DE4040114A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung kompostierbarer formkoerper aus pflanzlichen rohstoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor­ richtung zur Herstellung kompostierbarer Formkörper aus pflanzlichen Rohstoffen. Diese Formkörper eignen sich insbesondere zum Bestecken für floristische Zwecke wie Kreuze, Kränze, Kissen oder dergleichen, aber auch für Bauzwecke wie Dämm- und Isolierplatten. Es ist bekannt, sowohl floristische Steckkörper als auch bautechnische Dämmatten aus Kunststoffschaum nach verschiedenen Verfahren herzustellen. Der wesentliche Nachteil dieser Produkte besteht in der nach Funktions­ erfüllung notwendigen Abfallbeseitigung. Ein natürlicher Zerfall durch biologische Zersetzung ist nicht voll­ ständig möglich, und die Verbrennung führt zu er­ heblichen Umweltbelastungen.

Weiterhin ist es bekannt, solche Ausgangsmaterialien zu verwenden, die der natürlichen Verrottung durch Kompos­ tierung unterliegen. So beschreibt das DE-GM G 86 13 608.9 einen bindemittelfreien Formkörper für den Bindereibedarf zum Aufbinden von Tannengrün und zum Aufstecken von Blumen, Moos etc. Er besteht zu 70% bis 90% aus gehäckseltem Stroh mit einer bevorzugten Länge von 5 mm und zu 30% bis 10% aus Faserstoff. Der Faserstoff kann von jeder ligno­ zellulosehaltigen Pflanze wie Holz oder Stroh stammen, kann Holzschliff oder auch aufgeschlagenes Altpapier sein. Die Verfilzung des Faserstoffes genügt, um ohne Druck eine genügende Festigkeit des Formkörpers zu erreichen. Zur Wasserabweisung kann der Formkörper mit Emulsionen von Stearin oder auch Paraffin imprägniert werden. Diese technische Lösung hat den Nachteil, daß das bloße Ver­ filzen ohne mechanische und/oder thermische bzw. chemische Beeinflussung lediglich größere Formkörper mit geometrisch einfacher Kontur zuläßt. Die Festigkeit zum mehrmaligen Bestecken ist nicht gegeben. Nachteilig ist weiterhin, daß bei Nutzanwendung unter Feuchtigkeitseinfluß der Formkörper seine Stabilität verliert und zerfällt, oder zusätzlich mit chemischen Mitteln imprägniert werden muß.

Ferner sind aus der DE-OS 37 11 773 ein mit spitzförmigen Gegenständen besteckbarer Formkörper sowie Verfahren und Vorrichtung zu seiner Herstellung bekannt. Der Formkörper besteht aus einem porösen Material, das jeweils wenigstens teilweise einen Luftraum bildende und Elastizität auf­ weisende gekrempelte und/oder gekrümmte Zellulosepartikel mit Bindemittel umfaßt. Der Körper wird dadurch hergestellt, daß das Bindemittel durch Erwärmung verflüssigt wird, die Partikel mit dieser Flüssigkeit getränkt und anschließend in einer Form miteinander verbunden und abgekühlt werden. Nachteilig an dieser bekannten technischen Lösung ist der Einsatz von Bindemitteln wie Paraffin, Stearin, Harz und/ oder Wachs, da diese umweltbelastende Entsorgungsprobleme verursachen und das Verfahren kostenungünstig beeinflussen.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Formkörper der genannten Art kostengünstig herzustellen, die eine umweltfreundliche Entsorgung, eine Verbesserung der Besteckbarkeit und die Vermeidung zusätzlicher Imprägnierung sowie eine Einsparung von Arbeitszeit und teuren Rohstoffen ermöglichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen erfindungsgemäß die im Hauptanspruch angegebenen Verfahrensschritte sowie die in Patentanspruch 4 angegebenen Mittel. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung beispielsweise dargestellten Ablaufdiagramms für das Ver­ fahren und eines Ausführungsbeispiels für eine geeignete Vorrichtung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Ablaufdiagramm;

Fig. 2 eine schematische Zusammenstellung der Vorrichtung;

Fig. 3 einen Schnitt durch den Formkasten;

Fig. 4 einen Schnitt durch die Form;

Fig. 5 eine Teilansicht der Füllstation;

Fig. 6 eine Teilansicht der Wasserzufuhr und der Vakuumentwässerung; und

Fig. 7 eine Teilansicht des Druckluftan­ schlusses an der Entformungsstation.

Das Ablaufprogramm in Fig. 1 läßt die einzelnen Verfahrens­ schritte erkennen, und zwar zusätzlich zur Erfindung vom Rohfstofflager an bis zum Versand.

Die Zerkleinerung der Rohstoffe erfolgt in zwei Stufen, nämlich zunächst in einem Häcksler bis auf eine Teilchen­ größe von maximal 30 mm mit Zwischenlagerung in einer Pufferzone, sodann in einer Mühle bis auf eine Teilchen­ größe von maximal 2 mm mit anschließender Pufferzone. Dann folgt das im Hauptanspruch angegebene Verfahren mit Nachbereitung im Lager vor Verpackung und Versand.

Die schematische Übersicht einer für das Verfahren ge­ eigneten Vorrichtung in Fig. 2 zeigt eine Formmaschine 1, die aus drei Formkästen 7 besteht, die um je 120° versetzt sind, mit Formen 7a bestückt und um eine Mittelachse 6 drehbar sind. Dabei dienen die Stellung 1a zum Füllen der Formen 7, die Stellung 1b zum Befeuchten und die Stellung 1c zum Entfernen. Die Trockenstation 2 ist ein Durchlaufofen, die mit einem Netzband 3 versehen ist. Die entformten Form­ körper gelangen auf eine Auflagepalette 4, die die noch feuchten Formkörper im Gegenstrom durch den Ofen 2 transportiert mit einem Temperaturbereich von etwa 350°C zur Entfernung der Oberflächenfeuchte mit anschließendem Bereich von etwa 270°C bis 170°C zur Entfernung der Kapillarfeuchte.

Im Schnitt der Fig. 3 ist der Formkasten 7 mit einem Rahmen 8 versehen. Eine als Drahtsieb ausgebildete Deckplatte 9 soll das Aufquellen des Rohstoffs nach der Befeuchtung verhindern. Die Formen 7a sind als Doppelwandform ausgebildet, wobei die Innenform 10 perforiert ist (Fig. 4). Ein Schlauchan­ schluß 11 für Vakuum und Druckluft dienen zur Entwässerung und zur Entfernung des zwischen Innenform und Außenform 12 gesammelten Wassers, die in einem Sammelrohr 13 einmünden.

Die Formmaschine 1 besteht aus drei Formkästchen 7, die eine von Formenart und -größe abhängige Anzahl von Formen 7a enthalten. Die Formkästchen 7 sind drehbar an einer Mittelstütze 6 und einem Umlaufring 14 befestigt. Dieser dient einerseits zur Lagerung, andererseits als Be­ wegungselement, durch das die Formkästen an ihre jeweilige Position gedreht werden. Die Drehbewegung wird durch einen mit Kettenrad ausgerüsteten Bremsmotor 15 und eine am Umlaufring 14 befestigte Rollenkette ermöglicht. Die Ab­ stützung des Umlaufringes erfolgt über Laufräder, die auf Stützen 16 montiert sind.

Zur Befüllung der Formen 7a ist eine mit Schlauchanschluß 17 versehene Breitschlitzdüse 18 vorhanden, die durch Linearbewegung die Füllung 1a) der Formen von oben her ermöglicht. Die für die Befeuchtung 1b) notwendige Wasser­ menge wird über eine extern angeordnete Dosierpumpe in einem mit einer Dichtung so versehenen Wasserkasten 19 ge­ fördert, wobei durch Vakuum die Überschußmenge in einen Behälter gesaugt und über Druckluft und entsprechende Schaltung in die Pumpenvorlage zurückgedrückt wird. Vakuumpumpe und Behälterbatterie befinden sich innerhalb der Formmaschinenräume. Ein für die Entformung und die Wasserrückführung notwendiger Kompressor befindet sich außerhalb der Formmaschine 1.

Da der Formkasten 7 mit den Formen 7a nach der Be­ feuchtung (1b) auf dem Weg zur Entformstation (1c) eine Drehbewegung von 180° um die eigene Achse 6 realisieren muß, erreichen die Formkästen 7 an der Entformungsstelle 1c eine größere Höhe als die Auflagehöhe des Netzband­ ofens 2. Dieses wird durch eine installierte Hebeein­ richtung 21, gesteuert in Abhängigkeit von der Bewegung des Systems, ausgeglichen (Fig. 7). Die Hebeeinrichtung 21 transportiert den für die Ablage erforderlichen Drahtgitter­ rahmen 4 (Auflagepalette) unterhalb des Formkastens 7 und senkt ihn nach Entformung auf Rollenbahnhöhe 5 ab. Die belegten Drahtpaletten 4 werden sodann dem Ofen 2 zugeführt.

Die Formen 7a werden dementsprechend nicht mit brei­ förmiger Masse, sondern mit Trockengut gefüllt. Die Form­ kästen 7 haben auf die Trockenofenbreite abgestimmte Abmessungen. An der Befeuchtungsstation 1b erfolgt der Verschluß des Formkastens mittels eines feinmaschigen Draht­ siebes 9 zur Verhinderung des Aufschwimmens der Teilchen.

Das Wasser kann erwärmt sein und einen geringen Bindemittel­ zusatz zur Verbesserung der Abriebfestigkeit der fertigen Formkörper enthalten.

Das nicht zur Sättigung des Füllgutes benötigte Wasser wird mittels Vakuum entfernt, wodurch beim Feuchtigkeitsentzug bereits eine Art Vortrocknung erreicht wird, die das Ent­ fernen der noch feuchten Formkörper unbeschädigt ermöglicht.

Der mit der Bewässerung der Teilchen einsetzende Quellprozeß, der durch die äußeren Konturen und das Drahtgeflecht 9 gehindert wird, führt zu der gewünschten Festigkeit und Be­ steckbarkeit der Formkörper. Die Entformung wird durch ge­ ringen Überdruck erleichtert, gegebenenfalls durch Wechsel­ wirkung mit Vakuum. Bei der Endtrocknung entstehen durch Zusammenhalt und Festigkeit bei hoher Zerkleinerung (maximal 2 mm), hohen Feuchtanteil und Temperatureinfluß Wasserstoff­ brücken. Im Durchlaufofen wird die Kapillarfeuchte entfernt. Lediglich bei großen, nicht durchgetrockneten Teilen ist eine Nachtrocknung bei ca. 25° bis 40° erforderlich. Nach dem Ofendurchlauf werden trockene Formkörper sofort von den Auflagepaletten 4 entnommen und verpackt, die anderen größeren Teile soweit notwendig auf den Paletten 4 zur Nachtrocknung gelagert.

Auf die beschriebene Weise wird das Erfindungsprinzip er­ reicht, nämlich Trockenfüllung und Durchfeuchtung in der Form zwecks gleichmäßiger Verdichtung durch Quellprozeß und Vorentfeuchtung mittels Vakuums.

Claims (14)

1. Verfahren zur Herstellung kompostierbarer Formkörper aus pflanzlichen Rohstoffen, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

• a) Stufenweises Zerkleinern der pflanzlichen Rohstoffe bis auf eine Teilchengröße von maximal zwei Milli­ metern bei einem beliebigen Mischungsverhältnis der verwendeten Rohstoffe;
• b) Einfüllen des trockenen Gutes in geeignete Formen;
• c) Verschließen der Formen mit einem feinmaschigen Drahtsieb;
• d) Durchfeuchten des Trockengutes in den Formen mittels Wasser;
• e) Feuchteentzug des die Sättigungsgrenze des Gutes übersteigenden Wasserüberschusses mittels Vakuums unter Verfestigung und Vortrocknung der sich bildenden Formkörper;
• f) Entformen der Formkörper unter geringem Überdruck;
• g) Verbringen der noch feuchten Formkörper zur ab­ schließenden Trocknung in einen Gegenstrom-Durch­ laufofen bei einem Anfangstemperaturbereich von etwa 350°C zur Entfernung der Oberflächenfeuchte mit anschließenden Bereichen von etwa 270°C bis 170°C zur Entfernung der Kapillarfeuchte.

2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Wasser erwärmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß dem Wasser Bindemittel zugesetzt werden.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine aus drei um jeweils 120° versetzten Formkästen (7), die Formen (7a) enthalten, bestehende Formmaschine (1) mit einer Füllstation (1a), einer Durchfeuchtungsstation (1b) und einer Entformungsstation (1c) sowie eine Trocknungs­ station (2).

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Trocknungsstation (2) aus einem mit einem Netzband (3) versehenen Durchlaufofen besteht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Rollenbahn (5) und eine Auflagepalette (4) für die entformten Formkörper.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine siebartige Abdeckplatte (9) mit Vakuum- und Druckluftanschlüssen (11) für die Formkästen (7) bzw. Formen (7a).

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Formen (7a) als Doppel­ formen ausgebildet sind mit einer perforierten Innen­ form (10) und einer Außenform (12) mit einem Sammel­ rohr (13) für die Wasserabfuhr.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die Formkästen (7) um eine drehbare Mittelstütze (6) ange­ ordnet sind und einen Fülltrichter (18) aufweisen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Fülltrichter (18) eine horizontal und vertikal verschiebbare Breitschlitz­ düse ist mit einem Schlauchanschluß (17) für das Roh­ gut und einem Abstreifer (18a).

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zum Drehen der Formkästen (7) um je 120° ein auf eine Stütze (16) angeordneter Stell­ antrieb (15) mit einem Umlaufring (14) dient.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkasten (7) zur Befeuchtung mit einem Wasserzufuhrkasten (19), einem Drahtsieb (9), einer Dichtung (20) und Vakuument­ leerung versehen ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Formkasten (7) zur Unter­ stützung der Entformung einen Druckluftanschluß aufweist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Hebeeinrichtung (21) für die Auflagepalette (4) vorgesehen ist.