DE19756046A1

DE19756046A1 - Processing harvested hemp

Info

Publication number: DE19756046A1
Application number: DE1997156046
Authority: DE
Inventors: Gerhard Prof Dr Ing Kuehne; Michael Dipl Ing Mueller; Christian Dr Ing Fuerll; Christine Dr Rer Nat Idler; Detlef Dr Ing Ehlert
Original assignee: Inst Agrartechnik Bornim E V
Current assignee: Inst Agrartechnik Bornim E V
Priority date: 1997-12-17
Filing date: 1997-12-17
Publication date: 1999-06-24
Anticipated expiration: 2017-12-18
Also published as: DE19756046B4

Abstract

For the production and processing of hemp, the whole of the harvested hemp is kept moist and is used without separation of fibers and shives.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ernte, Konservierung, Aufbereitung und Ver arbeitung von Hanf für die Herstellung verschiedener Werkstoffe.The invention relates to a method for harvesting, preservation, preparation and Ver working of hemp for the production of various materials.

Hanf ist eine über Jahrtausende genutzte Kulturpflanze, die biologisch aus Wurzeln, Stengeln, Blättern und Samen besteht. Der Stengel enthält Bastfaserbündel, die im Holz (Schäben) eingebettet sind. Der Faseranteil beträgt je nach Hanfsorte und Wachstumsbedingungen 25% bis 30% in der Trockenmasse. Ursprünglich wurden vor allem die Bastfasern als Langfasern für die textile Weiterverarbeitung vorwie gend in Handarbeit gewonnen. Inzwischen sind auch Verfahren für die Verarbeitung von Kurzfasern zu verschiedenen Werkstoffen entwickelt worden. Dadurch ist bei spielsweise der Ersatz von Glas- oder Kohlefasern möglich geworden. Für die Fa sergewinnung existieren aufwendige Aufbereitungsverfahren. Sie haben nahezu alle zum Ziel, die Fasern von den Schäben zu trennen und beide Komponenten einzeln zu verwerten.Hemp is a crop that has been used for thousands of years and that is organic from roots, Stems, leaves and seeds exist. The stem contains bast fiber bundles, which in the Wood (shives) are embedded. The fiber content is depending on the hemp variety and Growth conditions 25% to 30% in the dry matter. Were originally especially the bast fibers as long fibers for textile further processing won by hand. In the meantime, there are also processes for processing from short fibers to various materials. This means that for example, the replacement of glass or carbon fibers has become possible. For the company Extraction processes are complex. They have almost all of them the goal is to separate the fibers from the shives and separate both components to recycle.

Bei allen trockenen Verfahren wird der Hanf auf dem Feld gemäht, mit Unterstützung durch verschiedene Schwadbearbeitungen getrocknet und als Grünhanf zu Ballen gepreßt. Wesentlich längere Feldliegezeiten sind notwendig, wenn durch die sog. Tauröste die Faserbündel freigelegt werden sollen. Neben der Tauröste existieren als weitere primäre Aufschlußverfahren die Wasserröste, mikrobielle und enzymati sche Aufschlußverfahren, Dampfdruckaufschlußverfahren, chemischer Aufschluß, Tensidaufschluß und Ultraschall-Aufschlußverfahren. Im weiteren erfolgt durch me chanische Bearbeitung mit Hilfe von Schwingen und Brechen die restliche Lösung der Fasern von den Schäben. Zur endgültigen Trennung werden Sieb- und Sicht verfahren angewendet. In letzter Zeit wurden auch Verfahren entwickelt, bei denen ungerösteter Grünhanf durch mechanische Prall-, Druck- und Schubbeanspruchung so aufbereitet wird, daß die Fasern von den Schäben gelöst werden.With all dry processes, the hemp is mown in the field with support dried by various swath processing and as green hemp to bales pressed. Much longer field lay times are necessary if the so-called Thaw the fiber bundles to be exposed. In addition to the dew roasts exist as a further primary digestion process, water roasting, microbial and enzymatic chemical digestion, vapor pressure digestion, chemical digestion, Surfactant digestion and ultrasound digestion processes. Furthermore, done by me mechanical processing with the help of swinging and breaking the rest of the solution the fibers from the shives. For the final separation, sieve and sight are procedure applied. Processes have recently been developed in which Unroasted green hemp due to mechanical impact, pressure and shear stress is prepared so that the fibers are detached from the shives.

Der Faseraufschluß ist auch durch das Silieren oder Feuchtkonservieren ohne und mit Zusätzen zu erreichen. Die Trennung der Fasern von den Schäben erfolgt da nach durch verschiedene Naßverfahren unter Ausnutzung der unterschiedlichen Dichten von Fasern und Schäben oder nach Trocknung des Konservates und evtl. mechanischer Bearbeitung durch übliche Sieb- und Sichtprozesse. Die durch alle diese Verfahren gewonnenen Bastfaserbündel können textiltechnisch zu Vliesen weiterverarbeitet, zu Kurz- bzw. Stapelfasern aufbereitet oder in chemothermisch mechanischen Verfahren zu feinen, die Papierblattbildung ermöglichenden Fasern veredelt werden. Diese Verfahren sind immer auf eine getrennte Verarbeitung der beiden Hauptkomponenten Bastfaserbündel und Schäben orientiert. Die Ökonomie der Endprodukte ist gegenüber den am Markt befindlichen traditionellen Vergleich sprodukten oft im Nachteil, weil mit der Abfallkomponente Schäben nur geringe Er löse erzielt werden können. In der Papierherstellung muß beispielsweise bei der Verwendung von Hanffasern gegenüber traditionellen Zellulosen mit 5 bis 7 mal hö heren Kosten gerechnet werden.The fiber pulping is also without and through the silage or wet preservation to achieve with additives. The fibers are separated from the shives after by different wet processes taking advantage of the different Sealing of fibers and shives or after the preserve has dried and possibly mechanical processing using conventional screening and vision processes. By everyone The bast fiber bundles obtained by these processes can be made into nonwovens using textile technology further processed, processed into short or staple fibers or in chemothermal mechanical processes to fine fibers that enable paper sheet formation be refined. These procedures are always based on separate processing of the two main components of bast fiber bundles and shives. The economy the end product is compared to the traditional comparison available on the market products are often at a disadvantage, because with the waste component shives only small amounts can be achieved. In papermaking, for example, at Use of hemp fibers compared to traditional cellulose with 5 to 7 times the height other costs can be expected.

Die Nachteile der bisher bekannten Verfahren sind:
The disadvantages of the previously known methods are:

- The harvesting processes are expensive and time-consuming Deforestation in the field with loss of a considerable proportion of shives bound
- The economy is reduced when using different roasting processes Often, there are also environmental problems
- So far, only processes are known in which the components fibers and fibers be separated so that they can then be processed individually.

Deshalb zielt die Erfindung auf die vollständige Nutzung der Hanfpflanzen im Her stellungsverfahren. Weiterhin soll eine Verbesserung der Ökonomie durch die An wendung der in der Landwirtschaft vorhandenen Häcksel-Erntetechnik und die Kon servierung des frischen Hanfhäcksels in ebenfalls in der Landwirtschaft vorhande nen Silos erreicht werden. Auf diese Weise wird bei der Ernte das Wetterrisiko aus geschlossen. Es gibt außerdem keine Feldliegezeiten mehr, so daß eine sofortige Bestellung der abgeernteten Flächen möglich ist. Die Verarbeitung des Hanfkonser vates, das entsprechend dem Bedarf ohne Qualitätsverluste kontinuierlich dem Silo entnommen werden kann, ist z. B. gegenüber der Holzaufbereitung mit erheblich ge ringerem Aufwand verbunden. Im Gegensatz zum mahlenden Aufschluß von Holz hackschnitzeln, bei dem vorher eine energieintensive Heißdampfplastifizierung (''Kochen") durchgeführt werden muß, wird die Plastifizierung des Hanfhäcksels durch die Feuchtkonservierung erreicht. Dadurch ist die anschließende Zerfaserung, z. B. in Scheibenmühlen mit relativ großen Mahlspalten von 0,2 mm bis 0,45 mm oder mit Doppelschneckenextrudern mit einem nur geringen Antriebsenergiebedarf verbunden. Um die Kosten zu minimieren, bietet sich eine Weiterverarbeitung zu verschiedenen Kompositen im nassen Medium bei Verwendung biologisch abbauba rer Bindemittel an. Möglich sind aber auch Verfahren, bei denen der Hanffaserstoff nach dem Zerfasern getrocknet und anschließend weiterverarbeitet wird. Dies sind insbesondere Prozesse der Herstellung faserverstärkter Plastmaterialien.Therefore, the invention aims at the full use of the hemp plants in the Her placement procedure. Furthermore, an improvement of the economy by the An use of the chopping harvesting technology available in agriculture and the con serving of the fresh hemp chop in farms also available silos can be reached. In this way the weather risk is eliminated during the harvest closed. There are also no more field lay times, so an immediate one Ordering the harvested areas is possible. The processing of the hemp canner vates that the silo continuously according to the need without loss of quality can be removed is z. B. compared to wood processing with considerably ge less effort. In contrast to the grinding of wood wood chips, which previously involved an energy-intensive hot steam plastification ('' Cooking ") must be carried out, the plasticization of the hemp chop achieved through wet preservation. This is the subsequent defibration, e.g. B. in disc mills with relatively large grinding gaps from 0.2 mm to 0.45 mm or with twin screw extruders with a low drive energy requirement connected. In order to minimize the costs, further processing offers itself various composites in the wet medium when using biodegradable binder. However, processes are also possible in which the hemp fiber material dried after defibrating and then further processed. these are in particular processes of manufacturing fiber-reinforced plastic materials.

Ein großer Vorteil des so gewonnenen Partikelgemisches gegenüber den am Markt etablierten Holzfasern und deren überragender Wirtschaftlichkeit sind die darin ent haltenen längeren Faserbündel und die um ein Vielfaches höhere Reißfestigkeit. Unter gewissen vergleichbaren Bedingungen wie Plattendichte, Bindemittelanteil und Herstellungsverfahren kann die Biegefestigkeit aus derartig produzierten Platten aus Hanffaserstoffen etwa doppelt so hoch sein als bei Holzfaserstoffplatten. Des halb ist die Verwendung derartiger Faserstoffe, bestehend aus Hanffasern und Schäben, überall dort vorteilhaft, wo langfaserige Bastfaseranteile im Gesamtge misch zur Festigkeitsgebung des Komposites beitragen.A great advantage of the particle mixture obtained in this way over those on the market established wood fibers and their outstanding economic efficiency are the ent longer fiber bundles and the many times higher tear resistance. Under certain comparable conditions such as board density, binder content and manufacturing process, the flexural strength can be made from such produced panels made of hemp fiber about twice as high as that of wood fiber boards. Des half is the use of such fibers, consisting of hemp fibers and Shives, advantageous wherever long-fiber bast fiber parts in the total ge mix contribute to the strengthening of the composite.

Die beschriebene Erfindung eines aufwandsminimierten Verfahrens zur Gewinnung eines Hanffaserstoffes, der aus Bastfasern und Schäben besteht, sowie dessen Weiterverarbeitung zu verschiedenen Werkstoffen bietet die Vorteile:
The described invention of an effort-minimized method for obtaining a hemp fiber material consisting of bast fibers and shives, as well as its further processing into different materials, offers the advantages:

- Application of known, existing, optimal harvesting methods and techniques
- Storage and preservation of the chopped hemp in agricultural Si going on and thus the continuous provision over the whole year
- plasticization during preservation
- Defibration with a low expenditure of grinding energy
- Manufacture of various materials using the entire hemp plant preferably with the use of biodegradable binders or use material bonds.

Claims

1. A process for the production of processing products from hemp, characterized in that the entire, moistly preserved hemp plant is used without separation of fibers and shives.

2. The method according to claim 1, characterized in that the chopped hemp Preserved, with or without additives in silos, roasted, plasticized and until ver work is stored.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the defibration of the moist canned hemp without a separate, upstream plasti fication process by shear stress, z. B. in disc mills with preferably 0.3 mm grinding gap or in twin screw extruders.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the processing of the open, fiberized hemp into processing products such as construction materials, insulating materials, packaging material or fiber composites (composites) done without prior drying in water-added processes.

5. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the processing of the digested, shredded hemp into processing products after between switched drying of the hemp fiber, in the drying process follows.