AT527541A2 - Konstruktionselement - Google Patents

Abstract

Konstruktionselement, umfassend zumindest zwei, vorzugsweise einer Vielzahl von, Einzelelemente (1), welche durch Kleben, Binden, mechanischen Reib- und/oder Formschluss zusammengefügt sind, wobei jedes Einzelelement aus einem bearbeiteten Stängel einer Hanfpflanze, insbesondere Cannabis Sativa, gebildet ist, wobei die Stängel derart bearbeitet sind, dass sie zumindest abschnittsweise, vorzugsweise im Wesentlichen vollständig, frei von Hanffasern, welche einen unbehandelten Stängel als Rinde umgeben, sind, sodass die Stängel vorzugsweise lediglich den holzigen Kernbereich eines Hanfpflanzenstängels aufweisen, wobei die bearbeiteten Stängel einen, im Vergleich zu einem unbearbeiteten Hanfpflanzenstängel, reduzierten Stängeldurchmesser aufweisen.

Description

KONSTRUKTIONSELEMENT

Die Erfindung betrifft ein Konstruktionselement, umfassend zumindest zwei, vorzugsweise eine Vielzahl von, Einzelelemente, welche durch Kleben, Binden, mechanischen Reib-

und/oder Formschluss zusammengefügt sind. Die Erfindung betrifft weiters ein Gebäudeelement, umfassend ein Konstruktionselement.

Vorgestellt wird ein Konstruktionselement bestehend aus dem holzigen Innenteil von Stängeln der Hanfpflanze. Die Stängel werden hierfür als Ganzes geerntet, die faserhaltige Rinde wird eventuell vom Stängel entfernt und der Stängelquerschnitt in eine Form gebracht, die es erlaubt, einzelne Einzelelemente aneinander zu fügen, um platten-, brett-, pfosten-, staffel-, blockförmige Konstruktionselemente zu erhalten. Diese können zur Herstellung von u.a. Möbeln, Türen, Gebäudeteilen verwendet werden, bei denen ansonsten Holz oder holzähnliche Werkstoffe zum Einsatz kommen. Die getrennte Weiterverarbeitung der Fasern ist ebenso möglich wie die Nutzung von Samenkörnern und Blättern der

geernteten Hanfpflanzen.

Hierdurch ist es möglich, die Rentabilität des Hanfanbaus zu steigern und einen Beitrag zur langfristigen Fixierung von Kohlenstoff zu leisten, der zuvor von der Pflanze in Form von

Kohlenstoffdioxid aus der Atmosphäre entnommen worden ist. Stand der Technik

In der landwirtschaftlichen Nutzung der Hanfpflanze werden oft die Samen und die Fasern genutzt. Bei der Fasergewinnung fällt der holzige Innenteil der Hanfstängel üblicherweise

als kleine Bruchstücke an und wird eventuell als Schäben weiterverwendet.

Bei alleiniger Gewinnung der Hanfsamen wird oft der ganze Rest der Pflanze durch Häckseln zerkleinert und am Feld zum Verrotten gebracht, was einerseits den Verlust von potentiellen Rohstoffen wie Fasern und Schäben bedeutet, andererseits durch die mechanische Robustheit der Pflanze hohe Beanspruchung und Verschleiß der

landwirtschaftlichen Geräte bedeutet.

Bei der Fasergewinnung wird der Hanfstängel unter anderem durch Quetschen aufgebrochen, um die Faseranteile in der Rinde vom Kern zu trennen. Die ursprüngliche

Struktur des Stängels wird somit zerstört.

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Hanfschäben, also der gebrochene und zerkleinerte, holzige Innenteil des Hanfstängels,

werden unter anderem als Tiereinstreu verwendet.

Es ist aber auch die Weiterverarbeitung der Schäben zu wärme- oder lärmdämmenden Platten bekannt, wobei die zerkleinerten Stängelteile gemeinsam mit Klebemitteln in Plattenform verpresst werden, ähnlich der Herstellung von Holz-Presspanplatten (z.B.

Carpatect; https: / /www.hanfdaemmung.at/).

Hanfschäben und Kalk, mit Wasser gemischt, werden auch zu Ziegel gepresst

(https: / /www.hanfstein.eu/, „Hempcrete“).

Als weiteres Produkt aus Hanffasern und Hanfschäben ist Hemp-Wood bekannt (Fibonacci LLC, hitesi/ /hbempwoccd.com/, Patent Nr. US 2019/0283269A1 bzw. CN 113874183 bzw. WO 2020/198393A1). Auch hier wird der Hanfstängel gebrochen und die gebrochenen

Kernbereiche, eventuell gemeinsam mit dem Faseranteil mit einem hohen Anteil von

Bindemittel zu Platten, Bretter bzw. Pfosten verpresst.

Aus WO 91/17883 ist eine Industrieplatte bekannt, welche aus Hanfstängeln gefertigt werden kann, wobei die Stängel inklusive faserhaltiger Rinde im Querschnitt abgeflacht

und mit Bindemittel wie z.B. Kunstharz gebunden und zu Platten gepresst werden.

Aus EP 1932643 A2 ist eine Werkstoffplatte bekannt, die aus Faserpflanzenstängel, insbesondere Hanfstängel besteht, welche zu Stücken der Länge 2 bis 30 cm gekürzt und aufgearbeitet werden und dann durch Beleimen, Aufstreuen und Verpressen zur

Werkstoffplatte weiterverarbeitet werden.

Bekannte Konstruktionselemente, welche Hanffasern bzw. Hanfschäben aufweisen, nutzen jedoch nachteiligerweise zerkleinerte oder gebrochene oder gequetschte Pflanzenteile und müssen mit relativ großen Mengen an Bindemittel verarbeitet werden, um die benötigte

Stabilität zu erreichen.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Stands der Technik zu lindern bzw. zu verbessern. Insbesondere soll mit der vorliegenden Erfindung die Stabilität von aus Hanfstängeln gefertigten Konstruktionselementen und gleichzeitig die

Nutzbarkeit von Hanfpflanzen verbessert werden.

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Diese Aufgabe wird durch ein Konstruktionselement mit den Merkmalen von Anspruch 1

gelöst. Bevorzugte Ausführungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die vorliegende Erfindung beschreibt Konstruktionselemente, die aus dem holzigen Innenteil der Stängel der Hanfpflanze aufgebaut sind. Dadurch ergibt sich eine Steigerung der Rentabilität des Hanfanbaus durch die hochwertige Nutzung einer

Pflanzenkomponente, die ansonsten oft ungenutzt bleibt.

Die Bereitstellung dieses holzähnlichen Konstruktionsstoffes geht auch einher mit gesteigerter Ressourcenschonung, da dieser aus schnell nachwachsenden pflanzlichen

Quellen hergestellt wird.

Mit der vorliegenden Beschreibung soll ein Konstruktionselement vorgestellt werden, welches im Wesentlichen aus dem holzigen Kernmaterial von Hanfstängeln besteht. Dieses holzige Kernmaterial wird im Folgenden auch als Hanfholz bezeichnet. Dabei sollen die Stängel nicht wie bei der herkömmlichen Fasergewinnung zerbrochen, sondern in möglichst ganzteiliger, grofsvolumiger Form benutzt werden. Die Stängel werden dabei in eine vorteilhafte Länge geschnitten, durch Schälen bzw. Hobeln von der faserhaltigen Rinde befreit und in eine geometrische Querschnittsform gebracht, die eine Weiterverarbeitung zu ein- oder mehrschichtigen, platten-, brett- oder blockförmigen Konstruktionselementen ermöglicht. Dies soll die natürliche Festigkeit des Hanfstängels erhalten, ohne größere Mengen an Klebermaterial zu verbrauchen. Die Nutzung der zuvor entfernten Fasern wird

dadurch erleichtert, dass der daran anhaftende Schäbenanteil minimiert wurde.

Kurzbeschreibung der Erfindung

Erfindungsgemäß ist jedes Einzelelement aus einem bearbeiteten, insbesondere zumindest teilweise oder vollständig geschälten, Stängel einer Hanfpflanze, insbesondere Cannabis Sativa, gebildet, wobei die Stängel eine Schnittlänge aufweisen und derart bearbeitet sind, dass sie zumindest abschnittsweise, vorzugsweise im Wesentlichen vollständig, frei von Hanffasern, welche einen unbehandelten Stängel als Rinde umgeben, sind, sodass die Einzelelemente vorzugsweise lediglich den holzigen Kernbereich eines Hanfpflanzenstängels aufweisen, wobei die bearbeiteten Stängel einen, im Vergleich zu einem unbearbeiteten Stängel, zumindest abschnittsweise reduzierten Stängeldurchmesser

oder Stängelquerschnitt aufweisen, wobei die das Konstruktionselement bildenden

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Einzelelemente entlang einer ersten Richtung eine erste Länge aufweisen, wobei die erste

Länge im Wesentlichen gleich oder kürzer als die Schnittlänge der unbearbeiteten Stängel ist.

In diesem Zusammenhang kann ein Einzelelement als ein bearbeiteter, insbesondere zumindest teilweile oder vollständig geschälter, Stängel einer Hanfpflanze angesehen werden, wobei ein unbearbeiteter Stängel als ein Stängel einer geernteten Hanfpflanze definiert ist. Wenn Hanfpflanzen, in diesem Zusammenhang bevorzugt Nutzhanf oder Industriehanf, geerntet werden, weisen die geernteten Hanfpflanzenstängel eine sogenannte Schnittlänge auf, welche sich aus der Stängellänge der abgeschnittenen bzw. geernteten Pflanze ergibt. Bei der Bearbeitung der geernteten Stängel zu einem Einzelelement, werden die Stängel zumindest abschnittsweise oder vollständig geschält (sowie die seitlichen Triebe und Zweige entfernt), jedoch bleiben die Stängel in ihrer Länge bevorzugt unverändert oder werden geringfügig gekürzt. Das Konstruktionselement kann entlang der ersten Richtung eine Elementlänge aufweisen, wobei die Elementlänge zumindest gleich lang, bevorzugt genau gleich lang, wie die erste Länge der Einzelelemente ist. Die Einzelelemente können entlang ihrer ersten Länge einen zumindest abschnittsweise, gegenüber einem unbearbeiteten Stängel, reduzierten Durchmesser aufweisen, wobei der Durchmesser insbesondere entlang der gesamten ersten Länge des Einzelelements gegenüber einem

unbearbeiteten Stängel reduziert ist.

Es kann vorgesehen sein, dass die Einzelelemente derart bearbeitet sind, dass sie entlang ihrer Länge ebene, gerade Flächen aufweisen, wobei die Flächen als Verbindungsflächen

zum Anbringen weiterer Einzelelemente ausgebildet sind.

Es kann vorgesehen sein, dass die faserhaltige Rinde der einzelnen Stängel durch

mechanischen Abrieb, beispielsweise Schälen, entfernt worden ist.

Es kann vorgesehen sein, dass die einzelnen Einzelelemente frei von der faserhaltigen Rinde sind, welche gemeinsam mit einem Anteil des holzigen Kerns, vorzugsweise durch Hobeln,

entfernt worden ist.

Es kann vorgesehen sein, dass die Einzelelemente längsseitig zu einer Plattenform

zusammengefügt sind.

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Es kann vorgesehen sein, dass beim Vorhandensein von stirnseitigen Verbindungen der Einzelelemente sich diese Stofsverbindungen versetzt gegenüber den Stoßverbindungen der

benachbarten Längsbahnen befinden.

Es kann vorgesehen sein, dass zwei oder mehrere Konstruktionselemente plattenförmig bzw.

flächig zusammengefügt werden.

Es kann vorgesehen sein, dass einzelne Konstruktionselemente in ihrer Längsrichtung

zueinander winkelversetzt angeordnet sind.

Es kann vorgesehen sein, dass zwischen einzelnen Einzelelementen eines

Konstruktionselements Hohlräume ausgebildet sind.

Es kann vorgesehen sein, dass die Hohlräume zwischen den Einzelelementen ein Material aufweisen, wobei das Material unterschiedlich zu Hanfpflanzen ist, wobei vorzugsweise das Material derart ist, dass die mechanischen Gesamteigenschaften des Konstruktionselements im Vergleich zu einem Konstruktionselement ohne Material verändert sind, wobei

beispielsweise durch das Material die Festigkeit des Konstruktionselements erhöht ist.

Es kann vorgesehen sein, dass zumindest einzelne Einzelelemente Anteile von Hanffasern

bzw. von faserhaltiger Rinde aufweisen.

Es kann vorgesehen sein, dass die Einzelelemente durch Zusammenbinden mit Schnüren,

Bändern oder Drähten zusammengefügt sind.

Es kann vorgesehen sein, dass die Einzelelemente durch aufgeschmolzene Kunststofffolien

oder -bänder zusammengeklebt sind.

Es kann vorgesehen sein, dass die Einzelelemente durch sich ineinander verhakende

rillenförmige Nuten und Federn formschlüssig miteinander verbunden sind.

Es kann vorgesehen sein, dass die Oberflächen der Einzelelemente durch eine

hydrophobierende Behandlung wasserabweisend ausgestaltet sind.

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Es kann vorgesehen sein, dass ausgewählte Oberflächen der Einzelelemente mit Deckschichten versehen sind, die im Vergleich zu unbeschichteten Einzelelementen

veränderte Eigenschaften aufweisen.

Es kann vorgesehen sein, dass das Konstruktionselement zwischen zumindest zwei, vorzugsweise mehreren, insbesondere allen, Einzelschichten zumindest eine Zwischenschicht aufweist, welche ein weiteres, zu Hanfholz unterschiedliches aber

Hanffasern einschließendes, organisches oder anorganisches Material umfasst.

Es kann vorgesehen sein, dass die Einzelelemente durch Dübel, Stifte, Nägel miteinander

verbunden sind.

Es kann vorgesehen sein, dass zumindest in Teilbereichen der Konstruktionselemente die Einzelelemente in allen drei Raumrichtungen, beispielsweise entlang der drei kartesischen

Koordinaten x, y, z, angeordnet sind.

Es kann vorgesehen sein, dass die Einzelelemente eine gebogene Form aufweisen, um nach

dem Zusammenfügen ein gekrümmtes Konstruktionselement auszubilden.

Es kann vorgesehen sein, dass zumindest eine Oberfläche der Einzelelemente oder des Konstruktionselements unbearbeitete Segmente eines Stängels mit faserhaltiger Rinde

umfassen.

Es kann vorgesehen sein, dass Füge- bzw. Montageflächen der Einzelelemente oder des

Konstruktionselements mit nut- und federartigen Verbindungselementen ausgestattet sind.

Es kann vorgesehen sein, dass die Einzelelemente eine rechteckige, quadratische, sechseckige

oder achteckige Querschnittsform aufweisen.

Es kann vorgesehen sein, dass das Konstruktionselement aus zumindest zwei sandwichartig übereinander angeordneten Schichten gebildet ist, wobei eine erste Schicht aus einer Vielzahl von Einzelelementen, welche parallel zu einer ersten Richtung angeordnet sind, gebildet ist, und eine zweite Schicht aus einer Vielzahl von Einzelelementen, welche parallel zu einer

zweiten Richtung angeordnet sind, gebildet ist, wobei die erste Schicht derart zu der zweiten

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Schicht angeordnet ist, dass die erste Richtung im Wesentlichen orthogonal zur zweiten

Richtung orientiert ist.

Es kann vorgesehen sein, dass ausgewählte Einzelelemente vor dem Zusammenfügen in eine

für eine Einbaustelle im Konstruktionselement passende Länge gekürzt werden.

Es kann vorgesehen sein, dass Abschnitte des Konstruktionselements aus zu Hanfholz unterschiedlichem Material eingearbeitet sind, welche die Eigenschaften, zum Beispiel die

Festigkeit, partiell verändern.

Erfindungsgemäß ist ein Gebäudeelement, beispielsweise Wandelement, Deckenelement,

Möbel oder Möbelteil, Tür oder Fenster, vorgesehen, umfassend ein Konstruktionselement.

Kurzbeschreibung der Figuren

Die Erfindung wird nachstehend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen, auf die

sie jedoch nicht beschränkt sein soll, noch weiter erläutert.

Die Abbildungen Fig. 1 bis Fig. 20 zeigen Ansichten von verschiedenen Ausführungsbeispielen von erfindungsmäßigen Konstruktionselementen, wobei die dünnen gewellten Linien andeuten, dass sich der Bauteil hier noch weiter erstreckt als auf der

Abbildung dargestellt. Es zeigen jeweils:

Fig. 1 ein einschichtiges Konstruktionselement bestehend aus miteinander verleimten bzw.

verklebten Einzelelementen von quadratischem Querschnitt;

Fig. 2 ein dreischichtiges Konstruktionselement, bestehend aus quadratischen

Einzelelementen;

Fig. 3 ein dreischichtiges Konstruktionselement ähnlich Fig. 2, mit dem Unterschied, dass die Einzelelemente mit seitlichen Abständen angebracht sind und dadurch Hohlräume zwischen

den einzelnen Einzelelementen vorhanden sind;

Fig. 4 ein plattenförmiges Konstruktionselement mit drei Innenschichten entsprechend der

Fig. 3 in Kombination mit geschlossenen Deckschichten gemäß Fig. 1;

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Fig. 5 ein einschichtiges Konstruktionselement bestehend aus aneinandergeklebten

Einzelelementen mit sechseckigem Querschnitt;

Fig. 6 ein dreischichtiges Konstruktionselement bestehend aus sechseckigen

Einzelelementen, jede einzelne Schicht ist entsprechend Fig. 5 aufgebaut;

Fig. 7 ein fünfschichtiges Konstruktionselement, mit drei Innenschichten aus sechseckigen Einzelelementen, entsprechend Fig. 6, wobei die Außenflächen begradigt sind, und an ihnen Deckschichten bestehend aus quadratischen Einzelelementen, entsprechend Fig. 1

angebracht sind;

Fig. 8 ein einschichtiges Konstruktionselement bestehend aus Einzelelementen mit

achteckigem Querschnitt; Fig. 9 ein dreischichtiges Konstruktionselement bestehend aus achteckigen Einzelelementen;

Fig. 10 ein Konstruktionselement zusammengesetzt aus drei Innenschichten, bestehend aus achteckigen Einzelelementen und zwei Deckschichten, bestehend quadratischen oder

rechteckigen Einzelelementen, entsprechend Fig. 1;

Fig. 11 ein Konstruktionselement, bestehend aus einem dreischichtigen Kern bestehend aus quadratischen Einzelelementen, entsprechend Fig. 2, versehen mit Deckschichten aus

anderen Materialien;

Fig. 12 ein dreischichtiges Konstruktionselement bestehend aus quadratischen Einzelelementen, die Fixierung innerhalb der Schicht und der Schichten untereinander

erfolgt durch stiftförmige Elemente wie Dübel oder Nägel;

Fig. 13 die Ansicht auf die Stirnflächen von im Wesentlichen quadratischen Einzelelementen,

auf denen Nuten- und Federelemente eingearbeitet sind, in getrenntem Zustand; Fig. 14 die Ansicht von Einzelelementen nach Fig. 13 im zusammengefügten Zustand;

Fig. 15 zwei quadratische Einzelelemente mit Nuten, und eine Fremdfeder, mithilfe deren

die beiden Einzelelemente verbunden werden;

Fig. 16 ein dreischichtiges, flächiges, Konstruktionselement von gerundeter Ausführung,

zwei Schichten bestehen aus in die gerundete Form gebogene Einzelelemente;

9 Fig. 17 ein zweischichtiges, flächiges Konstruktionselement von gerundeter Ausführung,

eine Schicht besteht aus in die gerundete Form gebogene Einzelelemente;

Fig.18 ein Konstruktionselement, bei dem eine Schicht aus Segmenten der annähernd kreisförmigen Randschicht der Hanfstängel besteht, bei denen auch die Rinde enthalten sein

kann;

Fig.19 ein Konstruktionselement, bei dem Einzelelemente in allen drei Raumrichtungen

angeordnet sind;

Fig. 20 ein blockförmiges Konstruktionselement, welches an den Fügeflächen mit Nuten und

Federn ausgestattet ist;

Beschreibung der Erfindung anhand der Abbildungen:

Fig. 1 zeigt ein erfindungsmäßiges Konstruktionselement in Form einer Platte, bestehend aus quadratischen Einzelelementen 1, die aus den holzigen Kernen von Stängeln der Hanfpflanze gefertigt sind. Die parallelen Einzelelemente 1 sind an ihren Seiten 2 mittels Kleber oder Leim verbunden. Die Einzelelemente sind in Längsrichtung in Bahnen angeordnet. Die Stirnflächen 3 sind hier angedeutet mit konzentrischen Abgrenzungen zwischen verschiedenen Wachstumsschichten der Hanfpflanze. Die Einzelelemente können auch innerhalb der Bahnen an ihren Stirnflächen aneinander angeordnet sein und stirnseitige Stöße 2a bilden. Hierbei ist es in Bezug auf die Festigkeit der Platten zweckmäßig, dass diese

Stöße möglichst versetzt angeordnet sind.

Fig. 2 zeigt ein Konstruktionselement, bestehend aus drei Schichten nach Fig. 1. Die Schichten sind zueinander winkelversetzt angeordnet, wodurch eine Homogenisierung der Eigenschaften zwischen Längs- und Querrichtung der Einzelelemente angestrebt wird. Die äußeren Schichten 4 und 6 sind gegenüber der Mittelschicht 5 in einem Winkel von etwa 90° versetzt. Die Einzelelemente sind in jeder Schicht ohne Zwischenraum aneinander

angeordnet und an den Berührflächen 2 geklebt.

In Fig. 3 ist ein Konstruktionselement ähnlich Fig. 2 abgebildet, jedoch mit Hohlräumen 9

zwischen einzelnen Einzelelementen 1.

Klebeflächen 2 bestehen zwischen Einzelelementen verschiedener Schichten.

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Fig.4 zeigt ein erfindungsmäfßiges Konstruktionselement bestehend aus fünf Schichten. Bei den mittleren Schichten 5 bis 7 bestehen Hohlräume 9 zwischen den Einzelelementen. Bei den äußeren Schichten 4 und 8 sind die Seitenflächen der Einzelelemente 1 ohne Zwischenraum aneinandergefügt (2), damit sich eine geschlossene Oberfläche ergibt. Die

Hohlräume 9 können auch mit geeigneten Füllmaterialien aufgefüllt werden.

Fig. 5 zeigt ein Konstruktionselement ähnlich Fig. 1, wobei die einzelnen Einzelelemente hier über einen sechseckigen Querschnitt 3 verfügen, um den annähernd kreisförmigen

Querschnitt des natürlich gewachsenen Stängels besser auszunutzen.

In Fig. 6 ist ein erfindungsgemäßes Konstruktionselement dargestellt, dessen Einzelelemente über sechseckigen Querschnitt 3 verfügen und das aus drei Schichten 4, 5, 6 besteht. Alle Schichten sind hier parallel angeordnet und auch die Oberflächen sind wegen des Sechseck-

Querschnitts nicht eben.

In Fig. 7 ist ein plattenförmiges Konstruktionselement abgebildet, das über drei Innenschichten 5, 6, 7 bestehend aus Einzelelementen mit sechseckigem Querschnitt 3 besteht. Die Einzelelemente der Deckschichten 4 und 8 verfügen über quadratische oder rechteckige Querschnitte 3a, dadurch ergeben sich für das Element geschlossene und ebene

Oberflächen.

Fig. 8 zeigt ein einschichtiges, erfindungsgemäfßes Konstruktionselement bestehend aus

Einzelelementen 1 mit achteckigem Querschnitt 3.

Fig. 9 zeigt ein Konstruktionselement bestehend aus drei Schichten gemäß Fig. 8, die Einzelelemente 1 wieder mit achteckigem Querschnitt 3. Die äußeren Schichten 4 und 5 sind gegenüber der mittleren Schicht 5 um etwa 90° gedreht dargestellt, es sind aber auch andere Verdrehwinkel zwischen den einzelnen Schichten denkbar und je nach Anwendungsfall vorteilhaft. Durch den achteckigen Querschnitt der Einzelelemente ergeben sich zwangsläufig Hohlräume innerhalb des Konstruktionselements, diese können durch lateralen Abstand zwischen den Einzelelementen noch vergrößert werden. Die Hohlräume

können auch mit geeigneten Füllmaterialien aufgefüllt werden.

Fig. 10 zeigt einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäfßen Konstruktionselement, dessen drei Innenschichten 5, 6, 7 aus Einzelelementen mit achteckigem Querschnitt bestehen und

dem in Fig. 9 beschriebenen Element entsprechen. Es sind zwei Deckschichten 4 und 5 aus

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Einzelelementen mit quadratischem Querschnitt 3a angebracht, um eine geschlossene, ebene

Oberfläche zu erhalten.

Fig. 11 zeigt einen Ausschnitt aus einem der Erfindung entsprechenden Konstruktionselement, dessen drei Innenschichten 4, 5, 6 aus Einzelelementen mit quadratischem Querschnitt bestehen und dem in Fig. 2 dargestellten Element entsprechen. Weiters sind zwei Deckschichten 10, dargestellt, welche aus anderen Materialien bestehen können. Dabei kann es sich um Furnierschichten z.B. aus Holz oder Kunststoff handeln, um

eine optisch oder technisch gewünschte Oberfläche zur Verfügung zu stellen.

In Fig. 12 ist ein Ausschnitt aus einem erfindungsmäfßigen Konstruktionselement bestehend aus Einzelelementen 1 mit quadratischem Querschnitt 3a dargestellt. Die drei Schichten 4, 5, 6 sind hier mithilfe von Dübel, Stiften bzw. Nägel 11 miteinander verbunden. Klebungen

entlang der Flächen 2 sind eventuell vorhanden, in Kombination mit der Verbindung durch

Dübel, Stiften bzw. Nägel.

Fig. 13 zeigt Ansichten auf Querschnitte 12 von Einzelelementen 1, aus denen ein erfindungsmäßiges Konstruktionselement zusammengesetzt wird. Die Einzelelemente sind mit Elementen zur kleberlosen Verbindung der Einzelelemente ausgestattet. Einerseits verfügen die Einzelelemente über Federn 13, andererseits über Nuten 14. Die Nuten sind derart geformt, dass sie sich nach innen erweitern. Die Federn so geformt, dass sie sich zuerst erweitern, dann verjüngen. Werden die Federn in die Nuten gepresst, entsteht durch die konische Ausbildung eine formschlüssige, ineinandergreifende Verbindung zwischen den Einzelelementen, wodurch die Verwendung von Klebstoffen minimiert oder vermieden

werden kann. Fig. 14 zeigt Einzelelemente wie in Fig. 13 beschrieben, im zusammengefügten Zustand.

In Fig. 15 ist die Ansicht auf Querschnitte von Einzelelementen dargestellt, welche über Nuten 14 verfügen, die sich wiederum nach innen erweitern. Eine Fremdfeder 15 ist derart gestaltet, dass sie in die Nuten zweier nebeneinanderliegender Einzelelemente greift. Die Fremdfeder ist auf beiden Seiten mit von außen nach innen zuerst ansteigender, dann abfallender Dicke ausgestattet. Wird sie in die Nut gepresst, muss zuerst ein Widerstand gegen eine elastische Verformung der Nut überwunden werden. Dann kommen die sich

erweiternden Flanken von Feder und Nut aneinander zu liegen und es ergibt sich eine

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gewisse formschlüssige Verbindung, die wiederum hilft, die Verwendung von zusätzlichem

Kleber zu minimieren oder ganz zu vermeiden.

Mithilfe dieser Nuten und der Fremdfeder 15 werden die Einzelelemente in ähnlicher Weise

miteinander verbunden, wie unter Fig. 13 beschrieben.

Fig. 16 zeigt ein Element, das eine in einer Dimension gebogene Form aufweist. Die äußere und die innere Schicht des abgebildeten Elements bestehen aus Einzelelementen 16, die vor dem Zusammenbau in eine dauerhaft gebogene Form gebracht wurden, etwa durch

Dampfbiegen. Die mittlere Schicht besteht hier aus geraden Einzelelementen 1.

Fig.17 zeigt ein zweischichtiges Element, welches ebenfalls über eine gebogene Form verfügt. Die innere Schicht besteht hier aus Einzelelementen 16, welche in eine dauerhaft gebogene Form gebracht wurden, etwa durch Dampfbiegen oder durch Wässern mit anschließendem Biegen. Um eine geschlossene Oberfläche zu erhalten, ist es zweckmäßig, dass die geraden Einzelelemente der Aufßenschicht eine annährend trapezförmige, an die Rundung

angepasste Querschnittsform aufweisen.

Fig. 18 zeigt ein Element, dessen eine Außenschicht 17 aus Einzelelementen besteht, die Segmente aus der Randschicht des Hanfstängels darstellen. Die faserhaltige Rinde der Hanfpflanze kann hier aus optischen, haptischen oder technischen Gründen erhalten

bleiben.

Fig. 19 zeigt ein Element, bei dem die Einzelelemente in allen drei Raumrichtungen angeordnet sind. Die Einzelelemente mit den Bezeichnungen la und 1b sind wie in vielen vorangegangenen Zeichnungen in parallelen Ebenen angeordnet. Senkrecht dazu sind die Einzelelemente 1c verbaut, welche senkrecht zu den Ebenen der Einzelelemente 1a und 1b angeordnet sind und eine weitere Stabilisierung in die dritte Raumrichtung bewirken sollen. Aus dieser Konstruktion ergeben sich innerhalb der Struktur quader- oder würfelförmige Hohlräume. Ein solches Element kann mit Deckschichten versehen sein, um eine

geschlossene Oberfläche zur Verfügung zu stellen (vgl. Fig. 10 und 11).

Fig. 20 zeigt ein Element, welches an den äußeren Fügeflächen über Nuten und Federn verfügt, um das Positionieren und Zusammenfügen zu erleichtern und notwendigen Kleber oder Leim zu reduzieren oder gänzlich wegzulassen. Die Nuten und Federn sind hier im

Verlauf der einzelnen Schichten gezeichnet, sie können aber auch unabhängig von den

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Einzelschichten in die Flächen eingearbeitet sein. Die Nuten und Federn können mit einem Verlauf versehen sein, der zwischen den Elementen eine formschlüssige Verbindung ermöglicht, wie es in Fig. 13 und Fig. 14 für die einzelnen Einzelelemente beschrieben ist. Weiters möglich ist eine Verbindung von einzelnen Konstruktions-elementen durch

Fremdfedern, wie es für einzelne Einzelelemente in Fig.15 beschrieben ist.

Bei der Herstellung der Konstruktionselemente wird der holzige Teil des Hanfstängels nicht zu Schäben zerkleinert und dann wieder zusammengeklebt, sondern es wird der Stängel in möglichst großer, kompakter Form verwendet, damit die Strukturfestigkeit des Stängels ausgenutzt wird.

Die folgenden Ausführungen und Definitionen sowie Längenangaben und Bearbeitungsmethoden beschreiben ein beispielhaftes, nicht einschränkendes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die brauchbare Länge des Stängels ergibt sich dabei in erster Linie aus der Höhe und der Wuchsart der Hanfpflanze, kann aber auch durch die Erntemethode oder Beschädigungen wie Knickstellen oder Risse beeinflusst sein.

Der Stängel verläuft im unteren Bereich relativ zylindrisch, ab einer gewissen Höhe beginnt der Bereich von Verästelungen und der Samenbildung. Bei dichtem Bewuchs entstehen im Allgemeinen weniger Verästelungen, wenn die Pflanze mehr Licht bekommt, führt dies zu einem buschigeren Wuchs mit mehr und niedriger ansetzender Verzweigung. Als konkretes Beispiel seien hier die Abmessungen einer Industriehanf-Pflanze der Sorte Fedora-17 genannt: Gesamthöhe ca. 220cm, Verästelung und Samenbildung ab einer Höhe von ca. 135cm, die Stängeldickenmessungen ergaben ca. 13,5mm bei Messung 15cm über dem Boden, in der Höhe 50cm ca13mm, bei 100cm 11,5mm. Der annähernd zylindrische Teil ist nun geeignet für die Weiterverarbeitung zu patentmäßigen Einzelelementen und weiter zu Konstruktionselementen. Die maximale Länge des Stängels kann hier ca.120cm bis 130cm betragen, wenn man den verästelten Teil nicht zur Weiterverarbeitung bringen will und auch den oft gebogenen Stängelteil direkt über dem Boden entfernt. Wollte man daraus ein Einzelelement von vollständig quadratischem Querschnitt erzeugen, ergäbe sich eine gewisse Seitenlänge welche hauptsächlich durch den oberen Teil der Pflanze mit geringerem Stängeldurchmesser definiert ist und deshalb am unteren, dickeren Teil des Pflanzenstängels mehr Material abgehobelt werden muss, als hier für den quadratischen Querschnitt notwendig wäre. Es ist aber auch denkbar, den rohen Stängel der Pflanze zu teilen und die einzelnen Stängelteile zu quadratischen Einzelelementen mit verschiedenen Seitenlängen zu

verarbeiten, um eine gewisse Optimierung der Volumensausnutzung des Stängelmaterials

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zu erzielen. Es sind Optimierungen in verschiedene Richtungen möglich; Für manche Varianten der Erfindung ist es denkbar, die einzelnen Einzelelemente nicht über die gesamte Länge in den entsprechenden Querschnitt zu bringen, um die volle Länge eines Stängels ausnutzen zu können. Der gewählte Querschnitt kann streckenweise unvollständig sein, sodass noch Anteile vom eher kreisförmigen, natürlichen Querschnitt des Hanfstängels erhalten bleiben. Dies wäre für innenliegende Schichten des Konstruktionselements oder für Außenschichten mit geringeren optischen Anforderungen geeignet und würde wegen des größeren Hohlraumanteils innerhalb des Konstruktionselements zu einem auf das

Bauteilvolumen bezogenen erhöhten Materialausnutzung führen.

Dieser Hohlraumanteil kann mit Materialien verfüllt werden, die die Eigenschaften des Gesamtbauteils in eine gewünschte Richtung lenken, z.B. Erhöhung der

Wärmeisolationsfähigkeit.

Es wird also angestrebt, den geernteten Hanfstängel je nach Optimierungsvorgaben möglichst großvolumig, jedenfalls ohne Brechen oder Quetschen zu Einzelelementen zu verarbeiten. Beim Verarbeitungsschritt vom Einzelelement zum Konstruktionselement ist ebenfalls vorgesehen, die Einzelelemente möglichst in ganzer Länge zu verbauen und eventuell mehrere Einzelelemente der Länge nach zusammenzufügen, wenn das Konstruktionselement länger sein soll als die Einzelelemente. Es ist aber auch vorgesehen, die Einzelelemente zu kürzen bzw. zu teilen, sollten die Abmessungen des angestrebten Konstruktionselements kleiner sein als die entsprechenden Abmessungen der

Einzelelemente.

Innerhalb des erfindungsmäfßigen Konstruktionselements können partiell Bauteile anderen Materials eingefügt sein, um die Eigenschaften anzupassen. Zum Beispiel können

Hartholzelemente mitverklebt werden, um hier stabilere Montagepunkte zur Verfügung zu stellen. Oder es können Materialien mit hoher Zugfestigkeit mitverarbeitet werden, um die

Zugfestigkeit oder Biegefestigkeit des Gesamtbauteils zu erhöhen.

Eine weitere Möglichkeit zum Fügen der Einzelelemente innerhalb der Schichten und der Schichten untereinander stellt das Zusammenbinden mit Drähten, Schnüren oder Bändern dar. Dabei erscheint es zweckmäßig, an den Umfängen der Einzelelemente Ausnehmungen

vorzusehen, die Platz für Schnüre bzw. Bänder bereitstellen.

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Beispielsweise erscheint in diesem Zusammenhang das Zusammenbinden mit Kunststoffbändern zweckmäßig, deren Enden zusammengeschweifßt werden können. Eine laterale Fixierung der Einzelelemente bzw. der Schichten untereinander ist durch zusätzliche Stifte möglich. Das Fügen mittels Schnüre bzw. Bänder ermöglicht das Minimieren oder

Eliminieren der Verwendung von Klebern oder Leimen.

Weiters ist es möglich, die Einzelelemente bzw. Platten mittels geschmolzenen Materials, z.B.

aufgeschmolzenem Kunststoff miteinander zu verkleben.

Zum Anpassen der Materialeigenschaften an die gewünschten Anforderungen kann das Material volumetrisch oder an der Oberfläche entsprechend behandelt werden. Dies beinhaltet Imprägnierung, Lackierung oder die Behandlung mit Ölen. Die Änderung der Eigenschaften beinhaltet Verbesserung (Verminderung) des Brandverhaltens, Verminderung

der Wasseraufnahme, Erhöhung der Oberflächenhärte, Versiegelung der Oberfläche.

Insgesamt deutet die vorgestellte Erfindung eine ökologische und ressourcenschonende Möglichkeit an, Konstruktionselemente für verschiedenste Zwecke zur Verfügung zu stellen. Es ist dabei möglich, diese Elemente u.a. in Platten-, Brett-, Balken-, Pfosten- oder Blockform herzustellen. Es ergibt sich ein leichter Werkstoff, der mit Holz verglichen werden und auf gewissen Gebieten an Stelle von Holz verwendet werden kann. Die Anwendungsbereiche

umfassen auch Bauteile zur Herstellung von Gebäuden, Möbel oder Gebrauchsgegenstände.

Eine gegenüber Holzwerkstoffen eventuell geringere Festigkeit kann durch entsprechende Erhöhung bzw. Modellierung der Materialstärke oder durch die Herstellung als

Verbundmaterial kompensiert werden.

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Bezugszeichenliste

1 Einzelner Stab, hier bezeichnet als Einzelelement, hergestellt aus dem Stängel der Hanfpflanze 2 Klebefläche zwischen zwei Einzelelementen

2a Stoßstelle zwischen den Stirnseiten zweier Einzelelemente 3 bzw. 3a Stirnfläche eines Einzelelements

3b Stirnfläche eines sechseckigen Einzelelements

3c Stirnfläche eines achteckigen Einzelelements

4 Einzelschicht

5 (mittlere) Schicht

6 (untere) Schicht

7 Einzelschicht

8 Einzelschicht

9 Hohlraum bzw. Abstandsraum zwischen zwei Einzelelementen 10 Deckschicht aus anderem Material als Hanfholz

11 Dübel / Fügestift

12 Einzelelement (Stirnfläche) mit Nut- und Federelementen 13 Feder, mit mittiger Verdickung

14 Nut, trapezförmig

15 Fremdfeder

16 zu runder Form gebogenes Einzelelement

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17 Schicht, bestehend aus Einzelelementen, die das Randsegment der Hanfstängel

beinhalten

18 Oberfläche eines Einzelelements mit kreisförmiger Außenkontur des Hanfstängels, die

auch die Rinde des Stängels enthalten kann 19 Nutelement bezogen auf einen Konstruktionsblock

20 Federelement bezogen auf einen Konstruktionsblock

Claims (29)

18 PATENTANSPRÜCHE

1. Konstruktionselement, umfassend zumindest zwei, vorzugsweise eine Vielzahl von, Einzelelemente (1), welche durch Kleben, Binden, mechanischen Reib- und/oder Formschluss zusammengefügt sind, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Einzelelement (1) aus einem bearbeiteten, insbesondere zumindest teilweise oder vollständig geschälten, Stängel einer Hanfpflanze, insbesondere Cannabis Sativa, gebildet ist, wobei die Stängel eine Schnittlänge aufweisen und derart bearbeitet sind, dass sie zumindest abschnittsweise, vorzugsweise im Wesentlichen vollständig, frei von Hanffasern, welche einen unbehandelten Stängel als Rinde umgeben, sind, sodass vorzugsweise die Einzelelemente lediglich den holzigen Kernbereich eines Stängels aufweisen, wobei die bearbeiteten Stängel einen, im Vergleich zu einem unbearbeiteten Stängel, zumindest abschnittsweise reduzierten Stängeldurchmesser oder Stängelquerschnitt aufweisen, wobei die das Konstruktionselement bildenden Einzelelemente entlang einer ersten Richtung eine erste Länge aufweisen, wobei die erste Länge im Wesentlichen gleich oder kürzer als die

Schnittlänge der unbearbeiteten Stängel ist.

2. Konstruktionselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelelemente (1) derart bearbeitet sind, dass sie entlang ihrer Länge ebene, gerade Flächen aufweisen, wobei die Flächen als Verbindungsflächen (2) zum Anbringen weiterer

Einzelelemente (1) ausgebildet sind.

3. Konstruktionselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die faserhaltige Rinde der einzelnen Stängel zumindest abschnittsweise durch mechanischen

Abrieb, beispielsweise Schälen, entfernt worden ist.

4. Konstruktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Einzelelemente zumindest abschnittsweise frei von der faserhaltigen Rinde sind, welche gemeinsam mit einem Anteil des holzigen Kerns,

vorzugsweise durch Hobeln, entfernt worden ist.

5. Konstruktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelelemente (1) längsseitig zu einer Plattenform (4, 5, 6)

zusammengefügt sind.

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6. Konstruktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Vorhandensein von stirnseitigen Verbindungen der Einzelelemente (1) sich diese Stoßverbindungen (2a) versetzt gegenüber den

Stoßverbindungen der benachbarten Längsbahnen befinden.

7. Konstruktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehrere Konstruktionselemente plattenförmig bzw. flächig

zusammengefügt werden.

8. Konstruktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne Konstruktionselemente in ihrer Längsrichtung zueinander

winkelversetzt angeordnet sind.

9. Konstruktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einzelnen Einzelelementen (1) Hohlräume (9) ausgebildet

sind.

10. Konstruktionselement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlräume (9) zwischen den Einzelelementen ein Material aufweisen, wobei das Material unterschiedlich zu Hanfpflanzen ist, wobei vorzugsweise das Material derart ist, dass die mechanischen Gesamteigenschaften des Konstruktionselements im Vergleich zu einem Konstruktionselement ohne Material verändert sind, wobei beispielsweise durch das

Material die Festigkeit des Konstruktionselements erhöht ist.

11. Konstruktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einzelne Einzelelemente Anteile von Hanffasern bzw. von

faserhaltiger Rinde aufweisen.

12. Konstruktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelelemente (1) durch Zusammenbinden mit Schnüren, Bändern

oder Drähten zusammengefügt sind.

13. Konstruktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelelemente (1) durch aufgeschmolzene Kunststofffolien oder -

bänder zusammengeklebt sind.

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14. Konstruktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelelemente (1) durch sich ineinander verhakende rillenförmige

Nuten und Federn formschlüssig miteinander verbunden sind.

15. Konstruktionselemente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ausgewählte Oberflächen der Einzelelemente (1) durch eine

hydrophobierende Behandlung wasserabweisend ausgestaltet sind.

16. Konstruktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ausgewählte Oberflächen der Einzelelemente (1) mit Deckschichten (10) versehen sind, die im Vergleich zu unbeschichteten Einzelelementen (1) veränderte

Eigenschaften aufweisen.

17. Konstruktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Konstruktionselement zwischen zumindest zwei, vorzugsweise mehreren, insbesondere allen, Einzelschichten (4, 5, 6, 7, 8) zumindest eine Zwischenschicht aufweist, welche ein weiteres, zu Hanfholz unterschiedliches, aber Hanffasern umfassendes,

organisches oder anorganisches Material umfasst.

18. Konstruktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelelemente (1) durch Dübel, Stifte, Nägel miteinander

verbunden sind.

19. Konstruktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in Teilbereichen des Konstruktionselements die Einzelelemente in allen drei Raumrichtungen, beispielsweise entlang der drei kartesischen

Koordinaten x, y, z, angeordnet sind.

20. Konstruktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelelemente (1) eine gebogene Form aufweisen, um nach dem

Zusammenfügen ein gekrümmtes Konstruktionselement auszubilden.

21. Konstruktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass zumindest eine Oberfläche der Einzelelemente (1) oder des

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Konstruktionselements unbearbeitete Segmente eines Stängels mit faserhaltiger Rinde

umfassen.

22. Konstruktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Füge- bzw. Montageflächen der Einzelelemente (1) oder des Konstruktionselements mit nut- und federartigen Verbindungselementen (19, 20)

ausgestattet sind.

23. Konstruktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelelemente (1) eine im Wesentlichen rechteckige, quadratische,

sechseckige oder achteckige Querschnittsform aufweisen.

24. Konstruktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Konstruktionselement aus zumindest zwei sandwichartig übereinander angeordneten Schichten (4, 5) gebildet ist, wobei eine erste Schicht (4) aus einer Vielzahl von Einzelelementen (1), welche parallel zu einer ersten Richtung angeordnet sind, gebildet ist, und eine zweite Schicht (5) aus einer Vielzahl von Einzelelementen (1), welche parallel zu einer zweiten Richtung angeordnet sind, gebildet ist, wobei die erste Schicht (4) derart zu der zweiten Schicht (5) angeordnet ist, dass die erste Richtung im Wesentlichen

orthogonal zur zweiten Richtung orientiert ist.

25. Konstruktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Länge mehr als 50%, mehr als 60%, mehr als 70%, mehr als

80%, mehr als 90% oder im Wesentlichen 100% der Schnittlänge ist.

26. Konstruktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Konstruktionselement aus zumindest zwei Gruppen von Einzelelementen gebildet ist, wobei eine erste Gruppe von Einzelelementen die erste Länge aufweisen und eine zweite Gruppe von Einzelelementen eine zweite Länge aufweisen, welche kürzer als die erste Länge ist, wobei die Einzelelemente der ersten Gruppe parallel zueinander entlang einer ersten Richtung orientiert sind und die Einzelelemente der zweiten Gruppe parallel zueinander entlang einer zweiten Richtung orientiert sind, wobei insbesondere die erste Richtung im Wesentlichen orthogonal zur zweiten Richtung orientiert

ist.

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27. Konstruktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ausgewählte Einzelelemente vor dem Zusammenfügen in eine für eine

Einbaustelle im Konstruktionselement passende Länge gekürzt werden.

28. Konstruktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass Abschnitte des Konstruktionselements aus zu Hanfholz unterschiedlichem Material eingearbeitet sind, welche die Eigenschaften, zum Beispiel die

Festigkeit, partiell verändern.

29. Gebäudeelement, beispielsweise Wandelement, Deckenelement, Möbel oder Möbelteil, Tür oder Fenster, umfassend ein Konstruktionselement nach einem der vorhergehenden

Ansprüche.