DE102018103401B3

DE102018103401B3 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von gepressten Formaten aus nachwachsenden Rohstoffen

Info

Publication number: DE102018103401B3
Application number: DE102018103401.6A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-02-15
Filing date: 2018-02-15
Publication date: 2019-05-09
Anticipated expiration: 2038-02-16
Also published as: EP3751981A1; CN111726982A; WO2019158632A1

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von gepressten Formaten, insbesondere Baumaterialien aus nachwachsenden, in Ballen oder Bündeln angelieferten Rohstoffen, wobei die folgenden Verfahrensschritte realisiert werden:
- Öffnen der Ballen oder Bündel und Zuführen zu der Presse,
- Pressen der Rohstoffe zu einem Endlosstrang mit gleichbleibender Breite, Höhe und Dichte,
- Umhüllen des Endlosstranges mit einem Gewebe,
- Vernähen des Gewebes mit dem Endlosstrang,
- Schneiden des Endlosstranges in verarbeitbare Formate.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst die Vorrichtungsbestandteile: Trichter (2) zum Befüllen einer Pressvorrichtung (3), welche eine Vorpresse (4) und eine Nachpresse (5) aufweist, einen Rolltisch (6) mit Umhülleinheit (7), eine Näheinheit (8) sowie eine Schneidevorrichtung (9).

Description

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von gepressten Formaten, insbesondere Baumaterialien aus nachwachsenden, in Ballen oder Bündeln angelieferten Rohstoffen und ist anwendbar insbesondere in der ökologischen Bauwirtschaft, wobei nachwachsende Rohstoffe, wie zum Beispiel Stroh, Schilf, Heu, Hanf oder Wolle, Haare, Flachs - diese Rohstoffe ggf. auch - gemischt zur Produktion von Baumaterialien dienen.
Seit über einhundert Jahren wird weltweit mit Strohballen gebaut. Die amtlichen Zulassungen in den jeweiligen Ländern sind unterschiedlich. In Deutschland mit Stroh zu bauen, ist besonders streng reguliert. Besonders günstige Voraussetzungen für den Bau mit Strohballen sind immer dann gegeben, wenn das Stroh vom Acker nebenan kommt. Diese anzustrebende ökologische Variante ist jedoch nur selten realisierbar.
Stroh ist ein Abfallprodukt. Die jährlich zur Verfügung stehende Menge an Stroh in Deutschland beispielsweise würde reichen, um 300.000 Häuser aus diesem Material zu bauen. Das Stroh liegt hierzu vielfach aufbereitet in Form von Kleinballen, Rundballen oder Jumboballen vor.
Ein besonderes Problem des Bauens mit Strohballen liegt in der Art und Weise der Pressung. Es gibt verschiedenste Varianten von Strohballen-Pressen, wobei die Endprodukte des Pressvorganges oftmals nur schwer miteinander vergleichbar sind. Oftmals sind diese Endprodukte zu lose oder zu fest oder zu kurz oder zu lang oder falsch geschnürt oder anderweitig nur schwer vergleichbar.
Der Idealfall wäre: Stroh direkt vom Acker nebenan, keine langen Transportwege, gleiche Abmessungen und gleiche Pressdichte. Wird ein Haus aus Strohballen gebaut, kommen die Strohballen oft aus weiter Entfernung. Die Ballen haben dann abgerundete Ecken, wobei diese Fehlstellen mit losem Stroh nachträglich verstopft werden müssen.
Gemäß dem Stand der Technik werden Holzständerwerke, welche die Statik übernehmen, mit Strohballen, welche als Dämmstoff wirken, verfüllt und mit Lehm und/oder Kalk direkt verputzt.
Eine weitere bekannte Ausführungsvariante ist die Urbauweise mit Strohballen, wobei die Ballen wie Mauersteine versetzt übereinander gepackt werden. Ein geschlossener Ringanker verbindet das gesamte sogenannte Mauerwerk.
Eine Vorverdichtung findet statt, um ein späteres Setzen des Strohs zu verhindern. Das Dach wird auf dem Ringanker aufgebaut. Die Wand, bestehend aus Stroh, übernimmt die statische Funktion und ist gleichzeitig Dämmung und Putzträger.
Aus der EP 3 130 714 A1 ist eine Dämmplatte aus nachwachsenden Rohstoffen mit einem mindestens dreilagigem Aufbau bekannt, wobei die Mittellage aus Stroh oder ähnlichen nachwachsenden Rohstoffen besteht und eine obere und eine untere Decklage aus einem flexiblen Faser-Gewebe angeordnet ist, wobei die Lagen miteinander vernäht sind.
Die DE 198 10 862 A1 beschreibt ebenfalls eine Dämmplatte aus Stroh, bei der das Stroh faserig zerkleinert ist.
Mit der DE 20 2008 006 895 U1 wurde eine Verbundstruktur bekannt, welche durch Wirktechnologie oder Steppen textilmechanisch verfestigt ist.
Die DE 43 33 758 A1 schließlich beschreibt eine Isoliervorrichtung aus Naturfasern, welche verklebt, vernadelt oder versteppt und feuerhemmend behandelt sind.
Der Erfindung liegt daher die Aufgrabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Baumaterialien aus nachwachsenden Rohstoffen zu schaffen, welche die effektive Herstellung der Baumaterialien aus den nachwachsenden Rohstoffen ermöglichen, wobei lange Transportwege der Rohstoffe vermieden werden und preiswerte, ökologische Baumaterialen mit gleichen, reproduzierbaren Abmessungen dem Verwendungszweck entsprechend und gleicher Pressdichte resultieren.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale in den Ansprüchen 1 und 10. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen enthalten.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist die einfache und preiswerte Herstellung der Baumaterialien aus nachwachsenden, in Ballen oder Bündeln angelieferten Rohstoffen durch die Realisierung der folgenden Verfahrensschritte:

- Öffnen der Ballen oder Bündel und Zuführen zu der Presse,
- Pressen der Rohstoffe zu einem Endlosstrang mit gleichbleibender Breite, Höhe und Dichte, wobei der Pressvorgang als Vorpressen vor der Umhüllung mit Gewebe und als Nachpressen nach oder während dem Umhüllen mit Gewebe erfolgt.

- Umhüllen des Endlosstranges mit einem Gewebe,
- Vernähen des Gewebes mit dem Endlosstrang,
- Schneiden des Endlosstranges in verarbeitbare Formate.

Vor dem Zuführen der Rohstoffe zu der Presse kann ein Zerkleinern zweckmäßig sein.
Die nachwachsenden Rohstoffe sind insbesondere Stroh und/oder Schilf und/oder Heu und/oder Flachs und/oder Hanf und/oder Wolle und/oder Haare, das Gewebe ist Jute oder andere Materialen wie z. B. Metallgewebe oder Kunststoff als Schutz vor Nagetieren.
Bei der Ausführung des Pressvorgangs sowie bei dem Umhüllen des Endlosstranges sind verschiedene Realisierungsvarianten möglich.
Für bestimmte Anwendungsfälle ist ein einmaliger Pressvorgang ausreichend. Erfindungsgemäß ist es jedoch auch möglich, dass der Pressvorgang als Vorpressen vor der Umhüllung mit Gewebe und als Nachpressen nach oder während dem Umhüllen mit Gewebe erfolgt.
In einer weiteren Variante ist es auch möglich, dass das Gewebe bereits beim Vorpressen zugeführt und beim Nachpressen vernäht wird.
Verpressen und Vernähen kann in einem Arbeitsschritt erfolgen.
Auch für das Aufbringen des Gewebes bestehen verschiedene Möglichkeiten. So kann das Gewebe durch Auflegen auf den Endlosstrang und nachfolgendes Vernähen aufgebracht werden oder der Endlosstrang wird in einen Gewebeschlauch eingebracht. Das Einbringen kann man sich vorstellen analog der Wurstherstellung, wobei hier die Rohstoffe in einen Gewebeschlauch, beispielsweise mit kreisförmigem Querschnitt, eingebracht werden. Nachfolgend wird dann der gefüllte Schlauch verpresst und erhält einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt.
Ein zusätzlicher Vorteil der Erfindung resultiert daraus, dass die nachwachsenden Rohstoffe vor dem Pressen mit Lehm oder Kalk benetzt werden. Die Benetzung erfolgt dabei zweckmäßigerweise durch Sprühen. Nach dem Aufsprühen ist dann eine Vortrocknung zusätzlich zweckmäßig. Durch diese Maßnahmen erhöht sich das Eigengewicht der benetzten nachwachsenden Rohstoffe und damit auch das Wärmerückhaltevermögen, die Rohstoffe wirken also als Wärmespeicher. Es entstehen somit leicht Lehmformate mit hoher Dämmwirkung und eigener Feuchteregulation. Diese Materialien lassen sich dann direkt dübeln und einfach verputzen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist sowohl als mobile Fabrik für Handwerker, Heimwerker direkt vor Ort an der Baustelle zu betreiben. Ebenso ist es jedoch auch möglich, die erfindungsgemäße Vorrichtung stationär für Händler oder Hersteller von Wandelementen zu betreiben, wobei die Wandelemente dann auch vorgefertigt versendet werden können. Der Herstellungsprozess und Zuschnitt soll mittels PC gesteuert werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst die Vorrichtungsbestandteile, Trichter zum Befüllen der Pressvorrichtung, Vorpresse und Nachpresse, Rolltisch, Näheinheit, Umhülleinheit und Schneidevorrichtung,wobei der Pressvorgang in der Vorpresse als Vorpressen vor der Umhüllung mit Gewebe und in der Nachpresse als Nachpressen nach oder während dem Umhüllen mit Gewebe erfolgt.
Es ist zweckmäßig, vor dem Trichter zum Befüllen eine Zerkleinerungsvorrichtung anzuordnen.
Die Schneidevorrichtung kann zweckmäßigerweise mit einer Lasersteuerung (Programmierte und PC-gesteuerte) verbunden werden, um sehr genaue reproduzierbare Abmaße der Endprodukte zu erhalten. Dabei kann die Schneidevorrichtung mitlaufend ausgebildet und mit Messern und/oder Sägeblättern ausgerüstet sein.
Im Prozess der Herstellung der Endprodukte arbeitet die Maschine entweder ohne Unterbrechung in der Fließgeschwindigkeit, oder das Vernähen erfolgt stoßweise in speziellen Etappen. Die Konfektionierung der Endprodukte erfolgt entweder durch Abschneiden der vorbestimmten Längen im laufenden Betrieb oder auch dadurch, dass ein Strang von beispielsweise 4 m gepresst wird. Dieser Strang wird dann umgepackt auf einen anderen Tisch und kann unabhängig vom Restbetrieb auf die erforderlichen Längen geschnitten werden. Reste aus dem Schneideprozess werden zurückgeführt in den Trichter.
Die Erfindung soll nachstehend anhand von zumindest teilweise in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
Es zeigen:

1 eine Prinzipdarstellung der Bestandteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Wie aus der 1 zu ersehen ist, weist die erfindungsgemäße Vorrichtung im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Zerkleinerungsvorrichtung 1 auf, in welcher die zu verarbeitenden nachwachsenden Rohstoffe zerkleinert und einem Trichter 2 zugeführt werden. Von dem Trichter 2 wird das lose, zerkleinerte Material der Pressvorrichtung 3 zugeführt. Die Pressvorrichtung 3 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel erfindungsgemäß eine Vorpresse 4 und eine Nachpresse 5 auf. Das aus dem Trichter 2 der Pressvorrichtung 3 zugeführte Material wird in der Vorpresse 4 vorgepresst und der Nachpresse 5 zur Nachpressung zugeführt. Der durch das Pressen entstehende Endlosstrang wird mit einem Gewebe versehen. Das Gewebe kann sowohl beim Vorpressen als auch beim Nachpressen zugeführt, aufgelegt und durch eine Näheinheit 8 vernäht werden. Der mit dem Gewebe, beispielsweise mit Jute, versehene Endlosstrang läuft dann auf einem Rolltisch 5 weiter und wird nachfolgend der Schneidevorrichtung 9 zugeführt und dann in die vorgesehenen Abschnitte zerlegt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kommt das gepresste Material aus der Maschine als Endlosstrang. Dadurch lassen sich zentimetergenaue Stücke abtrennen.
Das Gewebe kann aufgelegt oder umhüllend aufgebracht werden. In einer bevorzugten Ausführungsvariante erfolgt nach dem Vorpressen und dem Umhüllen mit dem Gewebe in einer Umhülleinheit 7 ein nochmaliges leichtes Pressen in der Nachpresse 5, wobei das nochmalige leichte Pressen mit gleichzeitigem Vernähen des Gewebes an der breitesten Oberfläche kombiniert ist.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die gepressten Materialien zurzeit für Ständerwerke in den Abmessungen Höhe 20 cm, Breite 30 cm oder Höhe 10 cm, Breite 20 cm hergestellt. Die Maße und Pressdichte richten sich nach den jeweiligen Nachfragen.
Die Endprodukte können jedoch auch in Form einer eckigen Wurst realisiert werden. Hierbei wird Jute-Gewebe parallel zu einem Rohr geführt und die Enden werden vernäht. Hierdurch entsteht ein Schlauch, in dem die nachwachsenden Rohstoffe wie eine Wurst hineingepresst werden. Das Rohr verjüngt sich zur Pressform. Diese Art der Herstellung ist vergleichbar mit der Wurstherstellung beim Fleischer. Der vorerst kreisförmige Querschnitt des Schlauches mit den Rohstoffen wird durch Pressen in einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt überführt. Der Schlauch mit nunmehr rechteckigem oder quadratischem Querschnitt wird nun in die Endprodukte mit den gewünschten Abmaßen geschnitten.
Eine weitere Ausführungsform ist die gefaltete Matte. Es wird eine dünne Matte aus den nachwachsenden Rohstoffen, beispielsweise 3 cm, beidseitig mit Jute ummantelt erstellt. Je nach der Breite wird diese Matte dann zwei- oder dreilagig gefaltet und letztmalig vernäht. Ebenso ist es möglich, die Matte die Matte nur einseitig mit Gewebe zu belegen, auf Länge zu schneiden und dann von rechts und von links auf die dreifache Dicke umzuschlagen, nochmals zusammenzudrücken und dann zu vernähen.
In einer spezifischen Ausführungsvariante ist die Matte einige Male gefaltet und dann z. B. 9 cm hoch und 33 cm breit.
Ein Verstopfen von Fehlstellen im Mauerwerk entfällt und es können keine Wärmebrücken entstehen, das heißt, es resultiert ein homogener Wandaufbau.
Die Baumaterialien können aus als gepresste Formate für Kleintierhalter in Zoohandlungen Verwendung finden oder ähnlich wie Pellets der Verbrennung zur Wärmeenergieerzeugung dienen.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die hier dargestellten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist es möglich, durch Variation der Mittel und Merkmale sowie Verfahrensschritte weitere Ausführungsvarianten zu realisieren, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Zerkleinerungsvorrichtung
2: Trichter (Beschickung)
3: Pressvorrichtung (homogenes Gemenge + Pressen zusammen)
4: Vorpresse
5: Nachpresse
6: Rolltisch
7: Umhülleinheit
8: Näheinheit
9: Schneidevorrichtung (PC Laser gesteuert Zuschnitt)

Claims

Verfahren zur Herstellung von gepressten Formaten aus nachwachsenden, in Ballen oder Bündeln angelieferten Rohstoffen, umfassend die folgenden Verfahrensschritte: - Öffnen der Ballen oder Bündel und Zuführen zu der Presse, - Pressen der Rohstoffe zu einem Endlosstrang mit gleichbleibender Breite, Höhe und Dichte, wobei der Pressvorgang als Vorpressen vor der Umhüllung mit Gewebe und als Nachpressen nach oder während dem Umhüllen mit Gewebe erfolgt, - Umhüllen des Endlosstranges mit einem Gewebe, - Vernähen des Gewebes mit dem Endlosstrang, - Schneiden des Endlosstranges in verarbeitbare Formate.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gepressten Formate Baumaterialien oder Formate für Kleintierhalter oder Pellets zur Verbrennung zur Wärmeenergieerzeugung sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohstoffe vor dem Pressen zerkleinert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohstoffe Stroh und/oder Schilf und/oder Heu und/oder Flachs und/oder Wolle und/oder Haare sind und das Gewebe Jute oder Metall oder Kunststoff ist.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewebe bereits beim Vorpressen zugeführt wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewebe mit den gepressten Rohstoffen vernäht wird und das Pressen und Vernähen in einem Arbeitsschritt erfolgt.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohstoffe vor dem Pressen mit Lehm oder Kalk benetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Benetzung durch Sprühen erfolgt und vor dem Pressen eine Vortrocknung stattfindet.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewebe durch Auflegen auf den Endlosstrang und nachfolgendes Vernähen aufgebracht wird oder der Endlosstrang in einen Gewebeschlauch eingebracht und nachfolgend verpresst und vernäht wird.
Vorrichtung zur Herstellung von Baumaterialien aus nachwachsenden Rohstoffen, umfassend die Vorrichtungsbestandteile Trichter (2) zum Befüllen einer Pressvorrichtung (3), welche eine Vorpresse (4) und eine Nachpresse (5) aufweist, einen Rolltisch (6) mit Umhülleinheit (7), eine Näheinheit (8) sowie eine Schneidevorrichtung (9), wobei der Pressvorgang in der Vorpresse (4) als Vorpressen vor der Umhüllung mit Gewebe und in der Nachpresse (5) als Nachpressen nach oder während dem Umhüllen mit Gewebe erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Trichter (2) eine Zerkleinerungsvorrichtung (1) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidevorrichtung (9) mit einer Lasersteuerung verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidevorrichtung (9) (PC gesteuert) ist und Messer und/oder Sägeblätter aufweist und mitlaufend ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mobil ausgebildet ist, oder auch stationär, wenn Massenproduktion vor Ort vorgegeben ist.