-
Verfahren zur Herstellung von Bauplatten oder Formkörpern aus fossilen
Pflanzenfasern Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von
Platten oder Formteilen aus fossilen Pflanzenrückständen, welche noch faserig strukturierte
Reste enthalten, wie z. B. Lignit- oder Torffasern, wobei keinerlei Fremdbindemittel
zur Anwendung gelangen.
-
Es wurde schon vielfachversucht,fossile Pflanzenfasern, insbesondere
Torffasern, zu Bauplatten oder für ähnliche Zwecke zu verarbeiten. Wesentliche Schwierigkeiten
ergaben sich dabei aus dem Kolloidgehah dieser fossilen Rohstoffe, der dazu führt,
daß Wasser von den Fasern hartnäckig festgehalten wird. Die Verarbeitungsverfahren,
welche mit vorher weitgehend getrockneten, kolloidhaltigen Rohstoffen arbeiten,
sind also mit erheblichen Kosten belastet. Bei der Verarbeitung luftgetrockneter
oder naturfeuchter, fossiler Rohstoffe haben daher bisher nur zwei Wege zu einem
gewissen Erfolg geführt. In der einen Richtung ist es gelungen, durch Absaugen einfach
aufgeschlagener und aufgeschwemmter Fasern mit anschließender natürlicher Trocknung
lockere Gebilde zu erzeugen, welche zwar eine ausgezeichnete Wärmedämmwirkun,g besitzen,
der mangelhaften mechanischen Festigkeit nach aber eher als Isoliermassen denn als
Werkstoffe für die Erzeugung von Platten und Formteilen anzusprechen sind. Die gleiche
Feststellung gilt auch, wenn bei der Herstellung solcher lockerer Platten Fremdbindemittel,
wie z. B. Bitum-enarten, herangezogen worden sind. Auf der anderen Seitekann man
durch sehr energische mechanische Behandlung, wie sie z. B. bivektorielle Schwingungen
und/oder Pressung unter sehr hohem Druck, gegebenenfalls unter Hitze, darstellen,
eine Verdichtung
des Faserrohstoffes :unter Austritt von Wasser
erhalten. Solche Maßnahmen können auch unter Heranziehung von fremden Bindemitteln
zur Herstellung von Werkstoffen hohen Raumgewichtes angewandt werden. Sie verursachen
aber, besonders auch in bezug auf die Kosten der Bindemittel, sehr erhebliche Aufwendungen.
Verfahrenstechnisch macht die außerordentlich starke Verhornung der Oberfläche bei
der Trocknung infolge der Kollaideigenschaften der Torfsubstanz erhebliche Schwierigkeiten
für die Erzeugung standfester, ebener Platten. Außerdem bringt für viele Verwendungsarten
die hohe Dichte des Werkstoffes Unzuträglichkeiten mit sich.
-
Es wurde nun gefunden, daß die Verarbeitung fossiler Pflanzenfasern
im Naßverfahren zu Platten oder Formteilen mit geringem bis mittlerem Raumgewicht
und guten Festigkeitseigenschaften ohne Anwendung fremder Binderüittel in der Weise
zum Ziele führt, daß die fossilen Pflanzenfasern, wie Torf -oderLignitfasern,durch
quetschende Mahlung, wie z. B. in einem Holländer mit Steinzeugmahlwerk, zu einem
Faserbrei aufgeschlossen und aus diesem durch Entwässern bzw. Absaugen auf einer
durchlässigen Unterlage Platten oder Formteile gebildet und anschließend getrocknet
werden, gegebenenfalls mit oder ohne Anwendung von Druck und/oder Hitze. Durch den
Aufschluß der fossilen Rohstoffe im Wege quetschender Naßmahlung, wie sie z. B.
im Holländer mit geglätteten Steinen mit verschiedener Intensität und mit verschiedener
Dauer ausgeführt werden kann, gelingt es, deren kolloidale Struktur in regelbarer
Weise so weit aufzulockern bzw. zu zerreißen, daß sich nie Kolloide durch ihre innerhalb
des aufgeschlossenen Faserbreies freigemachten, bindenden Kräfte günstig auf die
Verklebung der Torffasern auswirken, wogegen gleichzeitig ihre schädliche Wirkung
auf die Trocknung beseitigt wird. Die allgemeine Wirkung der quetschenden Mahlung
an sich ist aus der Herstellung von Papier aus Zellstoff oder Holzschliff bekannt
und ist auch Gegenstand einiger Vorschläge für die Erzeugung von Bauplatten und
ähnlichen Werkstoffen aus verholzten Pflanzenteilen. Diese quetschende Mahlung besteht
weniger in einer Verkürzung als in einer Fibrillierung der Fasern, verbunden mit
der Vergrößerung der gequetschten Oberfläche, die günstige Voraussetzungen für die
gegenseitige Abbindung der Fasern in einem aus der Aufschwemmung durch Entwässern
bzw. Absaugen auf einer durchlässigen Unterlage bereiteten feuchten, geformten Verband
oder Vlies schaffen. Es konnte aber nicht vorausgesehen werden, daß diese an sich
bekannte quetschende Mahlung in der Anwendung auf fossile Fasern für den Aufschluß
der Kolloidstruktur dieser Fasern eine zusätzliche vorteilhafte Wirkung haben würde.
Diese Sonderwirkung macht sich bei der Weiterverarbeitung der Torf- oder Lignitfasern
auch dadurch in vorteilhafter Weise kenntlich, daß die bekannten Entwässerungsschwierigkeiten
nicht mehr auftreten.
-
Im einzelnen kann die Weiterverarbeitung des Torffaserbreies auf verschiedene
Weise vor sich gehen. So wird z. B. ein Brei mäßigen Aufschlußgrades zweckmäßig
in einem mit Siebboden versehenen Saugkasten zu einem feuchten Kuchen verarbeitet,
aus welchem dann durch nachfblg-,ende Trocknung unter Wärmeeinwirkung ohne Druck
eine Leichtbauplatte entsteht, wogegen bei gleichzeitiger Druckanwendung entsprechend
schwere und festere Platten erzeugt werden können.
-
Anstatt den Torffaserbrei durch Entwässerung und Absaugen auf durchlässiger
Unterlage weiter zu verarbeiten, kann man gemäß der Erfindung auch so vorgehen,
daß der Faserbrei in solchen Mengen mit trockenen fremden Stoffen, wie vorzugsweise
Holzabfällen in Form von Säge-, Fräs-, Hobel- und Drehspänen u. dgl., gemischt wird,
daß eine streufähige Masse entsteht, die dann unter Anwendung von Druck und Hitze
zu Platten oder Formteilen verarbeitet wird. Dieses Verfahren ist für viele Zwecke
einfacher und liefert gleich gute Ergebnisse.
-
Eine weitere Verbesserung des Verfahrens wird dadurch erzielt, daß
die fossilen Fasern vor der Verarbeitung in Wasser, vorzugsweise in heißem Wasser,
bis etwa ioo° längere Zeit aufgeweicht werden. Die Zeit für die quetschende Naßmahlung
wird dadurch entsprechend verkürzt.
-
Zur weiteren Verbesserung und Anpassung der Erzeugnisse an den jeweiligen
Verwendungszweck kann man gemäß der Erfindung auch einen Faserbrei aus fossilem
Faserrohstoff mit Anteilen eines Faserbreies, wie er nach dem gleichen Mahlvorgang
aus kleinstückigen Holzrohstoffen, wie z. B. Sägespänen aus aufgeschlossenem langfaserigem
Holz oder aus anderen aufgeschlossenen verholzten Pflanzenteilen, gewonnen werden
kann, mischen: Durch diese Maßnahme wird eine weitere Auflockerung des kolloidhaltigen
Breies aus fossilen Fasern bewirkt und damit eine noch raschere Trocknung ermöglicht.
-
Leichtplatten dieser Art, sei es, daß sie aus fossilem Faserwerkstoff
allein, sei es, daß sie aus Gemischen von fossilem Faserstoff mit Holzfaserstoff
hergestellt sind, zeichnen sich dadurch aus, daß sie neben einer dem geringen Raumgewicht
entsprechend hohen Dämmfähigkeit gute Festigkeitseigenschaften und ein gegenüber
ähnlichen Werkstoffen sehr vermindertes Wasseraufnahmevermögen besitzen. Beide Eigenschaften
werden durch die Bindemittelwirkung der in den fossilen Faserstoffen enthaltenen
kolloidalen Bestandteile und durch ihre Neigung, dichte wasserabstoßende Oberflächen
zu bilden, verbessert. Die Platten können daher unter anderem als selbsttragende
Leichtbauwerkstoffe zum Aufbau von ein- oder mehrschichtigen Wänden, zum wärmedämmenden
Ausbau von Dachgeschossen u. dgl. verwandt werden. Weiterhin geben sie eine vorzügliche
Kernlage für die Herstellung von Möbelwerkstoffen ab.
-
Eine andere Möglichkeit zur Auflockerung des kolloidhaltigen Breies
aus fossilen Fasern oder Gemischen mit anderen Fasern besteht darin, daB einem stark
aufgemahlenen Brei aus fossilen Faserstoffen oder einem entsprechend erzeugten Breigemisch
aus
fossilen und Holzfaserstoffen kleinstückige Holzabfälle, wie z. B. Holz-, Dreh-,
Fräs-, Säge-, Hobelspäne u. dgl., sowie holzige Bestandteile anderer Pflanzen, wie
z. B. Stroh, Spelzen, Ginster usw., beigemischt werden. Die Weiterverarbeitung von
Platten oder Formteilen dieses Gemisches aus Brei und den genannten Zusatzstoffen
erfolgt auch wieder durch Entwässerung bzw. Absaugen auf einer durchlässigen Unterlage
und anschließende Trocknung, gegebenenfalls mit oder ohne Anwendung von Druck und
Hitze.
-
Führt man gemäß der Erfindung bei den durch Absaugen und Entwässerung
erhaltenen Torffaserstoffen die Trocknung nicht bis zu den normalen bei etwa 5 0/0
liegenden Gleichgewichtsfeuchtigkeitsgehalten durch, sondern unterbricht sie bei
einem Restfeuchtigkeitsgehalt der Platten oder Formteile von 1o bis 30%, so besitzen
diese Produkte noch eine hinreichende Wärmeplastizität, um sie bei Temperaturen
von etwa 15o bis 18o° und bei Drükken von etwa 2o kg/cm2 oder mehr in geheizten
Etagenpressen zu beiderseitig glatten Platten oder Formteilen von großer Härte zu
verpressen, welche sich durch verhältnismäßig gute Festigkeitswerte, hohe Oberflächenhärte
und geringe Wasseraufnahme auszeichnen. Für diese Sondereigenschaften der erfindungsgemäßen
Erzeugnisse aus fossilen Faserstoffen sind wahrscheinlich die Schmelzvorgänge oder
irreversible Umwandlungen innerhalb der Faser maßgeblich, welche sich in dem Kolloidteil
der fossilen Faserstoffanteile bei den genannten Druck-, Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen
abspielen.
-
Nach älteren Vorschlägen sind Hartplatten aus Spänen oder ähnliichen
Holzrohstoffen hergestellt worden, bei welchen die Eigenbindekräfte des Holzes doppelte
Anwendung fanden. Einmal wurden durch die Sonderbedingungen von Feuchtigkeit, Druck
und Temperatur die Plastizität des feuchten Holzes in der Hitze und die unter Dampfspannung
im Holz vor sich gehenden Zersetzungserscheinungen unter Angabe von Bindesubstanzen
ausgenutzt; zusätzlich wurde die Abbindung der Platten dadurch gefördert, daß durch
hochgradige quetschende Mahlun,g schleimig aufgeschlossene Rohstoffanteile beigefügt
wurden. Es hat sich nun gezeigt, daß die Verwendung entsprechend aufbereiteter Anteile
fossiler Pflanzenfasern besonders günstige Wirkungen in bezug auf Wasserfestigkeit
ergibt, offenbar aus denselben Gründen, die bei der vorhergehenden Verfahrensspielart
beschrieben wurde. Beispiel 1 iooo kg lufttrockene Weißtorfstücke mit 400/0 Feuchtigkeitsgehalt
wurden von Hand grob zerkleinert, langsam in einen Holländer mit Steinzeugmahlwerk
mit Wasser zu einem Brei von etwa io% Stoffdichte eingetragen und anschließend zweieinhalb
Stunden gemahlen. Aus dem Holländerbrei wurden nach Verdünnung auf etwa 3 % Stoffdichte
durch Absaugung über einem Saugkasten mit Siebboden entsprechender Größe Kuchen
von 280o X 1200 mm Fläche und 25 bis 30 mm Stärke gebildet. Die feuchten
Kuchen wurden in einem dampfbeheizten Durchlauftrockenschrank getrocknet, wobei
die Trockenzeit etwa 12 bis 14 Stunden betrug. Es entstanden beidseitig ebene Platten
mit folgenden Eigenschaften: Raumgewicht o,3og/cms, Biegefestigkeit 21 kg/cm2, Schlagzähigkeit
1,2 cmkg/cm2.
-
Beim Auflegen der Platten auf einen Wasserspiegel wurden bei 4 Stunden
Berührung 1,7%, bei 8 Stunden 2,7 % aufgenommen, während bei gleichartig gefertigten
Platten aus Holzabfällen die entsprechenden Aufnahmen 3% bzw. 4 bis 5% betragen.
Beispiel 2 Ein entsprechend den Bedingungen des Beispiels i 5 Stunden lang gemahlener
Torffaserbrei wurde mit der gleichen Menge eines entsprechend 2 Stunden lang gemahlenen
Breies aus Buchenfurnierabfällen gemischt und das Gemisch, wie in Beispiel i beschrieben,
weiter verarbeitet. Es ergaben sich Platten aus folgenden .Eigenschaften: Raumgewicht
0,33 g/cm3, Biegefestigkeit 24 kg/cm2, Schlagzähigkeit 1,i cmkg/cm2.
-
Die entsprechenden Werte für die Oberflächenbenetzung betragen 1,1%
bzw. 2,00/0. Beispiel 3 Ein Torf faserbrei wurde gemäß den Bedingungen des Beispiels
1 15 Stunden lang gemahlen. Dann wurde er mit 9o Gewichtsteilen Späne, je zur Hälfte
Sägespäne und Hobelspäne, vermischt und durch weitere Wasserzugabe der Trockengehalt
des Gernisches auf 30% eingestellt. Die krümelige Masse wurde zwischen Blechen auf
einer Siebunterlage ausgebreitet und 30 Minuten lang bei 16o° mit 25 kg/cm2
Druck verpreßt. Die entstehenden Hartplatten besitzen ein Raumgewicht von etwa 0,9
g/cms und zeigen im Oberflächenbild die Struktur des .zugefügten Spanmaterials.
Sie zeichnen sich durch gute Abtriebsfestigkeit und sonstige mechanische Eigenschaften
aus. Beispiel 4 Gemäß Beispiel 1 hergestellte Platten wurden mit einem Restfeuchtigkeitsgehalt
von 20% dem Trockenschrank entnommen und anschließend zwischen polierten Blechen
mit einem Druck von 5o kg/cm2 bei 17o° Plattentemperatur verpreßt. Es entstanden
beidseitig glatte Platten, von denen Wasser abperlt. Beim Raumgewicht von 1,17 g/cms
hatten die Platten eine Biegefestigkeit von 400 kg/cm2, Schlagzähigkeit 6,o cmkg/cm2.
Von dem erfindungsgemäßen Erzeugnis ist ein nach Beispiel 2 hergestelltes Muster
beigefügt.