WO2012104040A1 - Verfahren zur bereitstellung und aufbereitung von naturfasern - Google Patents

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WO2012104040A1
WO2012104040A1 PCT/EP2012/000348 EP2012000348W WO2012104040A1 WO 2012104040 A1 WO2012104040 A1 WO 2012104040A1 EP 2012000348 W EP2012000348 W EP 2012000348W WO 2012104040 A1 WO2012104040 A1 WO 2012104040A1
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natural fibers
drying
fibers
biomass
suspension
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PCT/EP2012/000348
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Michael Ludwig GASS
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    • D21C3/00—Pulping cellulose-containing materials
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    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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    • D01C1/00—Treatment of vegetable material
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    • D06M15/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M15/19—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with synthetic macromolecular compounds
    • D06M15/21—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M15/227—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds of hydrocarbons, or reaction products thereof, e.g. afterhalogenated or sulfochlorinated

Definitions

  • Natural fibers from green cuttings consist predominantly of hard fibers which are also essentially based on cellulose.
  • Hard fibers usually have a higher hardness than bast fibers, but the hard fibers are more sensitive to bending stress.
  • the invention has for its object to provide a method for
  • the method according to the invention for the provision and processing of natural fibers comprises the following steps:
  • Suspension at least one means for equipping the
  • contained natural fibers are isolated and those in the biomass contained liquid components in the aqueous suspension in solution.
  • the isolated individual natural fibers exist in the
  • Alpha-cellulose and hemi-cellulose are, in each case based on the total mass of 20 to 30 wt.% Alpha-cellulose and 15 to 25 wt.% Hemi-cellulose, particularly preferably the fibrous biomass contains 25 wt.% Alpha-cellulose and 15 wt .% Hemi-cellulose. Overall, the proportion of alpha-cellulose should be greater than that
  • the suspension is fed to a press, preferably a screw press.
  • a press preferably a screw press.
  • the press there is a
  • Ingredients such as cell water, carbohydrates, proteins and
  • Impurities from the solid contained in the biomass the solid in particular includes the natural fibers.
  • Equipment particularly durable which is particularly advantageous when using natural fibers as an insulating material.
  • the degree of purity of a natural fiber can be determined by the degree of
  • Dyeability be quantified.
  • natural fibers are dyed with a dye and then investigated, in which way the dye has incorporated or deposited in the natural fibers.
  • Suspension added a means of equipping the natural fibers. It is also conceivable to add to the suspension a combination of different agents. The finishing agent is deposited from the
  • the natural fibers special properties, such as increased mechanical strength values, special color design,
  • this is the first drying of the
  • Natural fibers which were always kept moist until that time.
  • the drying is carried out in terms of the drying temperature and the drying time in such a way that the
  • Natural fibers are not damaged and a cornification
  • the drying is carried out in such a way that a sufficient amount of residual moisture is contained in the natural fibers, so that no keratinization of natural fibers takes place even after completion of the drying.
  • the temperature is chosen so that a hornification of natural fibers is largely prevented. Furthermore, excessive local drying of the air stream facing natural fibers is prevented.
  • the final drying the natural fibers are dried in a stream of air, wherein the natural fibers are exposed directly to a heated air flow and carried with it.
  • an air-layer dryer is preferably used in which the natural fibers and the air flow in the DC through the
  • Air dryer are performed.
  • the air temperature of the heated air stream is preferably between 75 ° C and 1 10 ° C and the residence time of the natural fibers is 0.5 to 3 s.
  • the natural fiber By the means of equipping the natural fiber is equipped to a functional natural fiber, which has special technical properties depending on the requirements and purpose. For better connectivity with plastics, in particular
  • the agent may comprise a primer.
  • This may comprise a carboxylated polypropylene, wherein for the carboxylation in particular maleic anhydride
  • adhesion promoters improve the adhesion of the plastic molecules, in particular of polypropylene to the plastic molecules, in particular of polypropylene to the plastic molecules, in particular of polypropylene to the plastic molecules, in particular of polypropylene to the plastic molecules, in particular of polypropylene to the plastic molecules, in particular of polypropylene to the plastic molecules, in particular of polypropylene to the plastic molecules, in particular of polypropylene to the plastic molecules, in particular of polypropylene to the plastic molecules, in particular of polypropylene to the plastic molecules, in particular of polypropylene to the plastic molecules, in particular of polypropylene to the plastic molecules, in particular of polypropylene to the plastic molecules, in particular of polypropylene to the plastic molecules, in particular of polypropylene to the plastic molecules, in particular of polypropylene to the plastic molecules, in particular of polypropylene to the plastic molecules, in particular of polypropylene to the plastic molecules, in particular of polypropylene to the plastic molecules, in particular of polypropylene to the plastic
  • the agent may comprise a flame retardant, in particular based on boron.
  • the means for equipping may comprise a light stabilizer.
  • a dye allows the coloring of natural fibers, the dye
  • Fiber reinforcement in plastics lead to a significant improvement in the mechanical properties of the plastic. This is surprising in that the grass fibers and rye fibers, which consist predominantly of hard fibers, could be expected to have a lower strength than, for example, bast fibers-based
  • the natural fibers produced by the process according to the invention also find advantageous use as a supplement for building materials, as materials for gardening and landscaping and as
  • the figure schematically illustrates a method for the provision and processing of natural fibers.
  • biomass containing natural fibers is provided.
  • These may be natural fiber-containing plant parts of various plants. Especially suitable for that
  • Dry matter content refers to the content of dry substance that remains when all water is removed.
  • a content of dry matter of 25 to 40% by weight therefore corresponds to a water content of between 75 and 60% by weight.
  • the silage has the advantage that the only available at certain seasons grass throughout the year without
  • Quality loss can be processed.
  • Another suitable substance is rye green sliced, although other renewable fiber-containing raw materials available depending on the region can also be used.
  • a suspension containing the biomass is prepared by adding water.
  • the biomass is added to a mixing tank, water is added and brought into suspension by means of an agitator arranged in the mixing tank with water.
  • step 3 the natural fibers are extracted from the biomass.
  • a macerator is used, which the the the
  • a macerator on a rotating cutting blade which strikes non-contact on a counter knife designed as a sieve.
  • the result of the maceration is a suspension in which the in the
  • Biomass contained natural fibers are isolated and those in the Biomass contained liquid components in the aqueous
  • the isolated natural fibers consist essentially of alpha-cellulose and hemi-cellulose, the natural fibers containing 25% by weight of alpha-cellulose and 15% by weight of hemi-cellulose.
  • step 4 a separation of the liquid from the
  • the suspension is fed to a screw press.
  • a separation of the screw press In the screw press, a separation of the screw press
  • Step 2) to 4 Water containing the components dissolved in the water such as cell water, carbohydrates, proteins and impurities from the natural fibers contained in the biomass.
  • steps 2) to 4 are repeated twice.
  • purified water is used to prepare the suspension, which means that water is provided without the previously dissolved constituents.
  • steps 2 to 4 which are also referred to as purification process, results in a particularly high purity of natural fibers.
  • a means for equipping the natural fibers is added to the purified water. This agent is then dissolved in the aqueous suspension and is deposited on the natural fibers in the wet phase.
  • Dyes used are Columbia real black BV 150% of CBW Chemie GmbH Wolfen, Solaminlichtgelb 5G 167% of CBW Chemie GmbH Wolfen, Solaminlichtscharlach FB 200% of CBW Chemie GmbH Wolfen, DyStar Remazol Yellow RR Gran of DyStar Colors Distribution GmbH Frankfurt am Main, DyStar Levafix Brilliant Red CA of DyStar Colors Distribution GmbH Frankfurt am Main and DyStar Remazol Red CA Gran of DyStar Colors Distribution GmbH Frankfurt am Main.
  • the examined with the microscope natural fibers are characterized by an almost continuous coloring, there are only minor defects. Starting from the visible through the microscope surface of a natural fiber is the
  • the chemical oxygen demand is a measure of the sum of all
  • Chemical Oxygen Demand indicates the amount of oxygen in mg / L that would be required for its oxidation if oxygen were the oxidant. The determination of the chemical
  • Oxygen demand is determined using a sample taken from the aqueous phase of the final suspension of water and biomass. After separation of
  • this aqueous phase contains a content
  • Dry matter of less than 1 wt.% Preferably less than 0.5 wt.% And particularly preferably less than 0.25 wt.% Drying substance.
  • the chemical oxygen demand of the sample is less than 5,000 mg / l, preferably less than 2,000 mg / l.
  • the means for equipping contains a bonding agent based on a carboxylated with maleic anhydride polypropylene for better connectability to thermoplastics.
  • the composition further contains a flame retardant based on boron
  • the agent may additionally be provided with a light stabilizer and a dye allows the continuous coloration of natural fibers.
  • step 5 the natural fibers are dried.
  • the natural fibers are placed in a stream of heated air and passed in cocurrent with the heated air, the natural fibers delivering moisture to the cocurrently directed air.
  • an air-layer dryer is used for this drying. In this dryer, the
  • Natural fibers entrained in the air flow and dried in a short time are preferably between 75 ° C and 1 10 ° C and the residence time of the natural fibers in the device is preferably between 0.5 s and 3 s done.
  • the air flow is accelerated by means of a blower to a speed of 1 m / s to 6 m / s.
  • the natural fibers removed after the second drying have a bulk of 41 kg / m 3 .
  • the bulkiness can be quantified by a bulk density, or by determining the bulk density.
  • To determine the bulkiness of natural fibers are blown into an open-topped, dimensionally stable container with the dimensions of 1 mx 1 m ⁇ 0.25 m or manually filled and flushed at the top of the container flush, then the mass of the filled into the container natural fibers is weighed , From the mass and the volume (0.25 m 3 ) the bulkiness is calculated. In this case, individual results and an average of three experiments must be stated.
  • a bulkiness of natural fibers according to the invention is between 30 kg / m 3 and 50 kg / m 3 , preferably between 35 and 60 kg / m 3 .
  • the natural fibers produced by the method described above are then packaged and sent for further use.
  • the natural fibers can either be formed into insulation boards or be introduced directly as blowing insulation into a building.
  • Plastic enters into a firm bond with both substances, so that the natural fibers are firmly integrated into the plastic. Furthermore, the plastic melts, whereby the natural fibers are uniformly melted in the melt by the screw arranged in the extruder
  • the pellets are processed.
  • the pellets are fed to an injection molding or extrusion plant and molded into articles there.
  • test piece consisting of a fiber-reinforced plastic containing 50% by weight of the natural fibers according to the invention and 50% by weight of polypropylene achieves the following values:
  • Polypropylene reduced by only 20%. This indicates similar good processability of the fiber reinforced plastic compared to a pure plastic. However, the strength values improve significantly over pure polypropylene. Both the tensile modulus and the impact strength of the fiber reinforced plastic are significantly better than the comparative values of a pure Polypropylene.
  • the values for virgin polypropylene as new are:
  • the strength values of the fiber-reinforced plastic compared to pure plastic are significantly improved, so that due to the better strength, a further reduction in weight and thus material savings is possible.
  • the wall thickness of a plastic article can be reduced.
  • a test specimen which consists of ground, ie recycled fiber-reinforced plastic of the type described above, has a tensile strength which is also 32 MPa and thus behaves comparable to a non-processed specimen.
  • the fiber-reinforced plastic material according to the invention is particularly well suited for recycling.

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Abstract

Verfahren zur Bereitstellung und Aufbereitung von Naturfasern, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: 1) Bereitstellen einer Fasern enthaltenden Biomasse mit einer Trockensubstanz von höchstens 50 Gew.%; 2) Zugeben von Wasser zum Herstellen einer die Biomasse enthaltenden Suspension; 3) Herauslösen der Naturfasern aus der Biomasse; 4) Abtrennen der Flüssigkeit aus der Suspension; 5) wenigstens einmalige Wiederholung von wenigstens einem der Schritte 2) bis 4), wobei bei der letztmaligen Wiederholung von wenigstens einem der Schritte 2) bis 4) die Suspension wenigstens ein Mittel zum Ausrüsten der Fasern enthält; 6) Trocknen der Naturfasern.

Description

Patentanmeldung
Verfahren zur Bereitstellung und Aufbereitung von Naturfasern
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung und Aufbereitung von Naturfasern.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, einem Kunststoff wie Polyethylen Naturfasern wie Hanf-, Flachs- oder auch Holzfasern beizumischen. Derartige Naturfasern weisen den Vorteil der
vollständigen biologischen Abbaubarkeit und des geringen
spezifischen Gewichts auf. Bislang war jedoch nachteilig, dass ein mit Naturfasern versehenes Kunststoffmaterial gegenüber einem reinem Kunststoffmaterial oder gar einem mit Glasfasern verstärkten
Kunststoff verschlechterte mechanische Eigenschaften aufwies. Daher wurden Naturfasern bislang vorwiegend als Füllstoff betrachtet, lediglich eingesetzt, um den Anteil des nicht-organischen Materials zu reduzieren. Darüber hinaus war der Einsatzbereich aufgrund der schlechten mechanischen Eigenschaften derartiger Compounds begrenzt. Ein Haupteinsatzgebiet der herkömmlichen mit Naturfasern versehenen Kunststoffmaterialien liegt im Automobilbau wo
beispielsweise Verkleidungen im Innenbereich eines Kraftfahrzeugs aus derartigen Materialien hergestellt werden.
Grundsätzlich können verschiedene Formen von Naturfasern
unterschieden werden:
BESTÄTIGUNGSKOPIE Holzfasern bestehen aus langgestreckten Holzzellen, wobei Holzfasern je nach Holzsorte etwa ein Fünftel Lignin und vier Fünfteln Zellulose enthalten. - Bastfasern bestehen aus mehrzelligen Faserbündeln. Es sind lang gezogene und dickwandige Zellen, die unverholzt sind. Der Hauptbestandteil von Bastfasern sind im Wesentlichen
unterschiedlich dicke Schichten von lang gestreckten
Zellulosefibrillen, die von Hemi-Zellulose umschlossen sind. Typische Naturfasern auf der Basis von Bastfasern sind beispielsweise Hanffasern
Naturfasern aus Grünschnitt, insbesondere aus Grasschnitt oder Roggenschnitt bestehen vorwiegend aus Hartfasern, welche im Wesentlichen ebenfalls auf Zellulose basieren. Hartfasern weisen meist eine höhere Härte auf als Bastfasern, jedoch sind die Hartfasern empfindlicher gegenüber Biegebeanspruchung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur
Herstellung von Naturfasern anzugeben, welche die Herstellung von mechanisch belastbaren und haltbaren Naturfasern ermöglicht.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhaften Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bereitstellung und Aufbereitung von Naturfasern umfasst folgende Schritte:
1) Bereitstellen einer Naturfasern enthaltenden Biomasse mit einer Trockensubstanz von höchstens 50 Gew.%;
2) Zugeben von Wasser zum Herstellen einer die Biomasse
enthaltenden Suspension; Herauslösen der Naturfasern aus der Biomasse;
Abtrennen der Flüssigkeit aus der Suspension;
wenigstens einmalige Wiederholung der Schritte 2) bis 4), wobei bei der letztmaligen Wiederholung der Schritte 2) bis 4) die
Suspension wenigstens ein Mittel zum Ausrüsten der
Naturfasern enthält;
Trocknen der Naturfasern.
In Schritt 1 wird eine Naturfasern enthaltende Biomasse bereitgestellt. Hierbei kann es sich um Naturfasern enthaltende Pflanzenteile von verschiedenen Pflanzen handeln. Besonders geeignet für das
beschriebene Verfahren sind Pflanzenteile, welche nicht verholzt sind und daher nur geringe Mengen oder kein Lignin, insbesondere weniger als 5 Gew.% Lignin enthalten. Vorteilhaft sind weiterhin Pflanzenteile, die in nur geringem Maß oder gar nicht verhornt sind. Eine
Verhornung wird bei Pflanzenfasern in der Regel durch eine
Trocknung ausgelöst. Dabei bilden sich aufgrund des Wasserentzugs zwischen den Zellulosemolekülen kovalente Bindungen aus, wodurch die Pflanzenfasern verspröden und die Bruchneigung zunimmt. Daher wird vorgeschlagen, solche Pflanzenteile zu verwenden, die nicht getrocknet wurden.
Für das erfindungsgemäße Verfahren eignen sich einerseits frisch geschnittenes Gras und andererseits siliertes Gras besonders. Auf diese Weise werden als Ausgangsmaterial Faserqualitäten
bereitgestellt, deren Trockensubstanzgehalte zwischen 25 und 40 Gew.% liegen. Trockensubstanzgehalt bezeichnet dabei den Gehalt an trockener Substanz, der zurückbleibt, wenn sämtliches Wasser entfernt wird. Ein Gehalt an Trockensubstanz von 25 bis 40 Gew.% entspricht daher im Umkehrschluss einem Wassergehalt zwischen 75 und 60 Gew.%. Die Silierung hat darüber hinaus den Vorteil, dass das nur zu bestimmten Jahreszeiten zur Verfügung stehende Gras über das ganze Jahr ohne Qualitätsverlust verarbeitet werden kann. Ein weiterer geeigneter Stoff ist Roggengrünschnitt, wobei je nach Region verfügbare andere nachwachsende faserhaltige Rohstoffe eingesetzt werden können. Diese sollten jedoch durch einen geringen Gehalt an Lignin aufweisen und vorwiegend aus Hartfasern bestehen.
In Schritt 2 wird durch Zugabe von Wasser eine die Biomasse enthaltene Suspension hergestellt. Dazu wird die Biomasse
beispielsweise in einen Mischtank gegeben, Wasser hinzugegeben und mittels einem in dem Mischtank angeordneten Rührwerk in
Suspension gebracht. Diese Suspension erleichtert die weitere
Behandlung der Biomasse. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Herstellung der Suspension ausschließlich mit Wasser, dieses bildet in den nachfolgenden Schritten auch das Lösungsmittel, welches die löslichen Bestandteile der Biomasse aufnimmt. In diesem Schritt erfolgt auch eine erste Reinigung der Biomasse, wobei an der Biomasse anhaftende Verunreinigungen und unerwünschte
Begleitstoffe in dem Wasser gelöst werden. In diesem Zusammenhang ist insbesondere vorteilhaft, dass das Freisetzen der Naturfasern aus der Biomasse ohne Einsatz möglicherweise umweltgefährdender Chemikalien erfolgt. Lösungsmittel ist ausschließlich Wasser.
In Schritt 3 werden die Naturfasern aus der Biomasse herausgelöst. Zum Herauslösen wird vorzugsweise ein Mazerator eingesetzt, welcher die dem Mazerator zugeführte suspendierte Biomasse in einzelne Bestandteile auftrennt und aufgrund der erzeugten Friktion die mit Zellflüssigkeit gefüllten Zellen öffnet und den Zellsaft austreten lässt. Dazu weist ein Mazerator ein rotierendes Schneidmesser auf, welches mit oder ohne Berührung an einem Gegenmesser entlangstreift. Das Gegenmesser kann auch als Sieb ausgebildet sein. Das Ergebnis der Mazeration ist eine Suspension, in der die in der Biomasse
enthaltenen Naturfasern vereinzelt sind und die in der Biomasse enthaltenen flüssigen Bestandteile in der wässrigen Suspension in Lösung gehen.
Die herausgelösten vereinzelten Naturfasern bestehen im
Wesentlichen aus Alpha-Zellulose und Hemi-Zellulose, wobei das Verhältnis zwischen diesen beiden Zellulosearten von dem
Schnittzeitpunkt der Biomasse abhängig ist. Zur Verwendung der Naturfasern als Verstärkungsfaser in einem Kunststoff-Compound sind beide Zellulosearten relevant: die Alpha-Zellulose ermöglicht eine hohe mechanische Stabilität der Fasern und die Hemi-Zellulose ermöglicht eine gleichmäßige Aufnahme des Ausrüstungsmittels, beispielsweise des Haftvermittlers oder des Flammschutzmittels.
Ferner verbessert Hemi-Zellulose die Verarbeitbarkeit des Kunststoff- Compounds, insbesondere dessen Fließfähigkeit bei einer
thermoplastischen Verarbeitung. Bevorzugte Mengenanteile von
Alpha-Zellulose und Hemi-Zellulose betragen, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse 20 bis 30 Gew.% Alpha-Zellulose und 15 bis 25 Gew.% Hemi-Zellulose, besonders bevorzugt enthält die faserhaltige Biomasse 25 Gew.% Alpha-Zellulose und 15 Gew.% Hemi-Zellulose. Insgesamt soll der Mengenanteil der Alpha-Zellulose größer sein als der
Mengenanteil der Hemi-Zellulose.
In Schritt 4 erfolgt eine Abtrennung der Flüssigkeit aus der
Suspension. Dazu wird die Suspension einer Presse, vorzugsweise einer Schneckenpresse zugeführt. In der Presse erfolgt eine
Abtrennung der Flüssigkeit mit den in der Flüssigkeit gelösten
Bestandteilen wie Zellwasser, Kohlenhydraten, Proteinen und
Verunreinigungen von dem in der Biomasse enthaltenen Feststoff, wobei der Feststoff insbesondere die Naturfasern beinhaltet.
In Schritt 5 wird wenigstens einer der Schritte 2 bis 4 wenigstens einmal, bevorzugt zweimal wiederholt. Dabei wird zur Herstellung der Suspension jeweils aufgereinigtes Wasser verwendet. Durch die
Wiederholung der Schritte 2 bis 4, welche auch als
Aufreinigungsprozess bezeichnet werden können, ergibt sich eine besonders hohe Reinheit der Naturfasern. Diese hohe Reinheit der Naturfasern ist gekennzeichnet durch einen besonders geringen
Gehalt der Naturfasern an Kohlenhydraten und Proteinen. Bei
Versuchen hat sich gezeigt, dass an den Naturfasern anhaftende oder mit den Naturfasern fest verbundene Verunreinigungen, die
insbesondere aus Kohlenhydraten und Proteinen gebildet werden, die Fixierbarkeit eines Mittels zum Ausrüsten an den Naturfasern verschlechtern. Insgesamt hat sich gezeigt, dass die Fixierbarkeit der Ausrüstungsmittel umso besser, je größer der Reinheitsgrad der aus Zellulose-Verbindungen bestehenden Naturfaser ist. Ferner sind Naturfasern mit einer hohen Reinheit auch ohne zusätzliche
Ausrüstung besonders haltbar, was insbesondere bei der Verwendung der Naturfasern als Dämmstoff von Vorteil ist.
Der Reinheitsgrad einer Naturfaser kann durch den Grad der
Anfärbbarkeit quantifiziert werden. Dazu werden Naturfasern mit einem Farbstoff gefärbt und anschließend untersucht, auf welche Art und Weise sich der Farbstoff in den Naturfasern ein- oder angelagert hat.
Bei der letztmaligen Wiederholung der Schritte 2 bis 4 wird der
Suspension ein Mittel zum Ausrüsten der Naturfasern beigegeben. Ferner ist denkbar, der Suspension eine Kombination verschiedener Mittel beizugeben. Das Ausrüstungsmittel lagert sich aus der
Suspension, also aus der Nassphase, an den Naturfasern an. Dabei ist insbesondere vorteilhaft, dass die Naturfasern bislang feucht gehalten wurden und noch keine Verhornung der Fasern erfolgt ist. Somit sind noch keine oder nur wenige kovalente Bindungen zwischen den
Zellulosemolekülen entstanden, welche die Erreichbarkeit der Zellulosemoleküle erschweren und eine Anlagerung des
Ausrüstungsmittels an den Naturfasern unterbinden können.
Aufgrund der Behandlung der Naturfasern in der Nassphase dringt das Mittel in die Matrix der Naturfasern ein und ist nach
abschließender Trocknung fest an den Naturfasern angebunden. Als Mittel zum Ausrüsten kommen verschiedenste Zusätze in Frage, die den Naturfasern besondere Eigenschaften, beispielsweise erhöhte mechanische Festigkeitswerte, besondere Farbgestaltung,
Lichtechtheit, verbessertes Haftverhalten oder reduzierte
Entflammbarkeit verleihen.
In Schritt 6 erfolgt eine Trocknung der Naturfasern. Bei dem
erfindungsgemäßen Verfahren ist dies die erste Trocknung der
Naturfasern, welche bis zu diesem Zeitpunkt stets feucht gehalten wurden. Die Trocknung wird hinsichtlich der Trocknungstemperatur und der Trocknungsdauer dabei derart ausgeführt, dass die
Naturfasern nicht beschädigt werden und eine Verhornung
weitgehend verhindert wird. Ferner erfolgt die Trocknung derart, dass eine ausreichende Menge an Restfeuchte in den Naturfasern enthalten bleibt, so dass auch nach Abschluss der Trocknung keine Verhornung der Naturfasern erfolgt. In diesem Zusammenhang ist ein Gehalt an Trockensubstanz nach Abschluss der Trocknung von 88 bis 92
Gew.%, höchstens von 95 Gew.% besonders vorteilhaft. Diese Werte entsprechen anders ausgedrückt einer Restfeuchte von 5 Gew.% bzw. von 8 bis 12 Gew.%. Dadurch behalten die Naturfasern ihre
Geschmeidigkeit, was sich positiv auf die mechanische Stabilität bei der späteren Verwendung der Naturfasern, beispielsweise als
Faserverstärkung in einem Kunststoffmaterial auswirkt. Die Trocknung erfolgt vorzugsweise in einem mehrstufigen Verfahren. Ein besonders vorteilhaftes Trocknungsverfahren umfasst eine zweistufige Trocknung. In einer ersten Stufe, der Vortrocknung erfolgt dabei eine Trocknung in einem Bandtrockner. Eine vorteilhafte Trocknung der ersten Stufe erfolgt bei Warmlufttemperaturen von 60 bis 80°C und einer
Verweilzeit von 25 bis 35 Minuten. Die Temperatur ist dabei so gewählt, dass eine Verhornung der Naturfasern weitgehend verhindert ist. Ferner wird eine zu starke lokale Trocknung der den Luftstrom zugewandten Naturfasern verhindert. In einer zweiten Stufe, der Endtrocknung werden die Naturfasern in einem Luftstrom getrocknet, wobei die Naturfasern direkt einem erhitzten Luftstrom ausgesetzt und mit diesem mitgeführt werden. Dazu wird vorzugsweise ein Flugschichttrockner verwendet bei dem die Naturfasern und der Luftstrom im Gleichstrom durch den
Flugschichttrockner geführt werden. Die Lufttemperatur des erhitzten Luftstroms beträgt vorzugsweise zwischen 75°C und 1 10°C und die Verweilzeit der Naturfasern beträgt 0,5 bis 3 s.
Durch das Mittel zum Ausrüsten wird die Naturfaser zu einer funktionalen Naturfaser ausgerüstet, welche je nach Anforderung und Einsatzzweck besondere technische Eigenschaften aufweist. Zur besseren Verbindbarkeit mit Kunststoffen, insbesondere
thermoplastischen Kunststoffen kann das Mittel einen Haftvermittler umfassen. Dieser kann ein carboxyliertes Polypropylen umfassen, wobei zur Carboxylierung insbesondere Maleinsäureanhydrid
verwendet wird. Derartige Haftvermittler verbessern die Anhaftung der Kunststoffmoleküle, insbesondere von Polypropylen an die
Naturfasern, wodurch sich ein faserverstärktes Kunststoffmaterial mit verbesserten mechanischen Eigenschaften ergibt. Bei dem
bevorzugten Verfahren erfolgt die Ausrüstung mit dem Haftvermittler in wässriger Phase. Der Haftvermittler kann in dem Wasser gelöst oder suspendiert bereitgestellt werden. Auf diese Weise wird der Haftvermittler in den Fasern aufgenommen oder an diesen angelagert. Die Ausrüstung mit dem Haftvermittler kann auf diese Weise genauso einfach erfolgen wie ein Färbeprozess. Vorteilhaft ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, wenn die im feuchten Zustand bereitgestellten Naturfasern vor dem ersten
Trocknen unter Zugabe von Wasser aufgeschlossen und dann mit dem Haftvermittler ausgerüstet werden. Auf diese Weise wird eine gute Aufnahme des Haftvermittlers in die Naturfasern erreicht. Eine
Trocknung vor der Ausrüstung würde hingegen zu einer Verhornung der Naturfasern führen. Hierdurch würden nicht nur die
mechanischen Eigenschaften der Naturfasern beeinträchtigt, sondern auch die Aufnahme mit dem Haftvermittler erschwert. Die Naturfasern weisen einen Gehalt an Haftvermittler von 0,5 Gew.% bis 5 Gew.% auf, vorteilhafterweise beträgt der Gehalt an
Haftvermittler zwischen 1 Gew.% und 3,5 Gew.%, wobei ein Gehalt an Haftvermittler von 1 ,25 Gew.% bis 2,5 Gew.% besonders bevorzugt werden.
Zur Herabsenkung der Entflammbarkeit von Naturfasern in
Dämmstoffen oder eines faserverstärkten Kunststoffartikels kann das Mittel ein Flammschutzmittel, insbesondere auf der Basis von Bor umfassen.
Zur Verbesserung der Stabilität der Naturfasern, insbesondere von eingefärbten Naturfasern gegenüber UV-Strahlung kann das Mittel zum Ausrüsten einen Lichtstabilisator umfassen. Ein Farbstoff ermöglicht die Färbung der Naturfasern, wobei der Farbstoff
besonders gut an den erfindungsgemäßen Naturfasern anhaftet und sich dadurch eine durchgehende Färbung der Naturfasern ergibt. Die Naturfasern enthaltende Biomasse kann Grasschnitt und/ oder Roggengrünschnitt enthalten. Grasschnitt und Roggengrünschnitt ist durch einen besonders geringen Gehalt an Lignin gekennzeichnet. Die Naturfasern dieser Stoffe bestehen vorwiegend aus Alpha- und
Hemizellulose. Generell wird als Rohstoff eine faserhaltige Biomasse mit geringem Ligningehalt, insbesondere einem Ligningehalt von weniger als 5 Gew.%, vorgeschlagen. Vor diesem Hintergrund sind weitere denkbare Rohstoffe Bargasse, insbesondere silierter
Zuckerrohrabfall und Treber, insbesondere spelzenhaltiger Biertreber vorteilhaft. Diese durch das erfindungsgemäß Verfahren aufbereiteten Naturfasern liegen in einer besonders hohen Reinheit vor, so dass diese Naturfasern, mit einem Haftvermittler versehen, als
Faserverstärkung in Kunststoffen zu einer signifikanten Verbesserung der mechanischen Eigenschaften des Kunststoffs führen. Dies ist insofern überraschend, als dass die vorwiegend aus Hartfasern bestehenden Grasfasern und Roggenfasern eine geringere Festigkeit erwarten ließen als beispielsweise auf Bastfasern basierende
Hanffasern. In Versuchen hat sich jedoch überraschenderweise gezeigt, dass die Zugfestigkeit eines mit Gras- oder Roggenfasern verstärkten Probekörpers aus thermoplastischem Kunststoff besser ist als die ein mit Hanffasern verstärkten Probekörpers aus
thermoplastischem Kunststoff.
Ein erfindungsgemäßes faserverstärktes Kunststoffmaterial umfasst einen Kunststoff, insbesondere einen thermoplastischen Kunststoff und Naturfasern erhältlich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Wie zuvor beschrieben weist ein derartig mit Naturfasern
faserverstärkter Kunststoff überraschend gute mechanische
Eigenschaften auf. Ferner kann das mit den Naturfasern versehene Kunststoffmaterial auf herkömmlichen Anlagen zur
Kunststoffverarbeitung verarbeitet werden, insbesondere kann das mit den Naturfasern versehene Kunststoffmaterial in herkömmlichen Spritzgieß- und Extrusionsanlagen verarbeitet werden.
Ein erfindungsgemäßes Dämmmaterial umfasst Naturfasern erhältlich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Ein derartiges
Dämmmaterial besteht aus natürlichen und biologisch abbaubaren Rohstoffen, wobei die Entflammbarkeit durch Zusatz eines
Flammschutzmittels reduziert ist. Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Naturfasern finden ferner vorteilhafte Verwendung als Zuschlag für Baustoffe, als Materialien für Garten- und Landschaftsbau und als
Verpackungsmaterial . Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und / oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von der Zusammenfassung in einzelnen
Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Die Figur illustriert schematisch ein Verfahren zur Bereitstellung und Aufbereitung von Naturfasern.
In Schritt 1 wird eine Naturfasern enthaltende Biomasse bereitgestellt. Hierbei kann es sich um Naturfasern enthaltende Pflanzenteile von verschiedenen Pflanzen handeln. Besonders geeignet für das
beschriebene Verfahren sind Pflanzenteile, welche nicht verholzt sind und daher nur geringe Mengen oder kein Lignin enthalten. Vorteilhaft sind weiterhin Pflanzenteile, die in nur geringem Maß oder gar nicht verhornt sind. Eine Verhornung wird bei Pflanzenfasern in der Regel durch eine Trocknung ausgelöst. Daher wird vorgeschlagen, solche Pflanzenteile zu verwenden, die nicht getrocknet wurden. Für das erfindungsgemäße Verfahren eignen sich frisch geschnittenes Gras oder siliertes Gras besonders. Auf diese Weise eine Biomasse
bereitgestellt, dessen Trockensubstanzgehalt zwischen 25 und 40 Gew.% liegt. Trockensubstanzgehalt bezeichnet dabei den Gehalt an trockener Substanz, der zurückbleibt, wenn sämtliches Wasser entfernt wird. Ein Gehalt an Trockensubstanz von 25 bis 40 Gew.% entspricht daher einem Wassergehalt zwischen 75 und 60 Gew.%. Die Silierung hat den Vorteil, dass das nur zu bestimmten Jahreszeiten zur Verfügung stehende Gras über das ganze Jahr ohne
Qualitätsverlust verarbeitet werden kann. Ein weiterer geeigneter Stoff ist Roggengrünschnitt, wobei auch je nach Region verfügbare andere nachwachsende faserhaltige Rohstoffe eingesetzt werden können.
In Schritt 2 wird durch Zugabe von Wasser eine die Biomasse enthaltene Suspension hergestellt. Dazu wird die Biomasse in einen Mischtank gegeben, Wasser hinzugegeben und mittels einem in dem Mischtank angeordneten Rührwerk mit Wasser in Suspension gebracht. In diesem Schritt erfolgt auch eine erste Reinigung der
Biomasse, wobei an der Biomasse anhaftende Verunreinigungen und unerwünschte Begleitstoffe in dem Wasser gelöst werden.
In Schritt 3 werden die Naturfasern aus der Biomasse herausgelöst. Zum Herauslösen wird ein Mazerator eingesetzt, welcher die dem
Mazerator zugeführte suspendierte Biomasse in einzelne Bestandteile auftrennt und aufgrund der erzeugten Friktion die mit Zellflüssigkeit gefüllten Zellen öffnet und den Zellsaft austreten lässt. Dazu weist ein Mazerator ein rotierendes Schneidmesser auf, welches berührungslos an einem als Sieb ausgebildeten Gegenmesser entlangstreift. Das Ergebnis der Mazeration ist eine Suspension, in der die in der
Biomasse enthaltenen Naturfasern vereinzelt sind und die in der Biomasse enthaltenen flüssigen Bestandteile in der wässrigen
Suspension in Lösung gehen.
Die vereinzelten Naturfasern bestehen im Wesentlichen aus Alpha- Zellulose und Hemi-Zellulose, wobei die Naturfasern 25 Gew.% Alpha- Zellulose und 15 Gew.% Hemi-Zellulose enthalten.
In Schritt 4 erfolgt eine Abtrennung der Flüssigkeit aus der
Suspension. Dazu wird die Suspension einer Schneckenpresse zugeführt. In der Schneckenpresse erfolgt eine Abtrennung des
Wassers mit den in dem Wasser gelösten Bestandteilen wie Zellwasser, Kohlenhydraten, Proteinen und Verunreinigungen von den in der Biomasse enthaltenen Naturfasern. Die zuvor beschriebenen Schritte 2) bis 4) werden zweimal wiederholt. Dabei wird zur Herstellung der Suspension jeweils aufgereinigtes Wasser verwendet, was bedeutet, dass Wasser ohne die zuvor gelösten Bestandteile bereitgestellt wird. Durch die Wiederholung der Schritte 2 bis 4, welche auch als Aufreinigungsprozess bezeichnet werden, ergibt sich eine besonders hohe Reinheit der Naturfasern. Bei der
letztmaligen, also zweiten Wiederholung der Schritte 2) bis 4) wird dem aufgereinigten Wasser ein Mittel zum Ausrüsten der Naturfasern zugemischt. Dieses Mittel ist dann in der wässrigen Suspension gelöst und lagert sich an den Naturfasern in der Nassphase an.
Die Reinheit der Naturfasern wird durch einen Färbetest
nachgewiesen. Dazu wird zunächst 0,5 g Direktfarbstoff in Wasser mit einer Temperatur von 40°C gelöst. Anschließend wird der Lösung 2 g Glaubersalz (NaSO4) zugemischt und die Lösung wird auf 60°C erhitzt. Anschließend werden Naturfasern beigegeben, welche nach der ersten Trocknung entnommen sind und einen Gehalt an Trockensubstanz von 60 bis 65 Gew.% aufweisen. Das so entstandene Gemisch wird unter Rühren auf 70°C erhitzt und unter Rühren 30 min. auf 70°C gehalten. Anschließend werden die Naturfasern mit einer Handpresse abgepresst, mehrfach mit Wasser gespült und an der Luft getrocknet. Die Analyse der Naturfasern erfolgt mittels eines Mikroskops.
Verwendete Farbstoffe sind Columbiaechtschwarz BV 150% der CBW Chemie GmbH Wolfen, Solaminlichtgelb 5G 167% der CBW Chemie GmbH Wolfen, Solaminlichtscharlach FB 200% der CBW Chemie GmbH Wolfen, DyStar Remazol Yellow RR Gran der DyStar Colours Distribution GmbH Frankfurt am Main, DyStar Levafix Brilliant Red CA der DyStar Colours Distribution GmbH Frankfurt am Main sowie DyStar Remazol Red CA Gran der DyStar Colours Distribution GmbH Frankfurt am Main. Die mit dem Mikroskop untersuchten Naturfasern sind gekennzeichnet durch eine nahezu durchgängige Färbung, es sind nur geringe Fehlstellen vorhanden. Ausgehend von der durch das Mikroskop sichtbaren Fläche einer Naturfaser beträgt der
Flächenanteil der Fehlstellen einer Naturfaser höchstens 5%.
Ein weiterer Nachweis zur Reinheit der Naturfasern ist durch die Bestimmung des chemischen Sauerstoffbedarfs gegeben. Der chemische Sauerstoffbedarf ist ein Maß für die Summe aller im
Wasser vorhandenen, unter bestimmten Bedingungen oxidierbaren Stoffe. Der chemische Sauerstoffbedarf gibt die Menge an Sauerstoff in mg/1 an, die zu ihrer Oxidation benötigt würde, wenn Sauerstoff das Oxidationsmittel wäre. Die Bestimmung des chemischen
Sauerstoffbedarfs wird anhand einer Probe vorgenommen, die aus der wässrigen Phase der abschließend hergestellten Suspension aus Wasser und Biomasse entnommen wird. Nach Abtrennung der
Naturfasern enthält diese wässrige Phase einen Gehalt an
Trockensubstanz von weniger als 1 Gew.%, vorzugsweise weniger als 0,5 Gew.% und besonders bevorzugt von weniger als 0,25 Gew.% Trockensubstanz auf. Der chemische Sauerstoffbedarf der Probe beträgt weniger als 5.000 mg/1, vorzugsweise weniger als 2.000 mg/1. Das Mittel zum Ausrüsten enthält zur besseren Verbindbarkeit mit thermoplastischen Kunststoffen einen Haftvermittler auf der Basis eines mit Maleinsäureanhydrid carboxylierten Polypropylens. Zur Herabsenkung der Entflammbarkeit der Naturfasern enthält das Mittel ferner ein Flammschutzmittel basierend auf Bor. Falls eine
Verwendung der Naturfasern in UV- Licht ausgesetzten Bereichen vorgesehen ist, kann das Mittel zusätzlich mit einem Lichtstabilisator versehen sein und ein Farbstoff ermöglicht die durchgehende Färbung der Naturfasern.
In Schritt 5 erfolgt eine Trocknung der Naturfasern. Bei dem
erfindungsgemäßen Verfahren ist dies die erste Trocknung der
Naturfasern, welche bis zu diesem Zeitpunkt stets feucht gehalten wurden. Zur Vermeidung der Verhornung wird die Trocknung derart durchgeführt, dass die Naturfasern nach Abschluss der Trocknung einen Gehalt an Trockensubstanz von 88 bis 92 Gew.%, höchstens von 95 Gew.% aufweisen. Die Trocknung erfolgt in einem zweistufigen Verfahren. In einer ersten Stufe, der Vortrocknung erfolgt eine Trocknung in einem
Bandtrockner bei Warmlufttemperaturen von 60 bis 80°C und einer Verweilzeit der Naturfasern in dem Bandtrockner von 25 bis 35 min. Damit die Naturfasern dennoch eine gleichmäßige Restfeuchte aufweisen, ist der Bandtrockner so ausgestaltet, dass nur ein Teil der getrockneten Naturfasern entnommen wird, während der übrige Teil dem Bandtrockner für eine wiederholte Trocknung wieder zugeführt wird. Dazu wird der Teil der Naturfasern zurückgeführt, der während der Trocknung dem Luftstrom abgewandt war und dadurch die größte Restfeuchte aufweist. Dementsprechend wird lediglich der Teil der Naturfasern entnommen, der eine gleichmäßig geringe Restfeuchte aufweist. Die Trocknungsparameter während der Trocknung in der ersten Stufe sind dabei so eingestellt, dass die Naturfasern nach der ersten Trocknung eine Restfeuchte von 20 bis 40 Gew.%, höchstens von 50 Gew.% aufweisen. In einer zweiten Stufe, der Endtrocknung werden die Naturfasern in einen Luftstrom aus erhitzter Luft gegeben und im Gleichstrom mit der erhitzten Luft geführt, wobei die Naturfasern Feuchtigkeit an die im Gleichstrom geführte Luft abgeben. Für diese Trocknung wird ein Flugschichttrockner eingesetzt. In diesem Trockner werden die
Naturfasern in dem Luftstrom mitgerissen und in kurzer Zeit getrocknet. Die Lufttemperatur des erhitzten Luftstroms beträgt vorzugsweise zwischen 75°C und 1 10°C und die Verweilzeit der Naturfasern in der Vorrichtung beträgt vorzugsweise zwischen 0,5 s und 3 s erfolgen. Dazu wird der Luftstrom mittels eines Gebläses auf eine Geschwindigkeit von 1 m/s bis 6 m/s beschleunigt.
Die Trocknungsparameter während der Trocknung in der zweiten Stufe sind dabei so eingestellt, dass die Naturfasern nach der zweiten Trocknung einen Gehalt an Trockensubstanz von 88 bis 92 Gew.%, höchstens von 95 Gew.% aufweisen. Nach erfolgter Trocknung werden die Naturfasern von der Luft abgetrennt, dies kann beispielsweise durch einen Zyklon erfolgen.
Die nach der zweiten Trocknung entnommenen Naturfasern weisen eine Bauschigkeit von 41 kg/m3 auf. Die Bauschigkeit kann durch ein Schüttgewicht, bzw. durch Bestimmung der Rohdichte quantifiziert werden. Zur Bestimmung der Bauschigkeit werden Naturfasern in einen oben offenen, formstabilen Behälter mit den lichten Maßen 1 m x 1 m χ 0,25 m eingeblasen oder manuell eingefüllt und an der Oberkante des Behälters bündig abgestrichen, anschließend wird die Masse der in den Behälter eingefüllten Naturfasern gewogen. Aus der Masse und dem Volumen (0,25 m3) wird die Bauschigkeit berechnet. Dabei sind Einzelergebnisse und ein Mittelwert aus drei Versuchen anzugeben. Eine erfindungsgemäße Bauschigkeit der Naturfasern beträgt zwischen 30 kg/m3 und 50 kg/m3, vorzugsweise zwischen 35 und 60 kg/m3.
Die mit dem zuvor beschriebenen Verfahren hergestellten Naturfasern werden anschließend verpackt und der weiteren Verwendung zugeführt. Zur Verwendung als Dämmstoff können die Naturfasern entweder zu Dämmplatten geformt werden oder direkt als Einblasdämmstoff in ein Bauwerk eingebracht werden.
Zur Verwendung als Faserverstärkung für ein Kunststoffmaterial werden die Naturfasern mit Granulat eines Kunststoffs vermischt, wobei das Granulat aufgrund der großen Bauschigkeit in den Poren der Naturfasermatrix verteilt ist. Anschließend werden die mit dem Granulat versehenen Naturfasern einer Vorrichtung zur
Agglomeration, hier einem Extruder zugeführt. In dem Extruder werden die mit dem Granulat versehenen Naturfasern komprimiert und erhitzt. Dabei tritt der Rest der in den Naturfasern enthaltenen Feuchtigkeit aus und entweicht aus dem Extruder als Dampf. Durch die Erwärmung der Naturfasern und die Entfernung der Restmengen von Wasser erfolgt eine Aktivierung des Haftvermittlers der durch den direkten Kontakt sowohl mit den Naturfasern als auch mit dem
Kunststoff eine fest Bindung mit beiden Stoffen eingeht, so dass die Naturfasern fest in den Kunststoff eingebunden sind. Ferner schmilzt der Kunststoff, wobei die Naturfasern durch die in dem Extruder angeordnete Schnecke gleichmäßig in dem aufgeschmolzenen
Kunststoff verteilt werden. Nach dem Aufschmelzen wird das Gemisch aus Naturfasern und Kunststoff durch ein Sieb gepresst an welchem ein Schneidmesser entlang streift. Auf diese Weise bilden sich Pellets eines faserverstärkten Kunststoffmaterials.
Als Ausgangsmaterial des Kunststoffs wird ein thermoplastischer Kunststoff, insbesondere Polypropylen oder Polyethylen eingesetzt, wobei die beiden vorgenannten Kunststoffe auch als Recyclingmaterial ausgebildet sein können.
Die so hergestellten Pellets können mit herkömmlichen Anlagen zur Kunststoffverarbeitung verarbeitet werden, insbesondere können die Pellets in herkömmlichen Spritzgieß- und Extrusionsanlagen
verarbeitet werden. Zur Herstellung eines Kunststoffartikels aus faserverstärktem Kunststoff werden die Pellets einer Spritzgieß- oder Extrusionsanlage zugeführt und dort zu Artikeln geformt.
Ein Probekörper bestehend aus einem faserverstärkten Kunststoff, enthaltend 50 Gew.% der erfindungsgemäßen Naturfasern und 50 Gew.% Polypropylen erzielt folgende Werte:
Dichte 0,82 g/cm3
Zugfestigkeit (ISO 527) 32 MPa
Zug-E-Modul (ISO 527) 4.000 Mpa
Charpy-Schlagzähigkeit (ISO 179) 1 1 kJ/m2 Der Schmelzflussindex, als die Kennzahl für das Fließverhalten eines thermoplastischen Werkstoffs, ist im Vergleich zu einem reinen
Polypropylen um lediglich 20% erniedrigt. Dies deutet auf eine ähnliche gute Verarbeitbarkeit des faserverstärkten Kunststoffs verglichen zu einem reinen Kunststoff hin. Jedoch verbessern sich die Festigkeitswerte gegenüber reinem Polypropylen signifikant. Sowohl der Zug-E-Modul als auch die Schlagzähigkeit des faserverstärkten Kunststoffs sind wesentlich besser als die Vergleichswerte eines reinen Polypropylens. Die Werte für reines Polypropylen als Neuware betragen:
Dichte 0,9 g/cm3
Zugfestigkeit (ISO 527) 26 MPa
Zug-E-Modul (ISO 527) 1.450 Mpa
Charpy-Schlagzähigkeit (ISO 179) 5 kJ/m2
Bezogen auf die Dichte sind die Festigkeitswerte des faserverstärkten Kunststoffs gegenüber reinem Kunststoff deutlich verbessert, so dass aufgrund der besseren Festigkeit eine weitere Gewichtsreduktion und damit Materialeinsparung möglich ist. Somit kann beispielsweise die Wandstärke eines Kunststoffartikels reduziert werden. Ferner wurde überraschenderweise festgestellt, dass ein Probekörper, welcher aus zermahlenem, also wiederaufbereitetem faserverstärkten Kunststoff der zuvor beschriebenen Art besteht, eine Zugfestigkeit aufweist, die ebenfalls 32 MPa beträgt und sich somit vergleichbar zu einem nicht-aufbereiteten Probekörper verhält. Somit zeigt sich, dass das erfindungsgemäße faserverstärkte Kunststoffmaterial besonders gut für das Recycling geeignet ist.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Bereitstellung und Aufbereitung von Naturfasern, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
1) Bereitstellen einer Fasern enthaltenden Biomasse mit einer Trockensubstanz von höchstens 50 Gew.%;
2) Zugeben von Wasser zum Herstellen einer die Biomasse enthaltenden Suspension;
3) Herauslösen der Naturfasern aus der Biomasse;
4) Abtrennen der Flüssigkeit aus der Suspension;
5) wenigstens einmalige Wiederholung von wenigstens einem der Schritte 2) bis 4), wobei bei der letztmaligen Wiederholung von wenigstens einem der Schritte 2) bis 4) die Suspension wenigstens ein Mittel zum Ausrüsten der Fasern enthält;
6) Trocknen der Naturfasern.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknung der Fasern in einem mehrstufigen Verfahren erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknung eine Trocknung in einem Bandtrockner umfasst.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, die Trocknung eine Trocknung in einem
Luftstrom umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass die Mittel einen Haftvermittler, ein Flammschutzmittel, Lichtstabilisatoren und/ oder einen Farbstoff umfassen.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftvermittler ein carboxyliertes Polypropylen umfasst.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftvermittler Maleinsäureanhydrid enthält. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, dass die Fasern bis zum Trocknen einen Gehalt an Trockensubstanz von 90% nicht überschreiten, insbesondere einen Gehalt an Trockensubstanz von 60% nicht überschreiten. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, dass die Fasern enthaltende Biomasse
Grasschnitt, Roggengrünschnitt, Bargasse und/ oder Treber enthält. 10. Faserverstärktes Kunststoffmaterial, umfassen einen
thermoplastischen Kunststoff und Naturfasern erhältlich nach einem Verfahren gemäß der vorherigen Ansprüche.
1 1. Kunststoffartikel, hergestellt unter Verwendung eines
Kunststoffmaterials nach Anspruch 10.
12. Dämmmaterial, umfassend Naturfasern erhältlich nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9.
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