EP1932643A2

EP1932643A2 - Verfahren zur Herstellung eines verleimbaren Werkstoffes aus Faserpflanzen und daraus hergestellte Werkstoffplatten

Info

Publication number: EP1932643A2
Application number: EP07122838A
Authority: EP
Inventors: Hock-Heyl Carmen; Misslisch Wolfgang
Original assignee: Hock-Heyl Carmen; Misslisch Wolfgang
Current assignee: ORIGO GMBH
Priority date: 2006-12-11
Filing date: 2007-12-11
Publication date: 2008-06-18
Also published as: EP1932643A3

Abstract

Die Erfindung beschäftigt sich mit der Verwertung von Faserpflanzen. Sie betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines verleimbaren Werkstoffes für die Plattenindustrie aus Faserpflanzen. Die Faserpflanzen werden auf eine Länge von 2-30 cm gekürzt, aufgearbeitet, um Fasern und holzige Anteile teilweise voneinander zu lösen, und getrocknet, so dass der gebildete Werkstoff Stängelstücke umfasst, welche Fasern und holzige Anteile der Faserpflanzen enthalten, wobei Fasern und holzige Anteile im Wesentlichen in ihrem natürlichen Verbund bleiben. Weiter betrifft sie ein Verfahren zur Herstellung einer eigenstabilen Werkstoffplatte aus Faserpflanzen und eine mit diesem Verfahren hergestellte Werkstoffplatte. Schließlich wird eine Verwendung des Werkstoffs beschrieben.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines verleimbaren Werkstoffes für die Plattenindustrie aus Faserpflanzen, ein Verfahren zur Herstellung von eigenstabilen Werkstoffplatten aus Faserpflanzen, verfahrensgemäß hergestellte Werkstoffplatten und eine Verwendung des hergestellten Werkstoffes.
Zur Herstellung von eigenstabilen Werkstoffplatten wird gewöhnlich Holz verwendet. Bekannte Beispiele davon sind die sog. Spanplatten und OSB-Platten ("Oriented Strand Board"). OSB-Platten weisen gegenüber Spanplatten eine höhere Druckfestigkeit auf und sind deshalb auch für tragende Konstruktionszwecke geeignet.
Anstelle von Holz wird in der EP 0 998 379 B1 eine Strohbauplatte vorgestellt, wobei Stroh längs gespaltet, verleimt und zu Platten verpresst wird. Der Spaltvorgang wird als notwendig angesehen, um die gewünschte Festigkeit zu erzielen. Eine OSB-Platte aus Hanfschäben wird in der EP 1 181 138 B1 beschrieben. Die Platte wird aus Hanfschäben, d.h. dem holzigen Material der Hanfpflanze, hergestellt. Schäben erhält man nach Abtrennen der Bastfasern. Die Schäben werden zur Herstellung der Verbundplatten gespaltet und parallel ausgerichtet. Das Ausrichten und Spalten der Schäben wird als notwendig angesehen, um die gewünschte Festigkeit zu erhalten. Von diesem Gedanken aus geht die EP 0 404 679 B1 noch weiter. Der dort offenbarte Baustoff wird aus pflanzlichen Fasern, d. h. im Falle von Hanf das Material ohne Schäben, gebildet, welche parallel angeordnet und in sehr spezifisch ausgebildeten Paketen gruppiert wird. Die beiden letztgenannten Druckschriften verwenden nicht die gesamte Hanfpflanze, sondern lediglich einen Teil davon, nämlich Schäben ( EP 1 181 138 B1 ) bzw. Fasern ( EP 0 404 679 B1 ). Dies bedeutet, dass die Hanfpflanze vor der Weiterverarbeitung aufwändig aufbereitet werden muss. Einen anderen Weg gehen die DE 197 56 046 A1 und DE 197 18 352 A1 . Beide versuchen Hanfverarbeitungsprodukte, z. B. Baustoffe bzw. Platten, durch die Nutzung der gesamten Hanfpflanze herzustellen. Beide offenbaren jedoch eine Art Silagevorgang, im Fall der DE 197 56 046 A1 durch die Plastifizierung von gehäckseltem Hanf in landwirtschaftlichen Silos und im Fall der DE 107 18 352 A1 durch das Pressen zu Ballen und Umhüllen mit Folie. Anzumerken ist weiterhin, dass eine Feldröste- bzw. überhaupt ein Röstvorgang bei diesen beiden Verfahren nicht erfolgt. Außerdem müssen die Pflanzenstücke vor der Verarbeitung zerfasert werden.
Trotz der zahlreichen Ansätze, eine eigenstabile Werkstoffplatte aus Hanf bereitzustellen, sind derzeit keine solchen am Markt erhältlich. Versuche zeigten, dass die vorgeschlagenen Verfahren zu arbeitsintensiv sind, um eine kostengünstige, im Preis mit Holz-OSB-Platten vergleichbare, Werkstoffplatte herzustellen. Auch konnten die notwendigen Festigkeitswerte mit den vorgeschlagenen einfacheren Verfahren nicht erzielt werden.
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Werkstoffplatten, z. B. Grobspanplatten, die auch als OSB-Platten (englisch: oriented strand board - Platte aus ausgerichteten Spänen) bekannt sind. Es handelt sich hierbei um Mehrschichtplatten, die aus vergleichsweise langen, schlanken Spänen (englisch: strands) aus Holz hergestellt werden. Im Gegensatz zu Flachpressplatten (Spanplatten) weisen Grobspanplatten eine höhere Biegefestigkeit auf, so dass Grobspanplatten, anders als Flachpressplatten, auch für tragende Zwecke einsetzbar sind.
Um Holzressourcen zu schonen, wurde in den vergangenen Jahren vermehrt versucht, Holz durch andere natürlich nachwachsende Rohstoffe zu ersetzen. Oben wurde bereits entsprechender Stand der Technik zitiert. In der WO 98/01611 wird ein Faserprodukt aus Fasern und Schäben von Flachs beschrieben. Das hergestellte Faserprodukt ist eine Matte, die zu vergleichsweise steifen Produkten verpresst werden kann. Das Faserprodukt wird hergestellt, indem die gesamte Flachspflanze ohne Samen getrocknet, gequetscht und zwischen diversen Walzen aufgerieben wird, so dass Faserbündel und Schäben voneinander abgetrennt werden. Anschließend werden Faserbündel und Schäben mit synthetischen Bindefasern vermischt, so dass ein mattenartiges Produkt entsteht.
Wie oben erwähnt, wird in der EP 1 181 138 eine Verbundplatte aus Hanf geschildert. Diese Verbundplatte besteht aus Hanfschäben, die im Wesentlichen frei von Bast sind. Hierfür wird die Pflanze vor der Verarbeitung aufgeschlossen, um die Hanffasern zu entfernen. Ein Nachteil dieser Verbundplatten ist darin zu sehen, dass die Verarbeitung der Hanfpflanze vergleichsweise aufwändig ist, um das Ausgangsmaterial - Hanfschäben mit einer definierten Länge und Stärke - bereitzustellen. Mit dem offenbarten Verfahren ist es deshalb nicht möglich, zu den bekannten Holz-OSB-Platten preislich konkurrenzfähige Hanf-OSB-Platten bereitzustellen. Darüber hinaus bestehen Zweifel, im Hinblick auf die Biegesteifigkeit der hergestellten Platte und der Möglichkeit, dass diese für tragende Konstruktionen eingesetzt werden kann, da Hanfschäben nicht die ausreichende Festigkeit bereitstellen und sich in der Praxis lediglich als zur Herstellung von Flachpressplatten geeignet erwiesen haben.
Die oben erwähnte Schrift DE 197 56 046 offenbart die Herstellung von Hanfverarbeitungsprodukten. Hierfür wird Hanf unmittelbar nach der Ernte gehäckselt und in Silos eingelagert, wodurch eine Plastifizierung des Hanfhäcksels erzielt wird. Das silierte Häckselgut wird anschließend in Scheibenmühlen zerfasert, so dass ein vergleichsweise kurzes Produkt entsteht. Die Druckschrift macht keine näheren Angaben zu daraus hergestellten Platten. Aufgrund der Kürze der hergestellten Pflanzenhäckselstücke, eignen sich diese allenfalls für die Produktion von Flachpressplatten. Zudem entstehen bei der Silage Gase, die auch dem Plattenendprodukt anhaften, so dass die daraus hergestellten Platten einen unangenehmen Geruch verströmen werden.
Hanf wird nach der Ernte zunächst auf dem Feld belassen und dort der sogenannten Feldröste ausgesetzt, wodurch Pektine im Hanfstängel aufgelöst werden. Anschließend werden die Pflanzen zu Ballen gepresst und der Faseraufbereitung unterzogen. Dadurch werden Fasern und Schäben voneinander getrennt, wobei Ziel ist, möglichst schäbenfreie Fasern zu erhalten. Wird keine Feldröste durchgeführt, so erweist es sich als vergleichsweise aufwändig, Fasern und Schäben voneinander zu trennen. Ein Verfahren hierzu offenbart beispielsweise WO 97/45573 .
Sowohl dem traditionellen Verfahren als auch allen übrigen Verfahren ist gemeinsam, dass das Abtrennen von Fasern und Schäben vergleichsweise aufwändig ist. Rein aus ökonomischen Gründen ist deshalb eine Grobspanplatte aus Schäben bzw. Fasern ungünstig, selbst wenn die für Grobspanplatten notwendigen Biegefestigkeitswerte überhaupt erreicht würden. Bis heute ist keine Grobspanplatte aus Hanf auf dem Markt und Versuche der Erfinder zeigten, dass sich weder Schäben alleine noch Fasern alleine noch eine Kombination aus Fasern und Schäben zu einer Grobspanplatte verarbeiten lassen, die den Anforderungen der Norm genügen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, einen Werkstoff bereitzustellen, welcher zur Herstellung von eigenstabilen Werkstoffplatten geeignet ist und der kostengünstig produziert werden kann. Weiterhin soll der bereitgestellte Werkstoff ohne den Einsatz von synthetischen Binde- oder Stützfasern zu den Werkstoffplatten verarbeitbar sein. Weiter soll ein Verfahren bereitgestellt werden, mit welchem sich auf im Vergleich zum Stand der Technik einfache Weise kostengünstig eigenstabile Werkstoffplatten herstellen lassen. Bevorzugt sollen die eigenstabilen Werkstoffplatten eine solche Festigkeit aufweisen, dass sie auch für tragende Zwecke eingesetzt werden können.
Die vorliegende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 7, sowie eine eigenstabile Werkstoffplatte nach Anspruch 12 und eine Verwendung nach Anspruch 13. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung eines verleimbaren Werkstoffes für die Plattenindustrie aus Faserpflanzen, insbesondere Hanf oder Flachs oder eine Mischung derselben vorgestellt. Es umfasst das Kürzen der Faserpflanzen auf eine Länge von 2-30 cm, das Aufarbeiten der Faserpflanzen, um Fasern und holzige Anteile teilweise voneinander zu lösen, und das Trocknen der Faserpflanzen, so dass der gebildete Werkstoff Stengelstücke umfasst, welche Fasern und holzige Anteile der Faserpflanzen enthalten. Fasern und holzige Anteile bleiben im Wesentlichen in ihrem natürlichen Verbund; sie bleiben im Wesentlichen miteinander verbunden.
Das Kürzen der Faserpflanzen kann unmittelbar nach dem Mähen der Faserpflanzen im grünen Zustand oder nach erfolgter Röste, insbesondere Feldröste, erfolgen.
Nach einer bevorzugten Ausführung werden die Faserpflanzen gequetscht, wobei das Quetschen der Faserpflanzen insbesondere so erfolgt, dass eine Längsteilung der Faserpflanzen, insbesondere eine Vierteilung erfolgt, wobei die durch das Quetschen erzeugten Teile über Fasern noch miteinander verbunden sind. Die gequetschten Faserpflanzen werden bevorzugt aufgearbeitet, indem die Stängelstücke zwischen zwei gegenlaufenden Platten oder Bändern gerieben werden oder indem die Stängelstücke gegen ein feststehendes Element, insbesondere eine Wand oder ein Gitter, geschleudert werden. Das Kürzen und Aufarbeiten der Faserpflanzen können auch dadurch erfolgen, dass die Faserpflanzen zu Ballen gepresst werden und der Ballen als Ganzes gehäckselt wird.
Das Trocknen erfolgt bevorzugt auf einem Bandtrockner, wobei gleichzeitig ein Reinigungsschritt eingeschlossen ist, mit welchem Blattwerk und Samenstände abgetrennt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer eigenstabilen Werkstoffplatte aus Faserpflanzen umfasst die folgenden Schritte:

a) Kürzen der Faserpflanzen auf eine Länge von 2-30 cm;
b) Aufarbeiten der Faserpflanzen, um Fasern und holzige Anteile teilweise voneinander zu lösen, wobei Fasern und holzige Anteile im Wesentlichen in ihrem natürlichen Verbund bleiben;
c) Beleimen des Werkstoffes;
d) Aufstreuen des Werkstoffes; und
e) Verpressen zu der Werkstoffplatte.

Die Faserpflanzen sind bevorzugt geröstet und sind insbesondere Hanf oder Flachs oder eine Mischung derselben. Alternativ ist vorgesehen, dass die Faserpflanzen im grünen Zustand verwendet werden und es sich insbesondere um Grünhanf handelt. Auch Mischungen aus gerösteten und grünen Faserpflanzen, insbesondere aus Grün- und Rösthanf, sind eingeschlossen. Als alternative Faserpflanzen kommen insbesondere Kenaf und Miscanthus in Frage. Es ist auch vorgesehen, dass Faserpflanzen und nachwachsende Rohstoffe miteinander gemischt werden. Insbesondere ist zusätzlich zu Hanf oder Flachs zumindest ein weiterer nachwachsender Rohstoff beigefügt, insbesondere Getreidestroh, Holz, Sonnenblumen, Kenaf, Miscanthus oder Brennnessel.
Das Aufstreuen kann sowohl orientierungslos erfolgen oder die Faserpflanzenstücke werden in der Art der OSB-Platten lagenweise ausgerichtet und beleimt.
Bevorzugt weist die erfindungsgemäß hergestellte eigenstabile Werkstoffplatte aus Faserpflanzen eine Rohdichte von 80-500 kg/m³ auf.
Offenbart ist überdies eine bevorzugte Verwendung des erfindungsgemäß hergestellten Werkstoffes, nämlich zur Herstellung von Werkstoffplatten, insbesondere Grobspanplatten. Auch Formpressteile wie z. B. für die Innenausstattung von Automobilen können daraus gefertigt werden.
Gemäß einem Aspekt wird ein verleimbarer Werkstoff für die Plattenindustrie aus Grünhanf hergestellt. Unter "Grünhanf" wird Hanf in einer Form verstanden, wie sie vorliegt, wenn die Hanfpflanze unmittelbar nach der Ernte auf dem Feld weiterverarbeitet wird, ohne dass sie der sogenannten Feldröste unterzogen wird. Der Ausdruck ist unabhängig vom Reifungszustand der Hanfpflanze. Er bedeutet also nicht, dass der Hanf sich im unreifen Zustand befindet, beispielsweise vor Verholzen des Stängels oder vor Abschluss der Samenreife, obwohl auch ein Einsatz der unreifen Pflanze bei der Erfindung möglich ist.
Die Faserpflanze, insbesondere Grünhanf, wird bevorzugt auf eine Länge von 2-30 cm, vorzugsweise 10-15 cm, gekürzt, gequetscht und aufgearbeitet, um Fasern und holzige Anteile teilweise voneinander zu lösen. Weiter wird der Grünhanf getrocknet. Im Ergebnis wird ein Werkstoff hergestellt, der Stängelstücke des Grünhanfs umfasst. Die Faserpflanzenstängelstücke enthalten sowohl Fasern als auch holzige Anteile der Hanfpflanze, wobei Fasern und holzige Anteile im Wesentlichen miteinander verbunden bleiben. Im Gegensatz zur üblichen Aufarbeitung der Faserpflanze, insbesondere Hanfpflanze, erfolgt hier keine Auftrennung von Fasern und Schäben, sondern der Hanfstängel wird in seiner natürlichen Zusammensetzung und Anordnung belassen. Durch eine Auftrennung der Faser- und holzigen Anteile der Hanfpflanze in Fasern und Schäben, werden die vorteilhaften Werkstoffeigenschaften des erfindungsgemäß bereitgestellten Werkstoffes nicht erzielt. Der natürliche Verbund im Hanfstängel erwies sich in Versuchen als notwendig, um tragfähige Werkstoffplatten, insbesondere Grobspanplatten, herstellen zu können. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird genau dieses erzielt, das Belassen von Fasern und holzigen Anteilen in der natürlichen Anordnung, wobei durch den Aufarbeitungsschritt sichergestellt wird, dass die einzelnen Hanfstängelstücke miteinander eine gewisse Vernetzung erfahren, da durch die Aufarbeitung die faserigen Anteile bis zu einem gewissen Grade vom holzigen Anteil gelöst werden. Andererseits geht die Aufarbeitung nicht so weit, dass eine Trennung von Fasern und holzigen Anteil erfolgt sondern Fasern und holzige Anteile bleiben im Wesentlichen miteinander verbunden. Anders als bei der Verarbeitung von Flachs zu mattenartigen Produkten, wie beschrieben in der WO 98/01611 , bildet das erfindungsgemäß hergestellte Produkt keine Wirrlage, sondern Einzelstücke, wobei einzelne Stängelstücke aneinander haften bleiben.
Die einzelnen Verfahrensschritte können in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden und es können auch einzelne Verfahrensschritte in einem einzigen Schritt erfolgen.
Gegenwärtig sind bei einem ersten Aspekt der Erfindung zwei Ausführungsformen vorgesehen, welche nachfolgend anhand von Grünhanf beschrieben werden. Sie sind, entsprechend angepasst, auch für andere grüne Faserpflanzen und geröstete Faserpflanzen anwendbar. Bei der ersten Ausführung erfolgt das Kürzen des Grünhanfs auf eine Länge von 2-30 cm unmittelbar nach dem Mähen der Hanfpflanzen auf dem Feld. Dies kann beispielsweise durch die Verwendung eines Häckslers geschehen, der sowohl die Hanfpflanze über dem Boden abschneidet als auch eine Kürzung des Stängels durchführt. Die gehäckselte Pflanze kann beispielweise auf einen Wagen geblasen werden und wird dann vom Feld abtransportiert. Danach werden die Pflanzenstücke getrocknet und gereinigt, insbesondere werden Blatt- und Samenanteile möglichst abgesondert. Die getrockneten Stängelstücke werden anschließend gequetscht, beispielsweise mit Walzen. Aufgrund des Baus des Hanfstängels erfolgt durch das Quetschen in der Regel eine Vierteilung in Längsrichtung. Allerdings sind die Einzelteile des Stängels nach dem Quetschen nicht vollständig voneinander getrennt, sondern sind über die Fasern noch miteinander verhaftet. Durch den Quetschvorgang wird das Pflanzenmaterial auch verdichtet. Bei Einlagerung des gequetschten Materials kann so das Lagervolumen stark reduziert werden. Ferner ist das gequetschte Hanfstängelmaterial für Leim und Bindemittel bei der Verarbeitung zu Grobspanplatten besser zugänglich. Schließlich erfolgt die Aufarbeitung der Hanfstängelstücke, wobei eine Entzerrung oder Auflockerung geschieht. Die Aufarbeitung kann beispielsweise durch gegenlaufende Platten erfolgen, indem die Stängelstücke auf einem Förderband transportiert werden, über welchem eine in Gegenrichtung arbeitende Platte angeordnet ist. Das Entzerren kann auch durch Aufprallen der Stängelstücke an feststehende Objekte, beispielsweise eine Wand oder ein Gitter erfolgen.
Bei der alternativen Ausführung wird die Hanfpflanze standardmäßig gemäht und ggf. auf die übliche Länge von 40-60 cm gekürzt. Unmittelbar nach dem Mähen, d. h. ohne das Mähgut zu trocknen oder der Feldröste auszusetzen, wird der Grünhanf zu Ballen gepresst. Der vollständige Ballen wird anschließend zeitnah einem Häcksler zugeführt, ohne dass der Ballen hierfür aufgelöst werden bräuchte. In dem Häcksler wird der Grünhanf auf eine Länge von 2-30 cm gekürzt, gequetscht und aufgearbeitet. Das hierdurch erzeugte Zwischenprodukt wird getrocknet und von Blatt- und Samenresten gereinigt. Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass Mähen und Ballenpressen mit bereits bekannten Maschinen erfolgen können. Weiter wird der Geräteaufwand und Zeitaufwand dadurch reduziert, dass die Verfahrensschritte des Kürzens, Quetschens und Aufarbeitens in einem einzigen Schritt erfolgen.
Ein Vorteil des Einsatzes von grünen Faserpflanzen, insbesondere von Grünhanf oder grünem Flachs, könnte darin gesehen werden, dass anders als derzeit bei der Ernte von Hanf üblich, das Feld aufgrund des Fehlens der Feldröste unmittelbar nach der Ernte bereits abgeräumt ist und so dem Landwirt wieder zur Verfügung steht.
Der Trocknungsschritt kann beispielsweise durch Heißlufttrocknung auf einem Bandtrockner erfolgen. Dort kann auch das Reinigen vorgenommen werden, wodurch Blattwerk und Samenstände abgetrennt werden.
Der durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte Werkstoff besteht aus Stängelstücken. Eine Auftrennung in Schäben und Fasern, wie sie bei der üblichen Verarbeitung von Faserpflanzen, insbesondere Hanf, erfolgt, findet nicht statt. Durch das Belassen der Hanfpflanze in der natürlichen Anordnung wird eine höhere Festigkeit erzielt, so dass dieser Werkstoff zur Herstellung von eigenstabilen Werkstoffplatten, insbesondere Grobspanplatten, verwendet werden kann. Die Grobspanplattenherstellung kann in der üblichen Weise erfolgen, wie sie für die Herstellung von OSB-Platten aus Holzstoffen bekannt ist - durch lagenweises Ausrichten und Verleimen des erfindungsgemäß hergestellten Werkstoffes.
Bei einem Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer eigenstabilen Werkstoffplatte werden geröstete Faserpflanzen verwendet. Eingesetzt werden folglich Faserpflanzen, die nach der Ernte einer Röste, auch als Rotte bekannt, ausgesetzt werden. Durch den Röstvorgang werden die Pektine im Pflanzenstängel auf- bzw. angelöst. Bekannt sind die sog. Tauröste, bei welcher die Pflanzenstängel auf dem Feld ausgelegt und der Witterung ausgesetzt werden, und die sog. Wasserröste, wobei die Pflanzen in Wasser eingelegt werden. Daneben ist z. B. auch die chemische Röste bekannt. Bekannte Faserpflanzen, die häufig einer Röste unterzogen werden, sind Flachs und Hanf. Entscheidend ist nun, dass die gerösteten Faserpflanzen zerkleinert werden, ohne dass eine Auftrennung in Schäben und Fasern erfolgt. Das heißt, Schäben und Fasern bleiben im Wesentlichen in ihrem natürlichen Verbund. Es werden nur Faserpflanzenstücke erzeugt. Mit dem Begriff "im Wesentlichen in ihrem natürlichen Verbund bleibend" wird ausgedrückt, dass keine gezielte Auftrennung der Faserpflanzen in Fasern und Schäben erfolgt, dass jedoch durch den Zerkleinerungsvorgang und, gemäß einem bevorzugten Aspekt, auch durch die Röste selber eine gewisse Ablösung von Schäben und Fasern erfolgen kann. Anders jedoch als bei den eingangs zitierten Druckschriften, in welchen gezielt nur Fasern oder Schäben bzw. eine Mischung derselben eingesetzt wird, um Platten herzustellen, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine solche Auftrennung gerade nicht durchgeführt, sondern die gerösteten Faserpflanzen werden nur zerkleinert. Bevorzugte Längenbereiche der erzeugten Faserpflanzenstücke bewegen sich in der Größenordnung von 10 bis 150 mm. Nach dem Zerkleinerungsvorgang werden die Faserpflanzenstücke beleimt. Entscheidend in dem Zusammenhang mit diesem bevorzugten Aspekt ist, dass, anders als in den oben beschriebenen Druckschriften, keine Längsspaltung des Pflanzenstängels durchgeführt wird, sondern der Hanfhäcksel ohne zusätzliche Spaltvorgänge beleimt wird. Wie bereits erwähnt, bleiben Schäben und Fasern im Wesentlichen in ihrem natürlichen Verbund, der durch eine Längsspaltung der gerösteten Faserpflanze gestört wäre. Nach dem Beleimen der Pflanzenstücke werden sie orientierungslos aufgestreut und zu der erfindungsgemäßen Werkstoffplatte verpresst. Mit dem Begriff "orientierungslos" wird wiederum der Unterschied im Zusammenhang mit diesem Aspekt der Erfindung zum Stand der Technik deutlich. Die zitierten Druckschriften erachteten es als notwendig, die Pflanzenstücke zu orientieren, parallel oder sogar zu besonderen, dreidimensionalen Paketen, um bestimmte Festigkeitswerte zu erzielen. Ein großer Vorteil dieses Aspekts der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass eine solche Orientierung nicht notwendig ist. Der erzeugte Pflanzenhäcksel, d. h. die durch den Zerkleinerungsvorgang erzeugten Faserpflanzenstücke werden ohne Ausrichtvorgang aufgestreut und verpresst. In diesem Zusammenhang unterscheidet die Erfindung sich auch erheblich von den bekannten Holz-OSB-Platten, da, wie der Name ausdrückt, die Holzspäne orientiert, d. h. ausgerichtet werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung erfolgt das Zerkleinern der gerösteten Faserpflanzen dadurch, dass die Pflanzen nach dem Röstvorgang zu Ballen gepresst werden und der Ballen als Ganzes gehäckselt wird. Mit dieser bevorzugten Ausführungsform wird das Herstellungsverfahren noch weiter vereinfacht. Durch den Häckselvorgang wird ein verhältnismäßig inhomogenes Ausgangsmaterial, d. h. Faserpflanzenstücke, erzeugt. Da der Ballen als Ganzes gehäckselt wird, sind manche Pflanzenstücke verhältnismäßig lang und andere sehr kurz. Man würde erwarten, dass sich mit solch einem inhomogenen Ausgangsmaterial keine Platten mit ausreichender Festigkeit herstellen lassen. Überaschenderweise ist jedoch das Gegenteil der Fall. Die mit dem inhomogenen Häckselmaterial hergestellten Werkstoffplatten hatten in Versuchen ausgezeichnete Stabilitäts- und Festigkeitswerte.
Bei der vorliegenden Erfindung mussten etliche Vorurteile in der Fachwelt überwunden werden. Bis zur Erfindung wurde angenommen, dass Platten mit ausreichender Festigkeit nur hergestellt werden können, wenn eine möglichst vollständige Beleimung des Pflanzenmaterials erfolgt. Aus diesem Grunde wurde das Pflanzenmaterial vor der Beleimung gespaltet. Durch den Spaltvorgang wurden die röhrenförmigen Halme zerteilt, damit das Bindemittel die Pflanzenstücke allseitig umgeben kann. Auch Hanf hat einen hohlen Stängel, so dass die Fachwelt erwartet hatte, dass auch beim Hanfstängel der Spaltvorgang unerlässlich ist. Es zeigte sich jedoch überraschend, dass durch den Einsatz von gerösteten Faserpflanzen und dem Belassen von Fasern und Schäben im natürlichen Verbund, trotz der an sich unvollständigen Beleimung, hervorragende Festigkeitswerte, sogar bessere als bei den bekannten Holz-OSB-Platten, bei geringerem Raumgewicht, erzielt werden konnten. Folglich musste ein Fachmann das Vorurteil überwinden, dass, aufgrund der unvollständigen Beleimung der Stücke in der Platte, Defektstellen nach dem Pressvorgang vorhanden sein würden, die Bruchstellen beim Einsatz der Platten darstellen könnten.
Ein weiteres Vorurteil, das überwunden werden musste, ist der Grundsatz, dass das Ausgangsmaterial zur Herstellung von eigenstabilen Platten mit für die Praxis tauglichen Festigkeitswerten, möglichst homogen sein muss. Bei der bevorzugten Ausführung, bei welcher die Pflanzen zu Ballen gepresst und der Ballen als Ganzes gehäckselt wird, entsteht ein sehr inhomogenes Ausgangsmaterial, das sich ausgezeichnet zu den erfindungsgemäßen Werkstoffplatten verarbeiten lässt. Wie erwähnt, werden hervorragende Festigkeitswerte erzielt und das bei geringem Raumgewicht.
Schließlich musste für die genannte erfindungsgemäße Verwendung gerösteter Faserpflanzen noch ein drittes Vorurteil überwunden werden, dass die Pflanzenstücke nicht orientiert, d. h. nicht ausgerichtet, werden müssen. Die Fachwelt ging bis jetzt davon aus, dass zur Erzielung von hohen Festigkeitswerten, so dass hergestellte Werkstoffplatten auch zu tragenden Zwecken eingesetzt werden können, eine Ausrichtung der Pflanzenstücke, z. B. im Fall von OSB-Platten der Holzspäne, unabdingbar ist. Ein Fachmann hätte in Anbetracht des durch den Zerkleinerungsvorgang entstehenden inhomogenen, ineinander verhedderten Ausgangsmaterials angenommen, dass unmöglich Werkstoffplatten mit ausreichender Stabilität hergestellt werden können. Im Ergebnis hatten die Erfinder große Vorurteile zu überwinden. In Anbetracht der geschilderten Problematiken hätte ein Fachmann gar nicht erst versucht, Werkstoffplatten nach dem genannten Verfahren aus Faserpflanzen herzustellen.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführung werden dem Ausgangsmaterial aus Faserpflanzenstücken weitere nachwachsende Rohstoffe zugefügt. Beispiele hierfür sind Getreidestroh, Holz, Sonnenblumen, Kenaf, Miscanthus oder Brennnessel. Auch das Beimischen von Hanfbestandteilen, wie Fasern und/oder Schäben, ist möglich.
Die erzeugte selbsttragende Werkstoffplatte weist bevorzugt eine Rohdichte von 80 bis 500 kg/m3 auf. Mit dem Begriff "eigenstabile Werkstoffplatte" ist Plattenmaterial gemeint, das zu Bauzwecken verwendet werden kann. Sie sind, ähnlich wie Span- und OSB-Platten, auch als Grobspanplatten bekannt, für beliebige Bau- oder Konstruktionszwecke einsetzbar. Auch für die Verwendung als Putzträger, wie die bekannten Holzwolle-Leichtbauplatten, oder als Akustikplatte zur Schalldämpfung sind die Werkstoffplatten geeignet. Hervorzuheben ist auch, dass die hergestellten Werkstoffplatten eine optisch ansprechende Oberfläche haben. Die Färbung der Oberfläche kann z. B. über die Presstemperatur eingestellt werden. Je nach Presstemperatur überwiegen dabei die Grün- oder Brauntöne. Durch eine höhere Presstemperatur nimmt die Braunfärbung zu, die sogar ins leicht Schwärzliche gehen kann, wohingegen bei niedrigerer Presstemperatur Grüntöne überwiegen. Die optisch ansprechende Erscheinung kann bei der Verwendung der Platte genutzt werden, indem die Werkstoffplatten als Sichtelemente eingesetzt werden. Die Oberfläche kann dann beispielsweise geschliffen und beliebig lackiert, lasiert, gebeizt, gefärbt etc. werden.
Offenbart wird gemäß einem erfindungsgemäßen Aspekt ein Verfahren zur Herstellung eines verleimbaren Werkstoffes für die Plattenindustrie aus Grünhanf, umfassend Kürzen des Grünhanfs auf eine Länge von 2-30 cm, Quetschen des Grünhanfs, Aufarbeiten des Grünhanfs, um Fasern und holzige Anteile teilweise voneinander zu lösen, und Trocknen des Grünhanfs, so dass der gebildete Werkstoff Stengelstücke des Grünhanfs umfasst, welche Fasern und holzige Anteile von Grünhanf enthalten, wobei Fasern und holzige Anteile im Wesentlichen miteinander verbunden bleiben. Das Kürzen des Grünhanfs erfolgt unmittelbar nach dem Mähen der Hanfpflanzen. Das Quetschen des Grünhanfs erfolgt so, dass eine Längsteilung des Hanfs, insbesondere eine Vierteilung erfolgt, wobei die durch das Quetschen erzeugten Teile über Fasern noch miteinander verbunden sind. Weiter kann der gequetschte Grünhanf aufgearbeitet werden, indem die Stängelstücke zwischen zwei gegenlaufenden Platten oder Bändern gerieben werden oder indem die Stängelstücke gegen ein feststehendes Element, insbesondere eine Wand oder ein Gitter, geschleudert werden. Alternativ wird gemähter Hanf ohne Feldröste zu Ballen gepresst und der Ballen mithilfe eines Häckslers zerkleinert, so dass die Schritte des Kürzens auf 2-30 cm, Quetschens und Aufarbeitens in einem Schritt erfolgen. Das Trocknen kann auf einem Bandtrockner erfolgen, wobei gleichzeitig ein Reinigungsschritt eingeschlossen ist, mit welchem Blattwerk und Samenstände abgetrennt werden.
Offenbart werden weiter ein Verfahren zur Herstellung von Grobspanplatten aus Grünhanf, umfassend das lagenweise Ausrichten und Verleimen des erfindungsgemäß hergestellten Werkstoffes und Grobspanplatten aus Grünhanf, hergestellt durch ein erfindungsgemäßes Verfahren. Offenbart wird außerdem eine Verwendung des erfindungsgemäß hergestellten Werkstoffes zur Herstellung von Grobspanplatten.
Es wird ferner unter anderem ein Verfahren zur Herstellung einer eigenstabilen Werkstoffplatte aus gerösteten Faserpflanzen, umfassend die folgenden Schritte:

a) Zerkleinern der gerösteten Faserpflanzen, wobei Schäben und Fasern im Wesentlichen in ihrem natürlichen Verbund bleiben, so dass Faserpflanzenstücke entstehen;
b) Beleimen der Faserpflanzenstücke;
c) Orientierungsloses Aufstreuen der Faserpflanzenstücke; und
d) Verpressen zu der Werkstoffplatte.

Die geröstete Faserpflanze ist bevorzugt Hanf oder Flachs oder eine Mischung aus Hanf und Flachs. Zusätzlich zu den gerösteten Faserpflanzen kann zumindest ein weiterer nachwachsender Rohstoff beigefügt werden, insbesondere Getreidestroh, Holz, Sonnenblumen, Kenaf, Miscanthus oder Brennnessel.
Das Zerkleinern der gerösteten Faserpflanzen erfolgt insbesondere dadurch, dass geröstete Faserpflanzen in geröstetem Zustand zu Ballen gepresst werden und der Ballen als Ganzes gehäckselt wird.
Eine erfindungsgemäße eigenstabile Werkstoffplatte aus gerösteten Faserpflanzen weist eine Rohdichte von 80-500 kg/m³ auf.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines verleimbaren Werkstoffes für die Plattenindustrie aus Faserpflanzen, insbesondere Hanf oder Flachs oder eine Mischung derselben, umfassend Kürzen der Faserpflanzen auf eine Länge von 2-30 cm, Aufarbeiten der Faserpflanzen, um Fasern und holzige Anteile teilweise voneinander zu lösen, und Trocknen der Faserpflanzen, so dass der gebildete Werkstoff Stängelstücke umfasst, welche Fasern und holzige Anteile der Faserpflanzen enthalten, wobei Fasern und holzige Anteile im Wesentlichen in ihrem natürlichen Verbund bleiben.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kürzen der Faserpflanzen unmittelbar nach dem Mähen der Faserpflanzen im grünen Zustand oder nach erfolgter Röste, insbesondere Feldröste, erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserpflanzen gequetscht werden, wobei das Quetschen der Faserpflanzen insbesondere so erfolgt, dass eine Längsteilung der Faserpflanzen, insbesondere eine Vierteilung erfolgt, wobei die durch das Quetschen erzeugten Teile über Fasern noch miteinander verbunden sind.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die gequetschten Faserpflanzen aufgearbeitet werden, indem die Stängelstücke zwischen zwei gegenlaufenden Platten oder Bändern gerieben werden oder indem die Stängelstücke gegen ein feststehendes Element, insbesondere eine Wand oder ein Gitter, geschleudert werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Kürzen und Aufarbeiten der Faserpflanzen dadurch erfolgen, dass die Faserpflanzen zu Ballen gepresst werden und der Ballen als Ganzes gehäckselt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trocknen auf einem Bandtrockner erfolgt, wobei gleichzeitig ein Reinigungsschritt eingeschlossen ist, mit welchem Blattwerk und Samenstände abgetrennt werden.
Verfahren zur Herstellung einer eigenstabilen Werkstoffplatte aus Faserpflanzen, umfassend die folgenden Schritte:
a) Kürzen der Faserpflanzen auf eine Länge von 2-30 cm;

b) Aufarbeiten der Faserpflanzen, um Fasern und holzige Anteile teilweise voneinander zu lösen, wobei Fasern und holzige Anteile im Wesentlichen in ihrem natürlichen Verbund bleiben;

c) Beleimen des Werkstoffes;

d) Aufstreuen des Werkstoffes; und

e) Verpressen zu der Werkstoffplatte.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Faserpflanzen geröstet sind und insbesondere Hanf oder Flachs oder eine Mischung derselben sind.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Faserpflanzen im grünen Zustand verwendet werden und insbesondere Grünhanf sind.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zusätzlich zu Hanf oder Flachs zumindest ein weiterer nachwachsender Rohstoff beigefügt wird, insbesondere Getreidestroh, Holz, Sonnenblumen, Kenaf, Miscanthus oder Brennnessel.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7-10, wobei das Aufstreuen orientierungslos erfolgt oder wobei die Faserpflanzenstücke lagenweise ausgerichtet und beleimt werden.
Eigenstabile Werkstoffplatte aus Faserpflanzen, die nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 7-11 hergestellt worden ist und die eine Rohdichte von 80-500 kg/m3 aufweist.
Verwendung eines nach einem der Ansprüche 1-6 hergestellten Werkstoffes zur Herstellung von Werkstoffplatten, insbesondere Grobspanplatten.