DE19517905C2 - 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, Verpackungsformkörper, 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. Leimgrundstoffe sowie sonstige Zusatzstoffe verwendet.

So ist in der DE-OS 39 30 960 ein Pflanzbehälter beschrieben, der aus Blähschie­ fer, Blähton, Bims oder Gemischen hiervon sowie Zuschlagstoffen oder geschäum­ ten 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 kosten­ aufwendiges 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 hauptsächlich oder ausschließlich nachwachsenden Fasermaterial bestehenden Flächengebilde (Vlies) ausgestanzt sind. 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, bestehend aus Olefincopolymeren oder auf Stärkebasis, umweltfeundlich sein soll. Bei einem solchen Topf kann auf Grund der notwendigen Flexibilität des Pflanztop­ fes die Stabilität und auf Grund der arteigenen Struktur, nämlich durch die Behandlung mit den Bindemitteln, die Feuchtehaltung nicht oder nicht sicher gewährleistet werden. Weiter ist zu sagen, daß die Vliesherstellung sehr aufwendig ist und Binde- als auch Klebemittel wenig umweltfreundlich sind. Auch ist Stärke als Klebemittel nicht geeignet, da bei der Benetzung mit Wasser ihre Haltbarkeit verloren geht. Durch Anwendung der Bindemittel ist die Möglichkeit der Durchwurzelung des Pflanztopfes in Frage gestellt.

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 Hautleim, Gelatine und Kasein, sowie aus Glycerin als Kohlehydrat, aus Phosphatsalz und Fasermaterial besteht und von einem zerbrechlichen, aber wasserdichten Mantel aus Paraffinwachs und mikrokristallinem Wachs umhüllt ist. Dadurch geht jedoch die so wichtige Wasser- und Luftdurchlässigkeit verloren.

In der JP 6-32386 (A) ist ein Erdbehälter und ein Verfahren zu seiner Herstel­ lung beschrieben, der aus biologisch abbaubarem Material besteht. Eingesetzt wird Getreide wie polierter Reis, unpolierter Reis, japanische Hirse, Gerste, Hirse, Mais oder Bohnen; auch Stärke, Pflanzenprotein und Zellulose werden zugesetzt. Diese Materialien werden in ein geschlossenes Druckgefäß einge­ bracht und hoch erhitzt. Der hohe Druck in diesem Gefäß wird entspannt, wobei das Material verschäumt (gepufft?) wird. Das so gewonnene Gut wird anschlies­ send zu Behältern geformt oder gepreßt.

Um dieses Verfahren durchführen zu können, muß das einzusetzende Material in homogener Form vorliegen, da offensichtlich das Verfahren in einem Extruder durchgeführt wird. Durch die starke Erwärmung verlieren aber die in den Getreiden enthaltenen Proteine ihre Fähigkeit, als Bindemittel zu dienen, da dies nur im kalten und feuchten Zustand möglich ist. Auch die enthaltene Stärke wird durch die Erwärmung denaturiert und verliert ihre ihr im kalten Zustand innewohnenden Eigenschaften. Dabei ist der apparative Aufwand sehr groß und verteuert das Produkt.

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 Plat­ ten 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 bekannt, die überwiegend aus gepreßten Torfen bestehen. Ebenso wie die Verwendung der Kunststoffe ist dieser Torfeinsatz aus ökologischen Gründen grundsätzlich abzulehnen, weil in diesem Fall dem Raubbau an natürlichen defizitären 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 Strukturen, d. h. zur Volumenvergrößerung der Platte von mehr als 20%, ver­ schäumt wird, das Verfahren erfordert eine Schaumstabilisierungskammer in der definierte 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 Eigenschaf­ ten durch ökologische und biologische Nachteile erkauft.

Es ergibt sich deshalb die Aufgabe, ein Verfahren zu schaffen, das es gestat­ tet, Pflanztöpfe und -platten herzustellen, die eine hohe Festigkeit sowie Luft- und Wasserdurchlässigkeit, ggf. Wasserspeichervermögen, besitzen und die bei verwendungsgemäßem Kontakt mit dem Boden oder bei der Entsorgung keine ökologische Schädlichkeit aufweisen. Weiterhin ist die Aufgabe derge­ stalt, daß auch andere Gegenstände, die eine ökologisch verträgliche Gestal­ tung verlangen und sonst vielfach eine Belastung der Umwelt darstellen, 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 Erfindung 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 ähnliche Stoffe eingear­ beitet werden können. Dieses Gemisch wird geformt und anschließend thermisch behandelt, getrocknet und/oder gepreßt. Das Verfahren wird so geführt, daß inhaltsstoffliche Kleb- und Bindeeffekte auftreten, wobei die Inhaltsstoffe so aufgeschlossen werden, daß eine Irreversibilität bezüglich Löslichkeit eintritt, aber ein direkter Zugriff für die Mikroorganismen und für das Kleingetier des Bodens, wie zum Beispiel Regenwürmer, gewährleistet ist.

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

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 übrigen Quellstoffe, die im Roggen bis zu 9% enthalten sind, Wasser aufnehmen, also quellen kön­ nen. Bei Wasserzugabe entsteht dann ein Stoffgemisch, daß gut verschäum- und dispergierbar ist und das gut geeignet ist, produktbedingt andere Zu­ schlagstoffe, 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 Produktfestigkei­ ten 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 aufgeschlosse­ nen 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 Wur­ zeln den Mantel des Pflanztopfes oder die Pflanzplatte gut durchdringen und somit im Boden bei fortschreitendem 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 erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Topf so hergestellt werden, daß seine Struktur im Boden zwischen 4 bis 40 Wochen erhalten bleibt, was insbesondere 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 Durchwach­ sen der Wurzeln nichts im Wege steht, zumal die Platte auf Grund ihrer Eigen­ schaften 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 gezielt Bodenverbes­ serungsmittel in die Platte eingebracht werden. Die Pflanzplatten und -töpfe tragen zu einer Vergrößerung der Population von Regenwürmern bei, die ja bekanntermaßen ein Indiz für eine gute biologische Verträglichkeit sind und für eine gesunde Bodenbeschaffenheit sorgen.

Aber nicht nur für biologische Zwecke lassen sich mit dieser Erfindung Produk­ te herstellen, sondern auch Gegenstände, deren Entsorgung stets mit Schwierig­ keiten bei ihrem Unbrauchbarwerden verbunden ist. So lassen sich beispielswei­ se 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 darstellen. Dies gilt auch für Gegenstände, die lediglich gebrauchswertbedingt Zuschlagstoffe ent­ halten, wie formalinhaltige Bindemittel, wie Harze, Lacke oder für Stoffe, deren Zusatzstoffe im Boden Stoffe freigeben, die unkontrolliert durch die Bodenreaktionen entstehen. Auf diese Weise sind unterschiedlichste Formkörper herstellbar, da die Formung und thermische Behandlung keine besonderen Ein­ schränkungen notwendig macht. Als Beispiele seien genannt: Gärschalen für Brote, Stabilisierungsecken für Waschmaschinen, Einsätze für Flaschen oder Kleingeräte, wärmedämmende Verpackungskörper und Blumengestecke für die Flori­ stik.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich auch für die Herstellung von Plat­ ten für die Wärmedämmung. Es ist bekannt, daß derartige Platten oft gesund­ heitsschädliche Lösungsmittel enthalten oder selbst auf Grund der Faserstruk­ tur gesundheitlich bedenklich sind. Die erfindungsgemäßen Platten sind frei von schädlichen Lösungsmitteln und sind ein umweltfreundliches 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 Tempe­ ratur von 20°C homogen gemischt und 30 min bei Raumtemperatur wärmebehandelt. Diese Suspension wird mit traditionellen dynamischen Verschäumungsgeräten 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 20 mm mit bekannten dynamischen Mischern so eingemischt, daß eine Mischung mit einer Dichte von 0,6 bis 0,7 g/ml entsteht. Wahlweise können vegetationsfördernde Inhaltsstoffe beigemischt werden. Diese Masse wird portioniert auf Massen von 150 g, die in Formen eingelegt und in Pressen, mit vorzugsweise drehbarem Oberteil in die gewünsch­ te Form mit einem Durchmesser von 11 cm gebracht werden. Dabei beträgt die Wanddicke 5 bis 6 mm. Anschließend wird der Topfrohling sofort in einem Um­ luftofen bei 130°C 40 min thermisch so behandelt, daß eine Verkleisterung bzw. Koagulatiion der wesentlichsten Inhaltsstoffe eintritt und der Feuchteanteil des fertigen Topfes unter 12% liegt.

Beispiel 2

21 Gew.-% eines Mahlproduktes aus unbehandelten Roggenkörnern mit einem Teil­ chenanteil von 50% unter 160 µm werden mit 53 Gew.-% Wasser mit einer Tempe­ ratur von 20°C homogen gemischt. Anschließend werden 0,5 Gew.-% Hydratkalk zugegeben und einer Reaktions- bzw. Fermentationszeit von 10 min bei Raumtem­ peratur ausgesetzt. Die Suspension wird wie in Beispiel 1 auf eine Schaumdich­ te von 0,25 bis 0,30 g/ml verschäumt. In diesen Schaum werden 23 Gew.-% lockere Holzfasern mit Faserlängen von 3 bis 30 mm und 2,5 Gew.-% Kieselgur in beschriebener Weise eingemischt, daß eine Mischung mit einer Dichte von 0,4 bis 0,5 g/ml entsteht. In Plattenformern 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 Nadel­ walzen 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 Produktfeuchtigkeit 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 beschriebener 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 einge­ spritzt, wie z. B. in Formen für Einsätze zur Aufnahme von Werkzeugen in Werk­ zeugkästen und gemeinsam mit den Formern bei 150°C in Umluftöfen getrocknet. Die Produktdichte beträgt 0,30 g/ml.

Beispiel 4

23 Gew.-% eines Mahlproduktes aus unbehandelten Roggenkörnern mit einem Teil­ chenanteil 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.-% Kurz­ schnittfasern aus Holz und Flachs im Anteil von 50 : 50 eingemischt, in Plat­ tenformern 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.