DE19517905A1 - Verfahren zur Herstellung einer Stoffgemisch-Masse, die ökologisch verträglich ist, zur Ausformung von Gegenständen wie Blumen- und Saattöpfe, Pflanzplatten, Gärschalen, Verpackungsformkörper, Dämmplatten sowie Floristikmaterial - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Stoffgemisch- Masse, die ökologisch verträglich ist, zur Ausformung von Gegenständen wie Blumen- und Saattöpfe, Pflanzplatten, Gärschalen, Verpackungsformkör­ per, Dämmplatten sowie Floristikmaterial.

Es ist bekannt, daß für die Anzucht von Pflanzen Töpfe eingesetzt werden, die aus besonders wasser- und luftdurchlässigem Material gefertigt sind. Hierzu werden Fasermaterial, Bims, Blähton sowie Gemische hiervon, sowie als Bindemittel Kunststoffe, Wachse, Leime, zum Teil geschäumt, bzw. Leim­ grundstoffe sowie sonstige Zusatzstoffe verwendet.

So ist in der DE-OS 39 30 960 ein Pflanzbehälter beschrieben, der aus Bläh­ schiefer, Blähton, Bims oder Gemischen hiervon sowie Zuschlagstoffen oder geschäumten Kunststoff besteht. Dabei sind die inneren Wandungen aus einem Gewebe aus Wolle oder Vlies. Das Ziel, die hohe Wasserdurchlässigkeit und der hohe Luftanteil in der Wandung wird hierbei durch Materialien erreicht, die nicht oder sehr schlecht biologisch abbaubar sind und daher ein arbeits- und kostenaufwendiges Aus- oder Umtopfen erfordern.

Weiterhin ist die DE-OS 42 34 737 bekannt, in der ein Pflanztopf beschrieben ist, der aus einzelnen Teilen zusammengesetzt ist, die aus einem hauptsäch­ lich oder ausschließlich nachwachsenden Fasermaterial bestehenden Flächen­ gebilde ausgestanzt ist. Diese Fasern sind Flachs- und/oder Jute und/oder Baumwollfasern. Hierbei sind die Fasern mit einer Acrylat-Dispersion oder einem Vinyl-Acetat gebunden. Die Bindung kann auch auf Stärke-Basis erfolgen. Nach der Formung werden die Töpfe verklebt, wobei der Klebstoff umweltfreund­ lich sein soll. Bei einem solchen Topf kann auf Grund der notwendigen Flexi­ bilität des Pflanztopfes die Stabilität und auf Grund der arteigenen Struk­ tur die Feuchtehaltung nicht oder nicht sicher gewährleistet werden.

Der in der DE-AS 24 09 594 beschriebene Pflanzbehälter zeichnet sich dadurch aus, daß der Kern der Wandung des Topfes aus tierischem Protein, wie Haut­ leim, Gelatine und Kasein, sowie aus Glyzerin als Kohlehydrat, aus Phosphat­ salz und Fasermaterial besteht und von einem zerbrechlichen, aber wasser­ dichten Mantel aus Paraffinwachs und mikrokristallinem Wachs umhüllt ist. Dadurch geht jedoch die so wichtige Wasser- und Luftdurchlässigkeit ver­ loren.

Bei den bekannten Herstellungsverfahren von Pflanzplatten, die zum Ziehen von Pflanzen, Stecklingen und Samen genutzt werden, treten analog zu den Töpfen die gleichen Nachteile auf.

In der DE-OS 41 14 294 sollen durch die Art der Konstruktion der Pflanzplatte, nämlich durch das Aufeinanderfügen von mehreren Schichten, z. B. von Naturfa­ sern, die durch Steppnähte verbunden werden, die Nachteile der mangelhaften Feuchtehaltung und -transport, die Luftdurchlässigkeit und die ökologische Unverträglichkeit vermieden werden. Konstruktionsbedingt sind derartige Platten flexibel. Deshalb kann die Pflanzplatte nur durch Verkleben, Nähen oder Verschweißen der Unterseite der Matte mit einer oder mehreren Folien erfolgen, die den Vorteil der Wasser- und Luftdurchlässigkeit wieder aufheben und das Anwendungsgebiet einschränken. Es sind Pflanztöpfe oder -platten be­ kannt, die überwiegend aus gepreßten Torfen bestehen. Ebenso wie die Verwen­ dung der Kunststoffe ist dieser Torfeinsatz aus ökologischen Gründen grund­ sätzlich abzulehnen, weil in diesem Fall dem Raubbau an natürlichen defizi­ tären Ressourcen Vorschub geleistet wird.

Die Herstellung von dämmenden Platten oder Formkörper wird in der DE-OS 28 48 038 beschrieben, wobei das Bindemittel zur Erzielung von lockeren Struk­ turen, d. h. zur Volumenvergrößerung der Platte von mehr als 20%, verschäumt wird. Das Verfahren erfordert eine Schaumstabilisierungskammer in der defi­ nierte Lochbleche oder -platten, Siebe und Düsen angeordnet sind.

Zusammenfassend sind all diesen bekannten Gegenständen die Nachteile zu eigen, daß die ökologische Verträglichkeit, d. h. die biologische Abbaubarkeit zwar erfüllt ist, jedoch das Produkt Mängel hinsichtlich des Gebrauchswertes, wie mangelhafte Festigkeit, schlechte Durchlässigkeit, mangelnde Dämmung oder hohe Dichte aufweist, oder aber es werden verwendungsgerechte Eigenschaften durch ökologische und biologische Nachteile erkauft.

Es ergibt sich deshalb die Aufgabe, ein Verfahren zu schaffen, das es ge­ stattet, Pflanztöpfe und -platten herzustellen, die eine hohe Festigkeit sowie Luft- und Wasserdurchlässigkeit, ggf. Wasserspeichervermögen, besit­ zen und die bei verwendungsgemäßem Kontakt mit dem Boden oder bei der Ent­ sorgung keine ökologische Schädlichkeit aufweisen. Weiterhin ist die Aufgabe dergestalt, daß auch andere Gegenstände, die eine ökologisch verträgliche Gestaltung verlangen und sonst vielfach eine Belastung der Umwelt darstel­ len, nach diesem Verfahren gestaltet werden können.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe ist aus dem kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1 und 2 zu entnehmen. Eine weitere Ausgestaltung der Erfin­ dung ergibt sich aus den Ansprüchen 3 bis 6.

Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer ökologisch verträglichen Stoffgemisch-Masse, die zur Ausformung von festen, luft- und wasserdurchlässigen Produkten einsetzbar ist, die ggf. auch eine dämmende Wirkung haben sollen, wird Roggen so zerkleinert, daß mindestens 60% der Teilchen eine Größe von < 160 µm haben, wobei dieses Mahlprodukt so hydratisiert wird, daß die Pentosane und löslichen Proteine filmbildende Eigenschaften entwickeln und andere Inhaltsstoffe quellen können, und das Gemisch verschäumt oder dispergiert werden kann, so daß produktbedingte, natürliche Zusatzstoffe, wie Fasern, Tone, Lehm und ähn­ liche Stoffe eingearbeitet werden können. Dieses Gemisch wird geformt und anschließend thermisch behandelt, getrocknet und/oder gepreßt. Das Verfah­ ren wird so geführt, daß inhaltsstoffliche Kleb- und Bindeeffekte auftre­ ten, wobei die Inhaltsstoffe so aufgeschlossen werden, daß eine Irreversi­ bilität bezüglich Löslichkeit eintritt, aber ein direkter Zugriff für die Mikroorganismen und für das Kleingetier des Bodens, wie zum Beispiel Regen­ würmer, gewährleistet ist.

Es hat sich gezeigt, daß die Belassung aller Inhaltsstoffe des Roggen­ kornes im Mahlprodukt bessere und stabilere Schäume ergibt, als bei Mahl­ produkten, bei denen Schalenfraktionen vorher entfernt wurden. Ferner zeig­ te es sich, daß der Roggenschaum aus Mahlprodukten mit hohem Feinanteil eine geringere Dichte ergibt als bei Verwendung von gröberen Mahlproduk­ ten.

Weiterhin ist es bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wichtig, daß durch eine intensive Zerkleinerung des ganzen Roggenkornes eine große Oberfläche entsteht, so daß die Pentosane und die löslichen Eiweißstoffe hydratisierbar sind und in Lösung gehen können und die übri­ gen Quellstoffe, die im Roggen bis zu 9% enthalten sind, Wasser aufnehmen, also quellen können. Bei Wasserzugabe entsteht dann ein Stoffgemisch, daß gut verschäum- und dispergierbar ist und das gut geeignet ist, produktbe­ dingt andere Zuschlagstoffe, wie Holz-, Lein-, Flachsfasern, Tone, Lehm, Kieselgur oder ähnliche Stoffe aufzunehmen, wobei Gemischdichten zwischen 0,300 - 0,750 g/ml entstehen, woraus dann nach der thermischen Behandlung Produktdichten von 0,150 bis 0,500 g/ml sich ergeben. Es hat sich ferner gezeigt, daß bei der Schaumherstellung eine bessere Schaumstabilität und ein größeres Schaumvolumen entsteht, wenn der pH-Wert des Stoffgemisches zwischen 7 und 13 eingestellt wird, was z. B. durch Kalkzugabe erfolgen kann. Ferner hat sich bei dem Verfahren gezeigt, daß zur Erreichung höchster Pro­ duktfestigkeiten das Stoffgemisch im Kern einer Temperatur von 45 bis 80°C mindestens 10 min und einer Temperatur von 90 bis 100° C mindestens 5 min ausgesetzt werden muß. Sinkende Verweilzeiten im unteren Temperaturbereich verringern die biologische Abbaubarkeit.

Die Erfindung bietet weiter den Vorteil, daß Pflanzplatten aus Materialien zusammengesetzt werden können, die stabil und dennoch kompostierbar und leicht abbaubar sind. Die in die Töpfe eingesäten oder pikierten Pflanzen enthalten zusätzlich Nährstoffe, die aus den verfahrensbedingt thermisch aufgeschlossenen Roggeninhaltsstoffen, dem Eiweiß-Pentosankomplex, den Schalenbestandteilen und der verkleisterten Stärke, durch bodeneigene Mikroorganismen gebildet werden. Bedingt durch die gute Wasserhaltung und durch den hohen Luftanteil, d. h. durch die Schaumstruktur und die Nährstoffverfügbarkeit können die Wurzeln den Mantel des Pflanztopfes oder die Pflanzplatte gut durchdringen und somit im Boden bei fortschrei­ tendem Wachstum fest einwurzeln. Man kann den Topf somit als Anzuchttopf verwenden und ohne Umzutopfen einpflanzen, da die Durchwurzelung des Topfes ein adaptionsfreies Anwachsen ermöglicht. Daher ist dieser Pflanztopf auch für die Anzucht größerer Pflanzen geeignet. Bei Anwendung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens kann der Topf so hergestellt werden, daß seine Struktur im Boden zwischen 4 bis 40 Wochen erhalten bleibt, was insbeson­ dere für die Anwendung im Baumschulbereich von Bedeutung ist.

Pflanzplatten, die man nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellt, eignen sich besonders für die Begrünung von Hängen und Böschungen, wo sonst das Ansiedeln einer Vegetation Schwierigkeiten bereitet. Die mit Samen bzw. mit jungen Pflanzen bestückten Platten können am Hang ausgelegt werden. Auch eine nachträgliche Sameneinbringung ist möglich. Da auch hier einem Durchwachsen der Wurzeln nichts im Wege steht, zumal die Platte auf Grund ihrer Eigenschaften gut die Feuchtigkeit hält, dient die Pflanzplatte zunächst dem Schutz des Hanges z. B. gegen Erosionsschäden; anschließend trägt die verrottende Platte zu einer Bodenverbesserung bei, dabei können noch ge­ zielt Bodenverbesserungsmittel in die Platte eingebracht werden. Die Pflanz­ platten und -töpfe tragen zu einer Vergrößerung der Population von Regen­ würmern bei, die ja bekanntermaßen ein Indiz für eine gute biologische Ver­ träglichkeit sind und für eine gesunde Bodenbeschaffenheit sorgen.

Aber nicht nur für biologische Zwecke lassen sich mit dieser Erfindung Pro­ dukte herstellen, sondern auch Gegenstände, deren Entsorgung stets mit Schwierigkeiten bei ihrem Unbrauchbarwerden verbunden ist. So lassen sich beispielsweise Verpackungsformkörper für empfindliche Geräte auf diese Weise herstellen, die bisher meist aus Polyurethan oder ähnlichen Kunststoffen gefertigt wurden und eine Belastung der Umwelt bei ihrer Beseitigung darstel­ len. Dies gilt auch für Gegenstände, die lediglich gebrauchswertbedingt Zu­ schlagstoffe enthalten, wie formalinhaltige Bindemittel wie Harze, Lacke oder für Stoffe, deren Zusatzstoffe im Boden Stoffe freigeben, die unkon­ trolliert durch die Bodenreaktionen entstehen. Auf diese Weise sind unter­ schiedlichste Formkörper herstellbar, da die Formung und thermische Behand­ lung keine besonderen Einschränkungen notwendig macht. Als Beispiele seien genannt: Gärschalen für Brote, Stabilisierungsecken für Waschmaschinen, Einsätze für Flaschen oder Kleingeräte, wärmedämmende Verpackungskörper und Blumengestecke für die Floristik.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich auch für die Herstellung von Platten für die Wärmedämmung. Es ist bekannt, daß derartige Platten oft gesundheitsschädliche Lösungsmittel enthalten oder selbst auf Grund der Faserstruktur gesundheitlich bedenklich sind. Die erfindungsgemäßen Plat­ ten sind frei von schädlichen Lösungsmitteln und sind ein umweltfreundli­ ches Produkt.

Die Erfindung ist an Hand von vier Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Beispiel 1

31 Gew.- % eines Mahlproduktes aus unbehandelten Roggenkörnern mit einem Teilchenanteil von 40% < 160 µm werden mit 46 Gew.-% Wasser mit einer Temperatur von 20° C homogen gemischt und 30 min bei Raumtemperatur wär­ mebehandelt. Diese Suspension wird mit traditionellen dynamischen Ver­ schäumungsgeräten entweder chargenweise oder kontinuierlich so verschäumt, daß eine Schaumdichte von 0,5 bis 0,6 g/ml entsteht. In diesen Schaum werden 23 Gew.-% lockere Flachsfasern mit einer Faserlänge von 10 bis 20mm mit bekannten dynamischen Mischern so eingemischt, daß eine Mischung mit einer Dichte von 0,6 bis 0,7 g/ml entsteht. Wahlweise können vegetations­ fördernde Inhaltsstoffe beigemischt werden. Diese Masse wird portioniert auf Massen von 150 g, die in Formen eingelegt und in Pressen, mit vorzugs­ weise drehbarem Oberteil in die gewünschte Form mit einem Durchmesser von 11 cm gebracht werden. Dabei beträgt die Wanddicke 5 bis 6 mm. Anschließend wird der Topfrohling sofort in einem Umluftofen bei 130°C 40 min thermisch so behandelt, daß eine Verkleisterung bzw. Koagulation der wesentlichsten Inhaltsstoffe eintritt und der Feuchteanteil des fertigen Topfes unter 12% liegt.

Beispiel 2

21 Gew.-% eines Mahlproduktes aus unbehandelten Roggenkörnern mit einem Teilchenanteil von 50% unter 160 µm werden mit 53 Gew.-% Wasser mit einer Temperatur von 20°C homogen gemischt. Anschließend werden 0,5 Gew.-% Hydratkalk zugegeben und einer Reaktions- bzw. Fermentationszeit von 10 min bei Raumtemperatur ausgesetzt. Die Suspension wird wie in Beispiel 1 auf eine Schaumdichte von 0,25 bis 0,30 g/ml verschäumt. In diesen Schaum wer­ den 23 Gew.-% lockere Holzfasern mit Faserlängen von 3 bis 30 mm und 2,5 Gew.-% Kieselgur in beschriebener Weise eingemischt, daß eine Mi­ schung mit einer Dichte von 0,4 bis 0,5 g/ml entsteht. In Plattenfor­ mern wird die Mischung endlos oder in Platten geformt, daß Schichtdicken von 15 bis 25 mm und Plattengrößen von 400 × 600 mm entstehen. Diese Platten bzw. das Plattenband wird mit Nadelwalzen perforiert, daß bei der späteren Verwendung die Aufnahme von Samen gewährleistet werden kann. Nach diesem Vorgang werden die Platten mit einer Unterhitze von 170°C und einer Umluftoberhitze von 80°C thermisch behandelt, so daß eine Pro­ duktfeuchtigkeit von 15% und eine Produktdichte von 0,30 g/ml entsteht.

Beispiel 3

22 Gew.-% eines Mahlproduktes mit einem Teilchenanteil von 50% unter 160 µm werden mit 55 Gew.-% Wasser, 2,5 Gew.-% fein gemahlenem Rapsstroh und 0,5 Gew.-% Hydratkalk bei Raumtemperatur gemischt und sofort in be­ schriebener Weise auf eine Schaumdichte von 0,3 bis 0,35 g/ml verschäumt. In diesen Schaum werden 20 Gew.-% Holzkurzschnittfasern so eingemischt, daß eine Schaumdichte von 0,4 bis 0,45 g/ml entsteht. Diese Masse wird in gewünschte Formen eingespritzt, wie zum Beispiel in Formen für Einsätze zur Aufnahme von Werkzeugen in Werkzeugkästen und gemeinsam mit den For­ mern bei 150° C in Umluftöfen getrocknet. Die Produktdichte beträgt 0,30 g/ml.

Beispiel 4

23 Gew.-% eines Mahlproduktes aus unbehandelten Roggenkörnern mit einem Teilchenanteil von 65% unter 160 µm, 2,5 Gew.-% Kaliumwasserglas und 1,5 Gew.-% Kieselgur werden mit 56 Gew.-% Wasser mit einer Temperatur von 15°C homogen gemischt und sofort in beschriebener Weise verschäumt, daß eine Schaumdichte von 0,20 bis 0,25 g/ml entsteht. In diesen Schaum werden 17 Gew.-% Kurzschnittfasern aus Holz und Flachs im Anteil von 50 : 50 eingemischt, in Plattenformern in beschriebener Weise geformt und unbehandelt in Chargen- oder Durchlauföfen in gleicher Weise behandelt, wie in Beispiel 2 beschrieben. Die Plattendichte beträgt 0,20 bis 0,22 g/ml und die Plattenfeuchte < 15%.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung einer Stoffgemisch-Masse, die ökologisch verträglich ist, zur Ausformung von Gegenständen wie Blumen- und Saattöpfe, Pflanzplatten, Gärschalen, Verpackungsformkörper, Dämm­ platten sowie Floristikmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß 10 bis 40 Gew.-% pflanzliche, vornehmlich proteinhaltige Rohstoffe wie sol­ che aus Roggenmahlprodukten mit einem Teilchenanteil von 40 bis 65 Gew.-% < 160 µm in 40 bis 70 Gew.-% Wasser verschäumt werden, wobei in den Schaum 10 bis 35 Gew.-% Zusatzstoffe wie zerkleinerte, faseri­ ge Pflanzenteile, 0,5 bis 2,5 Gew.-% Kalke, Tone, Lehme, Kieselgur sowie etwa 2,5 Gew.-% Wasserglas unter weitestgehender Schonung der Schaumstruktur zugesetzt und gemischt und die erhaltene Masse wärme­ behandelt und zu den gewünschten Gegenständen geformt, getrocknet und/oder gepreßt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 10 bis 40 Gew.-% pflanzliche, vornehmlich proteinhaltige Rohstoffe wie solche aus Roggenmahlprodukten mit einem Teilchenanteil von 40 bis 65 Gew.-% < 160 µm im trockenen Zustand in 40 bis 70 Gew.-% Wasser suspendierten, zerkleinerten faserigen 10 bis 35 Gew.-% Pflanzenteilen zugesetzt wer­ den sowie Zusatzstoffe zugegeben werden und anschließend intensiv ge­ mischt wird, wobei die Roggenmahlprodukte gleichzeitig verschäumt wer­ den und die erhaltene Masse wärmebehandelt und zu Gegenständen geformt, getrocknet und/oder gepreßt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stoff­ gemisch im Kern für mindestens 10 min einer Temperatur von 45 bis 80°C und anschließend für mindestens 5 min einer Temperatur von 90 bis 100°C ausgesetzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaum eine Dichte von 0,15 bis 0,7 g/ml aufweist und der pH-Wert auf 7 bis 13 eingestellt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatz­ stoffe Hydratkalk sowie Flachs, Rapsstroh, Hanf, Sisal, Jute, Stroh aller Getreidearten, Holzfasern, -späne, Wolle sowie Harze und Leime pflanzlicher oder tierischer Herkunft, Gerbstoffe und feuchte- und brennbarkeitsbeeinflussende Stoffe zugesetzt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trock­ nung der Gegenstände bei Temperaturen zwischen 70 und 170°C durchge­ führt wird.