WO2006063975A2 - Composite component consisting of flax fibre strands - Google Patents

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WO2006063975A2
WO2006063975A2 PCT/EP2005/056686 EP2005056686W WO2006063975A2 WO 2006063975 A2 WO2006063975 A2 WO 2006063975A2 EP 2005056686 W EP2005056686 W EP 2005056686W WO 2006063975 A2 WO2006063975 A2 WO 2006063975A2
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WO
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stem
carrier material
composite
sections
composite component
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PCT/EP2005/056686
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French (fr)
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Klaus Philipp
Stefan Riesinger
Eberhard Köhler
Jürgen PAULITZ
Wolfgang Nendel
Torsten BRÜCKNER
Roman Rinnberg
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Polytec Interior Gmbh
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Publication date
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    • 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
    • B27N1/00—Pretreatment of moulding 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
    • B27N3/04—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
    • 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
    • B27N3/06—Making particle boards or fibreboards, with preformed covering layers, the particles or fibres being compressed with the layers to a board in one single pressing operation

Definitions

  • the invention relates to a composite component of Flachsfaserstängeln, a process for its preparation and a corresponding device.
  • Natural fiber composites (hereinafter composite components) are well known in the art.
  • the main criterion for use here is a favorable crash behavior, a relatively low density, relatively good heat resistance for the component manufacturing process, low abrasiveness of the fibers and a CO 2 - neutrality in the context of thermal disposal.
  • DE 19 732 077 A1 describes a process for the treatment and processing of renewable raw materials.
  • pretreatment of the renewable raw materials should be omitted and the use of plants as a whole and in the still green state.
  • the core idea of this application is the use of the plant's own ingredients as a binder for the actual component production, whereby the plant is to be utilized as a whole.
  • Targeted use of the natural fibers for reinforcement purposes is not taken into account, so that an application for loaded components is eliminated.
  • the object of the invention in the creation of a composite component of fiber plant stems of flax, as well as embodiments of apparatus for producing the composite component, which consists of untreated, unroasted, field dry flat stems.
  • the objective here is to minimize the technical and technological effort by existing harvesting technology is used, the flax fiber stalks should be used in its entirety and so the treatment costs can be significantly reduced, as well as a costly field roasting eliminates the stem processing only to increase the surface Crushing is realized and existing manufacturing facilities can be used for component manufacturing.
  • a significant cost reduction for the fiber stiffener reinforced composite component can be achieved.
  • the Flachsfaserstängel be stored with conventional harvesting equipment in parallel position for field drying and, if necessary, turned around, are recovered with a baler to round bales for further processing also in parallel position from the field, with a baler also in parallel position from Field salvaged and so provided for further processing become.
  • the removal of root components and seed capsules takes place after the round bale has been unrolled with a conventional device.
  • the stems in parallel position are cut into defined stalk sections, preferably 1 to 15 cm in length.
  • these shortened stem sections are squeezed on the surface via a crimping shear mill so that neither the fiber structure is damaged nor a detachment of individual stem constituents from the fiber is effected.
  • the thus prepared stem sections are then preferably sprinkled onto a support structure, in particular while maintaining the fiber orientation and tied technically to sheet semi-finished or fed directly after sprinkling the component production by means of pressing technology.
  • FIG. 1 the preparation of the flat-stem sections are shown in FIG. 1, and the production of the semi-finished products according to the invention for corresponding composite components is shown in FIG.
  • the flax fiber stems are provided in bales with parallel rod layer 1 for further processing.
  • transport rollers 3 are arranged for transport support.
  • Root and seed capsule ingredients are preferably derived for further processing from the processing process, so that only stems with approximately homogeneous length are further processed.
  • These stems are then cut with separating knives 5 in about 1 to 15 cm large stalk sections 6, which are fed via a conveyor belt 4 for further processing a buffer tank 7.
  • a technical solution concept for the processing of whole stems of the flax plant is conceived, which can be realized using available harvesting technology as well as known harvesting processes.
  • the entire plant stems can be processed without the usual field roasting with reduced field rest periods, whereby a significantly higher crop yield is achieved, the stem-based fiber structure can be completely preserved and at the same time considerable processing costs can be saved.
  • stem sections 6 For further processing of the stem sections 6, they are fed in a precisely metered manner via a spreading device 8 to a squeezing device 10.
  • a squeezing device 10 About the squeezing device 10 is a targeted surface modification of the stem sections 6 to ensure in the subsequent processing that optimal integration into appropriate matrix systems is possible by the surface is broken by the squeezing, but only so far that all plant components are preserved and fiber damage not respectively. Only then can a very high degree of utilization of plant stems be achieved.
  • After crushing the stem sections 6, these are sprinkled onto a lower substrate 9, in particular while maintaining the fiber orientation, before an upper substrate 11 is applied over the stem mat 15.
  • the fixation of the stem mat 15 can be carried out both by using sewing technology principles of the fixing device 12, but it can also be used according to prior binder for solidification of the stem mat 15 appropriate binder.
  • the storage is done either in a semi-finished roll 13 or in the form of stacked flat blanks. All other stages of processing up to component production can be carried out in a known manner.
  • the composite component comprises a stem mat 15 of field-side untreated, unroasted, field dry and crushed Flachsfaserstängel- sections 6 in random distribution or orderly alignment substantially between a lower substrate 9 and an upper substrate 11th
  • the stem portions 6 of the composite component are not present in these in loose form, but are bonded to an upper and lower substrate 9, 11.
  • Particularly preferred materials for incorporation of the stem sections 6 are polyolefins, in particular polyethylene and / or Polypropylene, polyester or mixtures thereof. Alternative materials can also be used.
  • the plant fiber stalk sections 6 can be made of any material, it is particularly preferred for the purposes of the present invention that the fiber stalk sections 6 contain flax fibers.
  • the stem sections 6 consist of flax fibers.
  • the weight ratio of the carrier material 9, 11 to the stem portions 6 can be varied within wide limits.
  • a composite component which contains 45 to 85% by weight of the stalk sections is particularly preferred.
  • Stem sections 6 with a length of 1 to 15 cm, in particular 3 to 10 cm, are within the meaning of the present invention.
  • the composite component according to the invention which consists essentially of fixed stem sections 6, further surface layers, such as decorative layers and optionally additional material components such as natural fiber, polyester, viscose nonwovens, with PP , PE, PA coated cover layers and support materials, which are incorporated by the structuring tool or applied.
  • a further embodiment of the present invention comprises a method for producing components according to the invention.
  • the method thus defined is characterized in that one (a) untreated, unroasted, field dry, root and seed component-free flax fiber stalks are shortened into defined stalk sections 6 and pretreated by means of a squeeze / shear mill,
  • a further embodiment of the present invention comprises an apparatus for producing composite components defined above.
  • This device comprises a tool with correspondingly arranged separating tools 2, which free flax fiber stems from root and seed components, separating knives 5 for producing stalk sections 6 at a variable distance, squeezing devices 10, depositing devices with transport rollers 3 for a lower carrier material 9, in particular while maintaining the fiber orientation below the squeezing device 10, scatterers 8 for sprinkling the stem portions 6 on the lower substrate 9, fixing 12 for fixing the stem portions 6 on the lower substrate 9, transport 16 to transport the with the with the
  • Stem sections 6 provided lower substrate 9 to a Pressure roller pair 14, transport means 16 for depositing the upper substrate 11 on the provided with stem sections 6 lower substrate 9 and for transport to Andschreibwalzencru 14 and winding means for producing a semi-finished roll 13 and / or a punching device for producing a flat blank.
  • the squeezing device 10 comprises structured counter-rotating pairs of rollers 17, which are arranged to each other adjustable in terms of the process gap as well as in their speed and also the speed.
  • a further preferred device of the present invention is characterized by an additional device for the completion of the composite components following the fixing device 12.

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Abstract

The invention relates to a composite component consisting of flax fibre strands, said component comprising a mat of strands consisting of unroasted and crushed flax fibre strand sections which are untreated and dried in the field, and are randomly distributed or oriented in a controlled manner essentially between a lower carrier material and an upper carrier material. The invention also relates to a method for producing one such component, and to a corresponding device.

Description

Verbundbauteil aus Flachsfaserstänqeln Composite component made of flax fiber rods
Gegenstand der Erfindung ist ein Verbundbauteil aus Flachsfaserstängeln, ein Verfahren zu seiner Herstellung sowie eine entsprechende Vorrichtung.The invention relates to a composite component of Flachsfaserstängeln, a process for its preparation and a corresponding device.
Naturfaserverbundwerkstoffe (nachfolgend Verbundbauteile) sind nach dem Stand der Technik hinreichend bekannt. Wesentliches Kriterium beim Einsatz sind hierbei ein günstiges Crashverhalten, eine relativ geringe Dichte, relativ gute Wärmebeständigkeit für den Bauteilherstellungsprozess, geringe Abrasivität der Fasern sowie eine CO2- Neutralität im Rahmen einer thermischen Entsorgung.Natural fiber composites (hereinafter composite components) are well known in the art. The main criterion for use here is a favorable crash behavior, a relatively low density, relatively good heat resistance for the component manufacturing process, low abrasiveness of the fibers and a CO 2 - neutrality in the context of thermal disposal.
Nach dem Stand der Technik sind auch technische Lösungen bekannt, die ganze Pflanzenstängel verarbeiten, indem diese gehäckselt und in Längsrichtung aufgerissen werden sollen. Eine derartige Anwendung wird in DE 44 32 952 Al beschrieben. Aufgabe dieser Anmeldung ist es dabei, dass die Fasern oder Halme zerspant vorliegen, um eine dauerhaft formbeständigen und für hohe Belastungen geeigneten Verbundwerkstoff zu erhalten. Mit dem Aufreißen des Halmmaterials in Längsrichtung soll erreicht werden, dass die inneren Spannungen des Halmmaterials aufgelöst werden und somit eine Rückverformung vermieden werden kann. Nachteilig kann bewertet werden, dass über einen Häckselvorgang gleichzeitig ein Aufreißen in Längsrichtung verursacht wird, da eine geordnete Halmverarbeitung nicht möglich ist. Die beschriebene technische Umsetzbarkeit bleibt somit unklar, da auch Aussagen über die reproduzierbare Bereitstellung des Ausgangsmaterials unberücksichtigt bleiben.According to the state of the art, technical solutions are also known which process whole plant stems by chopping them and tearing them open in the longitudinal direction. Such an application is described in DE 44 32 952 Al. The object of this application is that the fibers or stalks are machined to obtain a permanently dimensionally stable and suitable for high loads composite material. The rupture of the neck material in the longitudinal direction is to be achieved that the internal stresses of the Halmmaterials be resolved and thus a re-deformation can be avoided. The disadvantage can be assessed that at the same time a tearing in the longitudinal direction is caused by a Häckselvorgang, as an orderly Halmverarbeitung is not possible. The technical feasibility described thus remains unclear, as well Statements about the reproducible provision of the source material are disregarded.
Weiterhin wird nach DE 19 732 077 Al ein Verfahren zur Behandlung und Verarbeitung von nachwachsenden Rohstoffen beschrieben. Hierbei soll eine Vorbehandlung der nachwachsenden Rohstoffe entfallen und die Verwendung von Pflanzen als Ganzes sowie im noch grünen Zustand erfolgen. Kerngedanke bei dieser Anmeldung ist die Nutzung der pflanzeneigenen Inhaltsstoffe als Bindemittel für die eigentliche Bauteilherstellung, wobei die Pflanze als Ganzes verwertet werden soll. Eine gezielte Nutzung der natürlichen Fasern für Verstärkungszwecke wird nicht berücksichtigt, so dass eine Anwendung für belastete Bauteile ausscheidet.Furthermore, DE 19 732 077 A1 describes a process for the treatment and processing of renewable raw materials. In this case, pretreatment of the renewable raw materials should be omitted and the use of plants as a whole and in the still green state. The core idea of this application is the use of the plant's own ingredients as a binder for the actual component production, whereby the plant is to be utilized as a whole. Targeted use of the natural fibers for reinforcement purposes is not taken into account, so that an application for loaded components is eliminated.
Nach DE 19 744 988 Al wird ein Verfahren zur Herstellung von flächigen Halbzeugen aus Flachs beschrieben. Diese Anmeldung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von flächigen Halbzeugen aus Flachs, bei dem die Flachsstängel direkt nach dem Ernten gepresst werden, wobei der Holzanteil der Flachsstängel erhalten bleiben soll und mit den Faserfilamenten verbunden bleibt. Hierbei ist vorgesehen, dass die Verarbeitung direkt in einem Arbeitsgang mit einer modifizierten Erntemaschine erfolgt. Mit dieser Maschine sollen Wurzelbestandteile und Samenkapseln entfernt, die Stängel über Quetschwalzen gepresst und anschließend einer Vlieslegemaschine zugeführt werden. Wesentlicher Nachteil dieser Erfindung ist die vorgesehene Kopplung der konzipierten speziellen Erntetechnik mit integrierter Quetscheinrichtung sowie das Herstellen von flächigen Halbzeugen in einer Vlieslegemaschine. Hierbei ist zu bemerken, dass mit derart aufbereiteten Flachsstängelmaterialien keine Verarbeitung auf einer Vlieslegemaschine möglich ist, da es hierbei sofort zu Verunreinigungen der Funktionselemente der Vlieslegemaschine kommen würde. Weiterhin würde der ursprüngliche Gedanke, die Faserpflanze als Ganzes zu nutzen, verloren gehen, da eine Halbzeugherstellung auf einer Vlieslegemaschine zu erheblichen Entholzungseffekten führen würde.According to DE 19 744 988 A1, a process for the production of flat semifinished products from flax is described. This application relates to a process for the production of flat semi-finished products from flax, in which the flax stalks are pressed directly after harvesting, wherein the wood content of the flax stalks should be preserved and remains connected to the fiber filaments. It is provided that the processing takes place directly in one operation with a modified harvester. With this machine, root components and seed capsules are removed, the stems are pressed over nip rolls and then fed to a nonwoven machine. An essential disadvantage of this invention is the intended coupling of the designed special harvesting technology with integrated squeezing device and the production of flat semi-finished products in a nonwoven laying machine. It should be noted that with such recycled flat rod materials no processing on a Fleece laying machine is possible, since this would immediately lead to contamination of the functional elements of the nonwoven laying machine. Furthermore, the original idea of using the fiber plant as a whole would be lost, since producing a semifinished product on a web laying machine would lead to considerable decortification effects.
In dem Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus fasrigen Pflanzenteilen und entsprechender Formkörper nach DE 19 618 271 C2 wird ausschließlich auf eine geeignete Faserimprägnierung orientiert, um gute Bauteileigenschaften zu erhalten. Dabei bleibt unberücksichtigt, dass hierzu die Faserbereitstellung und Aufbereitung eine bedeutende Rolle spielen.In the process for the production of moldings from fibrous plant parts and corresponding moldings according to DE 19 618 271 C2 is oriented exclusively to a suitable fiber impregnation in order to obtain good component properties. It does not take into account that fiber supply and processing play an important role.
Nach DE 19 822 485 Al wird ein weiteres Verfahren zur Herstellung von Formkörpern beschrieben. Der Kerngedanke liegt hierbei in der Schaffung einer besseren Faserausnutzung durch eine gezielte Aufbereitungs- und Verarbeitungstechnik. Hierbei ist zuerst eine Zerkleinerung mit anschließender Erhitzung sowie eine anschließende Nachzerkleinerung vorgesehen und erst dann soll der Einsatz von Bindemittel erfolgen. Der Vorteil wird damit begründet, dass ein aufwendiger Faseraufschluss entfallen kann. Es ist jedoch zu bemerken, dass eine Verarbeitung mit zusätzlicher Erhitzung zu hohe Kosten für das spätere Bauteil verursacht.According to DE 19 822 485 Al a further process for the production of moldings is described. The core idea here is the creation of better fiber utilization through a targeted processing and processing technology. Here, first a comminution with subsequent heating and a subsequent post-shredding is provided and only then should the use of binders take place. The advantage is based on the fact that a complex fiber pulping can be omitted. It should be noted, however, that processing with additional heating causes too much cost for the later component.
Nach DE 36 02 381 Al wird ein Verfahren zur Herstellung von platten- oder blockförmigen Bauelementen beschrieben. Dieses Verfahren bleibt in seiner Beschreibung ausschließlich auf Getreidestroh beschränkt, wobei ein zusätzlicher Nachteil darin zu sehen ist, dass das Strohmaterial ohne zusätzliche Behandlung mit einer wässrigen Klebstofflösung versehen wird, um eine anschließende Bauteilherstellung zu ermöglichen. Hierbei bleibt unberücksichtigt, dass insbesondere Getreidehalme mit einer äußeren Wachsschicht versehen sind, die die Funktion von Bindemitteln ohne eine zielgerichtete Vorbehandlung stark behindern.According to DE 36 02 381 Al a process for the production of plate-shaped or block-shaped components is described. This method remains limited in its description exclusively to straw cereals, with an additional disadvantage is that the Straw material is provided without additional treatment with an aqueous adhesive solution to allow subsequent component manufacturing. Here, it is disregarded that, in particular, grain halves are provided with an outer wax layer, which hampers the function of binders without any targeted pretreatment.
Ausgehend vom Stand der Technik besteht das Ziel der Erfindung in der Schaffung eines Verbundbauteils aus Faserpflanzenstängeln von Flachs sowie ausführungsgemäßen Vorrichtungen zur Herstellung des Verbundbauteils, welches aus unbehandelten, ungerösteten, feldtrockenen Flachsstängeln besteht. Zielstellung ist es hierbei den technischen und technologischen Aufwand dadurch zu minimieren, indem vorhandene Erntetechnik zur Anwendung kommt, der Flachsfaserstängel in seiner Gesamtheit genutzt werden soll und so die Aufbereitungskosten spürbar reduziert werden können, da auch eine aufwendige Feldröste entfällt, die Stängelaufbereitung nur zur Oberflächenvergrößerung durch Quetschen realisiert wird sowie bestehende Fertigungseinrichtungen zur Bauteilherstellung genutzt werden können. Damit kann eine deutliche Kostenreduzierung für das faserstängel verstärkte Verbundbauteil erzielt werden.Starting from the prior art, the object of the invention in the creation of a composite component of fiber plant stems of flax, as well as embodiments of apparatus for producing the composite component, which consists of untreated, unroasted, field dry flat stems. The objective here is to minimize the technical and technological effort by existing harvesting technology is used, the flax fiber stalks should be used in its entirety and so the treatment costs can be significantly reduced, as well as a costly field roasting eliminates the stem processing only to increase the surface Crushing is realized and existing manufacturing facilities can be used for component manufacturing. Thus, a significant cost reduction for the fiber stiffener reinforced composite component can be achieved.
Zur Umsetzung dieser Zielstellung ist vorgesehen, dass die Flachsfaserstängel mit konventioneller Erntetechnik in Parallellage zur Feldtrocknung abgelegt werden und wenn erforderlich auch gewendet werden, mit einer Ballenpresse zu Rundballen für den weiteren Verarbeitungsprozess ebenfalls in Parallellage vom Feld geborgen werden, mit einer Ballenpresse ebenfalls in Parallellage vom Feld geborgen und so dem weiteren Verarbeitungsprozess bereitgestellt werden. In einer nachgeordneten stationären Verarbeitungsstufe erfolgt das Abtrennen von Wurzelbestandteilen sowie Samenkapseln, nachdem der Rundballen mit einer gebräuchlichen Einrichtung abgerollt wurde. Hieran anschließend werden die in paralleler Lage befindlichen Stängel in definierte Stängelabschnitte mit vorzugsweise 1 bis 15 cm Länge geschnitten. In einem weiteren Prozessabschnitt werden diese eingekürzten Stängelabschnitte über ein Quetsch- Scherwalzwerk an der Oberfläche so gequetscht, dass dabei weder die Faserstruktur beschädigt noch ein Ablösen einzelner Stängelbestandteile von der Faser bewirkt wird.To implement this objective, it is provided that the Flachsfaserstängel be stored with conventional harvesting equipment in parallel position for field drying and, if necessary, turned around, are recovered with a baler to round bales for further processing also in parallel position from the field, with a baler also in parallel position from Field salvaged and so provided for further processing become. In a downstream stationary processing stage, the removal of root components and seed capsules takes place after the round bale has been unrolled with a conventional device. Following this, the stems in parallel position are cut into defined stalk sections, preferably 1 to 15 cm in length. In a further process section, these shortened stem sections are squeezed on the surface via a crimping shear mill so that neither the fiber structure is damaged nor a detachment of individual stem constituents from the fiber is effected.
Die derart aufbereiteten Stängelabschnitte werden anschließend vorzugsweise auf eine Trägerstruktur, insbesondere unter Beibehaltung der Faserausrichtung aufgestreut und nähwirktechnisch zu flächigen Halbzeugen abgebunden oder aber direkt nach dem Aufstreuen der Bauteilherstellung mittels Presstechnologie zugeführt.The thus prepared stem sections are then preferably sprinkled onto a support structure, in particular while maintaining the fiber orientation and tied technically to sheet semi-finished or fed directly after sprinkling the component production by means of pressing technology.
Zur Beschreibung der erfindungsgemäßen Lösung sind in Fig. 1 die Aufbereitung der Flachsstängelabschnitte und in Fig. 2 die Herstellung der erfindungsgemäßen Halbzeuge für entsprechende Verbundbauteile dargestellt.To describe the solution according to the invention, the preparation of the flat-stem sections are shown in FIG. 1, and the production of the semi-finished products according to the invention for corresponding composite components is shown in FIG.
Gemäß Fig. 1 werden die Flachsfaserstängel in Ballen mit paralleler Stängellage 1 für die Weiterverarbeitung bereitgestellt. In der weiteren technologischen Abfolge erfolgt das Abtrennen von Wurzelbestandteilen wie auch der Samenkapseln über entsprechende Trennwerkzeuge 2. Zur Gewährleistung eines entsprechend geordneten Stängeltransportes nach dem Abrollen des Ballens 1 sind zur Transportunterstützung Transportrollen 3 angeordnet. Wurzel- und Samenkapselbestandteile werden für die weitere Bearbeitung vorzugsweise aus dem Verarbeitungsprozess abgeleitet, sodass nur noch Stängel mit annähernd homogener Länge weiterverarbeitet werden. Diese Stängel werden anschließend mit Trennmessern 5 in ca. 1 bis 15 cm große Stängelabschnitte 6 geschnitten, die über ein Transportband 4 für die weitere Verarbeitung einem Pufferbehälter 7 zugeführt werden. Damit wird ein technisches Lösungskonzept zur Verarbeitung ganzer Stängel der Flachspflanze konzipiert, das unter Nutzung verfügbarer Erntetechnik sowie bekannter Ernteabläufe realisiert werden kann. Damit können ohne die übliche Feldröste bei verminderten Feldliegezeiten die kompletten Pflanzenstängel verarbeitet werden, wodurch eine deutlich höhere Pflanzenausbeute bewirkt wird, die stängelbasierte Faserstruktur komplett erhalten werden kann und zugleich erhebliche Aufbereitungskosten eingespart werden können.According to Fig. 1, the flax fiber stems are provided in bales with parallel rod layer 1 for further processing. In the further technological sequence, the separation of root components as well as the seed capsules via corresponding cutting tools 2. To ensure a properly ordered stem transport after the unrolling of the bale 1 transport rollers 3 are arranged for transport support. Root and seed capsule ingredients are preferably derived for further processing from the processing process, so that only stems with approximately homogeneous length are further processed. These stems are then cut with separating knives 5 in about 1 to 15 cm large stalk sections 6, which are fed via a conveyor belt 4 for further processing a buffer tank 7. Thus, a technical solution concept for the processing of whole stems of the flax plant is conceived, which can be realized using available harvesting technology as well as known harvesting processes. Thus, the entire plant stems can be processed without the usual field roasting with reduced field rest periods, whereby a significantly higher crop yield is achieved, the stem-based fiber structure can be completely preserved and at the same time considerable processing costs can be saved.
Zur Weiterverarbeitung der Stängelabschnitte 6 werden diese über eine Streueinrichtung 8 exakt dosiert einer Quetscheinrichtung 10 zugeführt. Über die Quetscheinrichtung 10 erfolgt eine gezielte Oberflächenmodifizierung der Stängelabschnitte 6, um im weiteren Verarbeitungsprozess zu gewährleisten, dass ein optimale Einbindung in entsprechende Matrixsysteme möglich ist, indem die Oberfläche durch die Quetscheinrichtung aufgebrochen wird, aber nur soweit, dass alle Pflanzenbestandteile erhalten bleiben und Faserschädigungen nicht erfolgen. Erst dadurch kann ein sehr hoher Ausnutzungsgrad der Pflanzenstängel erreicht werden. Nach dem Quetschen der Stängelabschnitte 6 werden diese auf ein unteres Trägermaterial 9, insbesondere unter Beibehaltung der Faserausrichtung aufgestreut, bevor ein oberes Trägermaterial 11 über die Stängelmatte 15 aufgebracht wird. Über ein Transportband 16 wird die Stängelmatte 15 mit oberem und unterem Trägermaterial 11, 9 durch ein Andrückwalzenpaar 14 bewegt, bevor über eine Fixiereinrichtung 12 die Stängelmatte mit dem oberen und unteren Trägermaterial 11, 9 verbunden wird. Die Fixierung der Stängelmatte 15 kann sowohl unter Nutzung nähtechnischer Wirkprinzipien über die Fixiereinrichtung 12 erfolgen, es können aber auch entsprechende Bindemittel nach vorherigem Einbringen zur Verfestigung der Stängelmatte 15 eingesetzt werden. Nach Beendigung des Fixiervorganges erfolgt die Speicherung wahlweise in einer Halbzeugrolle 13 oder in Form von gestapelten ebenen Zuschnitten. Alle weiteren Verarbeitungsstufen bis zur Bauteilherstellung können in bekannter Art und Weise erfolgen.For further processing of the stem sections 6, they are fed in a precisely metered manner via a spreading device 8 to a squeezing device 10. About the squeezing device 10 is a targeted surface modification of the stem sections 6 to ensure in the subsequent processing that optimal integration into appropriate matrix systems is possible by the surface is broken by the squeezing, but only so far that all plant components are preserved and fiber damage not respectively. Only then can a very high degree of utilization of plant stems be achieved. After crushing the stem sections 6, these are sprinkled onto a lower substrate 9, in particular while maintaining the fiber orientation, before an upper substrate 11 is applied over the stem mat 15. About a conveyor belt 16, the stem mat 15th with upper and lower carrier material 11, 9 moved by a pressure roller pair 14, before a fixing device 12, the stem mat with the upper and lower substrate 11, 9 is connected. The fixation of the stem mat 15 can be carried out both by using sewing technology principles of the fixing device 12, but it can also be used according to prior binder for solidification of the stem mat 15 appropriate binder. After completion of the fixing process, the storage is done either in a semi-finished roll 13 or in the form of stacked flat blanks. All other stages of processing up to component production can be carried out in a known manner.
Die Herstellung von Verbundbauteilen aus Ausgangsmaterialien, in denen die ursprüngliche Struktur der Flachsfaserstängel weitestgehend erhalten ist, führt somit zu erheblichen Kostenreduzierungen innerhalb der gesamten Prozesskette.The production of composite components from starting materials, in which the original structure of the flax fiber stalks is largely preserved, thus leads to significant cost reductions within the entire process chain.
In einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Verbundbauteil eine Stängelmatte 15 aus feldseitig unbehandelten, ungerösteten, feldtrockenen und gequetschten Flachsfaserstängel- abschnitten 6 in ungeordneter Verteilung oder geordneter Ausrichtung im wesentlichen zwischen einem unteren Trägermaterial 9 und einem oberen Trägermaterial 11.In a first embodiment of the present invention, the composite component comprises a stem mat 15 of field-side untreated, unroasted, field dry and crushed Flachsfaserstängel- sections 6 in random distribution or orderly alignment substantially between a lower substrate 9 and an upper substrate 11th
Die Stängelabschnitte 6 des Verbundbauteils liegen in diesen nicht in loser Form vor, sondern sind an ein oberes und unteres Trägermaterial 9, 11 gebunden. Besonders bevorzugte Materialien zur Einbindung der Stängelabschnitte 6 sind Polyolefine, insbesondere Polyethylen und/oder Polypropylen, Polyester oder auch Mischungen daraus. Alternative Materialien hierzu ebenfalls einsetzbar.The stem portions 6 of the composite component are not present in these in loose form, but are bonded to an upper and lower substrate 9, 11. Particularly preferred materials for incorporation of the stem sections 6 are polyolefins, in particular polyethylene and / or Polypropylene, polyester or mixtures thereof. Alternative materials can also be used.
Obwohl die Pflanzenfaserstängelabschnitte 6 aus beliebigem Material hergestellt werden können, ist es im Sinne der vorliegenden Erfindung besonders bevorzugt, dass die Faserstängelabschnitte 6 Flachsfasern enthalten. Besonders bevorzugt im Sinne der vorliegenden Erfindung ist es, wenn die Stängelabschnitte 6 aus Flachsfasern bestehen. Das Gewichtsverhältnis des Trägermaterials 9, 11 zu den Stängelabschnitten 6 kann in großen Grenzen variiert werden. Besonders bevorzugt im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein Verbundbauteil, das 45 bis 85 Gew.-% der Stängelabschnitte enthält.Although the plant fiber stalk sections 6 can be made of any material, it is particularly preferred for the purposes of the present invention that the fiber stalk sections 6 contain flax fibers. For the purposes of the present invention, it is particularly preferred if the stem sections 6 consist of flax fibers. The weight ratio of the carrier material 9, 11 to the stem portions 6 can be varied within wide limits. For the purposes of the present invention, a composite component which contains 45 to 85% by weight of the stalk sections is particularly preferred.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung sind Stängelabschnitte 6 mit einer Länge von 1 bis 15 cm, insbesondere 3 bis 10 cm.Stem sections 6 with a length of 1 to 15 cm, in particular 3 to 10 cm, are within the meaning of the present invention.
Neben den eingangs definierten Materialien des Verbundbauteils nämlich dem Trägermaterial und den Stängelabschnitten kann das erfindungsgemäße Verbundbauteil, das im Wesentlichen aus fixierten Stängelabschnitten 6 besteht, weitere Oberflächenschichten, wie beispielsweise Dekorschichten und gegebenenfalls zusätzliche Materialkomponenten wie Naturfaser-, Polyester-, Viskose-Vliese, mit PP, PE, PA beschichtete Abdeckschichten und Trägermaterialien aufweisen, die durch das strukturgebende Werkzeug eingearbeitet bzw. aufgebracht werden.In addition to the initially defined materials of the composite component, namely the carrier material and the stem sections, the composite component according to the invention, which consists essentially of fixed stem sections 6, further surface layers, such as decorative layers and optionally additional material components such as natural fiber, polyester, viscose nonwovens, with PP , PE, PA coated cover layers and support materials, which are incorporated by the structuring tool or applied.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung von erfindungsgemäßen Bauteilen. Das so definierte Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man (a) unbehandelte, ungeröstete, feldtrockene, Wurzel- und Samenbestandteil-freie Flachsfaserstängel in definierte Stängelabschnitte 6 kürzt und über ein Quetsch-/ Scherwalzwerk vorbehandelt,A further embodiment of the present invention comprises a method for producing components according to the invention. The method thus defined is characterized in that one (a) untreated, unroasted, field dry, root and seed component-free flax fiber stalks are shortened into defined stalk sections 6 and pretreated by means of a squeeze / shear mill,
(b) anschließend auf ein unteres Trägermaterial 9, insbesondere unter Beibehaltung der Faserausrichtung streut,(b) subsequently sprinkling onto a lower support material 9, in particular while maintaining the fiber orientation,
(c) die Stängelabschnitte 6 auf dem unteren Trägermaterial 9 fixiert,(c) fixing the stem portions 6 on the lower substrate 9,
(d) ein oberes Trägermaterial 11 auf die Stängelmatte 15 aufbringt,(d) an upper substrate 11 is applied to the stem mat 15,
(e) den erhaltenen Verbund als Halbzeug in Rollen oder Zuschnitt überführt und(e) the composite obtained as a semi-finished in rolls or blank and transferred
(f) in an sich bekannter Weise zu dem gewünschten Verbundbauteil verarbeitet, beispielsweise durch Erhitzen auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzbereichs der Trägermaterialien 9 und/oder 11 und Verpressen.(F) processed in a conventional manner to the desired composite component, for example by heating to a temperature above the melting range of the carrier materials 9 and / or 11 and pressing.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine Vorrichtung zum Herstellen von oben definierten Verbundbauteilen. Diese Vorrichtung umfasst ein Werkzeug mit entsprechend angeordneten Trennwerkzeugen 2, die Flachsfaserstängel von Wurzel - und Samenbestandteilen befreien, Trennmessern 5 zur Erzeugung von Stängelabschnitten 6 in einem variierbaren Abstand, Quetscheinrichtungen 10, Ablageeinrichtungen mit Transportwalzen 3 für ein unteres Trägermaterial 9, insbesondere unter Beibehaltung der Faserausrichtung unterhalb der Quetscheinrichtung 10, Streueinrichtungen 8 zum Aufstreuen der Stängelabschnitte 6 auf das untere Trägermaterial 9, Fixiereinrichtungen 12 zum Fixieren der Stängelabschnitte 6 auf dem unteren Trägermaterial 9, Transporteinrichtungen 16 zum Transport des mit denA further embodiment of the present invention comprises an apparatus for producing composite components defined above. This device comprises a tool with correspondingly arranged separating tools 2, which free flax fiber stems from root and seed components, separating knives 5 for producing stalk sections 6 at a variable distance, squeezing devices 10, depositing devices with transport rollers 3 for a lower carrier material 9, in particular while maintaining the fiber orientation below the squeezing device 10, scatterers 8 for sprinkling the stem portions 6 on the lower substrate 9, fixing 12 for fixing the stem portions 6 on the lower substrate 9, transport 16 to transport the with the
Stängelabschnitten 6 versehenen unteren Trägermaterials 9 zu einem Andrückwalzenpaar 14, Transporteinrichtungen 16 zur Ablage des oberen Trägermaterials 11 auf dem mit Stängelabschnitten 6 versehenen unteren Trägermaterial 9 und zum Transport zum Andrückwalzenpaar 14 und Wickeleinrichtungen zur Herstellung einer Halbzeugrolle 13 und/oder eine Stanzeinrichtung zur Herstellung eines ebenen Zuschnitts.Stem sections 6 provided lower substrate 9 to a Pressure roller pair 14, transport means 16 for depositing the upper substrate 11 on the provided with stem sections 6 lower substrate 9 and for transport to Andrückwalzenpaar 14 and winding means for producing a semi-finished roll 13 and / or a punching device for producing a flat blank.
Besonders bevorzugt im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst die Quetscheinrichtung 10 strukturierte gegenläufig rotierende Walzenpaare 17, die hinsichtlich des Prozessspalts wie auch in ihrer Drehzahl und auch der Geschwindigkeit zueinander verstellbar angeordnet sind.Particularly preferred according to the present invention, the squeezing device 10 comprises structured counter-rotating pairs of rollers 17, which are arranged to each other adjustable in terms of the process gap as well as in their speed and also the speed.
Eine weitere bevorzugte Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist gekennzeichnet durch eine Zusatzeinrichtung zur Fertigstellung der Verbundbauteile im Anschluss an die Fixiereinrichtung 12. A further preferred device of the present invention is characterized by an additional device for the completion of the composite components following the fixing device 12.
Verzeichnis der verwendeten BezugszeichenList of reference numbers used
1 Ballen mit paralleler Stängellage1 bale with parallel stem layer
2 Trennwerkzeuge2 separating tools
3 Transport walzen3 Transport rolling
4 Transportband4 conveyor belt
5 Trennmesser5 cutter
6 Stängelabschnitte6 stem sections
7 Pufferbehälter7 buffer tank
8 Streueinrichtung8 scattering device
9 Unteres Trägermaterial9 Lower substrate
10 Quetscheinrichtung10 squeezing device
11 Oberes Trägermaterial11 Upper substrate
12 Fixiereinrichtung12 fixing device
13 Halbzeugrolle13 semi-finished roll
14 Andrückwalzen14 pressure rollers
15 Stängelmatte15 stem mat
16 Transportband16 conveyor belt
17 Walzenpaar 17 pair of rollers

Claims

Patentansprüche claims
1. Verbundbauteil umfassend eine Stängelmatte (15) aus feldseitig unbehandelten, ungerösteten, feldtrockenen und gequetschten Flachsfaserstängelabschnitten (6) in ungeordneter Verteilung oder geordneter Ausrichtung im wesentlichen zwischen einem unteren Trägermaterial (9) und einem oberen Trägermaterial (11).Composite article comprising a stem mat (15) of field-side untreated, unroasted, field dry and crushed Flachsfaserstängelabschnitten (6) in random distribution or orderly alignment substantially between a lower substrate (9) and an upper substrate (11).
2. Verbundbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial (9) und/oder das Trägermaterial (11) Polyolefin, insbesondere Polyethylen und/oder Polypropylen sowie Polyester und/oder Viskose enthält.2. Composite component according to claim 1, characterized in that the carrier material (9) and / or the carrier material (11) contains polyolefin, in particular polyethylene and / or polypropylene as well as polyester and / or viscose.
3. Verbundbauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachsfaserstängelabschnitte (6) eine Länge von 1 bis 15 cm, insbesondere 3 bis 10 cm aufweisen.3. Composite component according to claim 1 or 2, characterized in that the Flachsfaserstängelabschnitte (6) have a length of 1 to 15 cm, in particular 3 to 10 cm.
4. Verbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich zum strukturgebenden Halbzeug, das im wesentlichen fixierte Stängelabschnitte (6) enthält, weitere Oberflächenschichten und gegebenenfalls zusätzliche Materialkomponenten aufweist.4. Composite component according to one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises in addition to the structuring semi-finished product, the substantially fixed stalk sections (6), further surface layers and optionally additional material components.
5. Verfahren zur Herstellung von Verbundbauteilen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass man5. A process for the production of composite components according to one of claims 1 to 4, characterized in that one
(a) unbehandelte, ungeröstete, feldtrockene, Wurzel- und Samenbestandteil-freie Pflanzenfaserstängel in definierte Stängelabschnitte (6) kürzt und über ein Quetsch-/ Scherwalzwerk vorbehandelt,(a) untreated, unroasted, field dry, root and seed component free plant fiber stems in defined Stalk sections (6) shortened and pretreated by a squeeze / shear mill,
(b) anschließend auf ein unteres Trägermaterial (9), insbesondere unter Beibehaltung der Faserausrichtung streut,(b) then sprinkling onto a lower support material (9), in particular while maintaining the fiber orientation,
(c) die Stängelabschnitte (6) auf dem unteren Trägermaterial (9) fixiert,(c) fixing the stem portions (6) on the lower substrate (9),
(d) ein oberes Trägermaterial (11) auf die Stängelmatte (15) aufbringt,(D) an upper substrate (11) on the stem mat (15) applies,
(e) den erhaltenen Verbund als Halbzeug in Rollen oder Zuschnitt überführt und(e) the composite obtained as a semi-finished in rolls or blank and transferred
(f) in an sich bekannter Weise zu dem gewünschten Verbundbauteil verarbeitet.(F) processed in a conventional manner to the desired composite component.
6. Vorrichtung zur Herstellung von Verbundbauteilen nach einem der Ansprüche 1 bis 4 umfassend ein Werkzeug mit6. Apparatus for producing composite components according to one of claims 1 to 4 comprising a tool with
entsprechend angeordneten Trennwerkzeugen (2), die Pflanzenfaserstängel von Wurzel - und Samenbestandteilen befreien,correspondingly arranged separation tools (2), which free plant fiber stalks from root and seed components,
Trennmessern (5) zur Erzeugung von Stängelabschnitten (6) in einem variierbaren Abstand,Separating knives (5) for producing stalk sections (6) at a variable distance,
Quetscheinrichtungen (10), Ablageeinrichtungen mit Transportwalzen (3) für ein unteres Trägermaterial (9) unterhalb der Quetscheinrichtung (10),Crimping devices (10), Storage devices with transport rollers (3) for a lower carrier material (9) below the squeezing device (10),
Streueinrichtungen (8) zum Aufstreuen der Stängelabschnitte (6) auf das untere Trägermaterial (9),Spreading devices (8) for spreading the stem sections (6) onto the lower carrier material (9),
Fixiereinrichtungen (12)zum Fixieren der Stängelabschnitte (6) auf dem unteren Trägermaterial (9),Fixing devices (12) for fixing the stem sections (6) on the lower carrier material (9),
Transporteinrichtungen (16) zum Transport des mit den Stängelabschnitten (6) versehenen unteren Trägermaterials (9) zu einem Andrückwalzenpaar (14),Transport means (16) for transporting the lower carrier material (9) provided with the stem sections (6) to a pressure roller pair (14),
Transporteinrichtungen (16) zur Ablage des oberen Trägermaterials (11) auf dem mit Stängelabschnitten (6) versehenen unteren Trägermaterial (9) und zum Transport zum Andrückwalzenpaar (14) undTransport means (16) for storing the upper carrier material (11) on the lower carrier material (9) provided with stem sections (6) and for transport to the pressure roller pair (14) and
Wickeleinrichtungen zur Herstellung einer Halbzeugrolle (13) und/oder eine Stanzeinrichtung zur Herstellung eines ebenen Zuschnitts.Winding devices for producing a semi-finished roll (13) and / or a punching device for producing a flat blank.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Quetscheinrichtung (10) strukturierte gegenläufig rotierende Walzenpaare (17) aufweist, die hinsichtlich Prozessspalt wie auch in ihrer Drehzahl und auch der Geschwindigkeit zueinander verstellbar angeordnet sind. 7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the squeezing device (10) has structured counter-rotating pairs of rollers (17), which are arranged to each other adjustable in terms of process gap as well as in their speed and the speed.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch eine Zusatzeinrichtung zur Fertigstellung der Verbundbauteile im Anschluss an die Fixiereinrichtung (12). 8. Apparatus according to claim 6 or 7, characterized by an additional device for completing the composite components following the fixing device (12).
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