| Dokumentenidentifikation |
DE10346365B4 18.08.2005 |
| Titel |
Verfahren zur Aufbereitung von Naturfaserpflanzen |
| Anmelder |
Institut für Agrartechnik Bornim e.V., 14469 Potsdam, DE |
| Erfinder |
Fürll, Christian, Prof. Dr.-Ing.habil., 14469 Potsdam, DE; Idler, Christine, Dr.rer.nat., 14476 Töplitz, DE; Pecenka, Ralf, Dipl.-Ing., 14469 Potsdam, DE; Linke, Bernd, Dr.agrar. habil., 14469 Potsdam, DE |
| Vertreter |
Schubert, K., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat., Pat.-Anw., 10178 Berlin |
| DE-Anmeldedatum |
30.09.2003 |
| DE-Aktenzeichen |
10346365 |
| Offenlegungstag |
04.05.2005 |
| Veröffentlichungstag der Patenterteilung |
18.08.2005 |
| Veröffentlichungstag im Patentblatt |
18.08.2005 |
| IPC-Hauptklasse |
D01B 1/14
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| Zusammenfassung |
Beschrieben wird ein Verfahren zur Aufbereitung von Naturfaserpflanzen, wobei man a) die erntefrischen Pflanzen häckselt und b) das Häckselgut anschließend einem Sieb- und/oder Sichtverfahren unterzieht und dadurch Fasern von den anderen Pflanzenbestandteilen abtrennt und c) die abgetrennten Fasern und das verbleibende Restfaser-Schäben-Gemisch getrennt weiterverarbeitet. Ein Vorteil dieses neuen Verfahrens ist es, dass bereits unmittelbar nach der Ernte der Naturfaserpflanzen besonders wertvolle Faserbestandteile gewonnen werden können. Vorteilhaft ist darüber hinaus, dass die Fasern keine Qualitätseinbußen (insbesondere Festigkeitseinbußen) durch die Konservierung erleiden.
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| Beschreibung[de] |
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung
von Naturfaserpflanzen.
Für die Fasergewinnung aus Naturpflanzen existieren aufwändige Aufbereitungsverfahren.
Sie haben alle zum Ziel, die Fasern von den Schäben – den Holzbestandteilen
und sonstigen Pflanzenbestandteilen – zu trennen, und beide Komponenten einzeln
zu verwerten. Bei den gängigen Verfahren muss das Naturfaserstroh hierfür für die
Aufbereitung auf lagerfähige Trockensubstanzgehalte heruntergetrocknet werden. Die
Trocknung erfolgt im Allgemeinen auf dem Feld, wodurch die Qualität des Naturfaserstrohs
stark von der Witterung abhängig ist.
Ein Verfahren bei dem diese Witterungsabhängigkeit ausgeschlossen
wird, ist in der DE 197 560 46 A1
offenbart. Bei diesem Nassverfahren wird Hanf bei der Ernte als ganze Pflanze gehäckselt
und anschließend konserviert. Das Trennen der Klebeverbindung zwischen Fasern und
Schäben kann zum Beispiel in einer Scheibenmühle erfolgen, wobei bei diesem Verfahren
die gesamte aufgefaserte Pflanzenmasse für die Herstellung von Produkten genutzt
wird. Das Separieren hochwertiger Fasern vor der weiteren Verarbeitung wird jedoch
nicht offenbart.
Ferner sind aus der DE 198
41 092 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbereiten von Fasernpflanzenmaterial
bekannt, bei dem auch ein Teil der Fasern bereits unmittelbar nach dem Zerkleinern
abgetrennt werden. Allerdings wird hierbei das Faserpflanzenmaterial gepresst und
dabei aufgebrochen und dann in Abschnitte gewünschter Länge zerschnitten. Dabei
kann auch ein Teil des Fasermaterials abgetrennt werden. Bei diesem Verfahren ist
es aber erforderlich, das Pflanzenmaterial im trockenen Zustand in die Zerkleinerungsvorrichtung
einzubringen. Feuchte, also erntefrische Pflanzenstängel würden zu einem Verkleben
der Innenteile der Vorrichtung führen. Bei dieser Vorrichtung handelt es sich lediglich
um einen herkömmlichen Tabakschneider. Diese Tabakschneider sind derart konstruiert,
um bereits getrockneten und fermentierten Tabak zu zerkleinern.
Aus der WO 097/45573 A1 ist ferner ein Ernte- und Verarbeitungsverfahren
für grüne Pflanzenstängel bekannt. Bei diesem Verfahren werden die Pflanzenstängel
der Länge nach aufgebrochen und die äußeren Bestandteile von den inneren getrennt
und anschließend zerkleinert. So schließt sich beispielsweise ein Entrindungsprozess
an und ferner wird das Mark aus den Pflanzen herausgetrennt. Erst im Anschluss daran
kann überhaupt die Abtrennung der wertvollen Fasern aus dem Zerkleinerungsgut erfolgen.
Bei den beiden eben beschriebenen Verfahren tritt der Nachteil auf,
dass die Pflanzen in ihrer Gänze der Länge nach aufgebrochen werden müssen.
Die vorgenannten Verfahren des Standes der Technik weisen somit erhebliche
Nachteile auf.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Nachteile des
Standes der Technik zu überwinden und ein wirtschaftliches Verfahren bereit zu stellen,
um bereits aus erntefrischen Naturfaserpflanzen die wertvollen Fasern zu gewinnen.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Hauptanspruchs
gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den
Unteransprüchen gekennzeichnet.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist also ein Verfahren zur Aufbereitung
von Naturfaserpflanzen, wobei man
- a) die erntefrischen Pflanzen häckselt und
- b) das Häckselgut anschließend im erntefrischen Zustand einem Sieb- und/oder
Sichtverfahren unterzieht und dadurch Fasern von den anderen Pflanzenbestandteilen
abtrennt und
- c) die abgetrennten Fasern und das verbleibende Restfaser-Schäben-Gemisch getrennt
weiterverarbeitet.
Besonders vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Verfahren, wenn man
die Verfahrensschritte a) und b) ohne längere Zwischenlagerzeit unmittelbar nach
der Ernte ausführt.
Besonders vorteilhaft ist es weiterhin, dass man die Verfahrensschritte
a) und b) in getrennten Vorrichtungen ausführt.
Vorteilhaft ist es ferner, dass man die abgetrennten Fasern zu hochwertigen
Verarbeitungsprodukten, nämlich Baustoffen, Dämmstoffen, Verpackungsmaterialien,
Faserverbundstoffen oder Kompositen, weiter verarbeitet.
Vorteilhaft ist darüber hinaus, dass die Fasern keine Qualitätseinbußen
(insbesondere Festigkeitseinbußen) durch die Konservierung erleiden.
Besonders bevorzugt ist es dabei, dass man die abgetrennten Fasern
vor dem Weiterverarbeiten trocknet.
Bevorzugt ist es außerdem, dass man die abgetrennten
Fasern vor dem Trocknen einer weiteren Reinigung und einem Faseraufschluss unterzieht.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist
es bevorzugt, dass man das Restfaser-Schäben-Gemisch mit oder ohne Zusätze in Silos
konserviert, röstet, plastifiziert und bis zur Verarbeitung lagert. Dabei ist es
besonders bevorzugt, dass man die Zerfaserung des gelagerten Restfaser-Schäben-Gemisches
ohne einen gesonderten Plastifizierungsprozess durch Scherbeanspruchung durchführt.
Ganz besonders ist dabei bevorzugt, dass man die Zerfaserung mittels Doppelschneckenextrudern
oder Scheibenmühlen mit vorzugsweise 0,3 mm Mahlspalt durchführt.
Bevorzugt ist auch, dass man die Verarbeitung des aufgeschlossenen
Restfaser-Schäben-Gemisches zu Verarbeitungsprodukte, nämlich Baustoffen, Dämmstoffen
oder Verpackungsmaterialien, ohne vorherige Trocknung im Nassverfahren durchführt.
Bevorzugt ist auch ein Verfahren, bei dem man die Verarbeitung des
aufgeschlossenen Restfaser-Schäben-Gemisches zu Verarbeitungsprodukten, nämlich
Baustoffen, Dämmstoffen, Verpackungsmaterialien, Faserverbundstoffen oder Kompositen,
nach vorheriger Trocknung im Trockenverfahren durchführt.
Mit der hier vorliegenden Erfindung wird somit das Problem der Trennung
von feuchten Fasern aus dem frisch gehäckselten Gut gelöst. Damit wurde ein neues
Gesamtverfahren zur Faserverwendung realisiert.
Überraschenderweise wurde auch festgestellt, dass im Gegensatz zur
DE 197 56 046 A1, welches noch
auf die Bearbeitung von Hanf allein beschränkt war, das erfindungsgemäße Verfahren
auch für viele andere Naturfaserpflanzen weitgehend unabhängig von der Witterung
in der Erntezeit angewendet werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es also möglich, erntefrische
Pflanzen, welche Naturfasern enthalten, zu verarbeiten und die wertvollen Naturfasern
bereits in diesem Stadium zu gewinnen.
Geeignete Naturfaserpflanzen sind beispielsweise Flachs (Leinen),
Hanf, Jute, Sunn, Kenaf, Urena, Rosella und Ramie.
Unter erntefrisch wird im Sinne der vorliegenden Erfindung Pflanzenmaterial
verstanden, welches vor Abschluss der Samenreifung und ohne vorherige Trocknung
vorliegt.
Überraschenderweise wurde auch gefunden, dass es besonders vorteilhaft
ist, wenn zunächst das Häckselgut erzeugt wird und die Abtrennung der Fasern, also
das anschließende Sieb- oder Sichtverfahren in einem gewissen zeitlichen Abstand
vom eigentlichen Häckseln erfolgt. Es wurde gefunden, dass wenn die Weiterverarbeitung
des Häckselguts nach zu großer zeitlicher Verzögerung (z.B. 24 h) erfolgt, Verderbprozesse
einsetzen, die Faserausbeute und Qualität reduzieren.
Dies macht es möglich, die Naturfaserpflanzenernte in herkömmlicher
Weise zu gestalten. Dies bedeutet, dass mit einem entsprechenden Häcksler und einem
Transportmittel der erste Schritt des Verfahrens in herkömmlicher Weise durchgeführt
werden kann. Das Transportmittel bringt dann die gehäckselten Pflanzenteile zu einem
Sammelpunkt, an welchem das Sieb- bzw. Sichtvorrichtung fest installiert ist. In
dem Augenblick, wo das Transportmittel das Häckselgut an die Sieb- bzw. Sichtvorrichtung
anliefert, können auch sogleich durch den entsprechenden Sieb- oder Sichtprozess
Naturfasern bereit gestellt werden.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht auch
noch darin, dass sowohl für das Häckseln als auch für das Abtrennen der Fasern aus
dem Häckselgut herkömmliche, in der Landwirtschaft bzw. Faserindustrie bereits vorhandene
Vorrichtungen benutzt werden können.
Auch stellt die Durchführung des Verfahrens für den Landwirt keine
besondere Schwierigkeit dar.
Hierin liegt ein besonderer Vorteil, da keine aufwändigen und teuren
Vorrichtungen, wie beispielsweise Tabakschneider, angeschafft werden müssen. Herkömmliche
Häckselvorrichtungen und gebräuchliche Sieb- und Sichtanlagen können verwendet werden.
Besonders bevorzugt zur Faserabtrennung ist eine Kammschüttel (Schüttelmaschine),
die in der Faserindustrie gebräuchlich ist. Aber auch andere Vorrichtungen, welche
nach dem Prinzip der Kammschüttel wirken, sind besonders geeignet.
In der 1 ist ein Blockbild des erfindungsgemäßen
Verfahrens dargestellt. Zunächst wird aus dem Pflanzenbestand gehäckselt. Das so
erhaltene Häckselgut wird derart behandelt, dass ein Separieren der entholzten Fasern
aus dem erntefrischen Häckselgut erfolgt. Danach können die Bestandteile, nämlich
die abgetrennten Fasern und das Restfaser-Schäben-Gemisch in herkömmlicher Weise
weiter verarbeitet werden.
Die abgetrennten Fasern können direkt zu Endprodukten verarbeitet
werden. Vorzugsweise kann aber vor dem eigentlichen Verarbeitungsprozess ein Trockenprozess
vorangehen. Andererseits ist es auch möglich, dass man die abgetrennten Fasern einer
weiteren Reinigung und ggf. einem Faseraufschluss unterwirft. Welche der beschriebenen
erfindungsgemäßen Verfahrensabfolgen für die jeweilige Naturfaser am günstigsten
ist, kann der Fachmann leicht feststellen. Der günstigste Verarbeitungsprozess hängt
aber auch von dem herzustellenden Produkt ab.
Entsprechendes gilt für das Weiterverarbeiten des Restfaser-Schäben-Gemisches.
Hier können übliche Verfahren angewendet werden. Beispielsweise werden diese Restfaser-Schäben-Gemische
in Silos eingelagert, konserviert, dabei geröstet und plastifiziert. Die anschließende
Weiterverarbeitung des Restfaser-Schäben-Gemisches ist an sich bekannt. So kann
eine weitere Aufarbeitung durch Plastifizierungsprozesse und Weiterverarbeitung
sowohl im Nassverfahren ohne vorherige Trocknung oder nach vorheriger Trocknung
in Trockenverfahren durchgeführt werden. Derartige Maßnahmen sind dem Fachmann an
sich bekannt.
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| Anspruch[de] |
- Verfahren zur Aufbereitung von Naturfaserpflanzen, wobei man
a) die erntefrischen Pflanzen häckselt und
b) das Häckselgut anschließend im erntefrischen Zustand einem Sieb- und/oder Sichtverfahren
unterzieht und dadurch Fasern von den anderen Pflanzenbestandteilen abtrennt und
c) die abgetrennten Fasern und das verbleibende Restfaser-Schäben-Gemisch getrennt
weiterverarbeitet.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Verfahrensschritte
a) und b) in getrennten Vorrichtungen ausführt.
- Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass man die abgetrennten Fasern zu Verarbeitungsprodukten, nämlich
Baustoffen, Dämmstoffen, Verpackungsmaterialien, Faserverbundstoffen oder Kompositen,
weiter verarbeitet.
- Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass man die abgetrennten Fasern vor dem Weiterverarbeiten trocknet.
- Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass man die abgetrennten Fasern vor dem Trocknen einer weiteren
Reinigung und/oder einem Faseraufschluss unterzieht.
- Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass man das Restfaser-Schäben-Gemisch mit oder ohne Zusätze in Silos konserviert,
röstet, plastifiziert und bis zur Verarbeitung lagert.
- Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass man die Zerfaserung
des gelagerten Restfaser-Schäben-Gemisches ohne einen gesonderten Plastifizierungsprozess
durch Scherbeanspruchung durchführt.
- Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass man die Zerfaserung
mittels Doppelschneckenextrudern oder Scheibenmühlen mit vorzugsweise 0,3 mm Mahlspalt
durchführt.
- Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
dass man die Verarbeitung des aufgeschlossenen Restfaser-Schäben-Gemisches zu Verarbeitungsprodukte,
nämlich Baustoffen, Dämmstoffen, Verpackungsmaterialien, ohne vorherige Trocknung
im Nassverfahren durchführt.
- Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
dass man die Verarbeitung des aufgeschlossenen Restfaser-Schäben-Gemisches zu Verarbeitungsprodukten,
nämlich Baustoffen, Dämmstoffen, Verpackungsmaterialien, Faserverbundstoffen oder
Kompositen, nach vorheriger Trocknung im Trockenverfahren durchführt.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen
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