DE19640622A1

DE19640622A1 - Baustoff und Verfahren sowie Vorrichtung zur Herstellung eines Baustoffs

Info

Publication number: DE19640622A1
Application number: DE19640622A
Authority: DE
Inventors: Friedhelm Beckmann
Original assignee: Moeller Plast GmbH
Current assignee: Moeller Plast GmbH
Priority date: 1996-10-01
Filing date: 1996-10-01
Publication date: 1998-04-09
Anticipated expiration: 2016-10-02
Also published as: EP0929386A1; HUP0000099A3; CN1231630A; CN1096347C; AU4549397A; JP2000503925A; BR9713245A; HUP0000099A2; CA2267418A1; PL332599A1; PL184347B1; ES2149011T3; EP0929386B1; WO1998014313A1; DE19640622C2

Description

Die Erfindung betrifft einen Baustoff unter Verwendung von Bastfasern und einem Bindemittel sowie ein Verfah ren und eine Vorrichtung zur Herstellung dieses Bau stoffs.

Es sind bereits Baustoffe auf der Basis synthetischer und mineralischer Roh- und Halbstoffe, auch unter Hinzuziehung von natürlicher Faserstoffen, bekannt. Es wird beispielsweise auf die Türinnenverkleidungen von Kraftfahrzeugen verwiesen. Es werden sowohl auf der Grundlage von Duroplasten als auch Thermoplasten als Matrix Formteile hergestellt, die mit Glasfasern, Bastfasern, Sisal u. a. bewehrt sind, wobei die Matrix zur Verminderung des Gewichts vielfach noch geschäumt wird. Hierzu finden Fasern von Bastfasergewächsen Verwendung, die ganz oder überwiegend schäbenfrei sind, wobei bei Flachs und Öl-Lein ein höherer Schäbenanteil toleriert werden kann als bei Hanf und Jute, da sie feiner sind.

Als Schäben werden die Holzbruchstücke von Bastfaserge wächsen bezeichnet, die beim Abscheiden der Bastfasern vom holzigen Kern entstehen. Hierzu werden die Halme in voller Länge oder in Halmabschnitten entsprechenden Vorrichtungen zugeführt, die den spröden Holzkern in Bruchstücke zerbrechen und die Bastfaser dabei vom Holz lösen. Durch "Schwingen" oder "Wirrfaserstraßen" mit nachfolgenden Maschinen zur Abschneidung von Restschä ben aus den Fasern wird dann entweder eine fast schä benfreie Langfaser oder ein Werg mit einem gewissen Restschäbenanteil erzeugt.

Als Nebenprodukt fallen je nach Aufbau der Produktions anlage Kurzfasern mit höherem Schäbenanteil und relativ faserarme Schäben an. Die Kurzfasern zwischen zwei und dreißig Millimeter Länge werden in weiteren Arbeitsgän gen von den Restschäben befreit und überwiegend an die Papierindustrie, speziell Zigarettenpapierindustrie, verkauft. Die weitgehend faserfreien Schäben müssen entsorgt werden. Nach jüngsten Entwicklungen wird schon auf dem Feld entholzt, um die Schäben, für die es derzeit kaum Verwendung gibt, gleich als Abfall auf dem Feld zu belassen. Die Fasern von Bastfasergewächsen wurden in früheren Jahrzehnten überwiegend für die Her stellung von Bekleidungstextilien und technische Texti lien (Schiffssegel,Taue, Planen, Zelte u. a.) verwen det. Sie wurden inzwischen weitgehend durch syntheti sche Fasern ersetzt. Mit zunehmenden Ökologiebewußt sein wird weltweit ein Comeback von Bastfasern ver sucht. Als Schwerpunkt der Anwendungsgebiete zeich nen sich Nonwovens für die Herstellung von Pkw-Inne nausstattungen und für Dämmzwecke im Bauwesen ab.

Die Fasern müssen nach der Entholzung mehreren kost spieligen Reinigungs- und Öffnungsvorgängen unterzogen werden. Dabei werden sie unvermeidbar gekürzt, werden geschmeidig und weich. Nonwovens aus weichen Fasern sinken aber in sich zusammen. Da sie dabei zu dicht werden, lassen sie sich durch Thermoplastschmelzen nur schwer und ungleichmäßig durchtränken. Das gilt auch für den Sprüh- oder Gießauftrag von Duroplasten synthe tischer oder biologischer Art. Als Vliese für Dämmstof fe verlieren sie durch das Zusammensinken einen Teil ihres Dämmwertes. Es müssen daher synthetische Fasern untergemischt werden, die durch ihre Sprödigkeit das Zusammensinken verhindern.

Schäben sind im Prinzip extrem leichtes Holz, fast so leicht wie Balsa-Holz. Sie sind steif und spröde und besitzen eine Faserstruktur. Ihre Dichte bewegt sich im Bereich zwischen 250 und 350 kg/m³. Nach der Breche weisen sie einen nicht sehr hohen Schlankheitsgrad auf. Im Gegensatz zu Schäben weisen Fasern von Bastfaserge wächsen, auch Kurzfasern, eine sehr hohe Festigkeit und einen sehr hohen Schlankheitsgrad auf. Nach dem Stand der Technik werden Bastfasern und Schäben stets gründ lich getrennt, da Schäben für weitere Verarbeitungsvor gänge bei den derzeit verfügbaren Maschinen und Technologien zur Herstellung von Vliesen, Matten und Kugeln sowie zum Verspinnen ebenso wie für derzeit bekannte Produkte störend wirken und zum überwiegenden Teil sogar die Verarbeitung unmöglich machen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bisher als Abfall angesehenen Schäben wirtschaftlich zu nutzen und bei der Herstellung von Baustoffen und Bauteilen zu verwenden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Baustoffen unter Verwendung von Bastfasern und einem Bindemittel zielgerichtet Schäben von Bastfasergewäch sen zugemischt sind, wobei an den Schäben nicht voll ständig gelöste Fasern in ihrer natürlichen Verbindung angeschlossen sind. In Ausgestaltung der Erfindung stehen die Fasern seitlich unregelmäßig von den Schäben ab. Bei einer bevorzugten Ausführung weisen die Schäben Längen zwischen 2 und 50 mm und die mit den Schäben teilweise in Verbund stehenden Fasern Längen zwischen 2 und 100 mm sowie die losen Fasern Längen zwischen 2 und 80 mm auf. Die Fasern können gekräuselte Form aufweisen.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Baustoffs unter Verwendung von Schäben werden die Schäben und die losen Fasern und/oder die Schäben mit den nicht vollständig gelösten Fasern nach entsprechen der Auflockerung und Dosierung einer Auftragsvorrich tung für Flüssigadditive und/oder einem Streusystem für Festadditive zugeführt und anschließend als Vlies oder Kuchen abgestreut. Es besteht die Möglichkeit, die Schäben und Fasern des Vlieses oder des Kuchens durch Luftströmung mechanisch zu verfilzen.

Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchfüh rung des Verfahrens ist einem Kastenspeiser ein oberer umlaufender mechanischer Zuförderer vorgeschaltet und ein umlaufendes Bodenband mit Kratzergarnitur zur Vordosierung nachgeschaltet, wobei dem Kastenspeiser ein Schichthöhenbegrenzer in Form eines Schiebers mit Kamm zugeordnet sein kann. Bei einer bevorzugten Aus führung sind zur Fein- und Nachdosierung ein Steilför derer mit Kratzergarnitur und eine Rückstreifstachel walze angeordnet.

Zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen aufgezeigt.

Ein Einführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich nung dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht einer Schäbe mit nicht vollständig gelösten Fasern;

Fig. 2 das Prinzip einer Vliesbildung aus Schäben gemäß Fig. 1 und

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Herstellung des Baustoffs.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sind die Fasern 19 nur teilweise, wenn auch überwiegend, von der Schäbe 18 gelöst. Die Faserlängen liegen gezielt im Bereich von 5 bis 100 mm. Die nicht vollständig von der Schäbe 18 gelösten Fasern 19 stehen seitlich wirr ab. Durch geeignete Maßnahmen, z. B. durch Stauchung oder Rei bung, kann die wirre Struktur der Faser 19 noch gezielt verstärkt werden. Während von Kurzfasern gereinigte Schäben 18 je nach Zerlegungsart Schüttgewichte zwi schen 90 und 120 kg/m³ aufweisen, läßt sich die Schütt dichte bei nur teilweiser Entholzung bis auf 15 kg/m³ senken. Von Fasern gereinigte Schäben liegen aufgrund ihrer natürlichen Längsachse weitgehend parallel zuein ander. Bei einer Mischung von Schäben und Fasern stellt sich eine ziemlich faserrichtungslose, also eine iso trope, Anordnung ein. Bei nicht vollständig von der Schäbe 18 gelösten Fasern 19 bilden sich nach Fig. 2 aufgrund der wirren Struktur große Zwischenräume. Es entstehen eine große Vielzahl von Berührungs- und Kreuzungspunkten zwischen Schäben 18 und Fasern 19 zusätzlich zu den naturgegebenen Verwachsungen an den Stellen, an denen der Verbund von Holz und Bastfaser 19 durch unvollständige Entholzung bewußt nicht aufgehoben wurde.

Gemäß Fig. 3 ist über einen Kastenspeiser 2 ein mecha nischer Zuförderer 1 in Form eines umlaufenden Bandes angeordnet. Der Zuförderer 1 pendelt über die volle Breite des Kastenspeisers 2. Dem Kastenspeiser 2 ist ein Schieber 2.1 mit Kamin als Schichthöhenbegrenzer zugeordnet. Unterhalb des Kastenspeisers 2 verläuft ein Bodenband 3 mit Kratzergarnitur. Der Vorschub des Bodenbandes 3 ist stufenlos verstellbar. Wenn durch den Schieber 2.1 die Höhe der Schicht begrenzt wird, so wird diese Schicht durch das Bodenband 3 mit Kratzer garnitur abgefräst. Die Mengendosierung erfolgt über die Vorschubgeschwindigkeit. Um das so vordosierte Material auf ausreichende Höhe für die weitere Auflö sung zu fördern und eine Feindosierung zu ermöglichen, ist ein Steilförderer 4 mit Kratzergarnitur vorgesehen. Im verstellbaren Abstand zum Steilförderer 4 verläuft eine Rückstreifstachelwalze 5. Zum Abstreifen bzw. Abkämmen des Materials vom Steilförderer 4 ist eine mit dem Steilförderer 4 kämmende Abstreifstachelwalze 6 angeordnet. Die Drehzahl der Abstreifstachelwalze 6 ist regelbar, damit neben dem Abstreifen bzw. Abkämmen des Materials auch der Auflockerungsgrad beeinflußt werden kann.

Wie dargestellt, dient zur Reinigung der Abstreifsta chelwalze 6 eine Reinigungswalze 7, die als Stachel-, Bürsten- oder Fächerwalze ausgeführt sein kann. Es besteht die Möglichkeit, mehrere Gruppen von Steilför derern 4, Rückstreifstachelwalzen 5, Abstreifstachel walzen 6 und Reinigungswalzen 7 in mehreren Gruppen hintereinanderzuschalten. Im Anschluß an die letzte Gruppe ist eine Auflöse-Streukopf-Kombination 8 ange ordnet. Das vom Steilförderer 4 abfallende Material wird von einem Mischförderer 9 aufgenommen. Auf diesem Förderer 9 erfolgt eine lockere Vliesbildung 17, wobei zuvor über ein Düsensystem 10 flüssige Additive und/ oder über ein Streusystem 11 Festadditive aufgebracht worden sind. Bei Bedarf kann mehr als ein Mischförderer 9 angeordnet werden. Jedem Mischförderer 9 ist eine Abstreif- und Mischstachelwalze 12 zugeordnet. Die Walze 12 kann auch als Stachel-, Bürsten- oder Fächer walze ausgeführt sein. Durch die Walze 12 wird das mehr oder minder schichtweise auf den Mischförderer 9 mit Additiven versetzte Material zur Auflösung der Schich ten und Homogenisierung abgekämmt und verwirbelt. Danach wird das Material über ein Förderband 13 einer Agregategruppe zugeführt, die weitgehend mit dem Steilförderer 4, den Walzen 5 bis 7 und der Auflöse- Streukopf-Kombination 8 identisch ist. Nunmehr erfolgt die endgültige Streuung bzw. Vliesformung 17, da die Schäben 18 und Fasern 19 mit den Additiven ausreichend vermischt sind. Es besteht auch die Möglichkeit, das Material in Behältnisse oder Formen abzulegen.

Wird eine Wirrfaservliesbildung gewünscht oder soll die Wirrfaservliesbildung verbessert werden, dann kann das Material durch eine Luftströmung 15 auf ein Siebband 14 gedrückt werden. Zur Erzeugung der Luftströmung 15 dienen Vakuumkästen 16, die unterhalb des das Material aufnehmenden Siebbandes 14 angeordnet sind. Die Luft strömung besitzt eine Geschwindigkeit zwischen 2 und 20 m/sec. Bei dieser Geschwindigkeit ordnen sich die Partikel nicht parallel aneinander, sondern schießen ineinander und erreichen dadurch eine faserrichtungslo se Anordnung und bilden so ein Wirrfaservlies.

Bezugszeichenliste

1 mechanischer Zuförderer
2 Kastenspeiser
2.1 Schieber
3 Bodenband mit Kratzergarnitur
4 Steilförderer mit Kratzergarnitur
5 Rückstreifstachelwalze
6 Abstreifstachelwalze
7 Reinigungswalze
8 Auflöse-Streukopf-Kombination
9 Mischförderer
10 Düsensystem
11 Streusystem
12 Abstreif- und Mischstachelwalze
13 Förderband
14 Siebband
15 Luftströmung
16 Vakuumkästen
17 Vlies
18 Schäben
19 Faser.

Claims

1. Baustoff unter Verwendung von Bastfasern und einem Bindemittel, dadurch gekennzeichnet, daß Schäben (18) von Bastfaserpflanzen zugemischt sind.

2. Baustoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Schäben (18) nicht vollständig gelöste Fasern (19) in ihrer natürlichen Verbindung ange schlossen sind.

3. Baustoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Fasern (19) seitlich unregelmäßig von den Schäben (18) abstehen.

4. Baustoff nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schäben (18) Längen zwischen 2 und 50 mm und die mit den Schäben (18) teilweise im Verbund ste henden Fasern (19) Längen zwischen 2 und 100 mm aufweisen.

5. Baustoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die losen Fasern (19) Längen zwischen 2 und 80 mm aufweisen.

6. Baustoff nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (19) gekräuselte Form aufweisen.

7. Baustoff nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein lockeres Gefüge von Schäben (18) und Fasern (19) an den Berührungspunkten durch das Bindemittel fixiert ist.

8. Baustoff nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schäben (18) und die losen Fasern (19) und/oder die Schäben (18) mit den nicht vollständig gelösten Fasern (19) in eine Matrix aus synthetischen oder biogenen Kunststoffen, minerali schen Materialien oder Schäumen eingebracht sind.

9. Baustoff nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schäben (18) zwecks Erhö hung des Schlankheits- und Homogenitätgrades in Faserrichtung zerlegt sind.

10. Verfahren zur Herstellung eines Baustoffes nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeich net, daß die Schäben (18) und die losen Fasern (19) und/oder die Schäben (18) mit den nicht vollständig gelösten Fasern (19) nach entsprechender Auflocke rung und Dosierung einer Auftragsvorrichtung (10) für Flüssigadditive und/oder einem Streusystem (11) für Festadditive zugeführt und anschließend als Vlies (17) oder Kuchen abgestreut werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Additive homogen eingearbeitet werden.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn zeichnet, daß die Schäben (18) und Fasern (19) des Vlieses (17) oder des Kuchens durch Luftströmung (15) mechanisch verfilzt werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das mit Additiven versetzte und in loser Schicht vorliegende Material über eine Abstreif- und Mischstachelwalze (12) abgekämmt, verwirbelt und homogenisiert wird.

14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß einem Kastenspeiser (2) ein oberer umlaufender mechanischer Zuförderer (1) vorgeschaltet und ein umlaufendes Bodenband (3) mit Kratzergarnitur zur Vordosierung nachgeschaltet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich net, daß dem Kastenspeiser (2) eine Schichthöhenbe grenzer (2.1) in Form eines Schiebers mit Kamin zugeordnet ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß zur Fein- und Nachdosierung ein Steilförderer (4) mit Kratzergarnitur und eine Rückstreifstachelwalze (5) angeordnet sind.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abstreifstachel walze (6) und eine Reinigungswalze (7) angeordnet sind.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus zwei gegenläu fig verlaufenden Walzen gebildete Auflöse-Streu kopf-Kombination (8) angeordnet ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, gekennzeichnet durch die Anordnung mindestens eines Mischförderers (9) zur lockeren Vliesbildung.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, gekennzeichnet durch die Anordnung eines Düsensy stems (10) zum Einsprühen flüssiger Additive in das herabrieselnde Material bzw. zum Aufsprühen auf das in Bildung befindliche Vlies.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 20, gekennzeichnet durch die Anordnung eines Streu-Systems (11) für Festadditive.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 21, gekennzeichnet durch die Anordnung einer Abstreif- und Mischstachelwalze (12).

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer Luftströmung in Richtung eines Siebbandes (14) Vakuumkästen (16) angeordnet sind.