder ein aus vorgenannten Holzteilchen durch Verweben, Pressen, Verkleben oder in sonstiger Weise herzustellendes Holzfaserverbundmaterial, wie z. B. sog. Pellets,
  • - oder aus anderen organischen Materialien, wie z. B. Kokosfasern, Baumwolle, Flachs, Hanf, Kork, Stroh, Schilfrohr, Zellulose Heu oder Schafwolle etc.
  • - oder aus vorgenannten Teilchen aus anderen organischen Materialien durch Verweben, Pressen, Verkleben oder in sonstiger Weise herzustellendes Faserverbundmaterial
wobei dessen äusserer Rand ein durch definiertes Karbonisieren mittels gezieltem Ankohlen und Stoppen des Karbonisierungsprozesses eine die Feuerwiderstandsfähigkeit des Teilchens steigernde Holzkohleschicht bildet (7). Der Kern des Teilchens (6) ist nicht karbonisiert.

Das Dämmverhalten und die statischen und das Wärmedämmverhalten betreffenden Eigenschaften des Teilchens stehen u. a. in direkter Abhängigkeit vom gewählten Material, den Dimensionen d7, d8, d9 und d10.

Fig. 4 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausführungsform gem. Anspruch 4 und 6. Fig. 4 zeigt einen schematischen Schnitt durch ein Teilchen (8), vergleichbar, dem Teilchen in Fig. 3,

  • - so wie es insbesondere durch mechanisches Trennen, insbesondere Zerspanen und Sägen, insbesondere von Holz gewonnenen wird
  • - oder wie es als Abfall bei der Kantholzerzeugung entsteht
  • - oder ein aus vorgenannten Holzteilchen durch Verweben, Pressen, Verkleben oder in sonstiger Weise herzustellendes Holzfaserverbundmaterial, wie z. B. sog. Pellets,
  • - oder aus anderen organischen Materialien, wie z. B. Kokosfasern, Baumwolle, Flachs, Hanf, Kork, Stroh, Schilfrohr, Zellulose, Heu oder Schafwolle etc.
  • - oder aus vorgenannten Teilchen aus anderen organischen Materialien durch Verweben, Pressen, Verkleben oder in sonstiger Weise herzustellendes Faserverbundmaterial,

Die Feuerwiderstandsfähigkeit des Teilchens wird bei dieser Ausführungsform durch definiertes vollständiges Karbonisieren mittels gezieltem Ankohlen und Stoppen des Karbonisierungsprozesses erhöht.

Das Dämmverhalten des Werkstücks steht u. a. in direkter Abhängigkeit des gewählten Materials der Dimensionen d11 und d11

Das Verfahren gem. Anspruch 1 kann eine vorteilhafte Ausgestaltung auch in der Verwendung als ein- oder auch mehrlagige Verbundwerkstoff gem. Anspruch 8, 9, 10, 11 und 12. finden, wobei für einlagige Verbundwerkstoffe das gleiche, wie für einzelne Lagen gilt.

Es sind neben plattenförmigen Geometrien auch vorteilhafte Ausführungsformen diversen anderen geometrischen Formen und Dimensionierungen denkbar.

Je nach Ausführungsform sind unterschiedliche Lagen

  • - bezüglich Dicke
  • - Material
  • - Karbonisierungsgra
  • - Verbindung der einzelnen Lagen
miteinander kombinierbar.

Je nach Ausführungsform können für die einzelnen Lagen zu karbionisierende Anteile und nicht zu karbonisierende Anteile auch mit wechselnden Volumen- oder Gewichtsanteilen vermischt werden. Insbesondere können die nicht zu karbonisierende Anteile statische Funktionen hinsichtlich Zug- und Druckfestigkeit des Fertigprodukts übernehmen.

Grundsätzlich sind für einzelne Lagen oder den Verbundwerkstoff als Ganzes sowohl

  • - die Ausgestaltung der vollständigen oder teilweisen Karbonisierung der Lage bzw. des Verbundwerkstoffwerkstücks als Ganzes
  • - oder die Ausgestaltung durch die Verbindung bereits vorweg vollständig oder teilweise karbonisierten Materialien (mit oder ohne Verwendung von nicht organischen Materialien) zu einzelnen Lagen
vorteilhaft.

Als Materialien für die zu karbonisierenden Werkstoffanteile kommen alle möglichen, zumindest teilweise organischen Materialien und Gemenge in Frage. Insbesondere ergeben sich vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung aus Teilchen und Fasern

  • - so wie es insbesondere durch mechanisches Trennen, insbesondere Zerspanen und Sägen, von Holz gewonnenen wird
  • - oder wie es als Abfall bei der Kantholzerzeugung entsteht
  • - oder ein aus vorgenannten Holzteilchen durch Verweben, Pressen, Verkleben oder in sonstiger Weise herzustellendes Holzfaserverbundmaterial, wie z. B. sog. Pellets,
  • - oder aus anderen organischen Materialien, wie z. B. Kokosfasern, Baumwolle, Flachs, Hanf, Kork, Stroh, Schilfrohr, Zellulose, Heu oder Schafwolle etc.
  • - oder aus vorgenannten Teilchen aus anderen organischen Materialien durch Verweben, Pressen, Verkleben oder in sonstiger Weise herzustellendes Faserverbundmaterial,
  • - die Vermischung und das Gemenge der eben genannten Materialien, und zwar in vollständig oder teilweise oder gar nicht karbonisierter Form, auch in der Ausgestaltung in verwobener, verklebter oder verpresster Form.

Diese eben genannten Materialien können vor dem vollständigen oder teilweisen Karbonisieren des Verbundwerkstoffstücks erfindungsgemäß auch mit nicht organischen Materialien durchmischt werden, wobei für diesen Zusatz als Beschränkung des Gewichtsanteils derjenige Anteil am Gemenge gilt, ab dessen Überschreiten ein Karbonisieren entsprechend der jeweiligen Vorgaben für das Werkstück nicht mehr möglich ist.

Als Materialien für die nicht zu karbonisierenden Werkstoffanteile kommen alle möglichen, auch nicht organischen Materialien und deren Gemische und Gemenge in Frage.

Vorteilhaft ist ferner die Verwendung von Teilchen und deren Gemischen und Gemengen, wie in den Ansprüchen 4, 5, 6 und 7 beschrieben.

Für die Ausgestaltung der Erfindung, bei der das Verbundwerkstoffwerkstück vollständig oder teilweisen als Ganzes karbonisiert wird, gilt, dass die Form der Verbindung, vermittels derer der Verbundwerkstoff selbst gebunden ist, ist für das erfindungsgemäße Verfahren und seine Ausgestaltungen unerheblich ist. Alle bekannten Bindungstypen, insbesondere Verkleben durch materialeigene und fremde Stoffe, Verpressen oder Verweben sind möglich.

Vorteilhaft ist auch die Kombination von mehreren gleichen oder verschiedenen Lagen Verbundwerkstoff mit dem gleichen oder einem anderen Karbonisierungsgrad.

Die Verbindung der einzelnen Lagen kann erfindungsgemäß in jeder bekannten technischen Ausführungsform, insbesondere durch Kleben oder Verpressen, erfolgen.

Eine vorteilhafte Ausführungsform gem. Anspruch 8 von Werkstücken aus mehrlagigen Verbundwerkstoffen ist in Fig. 5 dargestellt. Fig. 5 zeigt einen schematische Schnitt durch ein Werkstück aus mehreren Lagen Verbundwerkstoff (9).

Die Lagen (L1) bis (Ln) können je nach den statischen bzw. das Wärmedämmverhalten betreffenden Anforderungen aus unterschiedlichem Material bestehen. Insbesondere eignet sich diese Ausführungsform für die Verwendung von Lagen aus Holz, Span-, OSB- oder Holzfaserplatten.

Die einzelnen Lagen können dabei unterschiedliche Dimensionen d1 bzw. dn besitzen.

Das Werkstück ist vollständig karbonisiert. Die statische Wirksamkeit und das Dämmverhalten des Werkstücks steht u. a. in direkter Abhängigkeit von den Dicken d1 bzw dn und der Dimension des Werkstücks dges.

Fig. 6 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausführungsform gem. Anspruch 9. Fig. 6 zeigt einen schematische Schnitt durch ein Werkstück aus mehreren Lagen Verbundwerkstoff (10).

Die Lagen (L1) bis (Ln) können je nach den statischen bzw. das Wärmedämmverhalten betreffenden Anforderungen aus unterschiedlichem Material - insbesondere aus Holz, Span-, OSB- oder Holzfaserplattenlagen - und von unterschiedlicher Dicke d1 bzw. dn sein.

Die beiden äusseren Lagen (L1) und (Ln) des Werkstücks sind vollständig karbonisiert, die inneren Lagen sind nicht korbonisiert. Es sind aber auch andere Ausführungsformen mit mehr als zwei vollständig oder zum Teil karbonisierten Lagen oder auch mit zwei nur zum Teil karbonisierten Lagen möglich.

Die Position der karbonisierten Lage/Lagen innerhalb der Platte ist in Abhängigkeit von der Aufgabe zu variieren.

Je nach Anforderung an Feuerwiderstandsfähigkeit und statischen Eigenschaften sind auch Ausführungsformen mit karbonisierten Randbereichen (R1) und (R2) möglich.

Die statische Wirksamkeit und das Dämmverhalten des Werkstücks steht u. a. in direkter Abhängigkeit von den Dicken d1 bzw. dn und der Dimension des Werkstücks dges.

Fig. 7 zeigt als weitere vorteilhafte Ausführungsform gem. Anspruch 9 einen schematische Schnitt durch ein Werkstück aus mehreren Lagen Verbundwerkstoff (11).

Die Lagen (L1) bis (Ln) können je nach den statischen bzw. das Wärmedämmverhalten betreffenden Anforderungen aus unterschiedlichem Material - insbesondere aus Holz, Span-, OSB- oder Holzfaserplattenlagen - und von unterschiedlicher Dicke d1 bzw. dn sein.

Mindestens eine der äusseren Lagen (Ln) des Werkstücks ist vollständig oder teilweise karbonisiert, die inneren Lagen und die zweite äussere Lage (L1) sind nicht karbonisiert. Es sind aber auch andere Ausführungsformen mit mehr als einer vollständig oder zum Teil karbonisierten Lage möglich.

Je nach Anforderung an Feuerwiderstandsfähigkeit und statischen Eigenschaften sind auch Ausführungsformen mit karbonisierten Randbereichen (R1) und (R2) möglich.

Die statische Wirksamkeit und das Dämmverhalten des Werkstücks steht u. a. in direkter Abhängigkeit von den Dicken d1 bzw. dn und der Dimension des Werkstücks dges.

Fig. 8 zeigt als weitere Ausführungsform gem. Anspruch 10 einen schematische Schnitt durch ein Werkstück aus mehreren Lagen Verbundwerkstoff (12).

Die Lagen (L1) bis (Ln) können je nach den statischen bzw. das Wärmedämmverhalten betreffenden Anforderungen aus unterschiedlichem Material - insbesondere aus Holz, Span-, OSB- oder Holzfaserplattenlagen - und von unterschiedlicher Dicke d1 bzw. dn sein.

Mindestens eine der Lagen (LP) des Werkstücks ist aus zumindest teilweise organischem Material und vollständig oder teilweise karbonisiert hergestellt und im Verbundwerkstoff als eine Lage mitverwandt.

Die anderen Lagen (L1) bis (Ln) sind je nach Ausführungsform

  • - vollständig
  • - oder zum Teil karbonisiert
  • - oder nicht karbonisiert.

Je nach Anforderung an Feuerwiderstandsfähigkeit und statischen Eigenschaften sind auch Ausführungsformen mit karbonisierten Randbereichen (R1) und (R2) möglich.

Die statische Wirksamkeit und das Dämmverhalten des Werkstücks steht u. a. in direkter Abhängigkeit von den Dicken d1 bzw. dn und der Dimension des Werkstücks dges.

Fig. 9 zeigt als weitere Ausführungsform gem. Anspruch 11 und 12 einen schematische Schnitt durch ein Werkstück aus mehreren Lagen Verbundwerkstoff (13).

Die Lagen (L1) bis (Ln) können je nach den statischen bzw. das Wärmedämmverhalten betreffenden Anforderungen aus unterschiedlichem Material - insbesondere aus Holz, Span-, OSB- oder Holzfaserplattenlagen - und von unterschiedlicher Dicke d1 bzw. dn sein.

Mindestens eine der Lagen (LP) des Werkstücks ist aus vollständig oder teilweise karbonisierten Teilchen gem. Anspruch 4, 5 (für Ausführungsform gem. Anspruch 11), 6 und 7 (für Ausführungsform gem. Anspruch 12) hergestellt.

Die anderen Lagen (L1) bis (Ln) sind je nach Ausführungsform

  • - vollständig
  • - oder zum Teil karbonisiert
  • - oder nicht karbonisiert.

Je nach Anforderung an Feuerwiderstandsfähigkeit und statischen Eigenschaften sind auch Ausführungsformen mit karbonisierten Randbereichen (R1) und (R2) möglich.

Die statische Wirksamkeit und das Dämmverhalten des Werkstücks steht u. a. in direkter Abhängigkeit von den Dicken d1 bzw. dn und der Dimension des Werkstücks dges.

Fig. 10 zeigt gem. Anspruch 13 einen schematische Schnitt durch ein Werkstück (14), das unter Verwendung von organischen Teilchen hergestellt wurde und dann hinsichtlich der organischen Anteile vollständig karbonisiert wird.

Es können mit variablen Gewichts- und Volumenanteilen organische und nicht organische Teilchen und Materialien gemischt werden.

Die zur Herstellung verwendeten organischen Teilchen sind Partikel und Fasern,

  • - so wie es insbesondere durch mechanisches Trennen, insbesondere Zerspanen und Sägen, insbesondere von Holz gewonnenen wird
  • - oder wie es als Abfall bei der Kantholzerzeugung entsteht
  • - oder ein aus vorgenannten Holzteilchen durch Verweben, Pressen, Verkleben oder in sonstiger Weise herzustellendes Holzfaserverbundmaterial, wie z. B. sog. Pellets,
  • - oder aus anderen organischen Materialien, wie z. B. Kokosfasern, Baumwolle, Flachs, Hanf, Kork, Stroh, Schilfrohr, Zellulose Heu oder Schafwolle etc.
  • - oder aus vorgenannten Teilchen aus anderen organischen Materialien durch Verweben, Pressen, Verkleben oder in sonstiger Weise herzustellendes Faserverbundmaterial

Die statische Wirksamkeit und das Dämmverhalten des Werkstücks steht u. a. in direkter Abhängigkeit von der Dimension d1.

Fig. 11 zeigt gem. Anspruch 14 einen schematische Schnitt durch ein Werkstück (15), das unter Verwendung von organischen Teilchen hergestellt wurde und dann hinsichtlich der organischen Anteile teilweise karbonisiert wird.

Es können mit variablen Gewichts- und Volumenanteilen organische und nicht organische Teilchen und Materialien gemischt werden.

Die zur Herstellung verwendeten organischen Teilchen sind Partikel und Fasern,

  • - so wie es insbesondere durch mechanisches Trennen, insbesondere Zerspanen und Sägen, insbesondere von Holz gewonnenen wird
  • - oder wie es als Abfall bei der Kantholzerzeugung entsteht
  • - oder ein aus vorgenannten Holzteilchen durch Verweben, Pressen, Verkleben oder in sonstiger Weise herzustellendes Holzfaserverbundmaterial, wie z. B. sog. Pellets,
  • - oder aus anderen organischen Materialien, wie z. B. Kokosfasern, Baumwolle, Flachs, Hanf, Kork, Stroh, Schilfrohr, Zellulose Heu oder Schafwolle etc.
  • - oder aus vorgenannten Teilchen aus anderen organischen Materialien durch Verweben, Pressen, Verkleben oder in sonstiger Weise herzustellendes Faserverbundmaterial

Diese Teilchen können je nach Ausgestaltung auch gem. Anspruch 4, 5, 6 und 7 auch ganz oder teilweise karbonisiert verwendet werden.

Das Werkstück wird teilweise karbonisiert und bildet so eine äussere karbonisierte Schicht (16). Der Kern (17) verbleibt nicht karbonisiert.

Die statische Wirksamkeit und das Dämmverhalten des Werkstücks steht u. a. in direkter Abhängigkeit von der Dicken d1 und d2 und der Dimension dges.

Fig. 12 zeigt gem. Anspruch 15 eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung, nämlich einen schematische Schnitt durch ein Werkstück (18) mit einer Hülle aus vollständig oder teilweise karbonisierten zumindest zum Teil organischen Teilchen (19) und einem nicht oder teilweise karbonisierten Kern (20) aus Holz oder aus einer oder mehreren nicht oder teilweise karbonisierten Lagen Verbundwerkstoff.

Die Lagen (L1) bis (Ln) können je nach den statischen bzw. das Wärmedämmverhalten betreffenden Anforderungen aus unterschiedlichem Material - insbesondere aus Holz, Span-, OSB- oder Holzfaserplattenlagen - und von unterschiedlicher Dicke d1 bzw. dn sein.

Die Teilchen enthalten zumindest zum Teil organische Partikel oder Fasern,

  • - so wie es insbesondere durch mechanisches Trennen, insbesondere Zerspanen und Sägen, insbesondere von Holz gewonnenen wird
  • - oder wie es als Abfall bei der Kantholzerzeugung entsteht
  • - oder ein aus vorgenannten Holzteilchen durch Verweben, Pressen, Verkleben oder in sonstiger Weise herzustellendes Holzfaserverbundmaterial, wie z. B. sog. Pellets,
  • - oder aus anderen organischen Materialien, wie z. B. Kokosfasern, Baumwolle, Flachs, Hanf, Kork, Stroh, Schilfrohr, Zellulose Heu oder Schafwolle etc.
  • - oder aus vorgenannten Teilchen aus anderen organischen Materialien durch Verweben, Pressen, Verkleben oder in sonstiger Weise herzustellendes Faserverbundmaterial

Diese Partikel oder Fasern sind zum Teil oder vollständig karbonisiert.

Die statische Wirksamkeit und das Dämmverhalten des Werkstücks steht u. a. in direkter Abhängigkeit von den Dicken d1 bzw. dn und der Dimension des Werkstücks dges.

Die Methode der Verbindung der einzelnen Bestandteile ist je nach Ausführungsform zu wählen, aber grundsätzlich beliebig.

Fig. 13 zeigt gem. Anspruch 16 eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung, nämlich einen schematische Schnitt durch ein Werkstück (21) aus einer Hülle aus Faserwerkstoff (22) und einem zum Teil oder ganz karbonisierten Kern (23) aus einem Verbundwerkstoff mit einer oder mehreren ganz oder teilweise karbonisierten Lagen.

Die Lagen (L1) bis (Ln) können je nach den statischen bzw. das Wärmedämmverhalten betreffenden Anforderungen aus unterschiedlichem Material - insbesondere aus Holz, Span-, OSB- oder Holzfaserplattenlagen - und von unterschiedlicher Dicke d1 bzw. dn sein.

Die Teilchen der Hülle aus Faserwerkstoff enthalten zumindest zum Teil organische Partikel oder Fasern,

  • - so wie es insbesondere durch mechanisches Trennen, insbesondere Zerspanen und Sägen, insbesondere von Holz gewonnenen wird
  • - oder wie es als Abfall bei der Kantholzerzeugung entsteht
  • - oder ein aus vorgenannten Holzteilchen durch Verweben, Pressen, Verkleben oder in sonstiger Weise herzustellendes Holzfaserverbundmaterial, wie z. B. sog. Pellets,
  • - oder aus anderen organischen Materialien, wie z. B. Kokosfasern, Baumwolle, Flachs, Hanf, Kork, Stroh, Schilfrohr, Zellulose Heu oder Schafwolle etc.
  • - oder aus vorgenannten Teilchen aus anderen organischen Materialien durch Verweben, Pressen, Verkleben oder in sonstiger Weise herzustellendes Faserverbundmaterial

Diese Partikel oder Fasern sind nicht oder zum Teil oder vollständig karbonisiert.

Die statische Wirksamkeit und das Dämmverhalten des Werkstücks steht u. a. in direkter Abhängigkeit von den Dicken d1 bzw. dn und der Dimension des Werkstücks dges.

Die Methode der Verbindung der einzelnen Bestandteile ist je nach Ausführungsform zu wählen, aber grundsätzlich beliebig.

Fig. 14 zeigt gem. Anspruch 17 einen schematische Schnitt durch ein Werkstück (24), das homogen aus vollständig oder teilweise karbonisierten organischen Partikeln und Fasern und anderen nicht organischen Teilchen hergestellt ist.

Das Gewichts- bzw. Volumenverhältnis der jeweiligen Anteile ist je nach Anforderung unterschiedlich.

Die statische Wirksamkeit und das Dämmverhalten des Werkstücks steht u. a. in direkter Abhängigkeit von der Dicke d1.

Die Erfindung findet eine durch eine Vorrichtung zum definierten Ankohlen und Abstoppen des Ankohlvorgangs organischer Werkstücke und Materialien.

Das Werkstück (19) wird

  • - durch Reibung
  • - oder in einer offenen Flamme
  • - oder durch Wärmezufuhr
  • - oder Energiezufuhr (E) in sonstiger Weise, insbesondere durch Wellen,
berührungslos oder vermittels Berührung angekohlt.

Dieser Prozeß der Karbonisierung wird entweder am selben oder einem nachgelagerten Ort durch

  • - Entzug von Sauerstoff
  • - oder Zuführung von Gasen, so dass der Sauerstoff (O)aus der solchermaßen veränderten Atmosphäre entweicht
  • - oder durch den Sauerstoff mitreissende Verpuffung
  • - oder in sonstiger Weise
gestoppt, wenn und soweit das definierte Ergebnis des Karbonisierens des Mantels (20) um den Kern (21) erreicht ist.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Verbesserung der Materialeigenschaften von organischem Material hinsichtlich Feuerwiderstandsfähigkeit und Dämmeigenschaften dadurch gekennzeichnet, daß das organische Material ganz oder teilweise karbonisiert wird.
  2. 2. Verfahren nach Patentanspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß Werkstücke aus Holz ganz karbonisiert werden.
  3. 3. Verfahren nach Patentanspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß Werkstücke aus Holz teilweise karbonisiert werden.
  4. 4. Verfahren nach Patentanspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß Teilchen ganz karbonisiert werden.
  5. 5. Verfahren nach Patentanspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß Teilchen teilweise karbonisiert werden.
  6. 6. Verfahren nach Patentanspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß Teilchen aus anderen organischen Materialien ganz karbonisiert werden.
  7. 7. Verfahren nach Patentanspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß Teilchen aus anderen organischen Materialien teilweise karbonisiert werden.
  8. 8. Verfahren nach Patentanspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß Werkstücke aus mehrlagigen Verbundwerkstoffen als ganzes karbonisiert werden.
  9. 9. Verfahren nach Patentanspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß Werkstücke aus mehrlagigen Verbundwerkstoffen teilweise karbonisiert werden.
  10. 10. Verfahren nach Patentanspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß für Werkstücke aus mehrlagigen Verbundwerkstoffen mindestens eine als ganzes karbonisierte Lage aus Holzverbundwerkstoff mitverwendet wird.
  11. 11. Verfahren nach Patentanspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß für Werkstücke aus mehrlagigen Verbundwerkstoffen mindestens eine Lage unter Verwendung von karbonisierten Holzteilchen gem. Anspruch 4 oder 5 mitverwendet werden.
  12. 12. Verfahren nach Patentanspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß für Werkstücke aus mehrlagigen Verbundwerkstoffen mindestens eine Lage unter Verwendung von Teilchen aus anderen organischen Materialien gem. Anspruch 6 oder 7 mitverwendet werden
  13. 13. Verfahren nach Patentanspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß Werkstücke aus Teilchen aus organischem Materialien hergestellt und ganz karbonisiert werden.
  14. 14. Verfahren nach Patentanspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß Werkstücke aus Teilchen aus organischem Materialien hergestellt und teilweise karbonisiert werden.
  15. 15. Verfahren nach Patentanspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke aus mehrlagigen Verbundwerkstoffen als Kern und aus einer Hülle, für die Teilchen aus organischen Materialien mitverwendet werden, hergestellt und dann die Hülle vollständig karbonisiert sind.
  16. 16. Verfahren nach Patentanspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke aus mehrlagigen vollständig oder teilweise karbonisierten Verbundwerkstoffen als Kern und aus einer Hülle, für die Teilchen aus organischen Materialien mitverwendet werden, hergestellt sind.
  17. 17. Verfahren nach Patentanspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß ein homogenes Werkstücke unter Verwendung von zumindest zum Teil karbionisierten organischen Teilchen hergestellt ist.






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