Baustein mit lichtdurchlässigen Fasern

Die Erfindung betrifft einen Baustein mit lichtdurchlässigen Fasern nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Mit dem Gegenstand der WO 03/097954 Al ist ein Baustein mit lichtdurchlässigen Fasern bekannt geworden, wobei der Baustein aus einem gebundenen Beton besteht, in den schichtweise einzelne Lichtleitern eingelegt werden. Es handelt sich um ein sehr aufwändiges und schwieriges Herstellverfahren, denn es muss zunächst eine Lage von Beton hergestellt werden, und in dem noch feuchten Beton werden von Hand einzelne Lichtleitfasern möglichst parallel nebeneinander dergestalt eingelegt, dass die jeweilige Lichtleitfaser mit ihrer einen Stirnseite an der einen Seite des Betonwerkstoffes und mit der anderen Stirnseite an der gegenüberliegenden Seite des Betonwerkstoffes herausschaut. Wird dieser bekannte Betonwerkstoff von der einen Stirnseite her mit einer Lichtquelle bestrahlt, dann leiten die in den Beton eingebetteten Lichtleitfasern das Licht durch den Beton hindurch zur anderen Seite. Er wird damit sozusagen lichtdurchlässig.

Mit dem Gegenstand der DE 93 10 500 Ul ist die Grundidee eines lichtdurchlässigen Bauelementes bekannt geworden, wobei ein Betonwerkstein verwendet wird, der zur Herstellung von Wänden, Decken oder Böden geeignet ist. Auch hier wird lediglich offenbart, in die feuchte Betonmasse, kurz vor dem Abbinden, Lichtleiterkabel einzulegen, die dann von dem abbindenden und aushärtenden Beton umschlossen sind, so dass sie letzten Endes in dem Bauelement eingegossen sind.

Auch hier besteht der Nachteil, dass von einzelnen Lichtleiterkabeln gesprochen wird, die in der Regel von Hand eingelegt werden müssen, was zu untragbar hohen Herstellungskosten führt.

Die Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Baustein mit lichtdurchlässigen Fasern und ein Verfahren zur Herstellung dieses Bausteins so weiterzubilden, dass die Herstellungskosten wesentlich verringert werden und dass die Herstellung insgesamt vereinfacht und betriebssicherer erfolgt.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleiterfasern in einem textilen Flächengebilde gebunden sind.

Ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen lichtdurchlässigen Bausteins besteht dann darin, dass ein textiles Flächengebilde, in dem die Lichtleiterfasern gebunden sind, Schicht für Schicht in eine Gießform eingelegt werden und nacheinander folgend von dem Beton überdeckt werden.

Mit der gegebenen technischen Lehre ergeben sich wesentliche Vorteile gegenüber dem Stand der Technik.

Durch die erfinderische Idee, Lichtleiterfasern nun nicht mehr einzeln und parallel zueinander von Hand in eine Gießform einzulegen, sondern diese vorher in einem textilen Flächengebilde zu fixieren, ergibt sich der Vorteil, dass eine komplette tex- tile Flächenmatte in die Betongießform eingelegt werden kann. Es entfällt damit die Notwendigkeit, einzelne Lichtleiterfasern in die Hand zu nehmen und möglichst parallel zueinander in die Gießform einzulegen. Damit ist auch eine mögliche Bruchgefahr für die Lichtleiterfasern gebannt, weil diese dann leicht beim von Hand einlegen in die Gießform brechen. Dies wird mit der Erfindung vermieden, indem sie von vornherein in einem textilen Flächengebilde fixiert werden und so bruchgesichert und relativ lagenstabil in dem textilen Flächengebilde erhalten werden.

Damit folgt eine wesentliche Beschleunigung der Herstellung, denn es werden nun komplette durchgehende Matten mit darin ge-

bundenen Lichtleiterfasern in die Gießform eingelegt, wobei die Matte in den Abmessungen dem späteren Baustein entspricht.

Für die Art und Ausbildung des textilen Flächengebildes werden unterschiedliche Flächengebilde beansprucht.

In einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass als textiles Flächengebilde gewirkte Polyesterfäden verwendet werden, in denen relativ parallel zueinander die Lichtleiterfasern eingebunden sind. Es handelt sich deshalb um Wirkmaschen, in deren Maschenverbund die Lichtleiterfasern eingebunden sind und damit parallel und auf Abstand gehalten werden.

Statt der Verwendung von Polyesterfasern als textiles Wirkgebilde können selbstverständlich auch andere Fasern verwendet werden, wie z. B. auch natürliche Fasern oder synthetische Fasern oder auch solche Fasern, die sich unter Einwirkung der Betonschlämme auflösen.

Statt der Herstellung eines gewirkten Flächengebildes kommen selbstverständlich auch andere Körperbindungen in Betracht. Solche textilen Bindungen sind z. B. sämtliche bekannten Stoffbindungen, wie sie als Webware bekannt sind, als Strickware, als Vliesverbundstoffe und dergleichen mehr. Es werden demzufolge sämtliche textilen Flächengebilde beansprucht, mit denen es gelingt, Lichtleiterfasern parallel und auf Abstand zu fixieren, so dass diese insgesamt zusammen mit dem textilen Flächengebilde in die Gießform eingelegt werden können.

Selbstverständlich können solche textilen Flächengebilde auch doppelt ausgebildet werden, d. h. es können doppellagige Gewebe, Gewirke oder Gestricke eingelegt werden oder die genannten textilen Flächengebilde können auch von vornherein in Form von bestimmten Kurven, Ornamenten oder sonstigen formbildenden La-

gen eingelegt werden, um beim späteren, daraus hergestellten Werkstoff, eine bestimmte beleuchtete Ornamentik zu erzeugen.

Die Erfindung ist im übrigen nicht auf die Verwendung eines Betonwerkstoffes beschränkt. Es wird zwar im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt, wenn in die Gießform ein selbstverdichtender Beton eingefüllt wird, der mit einem Abbindeverzöge- rer versetzt ist. Dies führt dazu, dass nach dem Eingießen des Betons in die Gießform eine einstellbare Zeit von z. B. 3 Stunden bis zum Beginn der Abbindung vergeht.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf selbst verdichtende Betonwerkstoffe beschränkt, sondern es kommen alle Baustoffe in Betracht, bei denen in frischem Zustand ein mit Wasser angemachtes Gemenge von z. B. Zement als Bindemittel mit feineren und gröberen Zuschlagstoffen, wie Betonsand, Betonkies oder Bruchsteinen verwendet wird. Im erhärteten Zustand ergibt sich damit ein künstliches Konglomeratgestein.

Statt einem Beton als Bindemittel können auch andere Bindemittel verwendet werden, wie z. B. Tone, Wasserkalke, Kunststoffe, Holzwerkstoffe, Gipse, Corian- und Mineralguss und dergleichen mehr .

Bei der Verwendung von Beton unterscheidet man je nach Raumgewicht zwischen Schwerstbeton, Schwerbeton und Leichtbeton. Es werden alle diese Arten als erfindungswesentlich beansprucht, wobei der Leichtbeton insbesondere durch leichte, porige Zuschlagstoffe gewonnen wird, um eine Weiterverarbeitung dieses Werkstoffes zu erleichtern. Es können selbstverständlich auch gas- oder schaumbildende Stoffe zugemischt werden, um das Raumgewicht zu verringern.

Solche gas- oder schaumbildenden Stoffe sind z. B. Blähschiefer und dergleichen Stoffe mehr.

Selbstverständlich können auch Betonzusatzmittel verwendet werden, die z. B. einen Widerstand gegen eindringendes Wasser ergeben, eine porendichtende und wasserabweisende Wirkung zeigen und dergleichen mehr.

Es können auch Zusatzstoffe zur Verbesserung der Bruchfestigkeit oder der Frostfestigkeit zugesetzt werden.

Statt der vorher genannten Bindemittel können auch Matrixen aus Marmorkies mit Kunststoffbindung verwendet werden, wie sie neuerdings zur Herstellung von sanitären Waschbecken und dergleichen verwendet werden. Auch in solche abbindenden Kunststoffmaterialien ist es ohne Weiteres möglich, die erfindungsgemäßen Gebilde einzulegen, in denen die Lichtleiterfasern mittels einer Körperbindung gebunden sind.

Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander .

Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von mehrere Ausführungswege darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.

Es zeigen:

Figur 1: schematisiert die Herstellung eines lichtdurchlässigen Betonwerkstoffes in einer Gießform;

Figur 2: schematisiert den Schnitt gemäß der Linie II-II in Figur 1;

Figur 3: Schnitt durch einen Betonwerkstoff nach der Erfindung;

Figur 4 : Ansicht auf die Sichtseite des Betonwerkstoffes nach Figur 3, wenn er von der Rückseite her beleuchtet wird;

Figur 5: ein erstes Ausführungsbeispiel zur Herstellung von Ornamenten aus Lichtleiterfasern;

Figur 6: vergrößerte und teilweise Darstellung eines textilen Flächengebildes in der Draufsicht mit Darstellung der Körperbindung von parallel zueinander angeordneten Lichtleiterfasern;

Figur 7: ein zweites Ausführungsbeispiel für die Herstellung eines leuchtenden Ornamentes in einem Betonwerkstoff;

Figur 8: ein drittes Ausführungsbeispiel, bei der die beleuchtete Seite des Betonwerkstoffes mit Schablonen oder abdeckenden Farben abgedeckt wird; und

Figur 9: die Sichtseite der Anordnung nach Figur 8.

In Figur 1 ist schematisiert eine Gießform 1 dargestellt, die im Wesentlichen aus einem umlaufenden Trog besteht, der eine beliebige Formgebung haben kann. Der Trog kann rechteckig, quadratisch oder rund ausgebildet sein.

Im Innenraum 2 der Gießform 1 ist hierbei ein Hubtisch 3 angeordnet, der in den Pfeilrichtungen 8 nach unten schrittweise verfahrbar ist.

Oberhalb des Hubtisches 3 ist eine Schütte 4 angeordnet, über welche der noch flüssige Beton 5 in Pfeilrichtung 6 auf die O- berfläche des Hubtisches 3 aufgegeben und dort verteilt wird. Es wird somit eine erste Lage 9 aus Beton gebildet, wie dies in Figur 2 dargestellt ist.

Die erste Lage aus Beton hat beispielsweise eine Höhe von 3 mm und auf diese Lage wird nun erfindungsgemäß ein textiles Flächengebilde 11 aufgelegt, welches bevorzugt die gesamte Fläche des Hubtisches 3 ausfüllt, d. h. die bevorzugt den späteren Außenabmessungen des mit dem Hubtisch 3 hergestellten Betonblocks entspricht .

Hierauf ist die Erfindung selbstverständlich nicht beschränkt. Es können auch kleinere Abschnitte aus textilen Flächengebilden 11 eingelegt werden oder diese textilen Flächengebilde können auch mehrfach verteilt und stückweise eine Lage bilden.

Nach dem Eingießen der ersten Lage 9 und dem Auflegen des textilen Flächengebildes 11 wird der Hubtisch ein geringes Maß nach unten in Pfeilrichtung 8 verfahren, so dass sich im Zwischenraum nach oben in Richtung zu den umlaufenden Wandungen 7 ein Aufnahmeraum bildet, in den die zweite Lage 10 des Betons eingegossen wird.

Auch diese Lage hat beispielsweise eine Dicke von 3 mm und sobald diese Lage aufgebracht ist, wird eine neue Lage eines textilen Flächengebildes 11 auf die Oberseite Lage 10 aufgebracht und eingelegt.

Die Lagen auf den übereinanderliegenden und parallel zueinander angeordneten textilen Flächengebilde 11 werden somit von dem noch flüssigen Beton durchdrungen und fest in die Betonmatrix eingebunden .

Wichtig ist, dass das textile Flächengebilde 11 so ausgebildet ist, dass Lichtleiterfasern 12 von der einen Stirnseite des Betonklotzes zur anderen Stirnseite reichen, weil sie in dieser Weise in dem textilen Flächengebilde 11 gehalten sind.

Bei der Fertigstellung eines Betonwerksteines 16 erkennt man, dass noch zusätzliche Zuschlagstoffe 17 in der Betonmasse 18 eingebunden sind, so dass der Betonwerkstoff ein ansprechendes äußeres hat, auch wenn er nicht beleuchtet wird. Man sieht in Figur 3, dass die textilen Flächengebilde 11 jeweils parallel zueinander angeordnet sind und die jeweiligen Lichtleiterfasern 12 in Richtung zur Zeichenebene der Figur 3 gerichtet sind.

Ein nach Figur 3 hergestellter Betonwerkstein 16 leuchtet dann gemäß Figur 4, wenn er von der Rückseite her von der Lichtquelle angestrahlt wird, so dass man die einzelnen erleuchteten Stirnseiten 19 der Lichtleiterfasern 12 erkennen kann.

Nachdem nun erfindungsgemäß die Lichtleiterfasern 12 in einem textilen Flächengebilde 11 gebunden sind, ist es ohne Weiteres möglich, solche textilen Flächengebilde in Form von räumlichen Gestaltungen in den Betonwerkstein 16 einzulegen und nacheinan- derfolgend auszuhärten, so dass sich nach Figur 5 entsprechende Leuchtlogos 20, 21 ergeben.

Dies ist bei einzelnen in die Gießform 1 eingelegten Lichtleiterkabeln nur mit außerordentlich hohem Aufwand möglich, und dies ermöglicht die Erfindung mit geringem Aufwand deshalb, weil das textile Flächengebilde 11 sich in jeder beliebigen Lage biegen und verformen lässt.

Ein solches textiles Flächengebilde 11 zeigt beispielsweise die Figur 6, wo erkennbar ist, dass in einem Grundgebinde 14 einzelne Polyesterfasern als Gewirk ausgebildet sind und dort Maschen bilden, wobei in die Maschen die Lichtleiterfasern 12 eingewirkt sind, die somit einen parallelen gegenseitigen Abstand zueinander aufweisen.

Der Verdeutlichtung wegen sehen die Lichtleiterfasern 12 in Figur 6 an der oberen und unteren Stirnseite aus dem Grundgebinde 14 heraus, was jedoch nicht den Tatsachen entspricht. Dies ist lediglich der Verdeutlichung wegen dargestellt, und die noch teilweise dargestellten Bindungsfasern 13 erstrecken sich somit bis zur Stirnseite der Lichtleiterfasern 12. Die Lichtleiterfasern 12 sind also in Form einer Körperbindung 15 in dem Grundgebinde 14 fixiert.

Neben der Herstellung von Leuchtlogos 20, 21 in Figur 5 aus entsprechend verformten textilen Flächengebilden 11 ist es selbstverständlich auch möglich, einen Betonwerkstein 16 mit einem dort eingearbeiteten Logo auszuschneiden und in eine größere Steinplatte 22 einzusetzen, um dort einen Leuchteffekt in der Steinplatte 22 zu erreichen, die selbst nicht lichtdurchlässig ist.

Die Figuren 8 und 9 zeigen weitere Ausfϋhrungsbeispiele, wo erkennbar ist, dass auf der einen Seite des Betonwerksteins 16 eine Lichtquelle 23 angeordnet ist, die ein Licht in Pfeilrichtung 24 gegen die Rückseite des Betonwerksteins 16 leitet. Auf dieser Rückseite wird z. B. eine lichtundurchlässige Schablone 26 angeordnet, die einen Teil der lichtaufnehmenden Stirnseiten 19 der Lichtleiterfasern 12 verdeckt, so dass auf der Sichtseite 25 nur ein Teil der Lichtleitfasern zum Aufleuchten gebracht wird und hierbei wiederum eine Leuchtlogo 20 gemäß Figur 9 erzeugt wird.

In anderer Weise kann die Schablone 26 jedoch auch lichtundurchlässig sein, somit einen Schattenwurf durch den Betonwerkstein 16 hindurch ausbilden, so dass eine Schatten-Licht- Sensation auf der Sichtseite 25 sichtbar ist.

Ebenso ist es möglich, bestimmte Stellen der lichtaufnehmenden Seite durch lichtundurchlässige Abdeckungen 27 abzudecken und diese Abdeckungen entweder zu belassen (um einen Schattenwurf zu bilden) oder auch die Abdeckungen 27 später zu entfernen, um an diesen Stellen den Lichtdurchlass zu gewährleisten, während an anderen Stellen der Lichtdurchlass nicht möglich ist.

Im übrigen ist vorgesehen, dass nach der Herstellung des Form- lings in der Gießform ,.1 dieser Formung zunächst an den Stirnseiten abgeschnitten wird, um die leuchtenden Stirnseiten der Lichtleiterfasern 12 freizulegen. Die Seitenkanten des Form- lings werden beispielsweise mit einer Tiefe von 1 cm abgeschnitten, um so die Stirnseiten ^' 19 der Lichtleiterfasern 12 freizulegen .

Selbstverständlich ist es möglich, den so hergestellten Formung noch weiter in dünne Platten zu zerlegen, um damit relativ dünne Betonwerkstoffplatten herzustellen.

Wie bereits schon eingangs erwähnt, können mit dem genannten Verfahren nicht nur Betonplatten hergestellt werden, sondern z. B. auch Fliesen oder Vorsatzschalen aus Beton und anderen Werkstoffen, außer Beton.

Dementsprechend ist das Wort "Baustein" in der Beschreibung und den Ansprüchen so zu verstehen, dass damit alle Arten von Bauelementen für Wand- Boden- oder Fassadenbeläge mit umfasst sind.

Für das in Fig. 8 gezeigte Leuchtelement können als Lichtquellen 23 Glühbirnen, Leuchtstoffröhren, Halogenlampen, Leuchtdioden oder beliebige andere Lichtquellen verwendete werden. Die Lichtquellen können in ihrer Helligkeit einstellbar (dimmbar) ausgeführt sein, um den Leuchteffekt einstellen zu können.

Die lichtundurchlässige Schablone 26 kann weggelassen sein, so dass keine lichtaufnehmenden Stirnseiten 19 der Lichtleiterfasern 12 verdeckt sind.

Die Lichtquellen können verschiedene Farben aufweisen, oder es können (in der Zeichnung nicht dargestellte) Filter vorgesehen sein, um das durch die Lichtleiterfasern 12 hindurchtretende Licht zu filtern.

Vorzugsweise ist das Filter oder sind mehrere Filter zusätzlich zu oder anstelle von der lichtundurchlässigen Schablone 26 so angeordnet, dass sie zumindest einen Teil der lichtaufnehmenden Stirnseiten 19 der Lichtleiterfasern 12 verdecken.

Die Lichtquelle 23 kann getrennt von dem Betonwerkstein 16 bereitgestellt sein, oder sie kann mit ihm zu einem Leuchtbaustein integriert sein, das als selbstleuchtendes Dekorelement verwendet werden kann.

Dadurch, dass die Lichtleiterfasern durch ihr Einbringen in ein textiles Flächengebilde leichter zu handhaben sind als einzelne Lichtleiterfasern, ist das erfindungsgemäße Verfahren auch zur Automatisierung des Herstellungsverfahrens von Lichtbausteinen geeignet .

Zeichnungslegende

Gießform

Innenraum

Hubtisch

Schütte

Beton

Pfeilrichtung

Wand

Pfeilrichtung

Lage (aus Beton)

Lage (aus Beton) textiles Flächengebilde

Lichtleitfaser

Bindungsfaser

Grundgebinde

Körperbindung

Betonwerkstein

Zuschlagstoffe

Betonmasse

Stirnseite

Leuchtlogo

Leuchtlogo

Steinplatte

Lichtquelle

Pfeilrichtung

Sichtseite

Schablone

Abdeckung