EP3837098B1 - Werkstoff - Google Patents

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EP3837098B1
EP3837098B1 EP19794884.7A EP19794884A EP3837098B1 EP 3837098 B1 EP3837098 B1 EP 3837098B1 EP 19794884 A EP19794884 A EP 19794884A EP 3837098 B1 EP3837098 B1 EP 3837098B1
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EP
European Patent Office
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lamellae
palm
defibrated
leaves
defibration
Prior art date
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Active
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EP19794884.7A
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English (en)
French (fr)
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EP3837098A2 (de
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Edgar Dechantsreiter
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Trias Palm Recycling Ag
Original Assignee
Trias Palm Recycling Ag
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Filing date
Publication date
Application filed by Trias Palm Recycling Ag filed Critical Trias Palm Recycling Ag
Publication of EP3837098A2 publication Critical patent/EP3837098A2/de
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Publication of EP3837098B1 publication Critical patent/EP3837098B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
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    • B27N3/00—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres
    • B27N3/04—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres from fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27J—MECHANICAL WORKING OF CANE, CORK, OR SIMILAR MATERIALS
    • B27J1/00—Mechanical working of cane or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27L—REMOVING BARK OR VESTIGES OF BRANCHES; SPLITTING WOOD; MANUFACTURE OF VENEER, WOODEN STICKS, WOOD SHAVINGS, WOOD FIBRES OR WOOD POWDER
    • B27L11/00—Manufacture of wood shavings, chips, powder, or the like; Tools therefor
    • B27L11/005—Tools therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27L—REMOVING BARK OR VESTIGES OF BRANCHES; SPLITTING WOOD; MANUFACTURE OF VENEER, WOODEN STICKS, WOOD SHAVINGS, WOOD FIBRES OR WOOD POWDER
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    • B27L11/007—Combined with manufacturing a workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B27L11/00—Manufacture of wood shavings, chips, powder, or the like; Tools therefor
    • B27L11/08—Manufacture of wood shavings, chips, powder, or the like; Tools therefor of wood fibres, e.g. produced by tearing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27L—REMOVING BARK OR VESTIGES OF BRANCHES; SPLITTING WOOD; MANUFACTURE OF VENEER, WOODEN STICKS, WOOD SHAVINGS, WOOD FIBRES OR WOOD POWDER
    • B27L7/00—Arrangements for splitting wood
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B27L—REMOVING BARK OR VESTIGES OF BRANCHES; SPLITTING WOOD; MANUFACTURE OF VENEER, WOODEN STICKS, WOOD SHAVINGS, WOOD FIBRES OR WOOD POWDER
    • B27L7/00—Arrangements for splitting wood
    • B27L7/02—Arrangements for splitting wood using rotating members, e.g. rotating screws
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    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N1/00—Pretreatment of moulding material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N3/00—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres
    • B27N3/007—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres and at least partly composed of recycled material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N3/00—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres
    • B27N3/08—Moulding or pressing
    • B27N3/18—Auxiliary operations, e.g. preheating, humidifying, cutting-off

Definitions

  • the invention relates to a material with components from palm trees, a processing device for processing vegetable raw products, preferably palm trees, and a method for producing a material.
  • a material can be produced from the raw products, such as plant waste.
  • Processing devices for palm waste are known.
  • the trunk is usually used and chopped into wood chips.
  • the wood chips are pressed together with other materials into panels. However, these do not have high stability.
  • the stalks and/or leaves of the palm tree are also not used.
  • EP0411589A2 discloses a material comprising elongated palm fiber and a binder, the length of the fibers being 100-300 mm.
  • JP2006225547A discloses a processing device for processing the fibers of coconuts, comprising a splitting device for splitting the raw products into elongated semi-finished products, a defibering device for defibering the semi-finished products, and a further processing device for shaping the defibrated semi-finished products into a material.
  • the material comprises elongated, fibrillated lamellae from palm trees and a binder.
  • the material can be a fiber composite material.
  • the starting material of the palm family i.e. the palm material, comes in particular from date, coconut and/or oil palms.
  • the elongated stems which are also called panicles, can be processed.
  • Palm panicles in particular comprise fibers of cellulose and hemicellulose, which is the reinforcement for tensile and flexural strength.
  • a matrix of parenchyma mainly lignin and other substances, is arranged between the fibers, which, for example, ensures compressive strength.
  • the raw product accumulate in large quantities as waste during care.
  • the raw product comes 100% from the care of the plants, so that no plant has to be harvested, no tree felled and/or no plantation has to be cleared.
  • the shredded lamellae or the fibers obtained from the lamellae are elongated. Preferably these are not chopped up.
  • the elongated structure gives the material high stability.
  • the length of the lamellae is at least 7 cm. In contrast to shorter slats, the material is therefore significantly more stable.
  • the length of the shredded lamellae ie the fibers, at least 8 cm or at least 9 cm.
  • the length of the shredded lamellae is at least 10 cm, 15 cm, 20 cm, 25 cm, 30 cm, 40 cm, 50 cm, 60 cm, 70 cm, 80 cm, 90 cm or 100 cm.
  • At least two lamellae or fibers, preferably all lamellae or fibers, of the material can in particular be oriented parallel to one another.
  • At least two lamellae or fibers, preferably half of the lamellae or fibers, of the material can be oriented at right angles to one another.
  • the lamellae or fibers can consequently be oriented crosswise.
  • the lamellae or fibers can be aligned randomly.
  • the alignment of the lamellae or fibers can be chosen according to the requirements of the material.
  • the filler of the palm tree in particular parenchyma, is separated from the lamellae or fibers, in particular sucked off.
  • the filler is dissolved during defibration.
  • the filler can be completely or at least partially separated, ie removed. For example, at least 50%, 70%, 80%, 90%, or 95% of the filler may be removed.
  • the material is at least essentially free of, e.g. compressed, filler.
  • the lamellae or fibers are wetted with binder, resulting in a homogeneous material.
  • Exemplary tests have yielded the following results:
  • a fiber composite material for example a panel made from palm panicles and palm leaves, where the filler has not been removed and is pressed against the fiber, ie compressed
  • the swelling in thickness is around 74%.
  • the thickness increases to 20.9 mm after 24 h of water storage.
  • the swelling in thickness is about 8%.
  • the thickness increases to 12.9 mm after 24 h of water storage.
  • the swelling in thickness is about 1%.
  • the thickness increases to 12.1 mm after 24 h of water storage.
  • the swelling in thickness is about 0%.
  • the thickness With a bulk density of the test specimen of 980 kg/m 3 and an initial thickness of 12.0 mm, the thickness remains at 12.0 mm after storage in water for 24 hours.
  • the thickness swelling of a low-swelling chipboard for use in damp areas is 17.5%.
  • the thickness increases to 17.5 mm after 24 h of water storage.
  • the filler with the ingredients starch, lignin and/or tannin does not have a negative effect on the material, especially if the filler adhering to the fibers is not compacted and can absorb the binder like a sponge.
  • the fiber which consists in particular of cellulose and hemicellulose, is largely separated from the parenchyma or lignin. The fiber is thus detached from the matrix. The fibers obtained are therefore cellulose and no longer lignocellulose, since only the cellulose fibers are used.
  • the proportion of lamellae or fibers from lamellae is between 40 and 95 percent by weight.
  • the lamellae or fibers from lamellae therefore account for a large proportion of the total weight of the material.
  • the proportion of lamellae or fibers from lamellae is between 50 and 60 percent by weight, for example 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59 or 60 percent by weight.
  • the binder is an aminoplast, in particular phenolic resin, PF resin, melamine and/or urea resin, an adhesive, in particular glue or epoxy resin, a dispersion, in particular PVAC, PMDI, polyurethane, a thermoplastic elastomer, clay, as Clay and / or designed as cement.
  • the glue can in particular be white glue.
  • Bio binders can preferably be used.
  • the binder may be formed as a hybrid binder comprising an amino resin and PMDI, e.g., isocyanate.
  • Isocyanates in particular, have the property of ensuring reliable gluing of parts in the fibers that may contain wax.
  • the resin can in particular be a mixed resin, e.g. MUF with PVAc or MUPF with PVAc.
  • the mixed resin can include or consist of urea-formaldehyde (UD).
  • UD urea-formaldehyde
  • the mixed resin can also include or consist of melamine-formaldehyde (MF).
  • MF melamine-formaldehyde
  • the mixed resin may comprise or consist of polyvinyl acetate (PVAc) with a hardener and a formaldehyde scavenger.
  • PVAc polyvinyl acetate
  • the formaldehyde scavenger can serve to emit less or no free formaldehyde after curing.
  • a binder can have, for example, 100 kg UF, 25 kg MF, 30 kg PVAc, 30 kg formaldehyde scavenger, 4 kg hardener and 65 kg water.
  • At least one additive can preferably be added to the binder, for example boric acid, boron salts, aluminum hydroxides and/or ammonium phosphates. As a result, the fire protection values can be increased
  • the proportion of binder can in particular be less than 10 percent by weight.
  • the proportion can be between 1 and 10 percent by weight.
  • the material has another raw plant product in the form of palm leaves.
  • the leaves are also particularly frayed.
  • the proportion of the other vegetable raw product can be between 5 and 60 percent by weight, for example between 25 and 40 percent by weight. In particular, the proportion can be between 25 and 30 percent by weight and/or between 30 and 40 percent by weight.
  • the total proportion of fiber material, e.g. fibers from the panicles or lamellae and the leaves, in the material can be more than 90 percent by weight.
  • the fiber material can consist, for example, of about 60% lamellae, i.e. in particular stems, and about 40% leaves.
  • the material is designed as a pressed material.
  • the material is in the form of plate material, beams or a molded part.
  • the material is therefore suitable for various applications.
  • the material can have a raw density of between 251 and 500 kg/m 3 .
  • These light fiber composite materials are particularly the requirements for light materials, the required thermal properties as an insulating material and/or the constantly growing ecological and sustainable demands of the market.
  • the material can have a raw density of between 510 and 850 kg/m 3 .
  • These medium-density fiber composite materials meet the general material requirements in particular, but especially the constantly growing ecological and sustainable demands of the market.
  • the material can have a bulk density of more than 850 kg/m 3 .
  • these dense fiber composite materials meet the highest static, acoustic and/or fire protection requirements. Last but not least, the ecological and sustainable requirements are met.
  • a panel and/or a board made from the original materials panicles and possibly leaves can have a bulk density of about 1000 kg/m 3 , for example 1007 kg/m 3 .
  • the reaction to fire can meet EuroClass B-s 1, d 0.
  • the thermal conductivity can be 0.25 W/mk, for example.
  • the swelling after 24 h water storage can be less than 1%.
  • the tensile strength can be 0.24 N/mm 2 while the flexural strength, ie the modulus of elasticity, can be 87.5 N/mm 2 .
  • a panel and/or a board made of panicles and possibly leaves performs better than glued laminated timber made of spruce (BSH), a coarse particle board made of pine (OSB) and laminated veneer lumber made of beech (LVL):
  • the swelling after 24 hours of water storage can be 18% (BSH), 25% (OSB) or 23% (LVL).
  • the tensile strength can be 0.25 N/mm 2 (BSH), 0.18 N/mm 2 (OSB) or 0.15 N/mm 2 (LVL), while the flexural strength is 26.5 N/mm 2 (BSH ), 20 N/mm 2 (OSB) or 45 N/mm 2 (LVL).
  • Parallam ® with a cross-section of 133 mm by 300 mm can have a characteristic bending moment of 47.88 kNm.
  • the material can be in the form of a multi-layer material made up of at least two, three, four, five, six or more layers with different bulk densities.
  • layers of light, medium-density and/or dense fiber composite materials can be combined.
  • the disclosure also relates to the use of a material according to the invention as a fire protection material.
  • the material is difficult to burn, it is preferable to wood from a fire protection perspective.
  • fire protection doors can be made from the material.
  • the material is particularly waterproof.
  • the material can be used in many ways, e.g. in building construction, in interior design, e.g. as furniture, flooring or the like, in vehicle construction, in mechanical engineering, e.g. as a machine table or the like.
  • the material can also be used as a raw material for the processing industry.
  • Mixed resin as a binder is particularly suitable for many areas of application.
  • the material can have e.g. loam, clay and/or cement as a binder.
  • the material can be used when building with natural materials.
  • the fibers are added to the clay, for example, to reinforce it. In contrast to straw, the fibers have the particular advantage that they do not decompose or only decompose very slowly.
  • the material can be in the form of a clay plate mixed with fibers.
  • the invention also relates to a processing device for processing elongated, vegetable raw products, preferably palm trees.
  • the raw products come in particular from date, coconut and/or oil palms.
  • the elongated stems which are also called panicles, can be processed. These raw products accumulate in large quantities as waste during care.
  • the raw product comes 100% from the care of the plants, so that no plant has to be harvested, no tree felled and/or no plantation has to be cleared.
  • the processing device includes a splitting device for splitting the raw products into elongated lamellae.
  • the length of the raw products and/or the lamellae can be, for example, at least 5 cm, 6 cm, 7 cm, 8 cm, 9 cm, 10 cm, 15 cm, 20 cm, 25 cm, 30 cm or more.
  • the raw products are accordingly split in the longitudinal direction. Chopping into wood chips or fine chips does not take place.
  • the processing device has a fiberizing device for fiberizing the lamellae.
  • a fiberizing device for fiberizing the lamellae. During defibration, preferably only little pressure is exerted on the lamellae, since the filler parenchyma, which contains starch, lignin and/or tannin, among other things, would have a negative effect on the material.
  • the lamellae are preferably oriented at right angles, lengthwise or in any way to the conveying direction.
  • the processing device includes a further processing device for further processing the lamellas that have been shredded into a material.
  • the material can in particular be a solid and/or stable material, e.g. a fiber composite material.
  • the material can be designed as a panel, in particular a high-strength fiber composite panel, e.g. with phenolic resin, as a beam, as a strip and/or as a molded part.
  • the material can be used in particular, e.g. similar to wood, as a building material, for example in the construction sector, in interior design, but also in vehicle construction and/or industry.
  • the material is difficult to burn, it is preferable to wood from a fire protection perspective.
  • fire protection doors can be made from the material.
  • the material is particularly waterproof.
  • the material Since the stable fibers of the raw products are preserved during processing, the material is extremely stable.
  • Conveying devices e.g. conveyor belts, can preferably be provided between the splitting device, the fiberizing device and the further processing device.
  • the processing device forms a unit, i.e. the raw products are fed to the individual devices one after the other in order to obtain the material at the end.
  • the processing device can be used to process large quantities of raw plant products, in particular stems and/or leaves of the palm tree, into stable materials in a simple and cost-effective manner.
  • the splitting device comprises a set of knives with one or more blades arranged in parallel and/or in a grid pattern.
  • the raw products are preferably oriented parallel to the conveying direction and are pushed through the set of knives.
  • the blades are preferably also oriented parallel to one another and/or parallel to the conveying direction. For example, at least 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 or more blades can be provided.
  • the raw products When penetrating the set of knives, the raw products are split open and form elongated lamellae.
  • the raw products are particularly easy to split, since there is no firm bond between the fibers.
  • the blade spacing can preferably be between 1 mm and 10 mm, in particular between 2 mm and 5 mm, particularly preferably between 3 mm and 4 mm.
  • the resulting lamellae are correspondingly thick.
  • the raw products can first be bundled by a feed device, for example by vertically oriented bundling rollers.
  • the axes of rotation Bundling rollers can preferably be oriented at right angles to the conveying direction or conveying surface.
  • two bundling rollers can be arranged next to one another on opposite sides of a conveyor device.
  • the raw products can be pressed through the knife set via two horizontally oriented rollers arranged one above the other.
  • the axes of rotation of the horizontal rollers can preferably be oriented at right angles to the conveying direction or parallel to the conveying surface and/or at right angles to the axes of rotation of the bundling rollers.
  • an admixing device for admixing a further vegetable raw product, in particular leaves, is provided between the splitting device and the defibration device.
  • This raw product also preferably comes from palm trees, e.g. the oil, coconut and/or date palm.
  • palm trees e.g. the oil, coconut and/or date palm.
  • all plant waste from the palm tree preferably the entire palm frond including the stalks and leaves, can be used.
  • the other raw plant product e.g. the leaf material
  • the dosing enables a homogeneous distribution.
  • the other raw vegetable product is fed to the defibration device together with the split lamellae and also defibrated.
  • the defibration device comprises a friction device.
  • a friction device When fibers are broken up by friction, little or no pressure is exerted on the lamellae and/or the leaf material. As a result, the fibers from the dissolved out of the natural structure without, for example, the fillers of the palm panicle, eg parenchyma, being pressed. Pressure on the material would result in the undifferentiated filler, which is embedded between the fibers of the panicle, being pressed against the fibers and thus sticking to them.
  • Filler that is compacted and/or pressed against the fibers has negative effects on the material.
  • the gluing quality decreases.
  • the material can also exhibit disadvantageous swelling behavior.
  • the filler separates from the fibers and is sucked off.
  • the friction device comprises at least two friction devices arranged one above the other.
  • the lamellae and/or sheets are transported in the conveying direction between the friction devices in the conveying direction.
  • these are preferably oriented at right angles, along or in any direction to the conveying direction.
  • the rubbing devices grip the slats and/or leaves preferably from below and from above.
  • the friction devices are preferably corrugated and/or profiled.
  • the structure of the rubbing device significantly improves the defibration process.
  • the friction devices can have the same corrugation or profile. Alternatively, these can also be corrugated or profiled differently.
  • the friction devices can have the same or a different direction of rotation.
  • the slats and/or leaves are moved in the same direction at the top and bottom, for example.
  • the friction devices can have or consist of conveyor belts, rollers and/or discs.
  • the conveyor belts can comprise chain plates. If the friction devices are designed as rollers, several rollers can also be arranged one behind the other in the conveying direction.
  • the distance between the friction devices decreases in the conveying direction.
  • the space for the slats and/or leaves is becoming increasingly narrow, so that they eventually fray.
  • the free space between the friction devices preferably narrows conically.
  • the speeds of the friction devices are different.
  • the speed of the upper rubbing device is, e.g., at least 1.1 times, 1.2 times, 1.3 times, 1.4 times, 1.5 times, 1.6 times, 1.7 times, 1.8 times, 1.9 times, 2 times, 2.5 times, 3 times, 4 times, 5 times, 6 times, 7 times, 8 times, 9 times or 10 times, greater than the lower friction device speed.
  • a sensor device e.g. a fiber sifter, is provided for analyzing the shredded lamellae, the speed of at least one friction device being adjustable by means of a control device based on the data determined by the sensor device.
  • the fiber thickness or fiber fineness and/or the degree of defibration can be measured. If the result is insufficient, the control device can correspondingly regulate or control the speed of at least one friction device. The speed can be increased or decreased.
  • only the speed of the upper friction device is regulated by the control device.
  • the speed of the lower friction device can in particular correspond to the normal conveying speed and/or remain the same.
  • the speeds of the upper and lower friction devices can also be controlled.
  • a suction device is provided in the area of the defibering device and/or between the defibering device and the further processing device.
  • the suction device is designed to suck off a filler that falls out during defibration.
  • powdered material that falls out during the defibration or the fiber digestion can be separated or sucked off. Due to the ingredients such as starch, glucose, tannin and/or lignin, this material can be used as a raw material for material use, e.g. as bio-plastic or foamed as non-flammable insulating material, or used to generate energy. In particular, electricity and process heat can be generated from biogas and/or methanol. The material can also be used as animal feed, for example.
  • the further processing device comprises a binding device, in particular a gluing device.
  • glue an aminoplast such as phenolic resin, PF resin, melamine and/or urea resin
  • an adhesive a dispersion such as PVAC, PMDI, polyurethane, epoxy resin, loam, clay and/or cement
  • a binder an aminoplast such as phenolic resin, PF resin, melamine and/or urea resin
  • an adhesive a dispersion such as PVAC, PMDI, polyurethane, epoxy resin, loam, clay and/or cement
  • the further processing device comprises at least one pressing device.
  • the fiberized lamellas and/or leaves provided with the binding agent can be pressed into a material, for example into a board or a beam.
  • the invention also relates to a method for processing elongated, vegetable raw products from palm trees with a processing device according to the invention.
  • the raw products resulting from the care can be delivered to collection points, for example.
  • the material can be processed for the first time.
  • the so-called frond sleeve can be cut, e.g. using a cross saw.
  • the resulting dust can in particular be sucked off.
  • the tufting tube contains relatively little fiber material in relation to its mass and is therefore only conditionally suitable for the method according to the invention, although this is possible in principle.
  • the frond sleeve is chopped up in a chipper and e.g. stored. This material is then used in other production areas.
  • the palm fronds can be cleaned of coarse dirt, e.g. If necessary, a preventive spraying with a fungicide is preferably carried out afterwards to avoid the formation of mold.
  • a penetrant enhancer is provided.
  • a spraying device for spraying the penetration enhancer onto the palm tree, in particular the panicles and/or the leaves, can be provided.
  • the material can optionally be sprayed with a chemical solution that dissolves the natural wax layer on the surface of the material, i.e. the cuticle, in particular both the stems and the leaves. This significantly improves the penetration of the binder and thus the gluing quality.
  • the surface of the panicles and/or especially the leaves consists of a layer of wax.
  • Wax acts as a separating agent on many binders, ie fiber components with wax do not form a secure connection or bond.
  • a chemical penetration promoter e.g. an alkylcarboxamide
  • an alkylcarboxamide can either be applied beforehand during the manufacturing process or added to the binder as an additive.
  • Such agents are known from treatment with plant protection agents.
  • These penetrants allow the natural vegetable wax layer of the cuticle, which is mainly on the surface of the leaves and the shell of the panicles, to be dissolved, thus allowing penetration of the binder.
  • better adhesion and/or greater strength is achieved as a result.
  • incorrect gluing in the materials can be avoided.
  • the palm leaves which, in contrast to the panicles, consist almost exclusively of stable fibers, can be mechanically separated or separated from the panicles, for example by means of a knife rotor.
  • the resulting dust can in particular be sucked off.
  • the leaves can then be pressed into compact bales, for example in a baling press, which reduces the storage volume and simplifies storage and/or transport.
  • the panicles can be cut to a defined length, in particular clipped, in the throughput.
  • the length can depend in particular on the size of the fiberization device.
  • the panicles can then be bundled.
  • the panicles cut to the defined length can form the elongated, vegetable raw products.
  • the raw products are split into elongated lamellae.
  • the raw products are not chopped up into wood chips and/or fine shavings, but the natural fibers, which give the palm fronds their enormous stability, for example, remain as long fibers in order to transfer the positive material properties to the material.
  • the stalks are pushed lengthwise, for example by a set of knives, which splits the compact stalks into long lamellae. In this way, the fibers are exposed.
  • another vegetable raw product e.g. the previously separated leaves
  • the admixing can in particular be metered in order to obtain a homogeneous distribution.
  • the lamellae and/or leaves are then shredded.
  • the fibers are separated from the natural structure.
  • the pure fibers are obtained without the ingredients of the panicle, which have a negative effect on the end product.
  • the fibers are broken up at least essentially by friction so as not to exert any pressure on the material.
  • the fibers obtained can, for example, be sorted again and fed to further use.
  • the shredded lamellas and/or leaves are then further processed into a material.
  • the shredded lamellae are treated with a binding agent and pressed.
  • the fibers can be transported further, for example by an air stream, wetted or sprayed with a binder, e.g., adhesive, and/or dried as required, for example by an infrared drying device, when using liquid binders.
  • a binder e.g., adhesive
  • binders can be used, which can harden during use through different physical and/or chemical processes.
  • the fibers can be formed into a so-called fiber cake, in which case the thickness and/or bulk density of the material is defined in particular.
  • fiber composite materials e.g. boards
  • fiber composite materials can be produced from this fiber cake, preferably in a hot press, using high pressure and/or high heat.
  • the pressure and/or heat leads in particular to a reaction and/or hardening of the binder, e.g. the adhesive.
  • the fibers provided with a binder can be pressed, for example under the influence of pressure and/or heat, to form flat panel materials, beams and/or molded parts.
  • a fiber mat can be formed in a forming station and the bulk density of the material can be defined.
  • the fiber mat can be compacted and/or calibrated in a pre-press and a subsequent curing unit designed as a main press.
  • the materials can in particular be further processed, for example by sizing into panels and/or beams.
  • the disclosure also relates to a material that is obtained by the method according to the invention.
  • FIG. 1 shows a processing device in which elongated, vegetable raw products 10, for example panicles of palm trees, are fed to a splitting device 14 via a conveying device designed as a conveyor belt 12 in the conveying direction (cf. arrow).
  • the raw products 10 split into lamellae are then deflected by a further conveying device 12 and are now lying transversely to the conveying direction.
  • the split panicles 10 and leaves 18 reach a defibration device 20 and are defibrated there.
  • the resulting powdery substances can be separated by a suction device 22 .
  • a further processing device 24 for further processing of the shredded panicles 10 and leaves 18 follows.
  • the further processing device 24 comprises a binding device designed as a gluing device 26 .
  • a continuous pre-press 28 of the further processing device 24 the glued panicles 10 and leaves 18 are pressed into raw mats.
  • An optional diagonal saw 30 can cut the raw mats.
  • the raw mats can be temporarily stored in a buffer 32, for example.
  • the raw mats can be glued in a mat gluing device 34 .
  • a dosing device 36 which can include a scale.
  • the glued raw mats are pressed in a main press 38 .
  • the raw density and/or the thickness of the material is defined by the main press 38 using high pressure and/or high heat.
  • a discharge belt and/or a cooling star 40 follows.
  • the materials can be stacked by means of a stacking device 42 .
  • the stacking device 42 can in particular have a maturing store for the materials.
  • the materials can, for example, be unstacked, ground, sawn up and/or separated.
  • the sawing can be done in particular by means of a multi-blade saw. Dust can be sucked off.
  • the set of knives 44 comprises a multiplicity of blades oriented parallel to one another and/or parallel to the conveying direction.
  • the raw products 10 are pressed lengthwise through the set of knives 44 . To this end, they can first be bundled by two vertically oriented bundling rollers 46 .
  • the spacing between the bundling rollers 46 and/or the degree of bundling can be adjusted hydraulically and/or pneumatically.
  • Two horizontally oriented rollers 48 arranged one above the other finally press the raw products 10 through the set of knives 44.
  • the lower roller 48 is shown in FIG 3 to see.
  • FIGS. 4 and 5 show detailed views of a defibration device 20 with two friction devices 50.
  • an alignment device 52 can be provided for parallel positioning of the supplied material.
  • the friction devices 50 are designed, for example, as corrugated conveyor belts. The distance between the friction devices 50 becomes smaller and smaller in the conveying direction. The panicles 10 and/or leaves 18 conveyed transversely to the conveying direction are thus unraveled by friction.
  • the upper friction device 50 can rotate in a counter-clockwise direction, while the lower friction device 50 can rotate in a clockwise direction.
  • the rotational speed of the upper friction device 50 is preferably substantially higher than the rotational speed of the lower friction device 50.
  • the quality or fineness of the fibers can be checked in a sensor device designed as a fiber sifter 54 .
  • the fibers obtained can be sorted again.
  • the speed of at least one friction device 50, preferably the upper friction device 50, can also be adjusted using the determined data.
  • FIG. 6 shows a material designed as a beam 56 with elongated, shredded lamellae 58, i.e. fibers, from palm trees and a binding agent 60.
  • the shape of the material 56 is fundamentally arbitrary.
  • beams 56 plates or the like can also be formed.
  • the binding agent 60 can in particular be a mixed resin, e.g. urea-formaldehyde.
  • the material can also have, for example, melamine-formaldehyde as a binder 60 in addition to shredded lamellae 58 .
  • the material 56 can have, in addition to shredded lamellae 58, as a binder 60, for example polyvinyl acetate with a hardener and a formaldehyde scavenger.
  • a binder 60 for example polyvinyl acetate with a hardener and a formaldehyde scavenger.
  • the material 56 also has palm leaves 18 as a further raw vegetable product.
  • the sheets 18 can also preferably be shredded.
  • the material 56 forms in particular a fiber composite material. For example, this can have been produced in a processing device according to the invention.
  • an insulating material 62 is shown, which can be produced by foaming filler 64 .
  • the filler 64 is sucked off during the production of a material 56 .
  • the filler 64 can be ground, e.g.
  • the ground filler 64 is mixed with the liquid to form a suspension, releasing, for example, starch and/or lignin.
  • the mixing can take place in particular by means of a pan mill and/or a mixer.
  • a physical foaming agent such as knitted fabric and/or baking soda may be added.
  • the mixture consequently foams up.
  • the liquid evaporates and the insulating material 62 remains.
  • the shape of the insulating material 62 is basically arbitrary. For example, plates can be formed.
  • molded parts can also be produced, e.g. for packaging and/or vehicle construction.
  • the insulating material can have a bulk density of between 72 and 250 kg/m 3 .
  • FIG. 8 shows a sectional view of a palm panicle 10 with fibers 58, filler 64, in particular parenchyma, and a wax layer 68, in particular cuticle.
  • the palm panicle 10 was split into lamellae 70.
  • the fibers 58 are naturally bonded to the filler 64 .
  • the fibers 58 are in particular at least partially uncovered.
  • the lamellae 70 can now be separated.
  • the lamella 70 is defibrated in the defibration device 20, whereby the natural composite is broken up by friction and thereby separated into elongated fibers 58 and filler in 64 in the form of powdered material.
  • the waxy cuticle is usually removed, e.g. mechanically detached, so that gluing is possible at all. Also, a heat treatment such as carbonization is often performed.
  • FIG. 12 shows a front view of the shredded lamellae 58.
  • These fibers 58 can be produced in particular from the palm panicle 10 by means of fiber digestion through the action of friction. Here, the natural bond is dissolved, whereby stable, elongated fibers 58 that are as pure as possible are obtained.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Werkstoff mit Bestandteilen aus Palmengewächsen, eine Bearbeitungsvorrichtung zum Bearbeiten pflanzlicher Rohprodukte, vorzugsweise von Palmengewächsen, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Werkstoffs.
  • Aus den Rohprodukten, beispielsweise Pflanzenabfällen, kann ein Werkstoff hergestellt werden.
  • Bei der Pflege bzw. Kultivierung von Palmen, beispielsweise von Dattelpalmen, Kokospalmen und/oder Ölpalmen, entstehen große Mengen an schwer verrottenden Pflanzenabfällen.
  • Eine nachhaltige, regelmäßige Pflege der Pflanzen ist nicht nur für die Schönheit der Palmen unerlässlich, sondern insbesondere für deren Gesunderhaltung und zum Schutz gegen Schädlinge erforderlich.
  • In meist jährlichen Abständen wird der Stamm von "abgestorbenen" Palmwedeln der untersten Reihe befreit. Nach mehreren Jahren werden auch die Teile der sogenannten Wedelhülsen, die bei der Pflege am Stamm bleiben, entfernt.
  • Alleine in den Vereinigten Arabischen Emiraten fallen jährlichen ca. 475.000 Tonnen dieses bio-basierenden Materials an.
  • In der Vergangenheit wurde das anfallende Material größtenteils ungenutzt gelagert oder verbrannt, was jedoch umweltschädlich ist und mittlerweile teils gesetzlich untersagt ist.
  • Es sind Bearbeitungsvorrichtungen für Palmenabfälle bekannt. Dabei wird meist der Stamm verwendet und in Hackschnitzel zerhackt. Die Hackschnitzel werden zusammen mit anderen Materialien zu Platten gepresst. Diese weisen jedoch keine hohe Stabilität auf.
  • Auch werden die Stängel und/oder Blätter der Palme nicht verwertet.
  • EP0411589A2 offenbart einen Werkstoff umfassend längliche Palmenfaser sowie ein Bindemittel, wobei die Länge der Fasern 100-300 mm beträgt.
  • JP2006225547A offenbart eine Bearbeitungsvorrichtung zum Bearbeiten der Fasern von Kokosnüssen, umfassend eine Spaltvorrichtung zum Spalten der Rohprodukte in längliche Halbzeuge, eine Zerfaserungsvorrichtung zum Zerfasern der Halbzeuge, und eine Weiterbearbeitungsvorrichtung zum Formen der zerfaserten Halbzeuge zu einem Werkstoff.
  • Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, einen stabilen Werkstoff zu schaffen, sowie eine Bearbeitungsvorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass auf einfache und kostengünstige Weise große Mengen an pflanzlichen Rohprodukten, insbesondere Stängel und/oder Blätter der Palme, zu stabilen, neuen Werkstoffen verarbeitet werden können.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Gegenstände bzw. das Verfahren der unabhängigen Ansprüche.
  • Erfindungsgemäß umfasst der Werkstoff längliche, zerfaserte Lamellen von Palmengewächsen, sowie ein Bindemittel.
  • Insbesondere kann es sich bei dem Werkstoff um einen Faserverbundwerkstoff handeln.
  • Das Ausgangsmaterial der Palmengewächse, also das Palmmaterial, stammt insbesondere von Dattel-, Kokos- und/oder Ölpalmen. Beispielsweise können die länglichen Stängel, welche auch Rispen genannt werden, bearbeitet werden.
  • Palmrispen umfassen insbesondere Fasern aus Cellulose und Hemicellulose, was die Bewehrung für die Zug- und Biegefestigkeit ist. Zwischen den Fasern ist eine Matrix aus Parenchym, überwiegend Lignin und weiteren Stoffen, angeordnet, die z.B. für die Druckfestigkeit sorgt.
  • Diese Rohprodukte fallen in großen Mengen als Abfall bei der Pflege an. Vorzugsweise stammt das Rohprodukt 100 % aus der Pflege der Pflanzen, sodass keine Pflanze geerntet, kein Baum gefällt und/oder keine Plantage gerodet werden muss.
  • Die zerfaserten Lamellen bzw. die aus den Lamellen gewonnenen Fasern sind länglich. Vorzugsweise sind diese nicht zerhackt. Die längliche Struktur verleiht dem Werkstoff eine hohe Stabilität.
  • Weiterbildungen der Erfindung sind auch den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
  • Gemäß einer nicht erfindungsemäßen Ausführungsform beträgt die Länge der Lamellen mindestens 7 cm. Im Gegensatz zu kürzeren Lamellen ist der Werkstoff daher deutlich stabiler.
  • Nicht erfindungsgemäß beträgt die Länge der zerfaserten Lamellen, also der Fasern, mindestens 8 cm oder mindestens 9 cm. Erfindungsgemäß beträgt die Länge der zerfaserten Lamellen mindestens 10 cm, 15 cm, 20 cm, 25 cm, 30 cm, 40 cm, 50 cm, 60 cm, 70 cm, 80 cm, 90 cm oder 100 cm.
  • Zumindest zwei Lamellen bzw. Fasern, vorzugsweise sämtliche Lamellen bzw. Fasern, des Werkstoffs können insbesondere parallel zueinander orientiert sein.
  • Alternativ können zumindest zwei Lamellen bzw. Fasern, vorzugsweise jeweils die Hälfte der Lamellen bzw. Fasern, des Werkstoffs rechtwinklig zueinander orientiert sein. Die Lamellen bzw. Fasern können folglich kreuzweise orientiert sein.
  • Ferner ist es auch möglich, dass die Lamellen bzw. Fasern zufällig ausgerichtet sind. Die Ausrichtung der Lamellen bzw. Fasern kann gemäß den Anforderungen an den Werkstoff gewählt sein.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform ist der Füllstoff des Palmengewächses, insbesondere Parenchym, von den Lamellen bzw. Fasern separiert, insbesondere abgesaugt. Insbesondere wird der Füllstoff bei der Zerfaserung gelöst.
  • Der Füllstoff kann vollständig oder zumindest teilweise separiert, also entfernt, sein. Beispielsweise können mindestens 50 %, 70 %, 80 %, 90 % oder 95 % des Füllstoffs entfernt sein. Der Werkstoff ist insbesondere zumindest im Wesentlichen frei von, z.B. verdichtetem, Füllstoff.
  • Ohne den Füllstoff bzw. ohne einen Großteil des Füllstoffs werden die Lamellen bzw. Fasern mit Bindemittel benetzt, sodass ein homogener Werkstoff entsteht.
  • Beispielhafte Tests haben folgende Ergebnisse ergeben:
    Bei einem Faserverbundwerkstoff, also z.B. einer Platte, aus Palmrispen und Palmblättern, bei denen der Füllstoff nicht entfernt ist und an die Faser angepresst, also verdichtet ist, liegt die Dickenquellung bei etwa 74 %. Bei einer Rohdichte des Prüfkörpers von 940 kg/m3 und einer Ausgangsdicke von 12,0 mm erhöht sich die Dicke nach 24 h Wasserlagerung auf 20,9 mm.
  • Bei einem Faserverbundwerkstoff, also z.B. einer Platte, aus Palmrispen und Palmblättern, bei denen der Füllstoff zu etwa 50 % entfernt ist und der verbleibende Füllstoff nicht verdichtet ist, liegt die Dickenquellung bei etwa 8 %. Bei einer Rohdichte des Prüfkörpers von 920 kg/m3 und einer Ausgangsdicke von 12,0 mm erhöht sich die Dicke nach 24 h Wasserlagerung auf 12,9 mm.
  • Bei einem Faserverbundwerkstoff, also z.B. einer Platte, aus Palmrispen und Palmblättern, bei denen der Füllstoff zu etwa 80 % entfernt ist und der verbleibende Füllstoff nicht verdichtet ist, liegt die Dickenquellung bei etwa 1 %. Bei einer Rohdichte des Prüfkörpers von 960 kg/m3 und einer Ausgangsdicke von 12,0 mm erhöht sich die Dicke nach 24 h Wasserlagerung auf 12,1 mm.
  • Bei einem Faserverbundwerkstoff, also z.B. einer Platte, aus Palmrispen und Palmblättern, bei denen der Füllstoff zu etwa 95 % entfernt ist und der verbleibende Füllstoff nicht verdichtet ist, liegt die Dickenquellung bei etwa 0 %. Bei einer Rohdichte des Prüfkörpers von 980 kg/m3 und einer Ausgangsdicke von 12,0 mm bleibt die Dicke nach 24 h Wasserlagerung bei 12,0 mm.
  • Im Vergleich hierzu liegt die Dickenquellung bei einer quellungsarmen Spanplatte für den Einsatz im Feuchtbereich bei 17,5 %. Bei einer Rohdichte des Prüfkörpers von 680 kg/m3 und einer Ausgangsdicke von 12,0 mm erhöht sich die Dicke nach 24 h Wasserlagerung auf 17,5 mm.
  • Die Tests haben gezeigt, dass bereits das Entfernen von 50 % des Füllstoffs die Verleimung der Lamellen bzw. Fasern erheblich verbessert. Je mehr Füllstoff entfernt ist und/oder je weniger dieser verdichtet ist, desto besser ist das Quellverhalten des Werkstoffs.
  • Der Füllstoff mit u.a. den Inhaltsstoffen Stärke, Lignin und/oder Tannin wirkt sich nicht negativ auf den Werkstoff aus, insbesondere wenn der an den Fasern haftende Füllstoff nicht verdichtet ist und so das Bindemittel wie ein Schwamm aufnehmen kann.
  • Die Faser, welche insbesondere aus Cellulose und Hemicellulose besteht, ist weitestgehend von Parenchym bzw. Lignin getrennt. Somit ist die Faser aus der Matrix herausgelöst. Bei der gewonnenen Fasern handelt es sich daher um Cellulose und nicht mehr um Lignocellulose, da lediglich die Cellulosefasern verwendet werden.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform beträgt der Anteil an Lamellen bzw. Fasern aus Lamellen zwischen 40 und 95 Gewichtsprozent. Die Lamellen bzw. Fasern aus Lamellen haben daher einen hohen Anteil am Gesamtgewicht des Werkstoffs.
  • Insbesondere beträgt der Anteil an Lamellen bzw. Fasern aus Lamellen zwischen 50 und 60 Gewichtsprozent, beispielsweise 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59 oder 60 Gewichtsprozent.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Bindemittel als Aminoplast, insbesondere Phenolharz, PF-Harz, Melamin und/oder Harnstoffharz, als Kleber, insbesondere Leim oder Epoxydharz, als eine Dispersion, insbesondere PVAC, PMDI, Polyurethan, als thermoplastisches Elastomer, als Lehm, als Ton und/oder als Zement ausgebildet.
  • Bei dem Leim kann es sich insbesondere um Weißleim handeln.
  • Vorzugsweise können biologische Bindemittel verwendet werden.
  • Das Bindemittel kann z.B. als Hybrid-Bindemittel mit einem Aminoharz und PMDI, z.B. Isocyanat, ausgebildet sein. Insbesondere Isocyanate haben die Eigenschaft, sichere Verleimungen von unter Umständen wachshaltigen Anteilen in den Fasern zu gewährleisten.
  • Bei dem Harz kann es sich insbesondere um Mischharz, z.B. MUF mit PVAc oder MUPF mit PVAc, handeln.
  • Beispielsweise kann das Mischharz Harnstoff-Formaldehyd (UD) umfassen oder daraus bestehen.
  • Auch kann das Mischharz Melamin-Formaldehyd (MF) umfassen oder daraus bestehen.
  • Ferner kann das Mischharz Polyvinylacetat (PVAc) mit einem Härter und einem Formaldehydfänger umfassen oder daraus bestehen. Der Formaldehydfänger kann dazu dienen, um nach der Härtung weniger bis keine freien Formaldehyde abzugeben.
  • Ein Bindemittel kann z.B. 100 kg UF, 25 kg MF, 30 kg PVAc, 30 kg Formaldehydfänger, 4 kg Härter und 65 kg Wasser aufweisen.
  • Vorzugsweise kann dem Bindemittel wenigstens ein Additiv zugegeben werden, z.B. Borsäure, Borsalze, Aluminiumhydroxide und/oder Ammoniumphosphate. Dadurch können die Brandschutzwerte erhöht werden
  • Der Anteil an Bindemittel kann insbesondere weniger als 10 Gewichtsprozent betragen. Beispielsweise kann der Anteil zwischen 1 und 10 Gewichtsprozent betragen.
  • Erfindungsgemäß weist der Werkstoff ein weiteres pflanzliches Rohprodukt in Form von Palmblätter auf.
  • Auch die Blätter sind insbesondere zerfasert.
  • Vorzugsweise werden bei Blättern so genannte Penetrationsförderer eingesetzt. Beispielsweise kann der Anteil am weiteren pflanzlichen Rohprodukt zwischen 5 und 60 Gewichtsprozent, z.B. zwischen 25 und 40 Gewichtsprozent, betragen. Insbesondere kann der Anteil zwischen 25 und 30 Gewichtsprozent und/oder zwischen 30 und 40 Gewichtsprozent liegen.
  • Der gesamte Anteil an Fasermaterial, also z.B. Fasern aus den Rispen bzw. Lamellen und den Blätter, im Werkstoff kann insbesondere mehr als 90 Gewichtsprozent betragen. Das Fasermaterial kann hierbei z.B. zu ca. 60 % aus Lamellen, also insbesondere Stängeln, und zu ca. 40 % aus Blättern, bestehen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Werkstoff als gepresster Werkstoff ausgebildet.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform ist der Werkstoff als Plattenmaterial, Balken oder Formteil ausgebildet. Der Werkstoff ist somit für verschiedene Anwendungen geeignet. Beispielsweise kann der Werkstoff einen Rohdichtwert zwischen 251 und 500 kg/m3 aufweisen. Diese leichten Faserverbundwerkstoffe werden insbesondere den Anforderungen an leichte Werkstoffe, den geforderten thermischen Eigenschaften als Dämm-Material und/oder den stetig wachsenden ökologischen bzw. nachhaltigen Ansprüchen des Marktes gerecht.
  • Alternativ kann der Werkstoff einen Rohdichtwert zwischen 510 und 850 kg/m3 aufweisen. Diese mitteldichten Faserverbundwerkstoffe werden insbesondere den allgemeinen Materialanforderungen, ganz besonders aber den stetig wachsenden ökologischen bzw. nachhaltigen Ansprüchen des Marktes gerecht.
  • Alternativ kann der Werkstoff einen Rohdichtwert von mehr als 850 kg/m3 aufweisen. Diese dichten Faserverbundwerkstoffe werden insbesondere den höchsten statischen, akustischen und/oder brandschutztechnischen Anforderungen gerecht. Nicht zuletzt werden die ökologischen bzw. nachhaltigen Ansprüche erfüllt.
  • Beispielswiese kann eine Platte und/oder ein Brett aus den Ursprungsmaterialien Rispen und gegebenenfalls Blättern eine Rohdichte von etwa 1.000 kg/m3, z.B. 1.007 kg/m3, aufweisen. Das Brandverhalten kann die EuroClass B- s 1, d 0 erfüllen. Die Wärmeleitfähigkeit kann z.B. 0,25 W/mk betragen. Der Diffusionswiderstand kann z.B. bei µ = 300 liegen. Die Quellung nach 24 h Wasserlagerung kann weniger als 1 % betragen.
  • Die Zugfestigkeit kann bei 0,24 N/mm2 liegen, während die Biegefestigkeit, also das E-Modul, 87,5 N/mm2 betragen kann.
  • Bei sämtlichen Werten schneidet eine Platte und/oder ein Brett aus Rispen und gegebenenfalls Blättern besser ab als ein Brettschichtholz aus Fichte (BSH), eine Grobspanplatte aus Kiefer (OSB) sowie eine Furnierschichtholz aus Buche (LVL): Die Rochdichte kann dabei 380 kg/m3 (BSH), 550 kg/m3 (OSB) bzw. 730 kg/m3 (LVL) betragen, das Brandverhalten jeweils die EuroClass D- s 2, d 0 erfüllen, die Wärmeleitfähigkeit 0,13 W/mk (BSH und OSB) bzw. 0,17 W/mk (LVL), der Diffusionswiderstand µ = 40 (BSH), µ = 200 - 300 (OSB) bzw. µ = 75 - 200 (LVL). Die Quellung nach 24 h Wasserlagerung kann bei 18 % (BSH), 25 % (OSB) bzw. 23 % (LVL) liegen. Die Zugfestigkeit kann 0,25 N/mm2 (BSH), 0,18 N/mm2 (OSB) bzw. 0,15 N/mm2 (LVL) betragen, während die Biegefestigkeit 26,5 N/mm2 (BSH), 20 N/mm2 (OSB) bzw. 45 N/mm2 (LVL) betragen kann.
  • Tests haben ergeben, dass ein Balken aus einem Palmgewächs mit einer Höhe von 300 mm und einer Breite von 133 mm ein charakteristisches Biegemoment von Mk = 139,7 kNm aufweisen kann. Ein Stahlträger mit einer Höhe von 300 mm und einer Flanschbreite von 150 mm kann hingegen ein charakteristisches, elastisches Biegemoment von Mel,k = 130,9 kNm aufweisen. Verstärkter Beton mit einer Höhe von 300 mm und einer Breite von 150 mm kann eine charakteristische Biegekapazität von Mk = 30,9 kNm aufweisen. Parallam® mit einem Querschnitt von 133 mm auf 300 mm kann ein charakteristisches Biegemoment von 47,88 kNm aufweisen.
  • Insbesondere kann der Werkstoff als mehrschichtiger Werkstoff aus wenigstens zwei, drei, vier, fünf, sechs oder mehr Schichten mit unterschiedlichen Rohdichtwerten ausgebildet sein. So können z.B. Schichten aus leichten, mitteldichten und/oder dichten Faserverbundwerkstoffen kombiniert werden.
  • Die Offenbarung betrifft auch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Werkstoffs als Brandschutzmaterial.
  • Da der Werkstoff nur schwer brennbar ist, ist dieser unter Brandschutzaspekten Holz vorzuziehen. So können insbesondere Brandschutztüren aus dem Werkstoff erstellt werden. Ferner ist der Werkstoff insbesondere wasserfest.
  • Der Werkstoff kann vielseitig eingesetzt werden, z.B. als Baukonstruktion, im Innenausbau, z.B. als Möbel, Bodenbelag oder dergleichen, im Fahrzeugbau, im Maschinenbau, z.B. als Maschinentisch oder dergleichen. Auch kann der Werkstoff als Rohstoff für die weiterverarbeitende Industrie verwendet werden. Mischharz als Bindemittel eignet sich hierbei insbesondere für viele Einsatzbereiche.
  • Der Werkstoff kann als Bindemittel z.B. Lehm, Ton und/oder Zement aufweisen. So kann der Werkstoff z.B. beim Bauen mit Naturmaterialien eingesetzt werden. Die Fasern werden dabei zum Verstärken z.B. dem Lehm zugegeben. Im Gegensatz zu Stroh haben die Fasern insbesondere den Vorteil, dass diese nicht bzw. nur sehr langsam verrotten.
  • Insbesondere kann der Werkstoff als eine mit Fasern versetzte Lehmplatte ausgebildet sein.
  • Die Erfindung betrifft auch eine Bearbeitungsvorrichtung zum Bearbeiten länglicher, pflanzlicher Rohprodukte, vorzugsweise von Palmengewächsen.
  • Die Rohprodukte stammen insbesondere von Dattel-, Kokos- und/oder Ölpalmen. Beispielsweise können die länglichen Stängel, welche auch Rispen genannt werden, bearbeitet werden. Diese Rohprodukte fallen in großen Mengen als Abfall bei der Pflege an. Vorzugsweise stammt das Rohprodukt 100 % aus der Pflege der Pflanzen, sodass keine Pflanze geerntet, kein Baum gefällt und/oder keine Plantage gerodet werden muss.
  • Die Bearbeitungsvorrichtung umfasst eine Spaltvorrichtung zum Spalten der Rohprodukte in längliche Lamellen. Die Länge der Rohprodukte und/oder der Lamellen kann beispielsweise mindestens 5 cm, 6 cm, 7 cm, 8 cm, 9 cm, 10 cm, 15 cm, 20 cm, 25 cm, 30 cm oder mehr betragen.
  • Die Rohprodukte werden demnach in Längsrichtung gespalten. Ein Zerhacken zu Hackschnitzeln oder feinen Spänen findet nicht statt.
  • Ferner weist die Bearbeitungsvorrichtung eine Zerfaserungsvorrichtung zum Zerfasern der Lamellen auf. Bei der Zerfaserung wird vorzugsweise nur wenig Druck auf die Lamellen ausgeübt, da sich der Füllstoff Parenchym, u.a. mit den Inhaltsstoffen Stärke, Lignin und/oder Tannin, negativ auf den Werkstoff auswirken würde.
  • In der Zerfaserungsvorrichtung sind die Lamellen vorzugsweise rechtwinklig, längs oder beliebig zur Förderrichtung orientiert.
  • Schließlich umfasst die Bearbeitungsvorrichtung eine Weiterbearbeitungsvorrichtung zur Weiterbearbeitung der zerfaserten Lamellen zu einem Werkstoff.
  • Bei dem Werkstoff kann es sich insbesondere um einen festen und/oder stabilen Werkstoff, z.B. einen Faserverbundwerkstoff, handeln. Beispielsweise kann der Werkstoff als Platte, insbesondere hochfeste Faserverbundplatte z.B. mit Phenolharz, als Balken, als Leiste und/oder als Formteil ausgebildet sein. Der Werkstoff kann insbesondere, z.B. ähnlich wie Holz, als Baumaterial, beispielsweise im konstruktiven Bereich, im Innenausbau, aber auch im Fahrzeugbau und/oder der Industrie verwendet werden.
  • Da der Werkstoff nur schwer brennbar ist, ist dieser unter Brandschutzaspekten Holz vorzuziehen. So können insbesondere Brandschutztüren aus dem Werkstoff erstellt werden. Ferner ist der Werkstoff insbesondere wasserfest.
  • Da die stabilen Fasern der Rohprodukte bei der Bearbeitung erhalten werden, ist der Werkstoff äußerst stabil.
  • Zwischen der Spaltvorrichtung, der Zerfaserungsvorrichtung und der Weiterbearbeitungsvorrichtung können vorzugsweise Fördervorrichtungen, z.B. Förderbänder, vorgesehen sein.
  • Die Bearbeitungsvorrichtung bildet insbesondere eine Einheit, d.h. die Rohprodukte werden nacheinander den einzelnen Vorrichtungen zugeführt, um am Ende den Werkstoff zu erhalten.
  • Durch die Bearbeitungsvorrichtung können auf einfache und kostengünstige Weise große Mengen an pflanzlichen Rohprodukten, insbesondere von Stängeln und/oder Blättern der Palme, zu stabilen Werkstoffen verarbeitet werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Spaltvorrichtung einen Messersatz mit einer oder mehreren parallel und/oder rasterförmig angeordneten Klingen.
  • Die Rohprodukte sind vorzugsweise parallel zur Förderrichtung orientiert und werden durch den Messersatz geschoben. Vorzugsweise sind auch die Klingen parallel zueinander und/oder parallel zur Förderrichtung orientiert. Beispielsweise können mindestens 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 oder mehr Klingen vorgesehen sein.
  • Beim Durchdringen des Messersatzes werden die Rohprodukte aufgespalten und bilden längliche Lamellen. Die Rohprodukte sind insbesondere leicht zu spalten, da kein fester Verbund zwischen den Fasern besteht.
  • Der Klingenabstand kann vorzugsweise zwischen 1 mm und 10 mm, insbesondere zwischen 2 mm und 5 mm, besonders bevorzugt zwischen 3 mm und 4 mm betragen. Entsprechend dick sind die dabei entstehenden Lamellen.
  • Insbesondere können die Rohprodukte durch eine Zuführvorrichtung zunächst gebündelt werden, beispielsweise durch vertikal orientierte Bündelungswalzen. Die Drehachsen der Bündelungswalzen können vorzugsweise rechtwinklig zur Förderrichtung bzw. Förderfläche orientiert sein. Zwei Bündelungswalzen können z.B. nebeneinander an gegenüberliegenden Seiten einer Fördervorrichtung angeordnet sein.
  • Beispielsweise über zwei übereinander angeordnete, horizontal orientierte Walzen können die Rohprodukte durch den Messersatz gepresst werden. Die Drehachsen der horizontalen Walzen können vorzugsweise rechtwinklig zu Förderrichtung bzw. parallel zur Förderfläche und/oder rechtwinklig zu den Drehachsen der Bündelungswalzen orientiert sein.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform ist zwischen der Spaltvorrichtung und der Zerfaserungsvorrichtung eine Zumischvorrichtung zur Zumischung eines weiteren pflanzlichen Rohprodukts, insbesondere von Blättern, vorgesehen.
  • Da bei bestimmten Pflanzengattungen wie beispielsweise ACREA PHOENIX (Dattelpalme) ein mengenmäßig gleiches Verhältnis an Rispen und Blättern besteht, kann auf ein Abtrennen und/oder Separieren der Blätter von den Rispen vor der Zerfaserung beispielsweise verzichtet werden. Die Rispen und Blätter können hierbei zusammen der Zerfaserungsvorrichtung zugeführt werden.
  • Auch dieses Rohprodukt stammt vorzugsweise von Palmengewächsen, z.B. der Öl-, Kokos- und/oder Dattelpalme. Dadurch können insbesondere sämtliche Pflanzenabfälle der Palme, vorzugsweise der gesamte Palmwedel samt Stängel und Blättern, verwendet werden.
  • Das weitere pflanzliche Rohprodukt, z.B. das Blättermaterial, kann vorzugsweise dosiert zu den zerspalteten Lamellen zugemischt werden. Durch die Dosierung wird eine homogene Verteilung ermöglicht.
  • Das weitere pflanzliche Rohprodukt wird zusammen mit den aufgespalteten Lamellen der Zerfaserungsvorrichtung zugeführt und ebenfalls zerfasert.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Zerfaserungsvorrichtung eine Friktionsvorrichtung. Beim Faseraufschluss durch Friktion wird kein bzw. nur wenig Druck auf die Lamellen und/oder das Blättermaterial ausgeübt. Dadurch werden die Fasern aus dem natürlichen Gefüge herausgelöst, ohne dass z.B. die Füllstoffe der Palmrispe, z.B. Parenchym, gepresst werden. Druck auf das Material hätte zur Folge, dass der undifferenzierte Füllstoff, der zwischen den Fasern der Rispe eingelagert ist, an die Faser gepresst wird und dadurch daran haften bleibt.
  • Verdichteter und/oder an die Fasern angepresster Füllstoff führt zu negativen Auswirkungen auf den Werkstoff. Beispielsweise nimmt die Verleimqualität ab. Auch kann der Werkstoff ein nachteiliges Quellverhalten aufweisen.
  • Ohne verdichteten bzw. an die Faser angepressten Füllstoff wird hingegen ein Bindemittel wie ein Schwamm aufgenommen, sodass ein homogener Werkstoff entsteht, da sich der Füllstoff bei einem Verpressen wie beim natürlichen Ausgangsprodukt zwischen die Fasern legt.
  • Bei der Zerfaserung löst sich der Füllstoff von den Fasern und wird abgesaugt.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform umfasst die Friktionsvorrichtung wenigstens zwei übereinander angeordnete Reibvorrichtungen.
  • Die Lamellen und/oder Blätter werden in Förderrichtung zwischen den Reibvorrichtungen in Förderrichtung transportiert. Dabei sind diese vorzugsweise rechtwinklig, längs oder beliebig zur Förderrichtung orientiert.
  • Die Reibvorrichtungen erfassen die Lamellen und/oder Blätter vorzugsweise von unten und von oben.
  • Vorzugsweise sind die Reibvorrichtungen geriffelt und/oder profiliert. Durch die Struktur der Reibvorrichtung wird der Zerfaserungsprozess deutlich verbessert.
  • Die Reibvorrichtungen können dieselbe Riffelung bzw. dasselbe Profil aufweisen. Alternativ können diese auch unterschiedlich geriffelt bzw. profiliert sein.
  • Insbesondere können die Reibvorrichtungen den gleichen oder einen unterschiedlichen Drehsinn aufweisen. Auf diese Weise werden die Lamellen und/oder Blätter oben und unten z.B. in die gleiche Richtung bewegt.
  • Beispielsweise können die Reibvorrichtungen Förderbänder, Walzen und/oder Scheiben aufweisen oder daraus bestehen. Die Förderbänder können insbesondere Kettenplatten umfassen. Sind die Reibvorrichtungen als Walzen ausgebildet, können auch mehrere Walzen in Förderrichtung hintereinander angeordnet sein.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform nimmt der Abstand zwischen den Reibvorrichtungen in Förderrichtung ab. So wird der Raum für die Lamellen und/oder Blätter zunehmend immer enger, sodass diese schließlich zerfasern.
  • Der Freiraum zwischen den Reibvorrichtungen verengt sich vorzugsweise konisch.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform sind die Geschwindigkeiten der Reibvorrichtungen unterschiedlich.
  • Vorzugsweise ist die Geschwindigkeit der oberen Reibvorrichtung, z.B. mindestens 1,1 Mal, 1,2 Mal, 1,3 Mal, 1,4 Mal, 1,5 Mal, 1,6 Mal, 1,7 Mal, 1,8 Mal, 1,9 Mal, 2 Mal, 2,5 Mal, 3 Mal, 4 Mal, 5 Mal, 6 Mal, 7 Mal, 8 Mal, 9 Mal oder 10 Mal, größer als die Geschwindigkeit der unteren Reibvorrichtung.
  • Grundsätzlich ist auch der umgekehrte Fall denkbar, dass die Geschwindigkeit der unteren Reibvorrichtung größer ist als die Geschwindigkeit der oberen Reibvorrichtung.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine Sensorvorrichtung, z.B. ein Fasersichter, zur Analyse der zerfaserten Lamellen vorgesehen, wobei die Geschwindigkeit wenigstens einer Reibvorrichtung mittels einer Steuerungsvorrichtung anhand der durch die Sensorvorrichtung ermittelten Daten regelbar ist.
  • Beispielsweise kann die Faserstärke bzw. Faserfeinheit und/oder der Grad der Zerfaserung gemessen werden. Bei einem unzureichenden Ergebnis kann die Steuerungsvorrichtung die Geschwindigkeit zumindest einer Reibvorrichtung entsprechend regeln bzw. steuern. Dabei kann die Geschwindigkeit erhöht oder erniedrigt werden.
  • Vorzugsweise wird durch die Steuerungsvorrichtung lediglich die Geschwindigkeit der oberen Reibvorrichtung geregelt. Die Geschwindigkeit der unteren Reibvorrichtung kann insbesondere der normalen Fördergeschwindigkeit entsprechen und/oder gleich bleiben.
  • Alternativ kann auch lediglich die Geschwindigkeit der unteren Reibvorrichtung geregelt werden, wobei die Geschwindigkeit der oberen Reibvorrichtung gleich bleibt.
  • Schließlich können auch die Geschwindigkeiten der oberen und der unteren Reibvorrichtung geregelt werden.
  • Erfindungsgemäß ist im Bereich der Zerfaserungsvorrichtung und/oder zwischen der Zerfaserungsvorrichtung und der Weiterbearbeitungsvorrichtung eine Absaugvorrichtung vorgesehen.
  • Die Absaugvorrichtung ist zur Absaugung eines bei der Zerfaserung ausfallenden Füllstoffs ausgebildet.
  • Insbesondere kann pulverförmiges Material, das bei der Zerfaserung bzw. dem Faseraufschluss ausfällt, separiert bzw. abgesaugt werden. Aufgrund der Inhaltsstoffe wie u.a. z.B. Stärke, Glukose, Tannin und/oder Lignin, kann dieses Material als Grundstoff für die stoffliche Nutzung, z.B. als Bio-Plastik oder aufgeschäumt als unbrennbares Isoliermaterial, oder aber zur Energiegewinnung genutzt werden. Aus Biogas und/oder Methanol kann insbesondere Strom und Prozesswärme entstehen. Auch kann das Material z.B. als Futtermittel verwendet werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Weiterbearbeitungsvorrichtung eine Bindevorrichtung, insbesondere eine Beleimungsvorrichtung.
  • Als Bindemittel kann insbesondere Leim, ein Aminoplast wie z.B. Phenolharz, PF-Harz, Melamin und/oder Harnstoffharz, ein Kleber, eine Dispersion wie z.B. PVAC, PMDI, Polyurethan, Epoxydharz, Lehm, Ton und/oder Zement verwendet werden.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform umfasst die Weiterbearbeitungsvorrichtung wenigstens eine Pressvorrichtung. Die mit dem Bindemittel versehenen zerfaserten Lamellen und/oder Blätter können dabei zu einem Werkstoff gepresst werden, z.B. zu einer Platte oder einem Balken.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Bearbeiten länglicher, pflanzlicher Rohprodukte von Palmengewächsen mit einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtung.
  • Die bei der Pflege entstehenden Rohprodukte können z.B. zu Sammelstellen geliefert werden. Hier kann eine erste Bearbeitung des Materials erfolgen.
  • So kann z.B. die sogenannte Wedelhülse gekappt werden, z.B. mittels einer Quersäge. Der dabei entstehende Staub kann insbesondere abgesaugt werden.
  • Die Wedelhülse enthält im Verhältnis zur Masse relativ wenig Fasermaterial und ist daher nur bedingt für das erfindungsgemäße Verfahren geeignet, obgleich dies grundsätzlich möglich ist.
  • Vorzugsweise wird die Wedelhülse jedoch in einem Hacker zu Hackschnitzeln zerkleinert und z.B. gelagert. Dieses Material findet anschließend in anderen Produktionsbereichen Verwendung.
  • Die Palmwedel können insbesondere im Durchlauf durch Bürsten von grober Verschmutzung, z.B. Sand, gereinigt werden. Vorzugsweise erfolgt anschließend, falls erforderlich, eine vorbeugende Besprühung mit einem Fungizid zur Vermeidung von Schimmelbildung. Nach einer Ausführungsform ist ein Penetrationsförderer vorgesehen. Insbesondere kann eine Sprühvorrichtung zum Aufsprühen des Penetrationsförderers auf das Palmengewächs, insbesondere die Rispen und/oder die Blätter, vorgesehen sein.
  • So kann das Material optional je nach Anforderung des verwendeten Bindemittels bzw. an den Werkstoff mit einer chemischen Lösung besprüht werden, die die natürliche Wachsschicht an der Oberfläche des Materials, also die Cuticula, insbesondere sowohl der Stängel als auch der Blätter, auflöst. Dadurch werden die Penetration des Bindemittels und somit die Verleimqualität wesentlich verbessert.
  • Die Oberfläche der Rispen und/oder vor allem der Blätter besteht aus einer Wachsschicht. Wachs wirkt auf viele Bindemittel wie ein Trennmittel, d.h. Faseranteile mit Wachs gehen keine sichere Verbindung bzw. Verklebung ein.
  • Um von diesen wachshaltigen Faseranteilen verursachte Delaminierungen zu vermeiden, kann im Herstellungsprozess ein chemischer Penetratsförderer, z.B. ein Alkylcarbonsäureamid, entweder vorher aufgetragen oder als Additiv dem Bindemittel beigemengt werden. Solche Mittel sind aus der Behandlung mit Pflanzenschutzmitteln bekannt. Diese Penetrationsförderer ermöglichen es, die natürliche pflanzliche Wachsschicht der Cuticula, die sich vor allem auf der Oberfläche der Blätter und der Hülle der Rispen befindet, zu lösen und somit eine Penetration des Bindemittels zu ermöglichen. Einerseits wird dadurch eine bessere Verklebung und/oder höhere Festigkeit erreicht. Andererseits können Fehlverleimungen in den Werkstoffen vermieden werden.
  • In einem nächsten Produktionsschritt können die Palmblätter, die im Gegensatz zu den Rispen nahezu ausschließlich aus stabilen Fasern bestehen, mechanisch von den Rispen getrennt bzw. separiert werden, beispielsweise mittels eines Messerrotors. Der dabei entstehende Staub kann insbesondere abgesaugt werden.
  • Die Blätter können anschließend beispielsweise in einer Ballenpresse zu kompakten Ballen gepresst werden, was das Lagervolumen reduziert und die Lagerung und/oder den Transport vereinfacht.
  • Die Rispen können nach dem Separieren im Durchlauf auf eine definierte Länge geschnitten, insbesondere gekappt, werden. Die Länge kann insbesondere von der Größe der Zerfaserungsvorrichtung abhängen. Die Rispen können dann gebündelt werden.
  • Die auf die definierte Länge geschnittenen Rispen können die länglichen, pflanzlichen Rohprodukte bilden.
  • Beim eigentlichen Verfahren werden die Rohprodukte in längliche Lamellen gespalten.
  • Im Gegensatz zur Herstellung von Holzwerkstoffplatten werden die Rohprodukte nicht zu Hackschnitzeln und/oder feinen Spänen zerhackt, sondern die natürlichen Fasern, die z.B. dem Palmwedel die enorme Stabilität verleihen, bleiben als lange Fasern erhalten, um so die positiven Materialeigenschaften auf den Werkstoff zu übertragen.
  • Vor dem Faseraufschluss werden die Stängel in Längsrichtung z.B. durch einen Messersatz gedrückt, wodurch der kompakte Stängel in längliche Lamellen gespalten wird. Auf diese Weise werden die Fasern offengelegt.
  • Optional kann nun ein weiteres pflanzliches Rohprodukt, z.B. die zuvor separierten Blätter, hinzugemischt werden. Die Zumischung kann insbesondere dosiert erfolgen, um eine homogene Verteilung zu erhalten.
  • Die Lamellen und/oder Blätter werden anschießend zerfasert. Dabei werden die Fasern aus dem natürlichen Gefüge herausgelöst. Die reinen Fasern werden insbesondere ohne die sich negativ auf das Endprodukt auswirkenden Inhaltsstoffe der Rispe gewonnen.
  • Der Faseraufschluss erfolgt zumindest im Wesentlichen durch Friktion, um nach Möglichkeit keinen Druck auf das Material auszuüben.
  • Insbesondere in einem Fasersichter können die gewonnenen Fasern beispielsweise nochmals nachsortiert und der weiteren Verwendung zugeführt werden.
  • Die zerfaserten Lamellen und/oder Blätter werden anschließend zu einem Werkstoff weiterbearbeitet.
  • Gemäß einer Ausführungsform werden die zerfaserten Lamellen mit einem Bindemittel beaufschlagt und gepresst.
  • Nach der Zerfaserung können die Fasern beispielsweise durch einen Luftstrom weitertransportiert, mit einem Bindemittel, z.B. Klebstoff, benetzt bzw. besprüht und/oder bei der Verwendung von flüssigem Bindemitteln nach Bedarf getrocknet werden, beispielsweise durch eine Infrarot-Trocknungsvorrichtung.
  • Je nach Anforderung an den Werkstoff können verschiedene Bindemittel eingesetzt werden, die während der Anwendung durch unterschiedliche physikalische und/oder chemische Vorgänge aushärten können.
  • Die Fasern können insbesondere zu einem so genannten Faserkuchen geformt werden, wobei hierbei insbesondere die Dicke und/oder Rohdichte des Werkstoffs definiert wird.
  • Beispielsweise können aus diesem Faserkuchen, vorzugsweise in einer Heißpresse, unter Einsatz von hohem Druck und/oder hoher Wärme Faserverbundwerkstoffe, z.B. Platten, hergestellt werden. Der Druck und/oder die Wärme führt insbesondere zu einer Reaktion und/oder Aushärtung des Bindemittels, z.B. des Klebstoffs.
  • Die mit einem Bindemittel versehenen Fasern können insbesondere unter Einfluss von Druck und/oder Wärme z.B. zu flachen Plattenwerkstoffen, Balken und/oder Formteilen verpresst werden.
  • Beispielsweise kann nach der Beleimung in einer Formstation eine Fasermatte gebildet und hierbei die Rohdichte des Werkstoffs definiert werden. Die Fasermatte kann in einer Vorpresse und einer nachfolgenden, als Hauptpresse ausgebildeten Aushärteeinheit verdichtet und/oder kalibriert werden.
  • Unterschiedlichste Plattenstärken, Balkenquerschnitte und/oder Formteile sind dabei möglich.
  • Nach der Aushärtung können die Werkstoffe insbesondere weiterverarbeitet werden, beispielsweise durch eine Formatbearbeitung zu Platten und/oder Balken.
  • Die Offenbarung betrifft schließlich auch einen Werkstoff, der durch das erfindungsgemäße Verfahren erhalten wird.
  • Alle hier beschriebenen Ausführungsformen und Bauteile der Vorrichtung sind insbesondere dazu ausgebildet, z.B. mittels einer Steuerungsvorrichtung, nach dem hier beschriebenen Verfahren betrieben zu werden. Ferner können alle hier beschriebenen Ausführungsformen der Vorrichtung sowie alle hier beschriebenen Ausführungsformen des Verfahrens jeweils miteinander kombiniert werden, insbesondere auch losgelöst von der konkreten Ausgestaltung, in deren Zusammenhang sie erwähnt werden.
  • Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Draufsicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtung,
    Fig. 2
    eine Draufsicht einer Ausführungsform einer Spaltvorrichtung einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtung,
    Fig. 3
    eine entlang der Linie A-A geschnittene Schnittansicht der Spaltvorrichtung gemäß Fig. 2,
    Fig. 4
    eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer Zerfaserungsvorrichtung einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtung,
    Fig. 5
    eine Draufsicht der Zerfaserungsvorrichtung nach Fig. 4,
    Fig. 6
    eine Perspektivansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Werkstoffs,
    Fig. 7
    eine Perspektivansicht einer Ausführungsform eines Dämmstoffs,
    Fig. 8
    eine Schnittansicht einer Palmrispe,
    Fig. 9
    eine Schnittansicht einer in Lamellen gespaltenen Palmrispe,
    Fig. 10
    eine Schnittansicht einer vereinzelten Lamelle,
    Fig. 11
    eine geschnittene Seitenansicht einer Ausführungsform einer Zerfaserungsvorrichtung einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtung, und
    Fig. 12
    eine Vorderansicht zerfaserter Lamellen.
  • Zunächst ist zu bemerken, dass die dargestellten Ausführungsformen rein beispielhafter Natur sind. So können einzelne Merkmale nicht nur in der gezeigten Kombination, sondern auch in Alleinstellung oder in anderen technisch sinnvollen Kombinationen realisiert sein. Beispielsweise können die Merkmale einer Ausführungsform beliebig mit Merkmalen einer anderen Ausführungsform kombiniert werden. Auch können anstatt Rispen und/oder Blättern auch andere pflanzliche Rohprodukte verwendet werden.
  • Enthält eine Figur ein Bezugszeichen, welches im unmittelbar zugehörigen Beschreibungstext nicht erläutert wird, so wird auf die entsprechenden vorhergehenden bzw. nachfolgenden Ausführungen in der Figurenbeschreibung Bezug genommen. So werden für gleiche bzw. vergleichbare Bauteile in den Figuren dieselben Bezugszeichen verwendet und diese nicht nochmals erläutert.
  • Fig. 1 zeigt eine Bearbeitungsvorrichtung, bei der längliche, pflanzliche Rohprodukte 10, z.B. Rispen von Palmengewächsen, über eine als Förderband 12 ausgebildete Fördervorrichtung in Förderrichtung (vgl. Pfeil) einer Spaltvorrichtung 14 zugeführt werden.
  • Die zu Lamellen aufgespalteten Rohprodukte 10 werden anschließend von einer weiteren Fördervorrichtung 12 umgelenkt und liegen nun quer zur Förderrichtung.
  • Durch eine optionale Zumischvorrichtung 16 wird ein weiteres pflanzliches Rohprodukt 18, z.B. Blätter, zugemischt. Da bei bestimmten Pflanzengattungen wie beispielsweise ACREA PHOENIX (Dattelpalme) ein mengenmäßig gleiches Verhältnis an Rispen und Blättern besteht, kann auf ein Abtrennen und/oder Separieren der Blätter von den Rispen vor der Zerfaserung beispielsweise verzichtet werden. Die Rispen und Blätter können hierbei zusammen der Zerfaserungsvorrichtung zugeführt werden. Eine Zumischvorrichtung 16 ist in diesem Fall nicht notwendig.
  • Die aufgespalteten Rispen 10 und Blätter 18 gelangen in eine Zerfaserungsvorrichtung 20 und werden dort zerfasert.
  • Über eine Absaugvorrichtung 22 können dabei entstehende, pulverförmige Stoffe separiert werden.
  • Es schließt sich eine Weiterbearbeitungsvorrichtung 24 zur Weiterbearbeitung der zerfaserten Rispen 10 und Blätter 18 an.
  • Die Weiterbearbeitungsvorrichtung 24 umfasst eine als Beleimungsvorrichtung 26 ausgebildete Bindevorrichtung.
  • In einer kontinuierlichen Vorpresse 28 der Weiterbearbeitungsvorrichtung 24 werden die beleimten Rispen 10 und Blätter 18 zu Rohmatten verpresst.
  • Eine optionale Diagonalsäge 30 kann die Rohmatten zuschneiden.
  • Die Rohmatten können z.B. in einem Puffer 32 zwischengespeichert werden.
  • In einer Mattenbeleimungsvorrichtung 34 können die Rohmatten beleimt werden. Es folgt eine Dosiervorrichtung 36, welche eine Waage umfassen kann.
  • In einer Hauptpresse 38 werden die beleimten Rohmatten verpresst. Insbesondere wird durch die Hauptpresse 38 unter Einsatz von hohem Druck und/oder hoher Wärme die Rohdichte und/oder die Dicke des Werkstoffs definiert.
  • Es folgt ein Auslaufband und/oder ein Kühlstern 40. Mittels einer Abstapelvorrichtung 42 können die Werkstoffe abgestapelt werden.
  • Die Abstapelvorrichtung 42 kann insbesondere ein Reifelager für die Werkstoffe aufweisen.
  • Die Werkstoffe können beispielsweise entstapelt, geschliffen, zersägt und/oder vereinzelt werden.
  • Das Zersägen kann insbesondere mittels einer Mehrblatt-Säge erfolgen. Staub kann dabei abgesaugt werden.
  • Fig. 2 zeigt eine Detailansicht einer Spaltvorrichtung 14 mit einem Messersatz 44. Der Messersatz 44 umfasst eine Vielzahl an parallel zueinander und/oder parallel zur Förderrichtung orientierter Klingen.
  • Die Rohprodukte 10 werden längs durch den Messersatz 44 gedrückt. Dazu können diese zunächst durch zwei vertikal orientierte Bündelungswalzen 46 gebündelt werden. Der Abstand zwischen den Bündelungswalzen 46 und/oder der Grad der Bündelung kann z.B. hydraulisch und/oder pneumatisch eingestellt werden.
  • Zwei übereinander angeordnete, horizontal orientierte Walzen 48 pressen die Rohprodukte 10 schließlich durch den Messersatz 44. Die untere Walze 48 ist in der entlang der Linie A-A geschnittenen Darstellung gemäß Fig. 3 zu sehen.
  • Die Fig. 4 und 5 zeigen Detailansichten einer Zerfaserungsvorrichtung 20 mit zwei Reibvorrichtungen 50.
  • Optional kann eine Ausrichtvorrichtung 52 zum Parallelstellen des zugeführten Materials vorgesehen sein.
  • Die Reibvorrichtungen 50 sind z.B. als geriffelte Förderbänder ausgebildet. Der Abstand zwischen den Reibvorrichtungen 50 wird in Förderrichtung immer geringer. Die quer zur Förderrichtung geförderten Rispen 10 und/oder Blätter 18 werden somit durch Friktion aufgefasert.
  • Die obere Reibvorrichtungen 50 kann sich insbesondere entgegen dem Uhrzeigersinn drehen, während sich die untere Reibvorrichtung 50 im Uhrzeigersinn drehen kann. Die Drehgeschwindigkeit der oberen Reibvorrichtung 50 ist vorzugsweise wesentlich höher als die Drehgeschwindigkeit der unteren Reibvorrichtung 50.
  • In einer als Fasersichter 54 ausgebildeten Sensorvorrichtung kann die Qualität bzw. Feinheit der Fasern geprüft werden. Beispielsweise können die gewonnenen Fasern nochmals nachsortiert werden. Auch kann mithilfe der ermittelten Daten eine Anpassung der Geschwindigkeit wenigstens einer Reibvorrichtung 50, vorzugsweise der oberen Reibvorrichtung 50, erfolgen.
  • Fig. 6 zeigt einen als Balken 56 ausgebildeten Werkstoff mit länglichen, zerfaserten Lamellen 58, also Fasern, von Palmengewächsen sowie einem Bindemittel 60.
  • Die Form des Werkstoffs 56 ist grundsätzlich beliebig. Beispielsweise können statt Balken 56 auch Platten oder dergleichen geformt werden.
  • Bei dem Bindemittel 60 kann es sich insbesondere um ein Mischharz, z.B. Harnstoff-Formaldehyd, handeln.
  • Alternativ kann der Werkstoff neben zerfaserten Lamellen 58 auch z.B. Melamin-Formaldehyd als Bindemittel 60 aufweisen.
  • Ferner kann der Werkstoff 56 neben zerfaserten Lamellen 58 als Bindemittel 60 z.B. Polyvinylacetat mit einem Härter und einem Formaldehydfänger aufweisen.
  • Neben den zerfaserten Lamellen 58 weist der Werkstoff 56 auch Palmblätter 18 als weiteres pflanzliches Rohprodukt auf. Die Blätter 18 können vorzugsweise ebenfalls zerfasert sein.
  • Der Werkstoff 56 bildet insbesondere einen Faserverbundwerkstoff. Beispielsweise kann dieser in einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtung hergestellt worden sein.
  • In Fig. 7 ist ein Isoliermaterial 62 gezeigt, welches durch Aufschäumen von Füllstoff 64 hergestellt werden kann.
  • Der Füllstoff 64 wird bei der Herstellung eines Werkstoffs 56 abgesaugt.
  • Insbesondere kann der Füllstoff 64, z.B. mittels einer Reibscheibenmühle, gemahlen und/oder mit einer Flüssigkeit, z.B. Wasser, versetzt werden. Der gemahlene Füllstoff 64 wird mit der Flüssigkeit zu einer Suspension gemischt, wobei z.B. Stärke und/oder Lignin freigesetzt werden. Das Mischen kann insbesondere mittels eines Kollergangs und/oder eines Mischers erfolgen.
  • Insbesondere kann ein physikalisches Schäumungsmittel, z.B. Strickstoff und/oder Natron, zugegeben werden. Das Gemisch schäumt folglich auf.
  • Durch Erwärmen verflüchtigt sich die Flüssigkeit und das Isoliermaterial 62 verbleibt.
  • Die Form des Isoliermaterials 62 ist grundsätzlich beliebig. Beispielsweise können Platten ausgeformt werden.
  • Insbesondere können auch Formteile erzeugt werden, z.B. für Verpackungen und/oder den Fahrzeugbau.
  • Beispielsweise kann das Isoliermaterial einen Rohdichtwert zwischen 72 und 250 kg/m3 aufweisen.
  • Fig. 8 zeigt eine Schnittansicht einer Palmrispe 10 mit Fasern 58, Füllstoff 64, insbesondere Parenchym, sowie einer Wachsschicht 68, insbesondere Cuticula.
  • In Fig. 9 wurde die Palmrispe 10 in Lamellen 70 aufgespalten. Die Fasern 58 sind mit dem Füllstoff 64 in einem natürlichen Verbund. Durch die Spaltung sind die Fasern 58 insbesondere zumindest teilweise freigelegt. Die Lamellen 70 können nun vereinzelt werden.
  • In Fig. 10 ist eine vereinzelte Lamelle 70 dargestellt.
  • Wie in Fig. 11 zu sehen ist, wird die Lamelle 70 in der Zerfaserungsvorrichtung 20 zerfasert, wobei der natürliche Verbund durch Reibung aufgelöst wird und hierdurch in längliche Fasern 58 und Füllstoff in 64 in Form von pulverförmigem Material separiert wird.
  • Dies stellt einen deutlichen Unterschied zur Herstellung von herkömmlichen Werkstoffen aus Bambus dar, da bei Bambus keine Zerfaserung der gewonnenen Lamellen erfolgt, sondern diese entweder direkt oder nach einem Quetschen mit Bindemittel versehen und zu einem Werkstoff verpresst werden.
  • Bei Bambus wird meistens die wachshaltige Cuticula entfernt, z.B. mechanisch abgelöst, damit überhaupt eine Verleimung möglich ist. Auch wird häufig eine Hitzebehandlung, z.B. eine Carbonisation, durchgeführt.
  • Bei Palmengewächsen muss die Cuticula hingegen insbesondere nicht vor der Zerfaserung entfernt werden. Auch ist keine Hitzebehandlung notwendig.
  • Fig. 12 zeigt eine Vorderansicht der zerfaserten Lamellen 58. Diese Fasern 58 können insbesondere aus der Palmrispe 10 mittels Faseraufschluss durch Einwirkung von Friktion hergestellt sein. Hierbei wird der natürliche Verbund aufgelöst, wodurch stabile, längliche, möglichst reine Fasern 58 gewonnen werden.
    • Bezuqszeichenliste
    • 10
    Rohprodukt, Rispe
    12
    Förderband, Fördervorrichtung
    14
    Spaltvorrichtung
    16
    Zumischvorrichtung
    18
    weiteres Rohprodukt, Blatt
    20
    Zerfaserungsvorrichtung
    22
    Absaugvorrichtung
    24
    Weiterbearbeitungsvorrichtung
    26
    Beleimungsvorrichtung, Bindevorrichtung
    28
    Vorpresse
    30
    Diagonalsäge
    32
    Puffer
    34
    Mattenbeleimungsvorrichtung
    36
    Dosiervorrichtung
    38
    Hauptpresse
    40
    Kühlstern
    42
    Abstapelvorrichtung
    44
    Messersatz
    46
    Bündelungswalzen
    48
    Walzen
    50
    Reibvorrichtung
    52
    Ausrichtvorrichtung
    54
    Fasersichter, Sensorvorrichtung
    56
    Balken, Werkstoff
    58
    zerfaserte Lamelle, Faser
    60
    Mischharz, Bindemittel
    62
    Isoliermaterial
    64
    Füllstoff, Parenchym
    68
    Wachsschicht, Cuticula
    70
    Lamelle

Claims (14)

  1. Werkstoff (56), umfassend
    längliche, zerfaserte Lamellen (58) von Palmengewächsen, sowie ein Bindemittel (60), wobei
    die Länge der zerfaserten Lamellen (58), also der Fasern, mindestens 20 cm beträgt, und wobei
    der Werkstoff (56) Palmblätter als weiteres pflanzliches Rohprodukt (18) aufweist.
  2. Werkstoff (56) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Füllstoff (64) Parenchym des Palmengewächses von den zerfaserten Lamellen (58) separiert ist.
  3. Werkstoff (56) nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Anteil an zerfaserten Lamellen (58) zwischen 40 und 95 Gewichtsprozent beträgt.
  4. Werkstoff (56) nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Anteil an zerfaserten Lamellen (58) zwischen 50 und 60 Gewichtsprozent beträgt.
  5. Werkstoff (56) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Bindemittel (60) als Aminoplast, PF-Harz, Melamin und/oder Harnstoffharz, als Kleber, als eine Dispersion, als thermoplastisches Elastomer, als Lehm, als Ton und/oder als Zement ausgebildet ist.
  6. Werkstoff (56) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Werkstoff als gepresster Werkstoff (56) ausgebildet ist.
  7. Werkstoff (56) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Werkstoff einen Rohdichtwert zwischen 251 und 500 kg/m3 aufweist, oder
    dass der Werkstoff einen Rohdichtwert zwischen 510 und 850 kg/m3 aufweist, oder
    dass der Werkstoff einen Rohdichtwert von mehr als 850 kg/m3 aufweist.
  8. Werkstoff (56) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Werkstoff als mehrschichtiger Werkstoff aus wenigstens zwei, drei, vier, fünf, sechs oder mehr Schichten mit unterschiedlichen Rohdichtwerten ausgebildet ist.
  9. Bearbeitungsvorrichtung zum Bearbeiten länglicher, pflanzlicher Rohprodukte (10) von Palmengewächsen, umfassend
    eine Spaltvorrichtung (14) zum Spalten der Rohprodukte (10) in längliche Lamellen (58),
    eine Zerfaserungsvorrichtung (20) zum Zerfasern der Lamellen (58) und von Palmblättern (18), und
    eine Weiterbearbeitungsvorrichtung (24) zur Weiterbearbeitung der zerfaserten Lamellen (58) und der zerfaserten Palmblätter (18) zu einem Werkstoff (56), wobei
    die Länge der zerfaserten Lamellen (58), also der Fasern, mindestens 20 cm beträgt, und wobei
    im Bereich der Zerfaserungsvorrichtung (20) und/oder zwischen der Zerfaserungsvorrichtung (20) und der Weiterbearbeitungsvorrichtung (24) eine Absaugvorrichtung (22) zum Absaugen des Füllstoffs (64) Parenchym des Palmengewächses vorgesehen ist.
  10. Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Spaltvorrichtung (14) einen Messersatz (44) mit mehreren parallel und/oder rasterförmig angeordneten Klingen umfasst.
  11. Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zwischen der Spaltvorrichtung (14) und der Zerfaserungsvorrichtung (20) eine Zumischvorrichtung (16) zur Zumischung der Palmblätter (18) vorgesehen ist.
  12. Bearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Zerfaserungsvorrichtung (20) eine Friktionsvorrichtung umfasst.
  13. Verfahren zum Bearbeiten länglicher, pflanzlicher Rohprodukte (10) von Palmengewächsen mit einer Bearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, bei dem
    die Rohprodukte (10) in längliche Lamellen (58) gespalten werden,
    die Lamellen (58) und Palmblätter (18) zerfasert werden, und
    die zerfaserten Lamellen (58), also die Fasern, und zerfaserten Palmblätter (18) zu einem Werkstoff (56) weiterbearbeitet werden, wobei
    die Länge der zerfaserten Lamellen (58) mindestens 20 cm beträgt, und wobei
    der Füllstoff (64) Parenchym des Palmengewächses bei der Zerfaserung von den Lamellen (58) abgesaugt wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die zerfaserten Lamellen (58) mit einem Bindemittel (60) beaufschlagt und gepresst werden.
EP19794884.7A 2018-10-08 2019-10-07 Werkstoff Active EP3837098B1 (de)

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