Titelaufnahme

Titel
Werkstoff Papier im Wandel der Zeit : von der traditionellen Verwendung bis zur innovativen Lösung in der Architektur / von Kerstin Messner
Weitere Titel
paper material in the course of time - from the traditional use to the innovative solution in the architecture
Verfasser / Verfasserin Messner, Kerstin
Begutachter / BegutachterinHauser, Sigrid
Erschienen2012
Umfang200, XIV Bl. : zahlr. Ill., graph. Darst., Kt.
HochschulschriftWien, Techn. Univ., Dipl.-Arb., 2012
Anmerkung
Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
SpracheDeutsch
DokumenttypDiplomarbeit
Schlagwörter (DE)Papier / Architektur / Nanopapier / Nanocellulose
Schlagwörter (EN)paper / architecture / nanopaper / nanocellulose
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-55595 Persistent Identifier (URN)
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Werkstoff Papier im Wandel der Zeit [8.99 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

2000 Jahre Papiergeschichte - eine Zeit, in der sich das Material Papier ständig verändert und weiterentwickelt hat, sich zu anderen Werkstoffen transformierte, um nicht nur der herkömmlichen Funktion als Informationsträger gerecht zu werden. Und obwohl Papier an sich kein neues Material darstellt, ist es als Baumaterial, keineswegs als konventionell zu bezeichnen. Denkt man an Papierarchitektur, denkt man in erster Linie an Tapeten oder Dämmmaterial. Doch Papier muss sich nicht als Wärmedämmung zwischen Wänden verstecken, um in der Architektur Anwendung zu finden.

Papier überzeugt auf Grund seiner Optik, Haptik und der leichten Verarbeit-barkeit vor allem als Material für zahlreiche Design- und Kunstobjekte, wie Skulpturen, Sessel, Tische und andere Gebrauchsgegenstände. Dies liegt daran, dass Papier durch Eigenschaften wie Flexibilität, Transluzenz und Leichtigkeit, ideale Voraussetzungen dafür mit sich bringt. In der Architektur wiederum, mag genau dies der Grund dafür sein, dass dem Papier als Baummaterial kaum Beachtung geschenkt wird. Doch verarbeitet zu Papier-derivaten kann der Werkstoff mehr als man vermuten würde. Durch unter-schiedliche Herstellungs- und Verarbeitungsmethoden wird Papier stabiler, reißfester, wasserabweisend und feuerbeständig, und das trotz geringem Eigengewicht - demnach ein idealer Leichtbaukandidat. Kein einzelnes Material bringt nur Vorteile mit sich, so wie Stahl, ohne entsprechende Brandschutzverkleidung rasch versagen würde, oder Beton durch Bewehrungseisen seine geringe Zugfestigkeit kompensiert, so ist es auch bei Papier notwendig, mit anderen Materialien kombiniert zu werden, um das volle Potenzial ausschöpfen zu können. Durch die Kombination mit anderen Materialien, entstehen Papierverbundmaterialien, die negative Eigenschaften des Papiers ausgleichen und positive Eigenschaften jeder einzelnen Materialkomponente in sich vereinen. Papier bringt dadurch ideale Voraussetzungen mit sich, um nicht nur in Design und Kunst, sondern auch in der Architektur Anwendung zu finden. Papier als tragendes Element gewinnt in der Architektur zunehmend an Be-deutung, was nicht zuletzt auf die zahlreichen Projekte Shigeru Ban's zu-rückzuführen ist. Sein Markenzeichen, tragende Säulen aus Pappröhren zu fertigen, hat Spuren bei anderen Architekten hinterlassen, wie beispielsweise bei Cottrell & Vermeulen oder P. Gumuchdjian und S.

Spence, die ebenfalls tragende Elemente ihrer Architektur aus Pappröhren formten. Hingegen zeigen andere Projekte, dass das Potenzial von Papier nicht allein in der Pappröhre liegt. Papier veranschaulicht, dass durch die Verarbeitung zu äußerst robusten, sehr leichten Wabenkarton-Paneelen, die Leistungsfähigkeit als tragendes Element noch lange nicht ausgeschöpft ist. Ein Projekt von Dratz & Dratz zeigt wiederum, dass gewöhnliche Tageszeitungen völlig ausreichen, um eine beachtliche Architektur von 16 m Länge, 12 m Breite und 10 m Höhe zu erschaffen.

Warum sich Papier als Baummaterial noch nicht durchgesetzt hat, liegt wahrscheinlich an mangelnden Materialkennwerten, auf die sowohl Architekten in der Planung, als auch Baufirmen in der Ausführung zurückgreifen könnten. Baut man mit Papier, müssen vorab zahlreiche Materialtests durchgeführt werden, um ein sicheres, standfestes und robustes Gebäude gewährleisten zu können. Jedes konventionelle Material, ob Stahl, Beton, Glas oder Holz, wird bereits mit Hilfe von Normen und Standards definiert, die als verlässliche Grundlage dienen. Damit sich auch Papier als "konventionelles" Material durchsetzen kann, ist es wichtig, durch intensive Forschung und zahlreiche Materialversuche, ebensolche Standards zu definieren. Papier überzeugt durch Wandelbarkeit, durch vielseitige Einsatzmöglichkei-ten und durch die Tatsache, dass es ein Werkstoff aus erneuerbaren Res-sourcen ist, der biologisch abbaubar, recycelbar und nahezu CO2-neutral ist. Papier ist ein Werkstoff mit hervorragenden Schall- und Wärmedämmeigenschaften, sowie guten mechanischen Festigkeitswerten. Ein Material, das auf Grund des geringen Eigengewichts nicht nur Rohstoffe eingespart, sondern auch Transport- und Montageaufwand reduziert, sowie Heiz- und Kühlaufwand von Gebäuden minimiert, was sich in weiterer Folge positiv auf den CO2-Haushalt auswirkt. Auf Grund des immer rasanter fortschreitenden Klimawandels, stehen The-matiken, wie Materialeffizienz, Ressourceneinsparung und minimierter CO2-Ausstoß, mehr denn je an der Tagesordnung. Diese Tatsachen könnten den Durchbruch für Papier als Baustoff in der Architektur bedeuten. Auch die weitere Optimierung der Papiereigenschaften mit Hilfe von Nano-technologie könnten dem Papier zukünftig neue Anwendungsbereiche eröffnen. Durch den Zusatz von nanofibrillierter Cellulose wird Papier wesentlich reißfester und robuster, als konventionelles Papier. Auch die Opazität kann gesteuert werden, wodurch Papier aus 100 % Cellulose, eine Transparenz von über 70 % erzielen kann. So reißfest wie Gusseisen und so transparent wie Glas, wäre es durchaus vorstellbar, dass nicht recycelbare, umweltschädliche Kunststofffolien und -Membranen bald der Vergangenheit angehören und der nachwachsenden und biologisch abbaubaren Variante aus Papier Platz machen.

Verarbeitet, wie herkömmliches Papier, zu Papierderivaten wie Karton, wür-de sich das Einsatzpotenzial entsprechend erweitern. Die Festigkeitswerte, gegenüber herkömmlichem Karton, könnten proportional steigen, dadurch könnte "Nanokarton" entweder höhere Lasten, bei gleichbleibender Materialstärke aufnehmen, oder bei gleichbleibender Lasteinwirkung, die Bauteilstärke minimieren. Ob Nanopapier, das Papier der Zukunft wird? Diese Frage kann abschlie-ßend nicht geklärt werden. Dass Papier aber enormes Zukunftspotential mit sich bringt, steht jedoch jetzt schon außer Frage.

Abschließend sei jedoch noch anzumerken: ob herkömmliches Papier oder Nanopapier - ein verant-wortungsbewusster Umgang, ein effizienter und ressourcenschonender Einsatz, sollten auch bei Materialien aus nachwachsenden Rohstoffen das A und O sein.

Zusammenfassung (Englisch)

2000 years paper history - a time, in which the material paper has constantly changed and developed, transformed itself to other materials in order to comply not only the traditional function as an information carrier. And although paper isn't a new material, as a building material, it cannot be called conventional. If somebody is thinking about paper architecture, one may think primarily about wallpaper or insulating materials. However, paper does not have to hide as insulation between the walls to find an application in the architecture.

Paper convinces due to its look, feel and ease of processing, especially as the material for numerous design and art objects, including sculptures, chairs, tables and other commodities. By characteristics such as flexibility, lightness and translucency, paper has the ideal conditions for this use. In architecture, this might be the reason, why paper as a building material gets hardly attention. But paper, processed into paper derivatives, can more than someone would suspect. Through various manufacturing and processing methods, paper becomes more stable, tear-resistant, water and fire resistant - and because of the low weight, paper is an ideal lightweight material. No other material brings only benefits, such as steel, which would quickly fail without fire protection cladding, or concrete, which compensated its low tensile strength with reinforcing steel; it is also necessary to combine paper with other materials to exploit the full potential. Paper composite materials can composite negative characteristics and unite positive properties of each material component. Thus paper brings the ideal conditions to be used not only in design and art, but also in architectural applications. Paper as a supporting element in the architecture is gaining higher importance, not least because of the numerous projects by Shigeru Ban.

His trademark, pillars made from cardboard tubes, has left its mark on other architects, such as Cottrell & Vermeulen or P. Gumuchdjian and S.

Spence, who also formed the supporting elements of their architecture from cardboard tubes. Other projects show that the potential of paper lies not only in the cardboard tube. Paper, processed to very strong and lightweight honey cardboard panels, demonstrates that the performance as a supporting element is far from being exhausted. A project by Dratz & Dratz shows, that ordinary newspapers fully sufficient to create an impressive architecture of 16 m length, 12 m wide and 10 m height. Why paper has not yet established as a building material is probably due to insufficient material parameters, which help architects in the planning process and construction companies in the execution. If somebody wants to build with paper, in advance a number of material tests have to be performed, to ensure a safe, stable and robust building. Each conventional material, whether steel, concrete, glass or wood, is already defined with norms and standards, which serve as a reliable basis. That paper also can enforce as a "conventional" material, it is important to define just such standards through intensive research and numerous material attempts. Paper impresses with versatility, with many possible applications and the fact, that the resource of paper is renewable, biodegradable, recyclable and nearly CO2-neutral. Paper is a material with excellent sound and thermal insulation properties and good mechanical strength values. Paper as a lightweight material saves not only raw material, it also reduces transportation and installation costs, and minimizes heating and cooling requirements of buildings, which has a positive impact on the CO2-balance. Due to the increasingly rapid progression of climate change, are topics such as material efficiency, resource conservation and minimizing CO2 emissions, more than ever on the agenda. These facts could mean a breakthrough for paper as a building material in the architecture. Also the further optimization of paper properties with the help of nanotechnology could open new applications in the future. By the addition of nanofibrillar cellulose, paper gets much stronger and durable than conventional paper. Even the opacity can be controlled.

Paper made from 100% cellulose can achieve a transparency of about 70%.

With a tensile strength compared to cast iron and a transparency like glass, it is conceivable that non-recyclable, polluting plastic films and membranes can be soon replaced by the variant from biodegradable paper. Nanopaper processes to paper derivatives such as cardboard would increase the potential use accordingly. The strength values compared to conventional cardboard could increase proportionately, so that "Nano-cardboard" could either absorb higher loads with constant thickness, or could minimize the component thickness at a constant applied load.

Is nanopaper the paper of the future? This question cannot be clarified at this time.But nowadays it can already be said, that paper brings enormous potential for the future with it. Finally, it should still be noted, whether conventional paper or nanopaper; a responsible approach, an efficient and resource-efficient use should have highest priority, even by materials of renewable resources.

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