DE102018001895A1

DE102018001895A1 - Verfahren zum Zerkleinern eines Rohrkolben-Blattbündels

Info

Publication number: DE102018001895A1
Application number: DE102018001895.5A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-03-08
Filing date: 2018-03-08
Publication date: 2019-09-12
Anticipated expiration: 2038-03-09
Also published as: DE102018001895B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zerkleinern eines Rohrkolben-Blattbündels, umfassend (a) Bereitstellen von mindestens einem Messer mit einer Schnittachse X; (b) Ausrichten des Blattbündels gegenüber der Schnittachse X, so dass die Hauptachse des ovalen Querschnitts des Blattbündels parallel zu der Schnittachse X des mindestens einen Messers liegt; und (c) Schneiden des Blattbündels mit dem mindestens einen Messer in der Orientierung gemäß Schritt (b). Weiter werden eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und damit erhaltenes zerkleinertes Material beschrieben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zerkleinern eines Rohrkolben-Blattbündels, eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie danach erhaltende, besonders vorteilhafte Materialien.
Aus der DE 197 57 418 A ist ein Dämm-, Füll- oder Packstoff aus der oberirdischen Biomasse von Rohrkolben bekannt, wobei die Aerenchymstruktur noch weitgehend erhalten ist. Zur Zerkleinerung werden die Blattabschnitte nach dem Häckseln in Längsrichtung durch parallele Messerscheiden geschickt, wobei sie in Streifen mit einer Breite von etwa 1 bis 10 mm zerlegt werden.
In der WO 2014/060114 A1 sind tragfähige und Wärme dämmende Bauelemente aus der Blattmasse von Typha beschrieben. Aus der WO 2012/107055 A1 sind bindemittelarme Formkörper aus Rohrkolben-Blattfasern bekannt.
Aufgrund des besonderen Aufbaus der einzelnen Typha-Blätter und ihrer Anordnung in den Typha-Blattbündeln besteht ein hoher Bedarf nach einfachen und zugleich effizienten Verfahren zur Zerkleinerung der Typha-Blattbündel, bei denen hochwertige zerkleinerte Materialien erhalten werden, die dann vorteilhaft zu Formkörpern weiterverarbeitet werden können.
Diese Probleme des Standes der Technik werden durch die verschiedenen Aspekte der vorliegenden Erfindung gelöst.
Zusammenfassung der Erfindung
Nach einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Zerkleinern eines Rohrkolben-Blattbündels, umfassend die folgenden Schritte.

a) Bereitstellen von mindestens einem Messer mit einer Schnittachse X;
b) Ausrichten des Blattbündels gegenüber der Schnittachse X, so dass die Hauptachse des ovalen Querschnitts des Blattbündels parallel zu der Schnittachse X des mindestens einen Messers liegt;
c) Schneiden des Blattbündels mit dem mindestens einen Messer in der Orientierung gemäß Schritt b), d. h. so dass die Hauptachse des ovalen Querschnitts des Blattbündels parallel zu der Schnittachse X des mindestens einen Messers liegt.

Nach einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform erfolgt die Ausrichtung des Blattbündels gemäß Schritt b) oben mit Hilfe einer Ausrichtungsvorrichtung, die vor dem mindestens einen Messer angeordnet ist.
Bevorzugt umfasst die Ausrichtungsvorrichtung mindestens ein erstes Walzenpaar, insbesondere zwei parallele, symmetrisch auslenkbare Walzen.
Nach einer Ausführungsform sind dabei die Achsen des ersten Walzenpaares parallel zu der Schnittachse X des mindestens einen Messers angeordnet. Vorzugsweise ist ein weiteres Walzenpaar vorhanden, dessen Achsen senkrecht zu den Achsen des ersten Walzenpaares stehen.
Nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform erfolgt über die über die Ausrichtungsvorrichtung auch

a) ein Vortrieb des Blattbündels zu dem mindestens einen Messer, insbesondere durch mindestens eine angetriebene Walze; und/oder
b) eine Messung einer oder mehrerer Dimensionen des Blattbündels, insbesondere der Dimensionierung des Querschnittes des Blattbündels.

Nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform erfolgt durch mindestens ein zusätzliches Messer bzw. Messerpaar mindestens ein zusätzlicher Schnitt senkrecht zur Hauptachse des ovalen Querschnitts des Blattbündels, insbesondere in einer Weise, dass eine Viertelung des Blattbündelquerschnitts entsteht.
Nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform erfolgt über ein zusätzliches Schneidemesser ein Abschneiden des Blattbündels in Querrichtung, sobald eine gewisse Dimensionierung bzw. ein gewisser Durchmesser des Blattbündels unterschritten wird.
Nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Ausrichtungsvorrichtung nicht mehr als 20 cm, insbesondere nicht mehr als 10 cm vor dem mindestens einen Messer angeordnet. Besonders bevorzugt ist eine Anordnung der Ausrichtungsanordnung 0 bis 20 cm, insbesondere 1 bis 10 cm vor dem mindestens einen Messer. Bevorzugt werden bei dem erfindungsmäßen Verfahren mindestens zwei, insbesondere mindestens vier, weiter bevorzugt mindestens sechs, insbesondere mindestens acht oder zehn Messer mit parallelen Schnittachsen verwendet.
Nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird dabei der Abstand der Messer mit paralleler Schnittachse kontinuierlich entsprechend der Verjüngung bzw. Verdickung des Blattbündels, insbesondere entsprechend der Veränderung des Querschnittes des Blattbündels senkrecht zur Hauptachse angepasst.
Weiterhin ist nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Abstand zwischen zwei benachbarten Messern bzw. deren Schnittachsen jeweils 1 bis 20 mm, bevorzugt 2 bis 10 mm, insbesondere 2 bis 6 mm.
Es ist nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform bevorzugt, dass die am weitesten entfernt und parallel zur Hauptachse des Blattbündelquerschnitts liegenden Randbereiche des Blattbündels abgetrennt und abgesondert werden, vorzugsweise in einem ersten Schneideschritt innerhalb des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Nach einer Ausführungsform weisen die abgetrennten Randbereiche eine Dicke von etwa 1 bis 10 mm, insbesondere etwa 1 bis 6 mm auf.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung des hierin beschriebenen Verfahrens, umfassend mindestens ein Messer mit einer Schnittachse X sowie eine davor angeordnete Ausrichtungsvorrichtung für das Ausrichten der zugeführten Rohrkolben-Blattbündel, insbesondere umfassend mindestens zwei Ausrichtewalzen, wobei die Ausrichtevorrichtung nicht mehr als 20 cm, insbesondere nicht mehr als 10 cm vor dem mindestens einen Messer angeordnet ist.
Noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung einer Ausrichtungsvorrichtung, insbesondere umfassend mindestens zwei Walzen, zur Ausrichtung von Rohrkolben-Blattbündeln bei deren Zerkleinerung mit Hilfe von mindestens einem Messer mit einer Schnittachse X, so dass die Hauptachse des ovalen Querschnitts des Blattbündels beim Schneiden parallel zur Schnittachse X des mindestens einen Messers liegt.
Schließlich betrifft ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ein zerkleinertes Material von Rohrkolben-Blattbündeln, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Partikel aus stabförmigen Teilchen mit 1 bis 6 mm Höhe, 2 bis 10 mm Breite bestehen oder diese enthalten, und wobei vorzugsweise mindestens 50 %, insbesondere mindestens 70 %, insbesondere mindestens 80 % der Teilchen auf einer Länge von 10 cm eine unzertrennte Aerenchym-Zwischenkammerwand aufweisen.
Detailbeschreibung der Erfindung
Wie vorstehend erwähnt betrifft die vorliegende Erfindung nach einem ersten Aspekt ein Verfahren zum Zerkleinern eines Rohrkolben-Blattbündels, umfassend die folgenden Schritte.

Ausgangsmaterial sind somit Rohrkolben-Blattbündel. Rohrkolben (botanischer Name Typha) mit ihren am häufigsten verbreiteten Arten Typha latifolia L. und Typha angustifolia L. sind in unserem Klima gut kultivierbare Wildpflanzen, die einen hohen Ertrag gewährleisten und einen umweltverträglichen Anbau ermöglichen.
Gemäß Schritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mindestens ein Messer mit einer Schnittachse X bereitgestellt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird dabei unter einem Messer jegliche Art von Schneidwerkzeug mit mindestens einer scharfen, schneidfähigen Klinge verstanden, oder auch jegliche andere Vorrichtung, die in der Lage ist Typha-Material zu schneiden, wie z.B. ein Laser.
Nach einer Ausführungsform kann unter Messer auch ein Paar von rotierenden oder feststehenden Messern oder Messerscheiden verstanden werden, die eine gleiche oder praktisch gleiche Schnittachse X aufweisen. Nach einer Ausführungsform ist unter einem Messer ein gegenläufig rotierendes Messerpaar zu verstehen, das um einige Millimeter überlappt und so einen Vortrieb des zu schneidenden Materials gewährleisten kann.
Gemäß Schritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt ein Ausrichten des Blattbündels gegenüber der Schnittachse X, sodass die Hauptachse des Querschnitts des Blattbündels parallel zu der Schnittachse X des mindestens einen Messers liegt. Typha-Blattbündel sind im Querschnitt nahezu oval. Ovale weisen als geometrische Formen eine Hauptachse auf, die der längsten Symmetrieachse bezüglich des ovalen Querschnitts entspricht. Weiterhin wird in herkömmlicher Weise unter der Nebenachse des ovalen Querschnitts die senkrecht zur Hauptachse stehende kürzere Symmetrieachse verstanden.
Es wurde im Rahmen der vorliegenden Erfindung nun überraschend gefunden, dass die vorstehende Ausrichtung der Hauptachse des ovalen Querschnitts des Blattbündels parallel zur Schnittachse X des mindestens einen Messers eine besonders vorteilhafte Zerkleinerung des Blattbündels ermöglicht. Dabei bleiben in besonders günstiger Weise die wertvollen Aerenchym-gefüllten Kammersysteme der Typha-Blätter bzw. Blattbündel erhalten. Auf diese Weise werden die wichtigen Aerenchym-Zwischenkammerwände möglichst geschont und gleichzeitig die natürlichen Außen- und Innenhautwände der Blätter zur Herstellung von zerkleinertem Material aus den Blattbündeln genutzt. Es können auch besonders scharf umrissene und symmetrische Partikel mit vorteilhaften Eigenschaften für die Weiterverarbeitung und den Einsatz z.B. als Dämmstoffe erhalten werden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird „parallel zu der Schnittachse „X“ vorzugsweise so verstanden, dass eine Abweichung von etwa ±10° der Ausrichtung der Hauptachse des ovalen Querschnitts des Blattbündels gegenüber der Schnittachse X akzeptiert werden kann. Insbesondere liegt die Abweichung bei nicht mehr als ±5°.
Bei einer anderen Orientierung, insbesondere der Orientierung der Hauptachse des ovalen Blattbündelquerschnitts senkrecht oder schräg zur Schnittachse X des Messers werden deutlich mehr Aerenchym gefüllte Kammern bzw. deren Zwischenkammerwände zerstört und insgesamt ein minderwertigeres Zerkleinerungsmaterial erhalten.
Gemäß Schritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nach der vorstehenden vorteilhaften Ausrichtung die Blattbündel mit mindestens einem Messer in der vorstehenden Orientierung geschnitten, d. h. sodass die Hauptachse des ovalen Querschnitts des Blattbündels parallel zu der Schnittachse X des mindestens einen Messers liegt.
Eine vorteilhafte Möglichkeit zur Ausrichtung des Blattbündels gemäß Schritt b) ist die Verwendung einer Ausrichtungsvorrichtung, die vor dem mindestens einen Messer angeordnet ist.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Ausrichtungsvorrichtung mindestens ein erstes Walzenpaar, insbesondere zwei parallele, vorzugsweise symmetrisch auslenkbare Walzen. Über ein solches Walzenpaar lassen sich die Blattbündel in die gewünschte Orientierung bringen und in dieser Orientierung dem mindestens einen Messer zum Schneidevorgang zuführen. Natürlich sind neben der Ausgestaltung mit zwei parallelen, vorzugsweise symmetrisch auslenkbaren Walzen auch anderen Gestaltungen für die Auslenkvorrichtung möglich, wobei jeweils gewährleistet werden muss, dass durch die Auslenkvorrichtung eine Orientierung der Blattbündel und eine Zuführung zu dem mindestens einen Messer so erfolgt, dass die Hauptachse des ovalen Querschnitts des Blattbündels parallel zu der Schnittachse X des mindestens einen Messers liegt, wenn das Blattbündel durch das mindestens eine Messer geschnitten wird.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform liegen die Achsen des ersten Walzenpaares der Ausrichtungsvorrichtung parallel zu der Schnittachse X des mindestens einen Messers. Nach einer vorzugsweisen Ausführungsform kann dabei ein weiteres Walzenpaar vorhanden sein, dessen Achsen senkrecht zu den Achsen des ersten Walzenpaares stehen. Dadurch kann eine noch bessere Fixierung bzw. Ausrichtung des Blattbündels beim Zuführen zu dem mindestens einen Messer in der gewünschten Orientierung sichergestellt werden. Dies ist auch vorteilhaft für eine exakte und effektive Entfernung der äußeren, oft verschmutzten und aerenchymarmen Blätter durch entsprechende Schäleinrichtungen bzw. Fräser. Ebenso hilft diese Zentrierung z.B. einer exakten Viertelung der Blattbündel-Querschnitte.
Grundsätzlich ist die Anordnung von zusätzlichen Walzen bzw. anderen Zuführungshilfen innerhalb der Ausrichtungsvorrichtung nicht ausgeschlossen und solche Mittel sind dem Fachmann geläufig.
Wie vorstehend beschrieben erfolgt über die Ausrichtungsvorrichtung nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform auch ein Vortrieb des Blattbündels zu dem mindestens einen Messer. Dies kann beispielsweise durch mindestens eine angetriebene Walze der Ausrichtungsvorrichtung erfolgen.
Zusätzlich oder alternativ kann nach einer Ausführungsform über die Ausrichtungsvorrichtung auch eine Messung einer oder mehrere Dimensionen des Blattbündels erfolgen. Vorzugsweise betrifft mindestens eine Messung die Dimensionierung des Querschnitts des Blattbündels. Über eine solche Messung kann dann die gewünschte Orientierung des Blattbündels bei der Zuführung zum mindestens einen Messer überprüft bzw. eingestellt werden. Die Messung erfolgt nach einer Ausführungsform beim Einzug durch das Walzenpaar, wobei dabei vorteilhaft mehrere Funktionen durch die Ausrichtungsvorrichtung erfüllt werden.
Nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform erfolgt über ein zusätzliches Schneidemesser ein Abschneiden des Blattbündels in Querrichtung, sobald eine gewisse Dimensionierung bzw. ein gewisser Durchmesser des Blattbündels unterschritten wird. Durch ein solches Abschneiden kann der sinnvoll verarbeitbare Teil eines Blattbündels festgelegt und mindestens einem Messer zugeführt werden. Insbesondere können die für eine Bearbeitung zu dünnen und nicht mehr ausreichend Aerenchym enthaltenden Endstücke der Blattbündel vorteilhaft vor dem Zuführen zu dem mindestens einen Messer ausgesondert werden.
Es wurde im Rahmen der vorliegenden Erfindung gefunden, dass die vorteilhafte Ausrichtung der Blattbündel besonders gut möglich ist, wenn die Ausrichtungsvorrichtung nicht mehr als 20 cm, insbesondere nicht mehr als 10 cm vor dem mindestens einen Messer angeordnet ist. Dieser Wert wurde als besonders günstig gefunden, da die Blattbündel von Typha eine gewisse Verdrillung in der Längsachse aufweisen, sodass bei dem vorstehenden geringen Abstand der Ausrichtungsvorrichtung von dem mindestens einen Messer eine besonders vorteilhafte Ausrichtung oder stetige Anpassung der Ausrichtung der Hauptachse des Blattbündelquerschnitts gegenüber der Schnittachse X des mindestens einen Messers erfolgen kann.
Nach einer besonders bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform werden im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung mindestens zwei, insbesondere mindestens vier, weiter bevorzugt mindestens sechs, insbesondere mindestens acht, weiter bevorzugt mindestens zehn Messer mit parallelen Schnittachsen verwendet. Wie vorstehend erwähnt, kann gemäß einer Ausführungsform ein Messer auch als ein Messerpaar, insbesondere ein gegenläufig rotierendes Messerpaar, z. B. mit leichter Überlappung angewendet werden, wobei bei dieser Ausführungsform gleichzeitig ein Einzug bzw. Vorschub des zu zerkleinernden Blattbündels durch die Messerrotation bereitgestellt werden kann.
Bevorzugt beträgt der Abstand zwischen zwei benachbarten Messern bzw. deren Schnittachsen jeweils 1 bis 20 mm, bevorzugt 2 bis 10 mm, insbesondere 2 bis 6 mm. Es wurde gefunden, dass dieser Abstand optimal für die Zerkleinerung der Blattbündel und die Erzeugung geeigneter zerkleinerter Materialien als Ausgangsstoff für die anschließende Herstellung von Formkörpern ist.
Nach einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform werden die am weitesten entfernt und parallel zur Hauptachse des Blattbündelquerschnitts liegenden Randbereiche des Blattbündels abgetrennt und abgesondert, vorzugsweise in einem ersten Schneideschritt. So erlaubt die erfindungsgemäße Orientierung der Hauptachse des Blattbündelquerschnitts gegenüber der Schnittachse X der Messer eine leichte und vollständige Abtrennung der vorstehenden Randbereiche, die wenig oder kein Aerenchym enthalten, und die weniger bzw. nur schlecht für die Weiterverarbeitung z. B. zu Dämm- oder Isolierstoffen geeignet sind. Bei der herkömmlichen Zerkleinerung gemäß Stand der Technik waren diese wenig vorteilhaften Seitenbereiche unweigerlich in dem zerkleinerten Material enthalten und beeinträchtigten die Eigenschaften des erhaltenen zerkleinerten Materials.
Bevorzugt weisen die abgetrennten Randbereiche eine Dicke von etwa 1 bis 10 mm, insbesondere 2 bis 6 mm auf, d. h. es werden in Bezug auf die Nebenachse des Blattbündelquerschnitts an beiden Seiten außen 1 bis 10 mm, insbesondere 2 bis 6 mm entfernt und abgesondert.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung des hier beschriebenen Verfahrens, umfassend mindestens ein Messer mit einer Schnittachse X sowie eine davor angeordnete Ausrichtungsvorrichtung für das Ausrichten der zugeführten Rohrkolben-Blattbündel, insbesondere umfassend mindestens zwei Ausrichtungswalzen, wobei die Ausrichtungsvorrichtung nicht mehr als 20 cm, insbesondere nicht mehr als 10 cm vor dem mindestens einen Messer beträgt.
Die Ausrichtungsvorrichtung, insbesondere zum axialen Ausrichten des zugeführten Rohrkolben-Blattbündels zu dem mindestens einen Messer wurde bereits vorstehend beschrieben. Auch der vorteilhafte Abstandsbereich der Ausrichtevorrichtung gegenüber dem mindestens einen Messer ist bereits vorstehend erläutert worden. Alle vorstehend beschriebenen Ausführungsformen bezüglich der Messer, deren Anordnung sowie den weiteren auf die Schneidevorrichtung bezogenen Merkmalen gelten selbstverständlich auch für die hierin beanspruchte erfindungsgemäße Vorrichtung in beliebiger Kombination.
Nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform werden Kämme eingesetzt, die die Messer auf Abstand halten, ein Ausweichen der Messer verhindern und die Partikel sicher aus dem Messerblock ausleiten. Dies führt nicht nur zu einer verbesserten Maßhaltigkeit der Partikel, sondern verhindert auch das Verkannten und die Zerstörung der Messer. Durch den Abstand der Messer wird die Breite der Partikel vorgegeben. Die Kämme können aus jedem geeigneten Material geformt sein, insbesondere aus Metall oder Kunststoff. Die Zähne des Kammes greifen dabei vorzugsweise zwischen die Messer, um diese in der Positionierung zu stabilisieren und ein Ausweichen zu verhindern.
Nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das mindestens eine Messer als Messerblock ausgestaltet, der aus zwei gegenläufigen Reihen paralleler, rotierender, scharfer Kreismesser besteht. Diese überschneiden sich vorzugsweise um etwa 1 bis 5 mm. Dadurch werden die Blattbündel zugleich durchgezogen und, je nachdem wie eng die Messer stehen, in Streifen bestimmter Breite zerlegt.
Nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform erfolgt eine gesonderte Erfassung und Behandlung eines jeden Blattbündels. Jedes von ihnen wird dabei über das Abtasten der Querschnittsform z.B. durch zwei zueinander senkrecht stehenden Einzugwalzenpaare mit einem Mitten- und Achsenbezug erfasst und der weiteren Bearbeitung zugeführt. Das Einzugwalzenpaar für die kürzere Achse (Nebenachse) gibt zugleich das Maß vor für den nächsten Arbeitsschritt, das Abtrennen der aerenchymarmen Seitenbereiche. Diese Abtrennung kann in einem gesonderten vorgeschalteten Schneidvorgang erfolgen, da sich die Blattbündel nach oben verjüngen und dieser Schnitt, anders als der darauf folgende „Gatterschnitt“ (mit dem mindestens einen Messer z.B. in der Form eines Messerblocks mit mehreren parallelen Messern) der Verjüngung folgen kann, um besonders wirksam die genannten Bereiche abzutrennen.
In einer Variante der Abtrennung der aerenchymarmen Seitenbereiche geschieht diese erst nach dem Durchgang des Blattbündels durch ein Schneidgatter in der Weise, dass Abweisbleche oder -rollen bzw. -bürsten schnell und im richtigen Augenblick der Verjüngung des Blattbündels folgend nach innen springen in die nächste Schnittebene des Schneidgatters und die vom Schneidgatter geschnittene Seitenware vom „Kern“ des zerkleinerten Blattbündels wegleiten.
Nach dem Abtrennen der seitlichen aerenchymfreien Bereiche kann vorzugsweise eine eine erneute Führung über zwei zueinander senkrecht stehende Walzenpaare erfolgen, um den Zusammenhalt des restlichen Blattbündels zu gewährleisten. Das Öffnungsmaß dieses Walzenpaares kann z.B. ebenfalls von den Einzugswalzen vorgegeben werden. Unmittelbar aus dieser erneuten Führung heraus kann das restliche Blattbündel z.B. von einem „Schneidgatter“ mit gegenläufigen Kreismessern erfasst und in weitgehend symmetrische, stabförmige Partikel zerlegt werden. Die doppelte Führung mit den genannten Walzenpaaren nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist auch aus anderem Grund vorteilhaft, da die Blattbündel in aller Regel eine Torsion vom unteren Ausschnitt bis zur oberen Auflösung in einzelne Blattspreiten aufweisen und von daher die Neigung haben, sich wieder in die „falsche“ Schnittebene zu drehen.
Wenn nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung über die Mechanik der Ausrichtungsvorrichtung die genaue Querschnittsform der Blattbündel (mit deren langer Achse = Hauptachse und kurzer Achse = Nebenachse) definiert wird, können z.B. gleich nach der Dimensionserfassung oder nach Abtrennen der aerenchymarmen Seitenbereiche mit einer Schälvorrichtung ggf. verschmutzte äußere Blätter oder Blatteile entfernt oder gereinigt werden.
Die Erfassung der Dimensionierung des Blatbündels wie hierin beschrieben, z.B. der Dicke des Blattbündels am unteren Ende erlaubt nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eine Einschätzung ihrer Länge und damit auch des Bereichs, in dem sich die Blattbündel in weniger aerenchymhaltige aber sklerenchymreichere Einzelblattspreiten auflösen. Die Blattbündel können daher an geeigneter Stelle gekappt und separiert werden. Diese Sortierung kann z.B. für eine Optimierung verschiedener Produktlinien hinsichtlich ihrer statischen Belastbarkeit und ihrer Wärmedämmeigenschaften genutzt werden.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung einer Ausrichtungsvorrichtung wie hierin beschrieben, insbesondere umfassend mindestens zwei Walzen, zur Ausrichtung von Rohrkolben-Blattbündeln bei deren Zerkleinerung mit Hilfe von mindestens einem Messer mit einer Schnittachse X, so dass die Hauptachse des ovalen Querschnitts des Blattbündels beim Schneiden parallel zur Schnittachse X des mindestens einen Messers liegt.
Schließlich betrifft ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ein zerkleinertes Material von Rohrkolben-Blattbündeln, herstellbar mit Hilfe des hierin beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der hierin beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung. Vorzugsweise besteht aus bzw. enthält das zerkleinerte Material einzelnen Partikel aus stabförmigen Teilchen mit 1 bis 6 mm Höhe, 2 bis 10 mm Breite und einer variablen Länge von beispielsweise 10 bis 250 mm. Dabei weisen aufgrund der vorteilhaften Zerkleinerung mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens zumindest 50 % (bezogen auf die Anzahl), insbesondere mindestens 70 %, weiter bevorzugt mindestens 80 %, noch weiter bevorzugt mindestens 90 % der Gesamtzahl der Partikel (stabförmigen Teilchen) des zerkleinerten Materials jeweils über eine Länge von 10 cm keine zertrennte Aerenchym-Zwischenkammerwand auf. Liegt die Länge des jeweiligen Teilchens unter 10 cm, gilt für diese Betrachtung die Gesamtlänge des jeweiligen Teilchens. In den stabförmigen Teilchen des erfindungsgemäßen zerkleinerten Materials ist vorzugsweise die Aerenchym-Zwischenkammerwand über eine Länge von mindestens 1 cm, vorzugsweise mindestens 5 cm, insbesondere mindestens 10 cm nicht durch den Schneidevorgang zerteilt worden. Unter einer Aerechym-Zwischenkammerwand versteht man dabei eine Wand, die innerhalb eines einzelnen Typha-Blattes zwei benachbarte Aerenchymkammern voneinander trennt, und bei der es sich nicht um eine Außenwand des Typha-Blattes handelt.
Nach einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform handelt es sich bei dem zerkleinerten Typha-Material um stabförmige Teilchen mit quadratischem oder möglichst quadratischem Querschnitt. Die Höhe und die Breite der stabförmigen Teilchen liegen vorzugsweise im oben genannten Bereich, wobei nach einer Ausführungsform die Höhe der Breite mit einer Abweichung von maximal 2 mm, insbesondere maximal 1 mm entspricht. Besonders bevorzugt entspricht die Höhe der Breite der Teilchen. Es wurde gefunden, dass mit dieser Partikelform am wirkungsvollsten jene Ordnungen erzeugt werden können, die statisch belastbare Dämmstoffe auszeichnen.
Weiterhin sind nach einer erfindungsgemäßen bevorzugten Ausführungsform mindestens 50 % der Gesamtzahl der stabförmigen Teilchen, insbesondere mindestens 75 %, weiter bevorzugt mindestens 80 % auf zwei gegenüberliegenden Seiten des Teilchenquerschnitts durch die ursprüngliche Innen- bzw. Außenhaut eines Blattes des ursprünglichen Blattbündels begrenzt.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die damit erhaltenen zerkleinerten Typha-Materialien ermöglichen es sowohl die Dämmwirkung sowie auch die Festigkeit in ein Endprodukt (z.B. einen Formkörper) zu übertragen. Es werden erfindungsgemäß fest umrissene Partikel bereitgestellt, die jeweils die kompletten vorteilhaften strukturellen Eigenschaften der Pflanze aufweisen. Dies bedeutet, dass jedes Partikel sowohl Schwammgewebe (Aerenchym) als auch Stützgewebe (Sklerenchym) enthält, wobei diese Partikel eine möglichst hohe Homogenität aufweisen.
Alle hierin beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung frei kombinierbar, es sei denn, es handelt sich für den Fachmann eindeutig um unvereinbare alternative Ausführungsformen.
Die Erfindung wird nun anhand der folgenden nicht beschränkenden Beispiele und Figuren weiter veranschaulicht.

1 zeigt eine Skizze der Blattstruktur, mit Schnittlinien nicht gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine Skizze der Blattstruktur, mit Schnittlinien gemäß der vorliegenden Erfindung.

In 1 ist der ovale Blattquerschnitt eines typischen Typha-Blattbündels etwa im Maßstab 2:1 dargestellt. Die Hauptachse (Längsachse) des Blattbündelquerschnitts ist als waagrechte Linie Y eingezeichnet. Die Schnittachse X der Messer ist durch senkrechte Linien angedeutet. Der Abstand der Messer beträgt z.B. etwa 4 mm. Es ist auch ersichtlich, dass die Schnittachse X des mindestens einen Messers etwa senkrecht zu der Hauptachse des Blattbündel-Querschnitts steht (nicht erfindungsgemäß). Die Kammerstruktur der Blätter im Blattbündel ist mit den durchgezogenen Linien (Stützgewebe) und der Punktierung (Schwammgewebe; Aerenchym) angedeutet. Aus der Zeichnung wird klar: diese Art der Zuführung der Blattbündel zum Schneidblock ist zwar sehr einfach, weil sie auf diese herkömmliche Weise liegend (auch wegen der in Längsrichtung sich oben auffächernden Blattspreiten) erfasst werden. Bei entsprechender Breite des Schneidblocks kann hiermit eine große Anzahl von Blattbündeln gleichzeitig nebeneinander durchgesetzt werden. Diese Art der Zerlegung der Blattbündel ist somit zwar recht leistungsfähig was den Durchsatz betrifft, erzeugt aber kaum Partikel von der gewünschten Stabform mit etwa quadratischem bis leicht rechteckigem Querschnitt. Die so hergestellten Partikel haben stark längsrechteckige bis sichelförmige Querschnitte und sind wenig geeignet Ordnungen zu erzeugen, die hochwertige Produkte auszeichnen. Bei der Zerteilung werden die besonders aerenchymarmen und minderwertigen Randbereiche (R) nicht abgetrennt und werden mit verarbeitet. Es wurde gefunden dass diese Randbereiche ungeeignet für die Produktion von Plattenmaterial mit guter Wärmedämmung sind, da sie mehr Klebstoff verbrauchen. So mindern sie die Wärmedämmwirkung in doppelter Hinsicht durch höheren Bindemittel- und niedrigen Aerenchymgehalt. Diese Art der nicht-erfindungsgemäßen Zertrennung senkt somit die Qualität des erhaltenen zerkleinerten Materials, das zudem schlechter weiterverarbeitet werden kann.
In 2 ist ebenfalls der ovale Blattquerschnitt eines Typha-Blattbündels im Maßstab 2:1 und die Hauptachse des Blattbündelquerschnitts als waagrechte Linie Y dargestellt. Die Schnittachsen X der Messer verlaufen hier erfindungsgemäß parallel zu der Hauptachse Y und sind durch waagrechte Linien dargestellt. Mit anderen Worten wird die Richtung der Auftrennung des Blattbündels gegenüber der Darstellung in 1 um 90° gedreht. Der Abstand der Messer beträgt z.B. etwa 4 mm.
2 zeigt deutlich den Effekt der Drehung der Schnittebene um 90°: Es werden nicht nur wesentliche mehr Stäbe mit „Idealform“ erhalten, sondern es lassen sich auch in der gleiche Schnittorientierung die aerenchymarmen (-freien) Blattbereiche außen an den kurzen Achsen (Nebenachse) des Ovals absondern. Es wurde gefunden, dass aufgrund der Packungsrichtung der Blätter im Bündel über fast den gesamten Bündelquerschnitt hinweg die aerenchymreichen Blattteile weitgehend senkrecht zur Längsachse geschichtet liegen, wohingegen die aerenchymfreien Seitenbereiche sich außen an den flach gewölbten Ovalseiten parallel zur Längsachse und Schnittebene versammeln.
Bei der erfindungsgemäßen Zerteilung werden somit die besonders aerenchymarmen und minderwertigen Randbereiche (R) erfindungsgemäß abgetrennt und nicht mit dem restlichen Material weiter verarbeitet. Dies erhöht die Qualität des erhaltenen zerkleinerten Materials, das zudem besser als scharf umrissene, symmetrische und stabförmige Teilchen weiterverarbeitet werden kann. Es ist auch ersichtlich, dass die wichtigen Aerenchym-Zwischenkammerwände bei dieser Zerteilung geschont werden.
Die folgenden Beispiele dienen lediglich zur Veranschaulichung der Erfindung und beschränken nicht den Schutzumfang der beanspruchten Erfindung.
Beispiel 1:
Blattbündel von Typha angustifolia mit einer Länge von 1-2 m werden einem (ersten) Walzenpaar zur Erfassung der Ausrichtung des Blattbündels (Ausrichtungsanordnung) und zum Vorschub in einer Weise zugeführt, welche ihre durch die Schwerkraft und die Ausbreitung der Blattspreiten im oberen Drittel bedingte natürliche Lage erfasst und in die axiale Ausrichtung durch das Walzenpaar fortsetzt. Die Blattbündel werden dem Walzenpaar bevorzugt mit dem dickeren Ende voran zugeführt. Das angetriebene Walzenpaar ist mit einer besonders haftfähigen Gummimasse beschichtet (wahlweise Stachelwalzen), befördert das Blattbündel mit einer Geschwindigkeit von etwa 0,5m / Sek., misst zugleich die Ausrichtung der Querschnittsachse(n) des Blattbündelovals und gibt die Information an nachfolgende Bearbeitungsstufen weiter (z.B. seitliches Abtrennen der Aerenchym-armen Bereiche, Wegkürzen der ebenfalls Aerenchym-armen Blattspitzen).
Dem ersten Walzenpaar folgt im Abstand von etwa 10 cm ein zweites Walzenpaar, dessen Achsen senkrecht zu denen des ersten stehen und dazu dienen, dass Blattbündel in beiden Achsen zu zentrieren und bei dieser Ausführungsform ebenfalls zur Ausrichtungsanordnung gehört.
So zentriert läuft das Blattbündel durch zwei Messer in Form von Schneidebändern (ähnlich Bandsägeblättern jedoch ohne Zähne), deren Schnittachsen (Schnittlinien) parallel zu und auf gegenüberliegenden Seiten der Hauptachse des Blattbündelquerschnitts verlaufen. Der Abstand der beiden Messer von der Hauptachse ist vorzugsweise jeweils gleich. Die beiden parallelen Messer bzw. Schneidebänder dienen dem seitlichen Abtrennen der Aerenchym-armen Bereiche im Blattbündel, die gesondert verwendet bzw. weiter verarbeitet werden können. Optional nähern sich die parallelen Messer bzw. Schneidebänder einander in ihrer Schnittebene im Maße der Verjüngung des Blattbündels kontinuierlich an, um die effiziente und ausschussarme Abtrennung der Aerenchym-armen Randbereiche weiter zu verbessern.
Zur besseren Stabilisierung des restlichen Blattbündels können zwei hintereinander angeordnete Walzenpaare folgen, die den Querschnitt von allen vier Seiten leicht zusammendrücken.
So gefasst bewegt sich das Blattbündel durch einen Schneidblock aus zwei senkrecht zueinander angeordneten Kreismesserpaaren, die es in vier Teile zerlegt. Ein zusätzliches Messer hat also eine Schnittachse, die senkrecht zur Hauptachse des ovalen Querschnitts des Blattbündels steht. Vorzugsweise haben dabei alle vier Teile einen gleichen oder annähernd gleichen Querschnitt, d.h. die Zerteilung erfolgt in etwa vier gleich große Viertel des Blattbündels.
Über ein zusätzliches Messer erfolgt dann ein Abschneiden des Blattbündels in Querrichtung, sobald eine gewisse Dimensionierung bzw. ein gewisser Durchmesser des Blattbündels unterschritten wird, d.h. wenn die Aerenchym-armen Bereiche zu stark im verjüngten Teil des Blattbündels zunehmen. Zur Zuführung zu dem zusätzlichen Messer werden wiederum senkrecht zueinander agierende Walzenpaare verwendet.
Danach werden die Blattbündel-Viertel je nach vorgesehener Verwendung weiter verarbeitet.
Beispiel 2:
Der Einzug der Blattbündel in die Scheideeinrichtung erfolgt analog dem Beispiel 1. Nach dem Einzug durch das erste Walzenpaar erfolgt jedoch keine weitere Zentrierung durch ein zweites Walzenpaar. So läuft das Blattbündel auf dem Schneidblock zu. Dieser besteht aus 8 angetriebenen Schneidebändern mit einer Dicke von ca. 0,5 mm (nur Schneide ohne Zähne). Die Schnitte erfolgen so, dass die Hauptachse des ovalen Querschnitts des Blattbündels parallel zu der Schnittachse X des mindestens einen Messers liegt.
Der Abstand der Schneidebänder untereinander beim Auftreffen auf das dicke Blattbündelende beträgt ca. 5 mm. Während des Durchlaufs des Blattbündels verkleinert sich dieser Abstand in gleichen Maß wie das Blattbündel dünner wird (bzw. die Achse des Blattbündelquerschnitts senkrecht zur Hauptachse abnimmt). Die Information für die hierfür notwendige Bewegung der Schneidbänder kommt vom Einzugswalzenpaar (Ausrichtungsvorrichtung). Bei diesem Schnittvorgang werden die Aerenchym-armen flachen Seiten des Blattovals mit geeigneten Leitblechen vom Materialstrom des mittleren Teils des Blattbündels abgewiesen und einer anderen Verwertung zugeführt. Nach diesem Vorgang wird der mittlere Hauptteil der Blattbündelmasse nochmals von zwei angetriebenen Walzen mit leichtem Druck weiterbefördert und dem Band zugeführt, das das längs aufgespaltene, von dem Aerenchym-armen Bereich befreite Blattmaterial in die Querschnitteinrichtung befördert.
Beispiel 3 (Vergleich):
Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch erfolgt Ausrichtung des Blattbündels nicht in erfindungsgemäßer Weise, so dass die Hauptachse des ovalen Querschnitts des Blattbündels parallel zu der Schnittachse X des mindestens einen Messers liegt. Vielmehr wurden die Blattbündel so dem Messer zugeführt, wie sie sich in natürlicher Weise gemäß der Schwerkraft und der Flachseite der im Querschnitt ovalen Blattbündel legen. Entsprechend erfolgten die Schnitte nicht so, dass die Hauptachse des ovalen Querschnitts des Blattbündels parallel zu der Schnittachse X des mindestens einen Messers liegt. Bei der Analyse der so erhaltenen, geschnittenen Blattbündel wurde festgestellt, dass diese wesentlich mehr Aerenchym-arme Bereiche enthielten. Beispielsweise daraus hergestellte Dämmmaterialien wiesen signifikant schlechtere Dämmeigenschaften auf.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19757418 A [0002]
WO 2014/060114 A1 [0003]
WO 2012/107055 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum Zerkleinern eines Rohrkolben-Blattbündels, umfassend die folgenden Schritte. a) Bereitstellen von mindestens einem Messer mit einer Schnittachse X; b) Ausrichten des Blattbündels gegenüber der Schnittachse X, so dass die Hauptachse des ovalen Querschnitts des Blattbündels parallel zu der Schnittachse X des mindestens einen Messers liegt; c) Schneiden des Blattbündels mit dem mindestens einen Messer in der Orientierung gemäß Schritt b), d. h. so dass die Hauptachse des ovalen Querschnitts des Blattbündels parallel zu der Schnittachse X des mindestens einen Messers liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtung des Blattbündels gemäß Schritt b) von Anspruch 1 mit Hilfe einer Ausrichtungsvorrichtung erfolgt, die vor dem mindestens einen Messer angeordnet ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtungsvorrichtung mindestens ein erstes Walzenpaar, insbesondere zwei parallelen, symmetrisch auslenkbaren Walzen umfasst.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen des ersten Walzenpaares parallel zu der Schnittachse X des mindestens einen Messers angeordnet sind, und vorzugsweise ein weiteres Walzenpaar vorhanden ist, dessen Achsen senkrecht zu den Achsen des ersten Walzenpaares stehen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über die Ausrichtungsvorrichtung auch a) ein Vortrieb des Blattbündels zu dem mindestens einen Messer erfolgt, insbesondere durch mindestens eine angetriebene Walze; und/oder b) eine Messung einer oder mehrerer Dimensionen des Blattbündels erfolgt, insbesondere der Dimensionierung des Querschnittes des Blattbündels.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch mindestens ein zusätzliches Messer bzw. Messerpaar mindestens ein zusätzlicher Schnitt senkrecht zur Hauptachse des ovalen Querschnitts des Blattbündels erfolgt, insbesondere in einer Weise, dass eine Viertelung des Blattbündelquerschnitts entsteht.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über ein zusätzliches Schneidemesser ein Abschneiden des Blattbündels in Querrichtung erfolgt, sobald eine gewisse Dimensionierung bzw. ein gewisser Durchmesser des Blattbündels unterschritten wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtungsvorrichtung nicht mehr als 20 cm, insbesondere nicht mehr als 10 cm vor dem mindestens einen Messer angeordnet ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei, insbesondere mindestens vier, weiter bevorzugt mindestens sechs, insbesondere mindestens acht oder zehn Messer mit parallelen Schnittachsen verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Messer mit paralleler Schnittachse kontinuierlich entsprechend der Verjüngung bzw. Verdickung des Blattbündels, insbesondere entsprechend der Veränderung des Querschnittes des Blattbündels senkrecht zur Hauptachse angepasst wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen zwei benachbarten Messern bzw. deren Schnittachsen jeweils 1 bis 20 mm, bevorzugt 2 bis 10 mm, insbesondere 2 bis 6 mm beträgt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die am weitesten entfernt und parallel zur Hauptachse des Blattbündelquerschnitts liegenden Randbereiche des Blattbündels abgetrennt und abgesondert werden, vorzugsweise in einem ersten Schneideschritt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die abgetrennten Randbereiche eine Dicke von etwa 1 bis 10 mm, insbesondere etwa 2 bis 6 mm aufweisen.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend mindestens ein Messer mit einer Schnittachse X sowie eine davor angeordnete Ausrichtungsvorrichtung für das Ausrichten der zugeführten Rohrkolben-Blattbündel, insbesondere umfassend mindestens zwei Ausrichtewalzen, wobei die Ausrichtevorrichtung nicht mehr als 20 cm, insbesondere nicht mehr als 10 cm vor dem mindestens einen Messer angeordnet ist.
Verwendung einer Ausrichtungsvorrichtung, insbesondere umfassend mindestens zwei Walzen, zur Ausrichtung von Rohrkolben-Blattbündeln bei deren Zerkleinerung mit Hilfe von mindestens einem Messer mit einer Schnittachse X, so dass die Hauptachse des ovalen Querschnitts des Blattbündels beim Schneiden parallel zur Schnittachse X des mindestens einen Messers liegt.
Zerkleinertes Material von Rohrkolben-Blattbündeln, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Partikel des zerkleinerten Materials aus stabförmigen Teilchen mit 1 bis 6 mm Höhe, 2 bis 10 mm Breite bestehen oder diese enthalten, und mindestens 50 %, insbesondere mindestens 70 %, insbesondere mindestens 80 % der Teilchen auf einer Länge von 10 cm eine unzertrennte Aerenchymzwischenkammerwand aufweisen.