DE10346365B4

DE10346365B4 - Verfahren zur Aufbereitung von Naturfaserpflanzen

Info

Publication number: DE10346365B4
Application number: DE10346365A
Authority: DE
Inventors: Christian Prof. Dr.-Ing.habil. Fürll; Christine Dr.rer.nat. Idler; Ralf Dipl.-Ing. Pecenka; Bernd Dr.agrar. habil. Linke
Original assignee: Institut fur Agrartechnik Bornim eV
Current assignee: Institut fur Agrartechnik Bornim eV
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2005-08-18
Anticipated expiration: 2023-10-01
Also published as: EP1668175A1; WO2005033380A1; ATE506470T1; EP1668175B1; DE502004012422D1; DE10346365A1

Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zur Aufbereitung von Naturfaserpflanzen, wobei man DOLLAR A a) die erntefrischen Pflanzen häckselt und DOLLAR A b) das Häckselgut anschließend einem Sieb- und/oder Sichtverfahren unterzieht und dadurch Fasern von den anderen Pflanzenbestandteilen abtrennt und DOLLAR A c) die abgetrennten Fasern und das verbleibende Restfaser-Schäben-Gemisch getrennt weiterverarbeitet. DOLLAR A Ein Vorteil dieses neuen Verfahrens ist es, dass bereits unmittelbar nach der Ernte der Naturfaserpflanzen besonders wertvolle Faserbestandteile gewonnen werden können. Vorteilhaft ist darüber hinaus, dass die Fasern keine Qualitätseinbußen (insbesondere Festigkeitseinbußen) durch die Konservierung erleiden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von Naturfaserpflanzen.
Für die Fasergewinnung aus Naturpflanzen existieren aufwändige Aufbereitungsverfahren. Sie haben alle zum Ziel, die Fasern von den Schäben – den Holzbestandteilen und sonstigen Pflanzenbestandteilen – zu trennen, und beide Komponenten einzeln zu verwerten. Bei den gängigen Verfahren muss das Naturfaserstroh hierfür für die Aufbereitung auf lagerfähige Trockensubstanzgehalte heruntergetrocknet werden. Die Trocknung erfolgt im Allgemeinen auf dem Feld, wodurch die Qualität des Naturfaserstrohs stark von der Witterung abhängig ist.

Ein Verfahren bei dem diese Witterungsabhängigkeit ausgeschlossen wird, ist in der DE 197 560 46 A1 offenbart. Bei diesem Nassverfahren wird Hanf bei der Ernte als ganze Pflanze gehäckselt und anschließend konserviert. Das Trennen der Klebeverbindung zwischen Fasern und Schäben kann zum Beispiel in einer Scheibenmühle erfolgen, wobei bei diesem Verfahren die gesamte aufgefaserte Pflanzenmasse für die Herstellung von Produkten genutzt wird. Das Separieren hochwertiger Fasern vor der weiteren Verarbeitung wird jedoch nicht offenbart.

Ferner sind aus der DE 198 41 092 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbereiten von Fasernpflanzenmaterial bekannt, bei dem auch ein Teil der Fasern bereits unmittelbar nach dem Zerkleinern abgetrennt werden. Allerdings wird hierbei das Faserpflanzenmaterial gepresst und dabei aufgebrochen und dann in Abschnitte gewünschter Länge zerschnitten. Dabei kann auch ein Teil des Faserma terials abgetrennt werden. Bei diesem Verfahren ist es aber erforderlich, das Pflanzenmaterial im trockenen Zustand in die Zerkleinerungsvorrichtung einzubringen. Feuchte, also erntefrische Pflanzenstängel würden zu einem Verkleben der Innenteile der Vorrichtung führen. Bei dieser Vorrichtung handelt es sich lediglich um einen herkömmlichen Tabakschneider. Diese Tabakschneider sind derart konstruiert, um bereits getrockneten und fermentierten Tabak zu zerkleinern.

Aus der WO 097/45573 A1 ist ferner ein Ernte- und Verarbeitungsverfahren für grüne Pflanzenstängel bekannt. Bei diesem Verfahren werden die Pflanzenstängel der Länge nach aufgebrochen und die äußeren Bestandteile von den inneren getrennt und anschließend zerkleinert. So schließt sich beispielsweise ein Entrindungsprozess an und ferner wird das Mark aus den Pflanzen herausgetrennt. Erst im Anschluss daran kann überhaupt die Abtrennung der wertvollen Fasern aus dem Zerkleinerungsgut erfolgen.

Bei den beiden eben beschriebenen Verfahren tritt der Nachteil auf, dass die Pflanzen in ihrer Gänze der Länge nach aufgebrochen werden müssen.

Die vorgenannten Verfahren des Standes der Technik weisen somit erhebliche Nachteile auf.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und ein wirtschaftliches Verfahren bereit zu stellen, um bereits aus erntefrischen Naturfaserpflanzen die wertvollen Fasern zu gewinnen.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist also ein Verfahren zur Aufbereitung von Naturfaserpflanzen, wobei man

a) die erntefrischen Pflanzen häckselt und
b) das Häckselgut anschließend im erntefrischen Zustand einem Sieb- und/oder Sichtverfahren unterzieht und dadurch Fasern von den anderen Pflanzenbestandteilen abtrennt und
c) die abgetrennten Fasern und das verbleibende Restfaser-Schäben-Gemisch getrennt weiterverarbeitet.

Besonders vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Verfahren, wenn man die Verfahrensschritte a) und b) ohne längere Zwischenlagerzeit unmittelbar nach der Ernte ausführt.

Besonders vorteilhaft ist es weiterhin, dass man die Verfahrensschritte a) und b) in getrennten Vorrichtungen ausführt.

Vorteilhaft ist es ferner, dass man die abgetrennten Fasern zu hochwertigen Verarbeitungsprodukten, nämlich Baustoffen, Dämmstoffen, Verpackungsmaterialien, Faserverbundstoffen oder Kompositen, weiter verarbeitet.

Vorteilhaft ist darüber hinaus, dass die Fasern keine Qualitätseinbußen (insbesondere Festigkeitseinbußen) durch die Konservierung erleiden.

Besonders bevorzugt ist es dabei, dass man die abgetrennten Fasern vor dem Weiterverarbeiten trocknet.

Bevorzugt ist es außerdem, dass man die abgetrennten Fasern vor dem Trocknen einer weiteren Reinigung und einem Faseraufschluss unterzieht.

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es bevorzugt, dass man das Restfaser-Schäben-Gemisch mit oder ohne Zusätze in Silos konserviert, röstet, plastifiziert und bis zur Verarbeitung lagert. Dabei ist es besonders bevorzugt, dass man die Zerfaserung des gelagerten Restfaser-Schäben-Gemisches ohne einen gesonderten Plastifizierungsprozess durch Scherbeanspruchung durchführt. Ganz besonders ist dabei bevorzugt, dass man die Zerfaserung mittels Doppelschneckenextrudern oder Scheibenmühlen mit vorzugsweise 0,3 mm Mahlspalt durchführt.

Bevorzugt ist auch, dass man die Verarbeitung des aufgeschlossenen Restfaser-Schäben-Gemisches zu Verarbeitungsprodukte, nämlich Baustoffen, Dämmstoffen oder Verpackungsmaterialien, ohne vorherige Trocknung im Nassverfahren durchführt.

Bevorzugt ist auch ein Verfahren, bei dem man die Verarbeitung des aufgeschlossenen Restfaser-Schäben-Gemisches zu Verarbeitungsprodukten, nämlich Baustoffen, Dämmstoffen, Verpackungsmaterialien, Faserverbundstoffen oder Kompositen, nach vorheriger Trocknung im Trockenverfahren durchführt.

Mit der hier vorliegenden Erfindung wird somit das Problem der Trennung von feuchten Fasern aus dem frisch gehäckselten Gut gelöst. Damit wurde ein neues Gesamtverfahren zur Faserverwendung realisiert.

Überraschenderweise wurde auch festgestellt, dass im Gegensatz zur DE 197 56 046 A1 , welches noch auf die Bearbeitung von Hanf allein beschränkt war, das erfindungsgemäße Verfahren auch für viele andere Naturfaserpflanzen weitgehend unabhängig von der Witterung in der Erntezeit angewendet werden kann.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es also möglich, erntefrische Pflanzen, welche Naturfasern enthalten, zu verarbeiten und die wertvollen Naturfasern bereits in diesem Stadium zu gewinnen.

Geeignete Naturfaserpflanzen sind beispielsweise Flachs (Leinen), Hanf, Jute, Sunn, Kenaf, Urena, Rosella und Ramie.

Unter erntefrisch wird im Sinne der vorliegenden Erfindung Pflanzenmaterial verstanden, welches vor Abschluss der Samenreifung und ohne vorherige Trocknung vorliegt.

Überraschenderweise wurde auch gefunden, dass es besonders vorteilhaft ist, wenn zunächst das Häckselgut erzeugt wird und die Abtrennung der Fasern, also das anschließende Sieb- oder Sichtverfahren in einem gewissen zeitlichen Abstand vom eigentlichen Häckseln erfolgt. Es wurde gefunden, dass wenn die Weiterverarbeitung des Häckselguts nach zu großer zeitlicher Verzögerung (z.B. 24 h) erfolgt, Verderbprozesse einsetzen, die Faserausbeute und Qualität reduzieren.

Dies macht es möglich, die Naturfaserpflanzenernte in herkömmlicher Weise zu gestalten. Dies bedeutet, dass mit einem entsprechenden Häcksler und einem Transportmittel der erste Schritt des Verfahrens in herkömmlicher Weise durchgeführt werden kann. Das Transportmittel bringt dann die gehäckselten Pflanzenteile zu einem Sammelpunkt, an welchem das Sieb- bzw. Sichtvorrichtung fest installiert ist. In dem Augenblick, wo das Transportmittel das Häckselgut an die Sieb- bzw. Sichtvorrichtung anliefert, kön nen auch sogleich durch den entsprechenden Sieb- oder Sichtprozess Naturfasern bereit gestellt werden.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht auch noch darin, dass sowohl für das Häckseln als auch für das Abtrennen der Fasern aus dem Häckselgut herkömmliche, in der Landwirtschaft bzw. Faserindustrie bereits vorhandene Vorrichtungen benutzt werden können.

Auch stellt die Durchführung des Verfahrens für den Landwirt keine besondere Schwierigkeit dar.

Hierin liegt ein besonderer Vorteil, da keine aufwändigen und teuren Vorrichtungen, wie beispielsweise Tabakschneider, angeschafft werden müssen. Herkömmliche Häckselvorrichtungen und gebräuchliche Sieb- und Sichtanlagen können verwendet werden.

Besonders bevorzugt zur Faserabtrennung ist eine Kammschüttel (Schüttelmaschine), die in der Faserindustrie gebräuchlich ist. Aber auch andere Vorrichtungen, welche nach dem Prinzip der Kammschüttel wirken, sind besonders geeignet.

In der 1 ist ein Blockbild des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Zunächst wird aus dem Pflanzenbestand gehäckselt. Das so erhaltene Häckselgut wird derart behandelt, dass ein Separieren der entholzten Fasern aus dem erntefrischen Häckselgut erfolgt. Danach können die Bestandteile, nämlich die abgetrennten Fasern und das Restfaser-Schäben-Gemisch in herkömmlicher Weise weiter verarbeitet werden.
Die abgetrennten Fasern können direkt zu Endprodukten verarbeitet werden. Vorzugsweise kann aber vor dem eigentlichen Verarbeitungsprozess ein Trockenprozess vorangehen. Andererseits ist es auch möglich, dass man die ab getrennten Fasern einer weiteren Reinigung und ggf. einem Faseraufschluss unterwirft. Welche der beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrensabfolgen für die jeweilige Naturfaser am günstigsten ist, kann der Fachmann leicht feststellen. Der günstigste Verarbeitungsprozess hängt aber auch von dem herzustellenden Produkt ab.
Entsprechendes gilt für das Weiterverarbeiten des Restfaser-Schäben-Gemisches. Hier können übliche Verfahren angewendet werden. Beispielsweise werden diese Restfaser-Schäben-Gemische in Silos eingelagert, konserviert, dabei geröstet und plastifiziert. Die anschließende Weiterverarbeitung des Restfaser-Schäben-Gemisches ist an sich bekannt. So kann eine weitere Aufarbeitung durch Plastifizierungsprozesse und Weiterverarbeitung sowohl im Nassverfahren ohne vorherige Trocknung oder nach vorheriger Trocknung in Trockenverfahren durchgeführt werden. Derartige Maßnahmen sind dem Fachmann an sich bekannt.

Claims

Verfahren zur Aufbereitung von Naturfaserpflanzen, wobei man a) die erntefrischen Pflanzen häckselt und b) das Häckselgut anschließend im erntefrischen Zustand einem Sieb- und/oder Sichtverfahren unterzieht und dadurch Fasern von den anderen Pflanzenbestandteilen abtrennt und c) die abgetrennten Fasern und das verbleibende Restfaser-Schäben-Gemisch getrennt weiterverarbeitet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Verfahrensschritte a) und b) in getrennten Vorrichtungen ausführt.
Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man die abgetrennten Fasern zu Verarbeitungsprodukten, nämlich Baustoffen, Dämmstoffen, Verpackungsmaterialien, Faserverbundstoffen oder Kompositen, weiter verarbeitet.
Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man die abgetrennten Fasern vor dem Weiterverarbeiten trocknet.
Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man die abgetrennten Fasern vor dem Trocknen einer weiteren Reinigung und/oder einem Faseraufschluss unterzieht.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man das Restfaser-Schäben-Gemisch mit oder ohne Zusätze in Silos kon serviert, röstet, plastifiziert und bis zur Verarbeitung lagert.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass man die Zerfaserung des gelagerten Restfaser-Schäben-Gemisches ohne einen gesonderten Plastifizierungsprozess durch Scherbeanspruchung durchführt.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass man die Zerfaserung mittels Doppelschneckenextrudern oder Scheibenmühlen mit vorzugsweise 0,3 mm Mahlspalt durchführt.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass man die Verarbeitung des aufgeschlossenen Restfaser-Schäben-Gemisches zu Verarbeitungsprodukte, nämlich Baustoffen, Dämmstoffen, Verpackungsmaterialien, ohne vorherige Trocknung im Nassverfahren durchführt.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass man die Verarbeitung des aufgeschlossenen Restfaser-Schäben-Gemisches zu Verarbeitungsprodukten, nämlich Baustoffen, Dämmstoffen, Verpackungsmaterialien, Faserverbundstoffen oder Kompositen, nach vorheriger Trocknung im Trockenverfahren durchführt.