Die Erfindung betrifft einen Baustoff unter Verwendung von Bastfasern und einem Bindemittel sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung dieses Baustoffs.
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 Bastfasergewächsen 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 Restschäben aus den Fasern wird dann entweder eine fast schäbenfreie Langfaser oder ein Werg mit einem gewissen Restschäbenanteil erzeugt.
Als Nebenprodukt fallen je nach Aufbau der Produktionsanlage Kurzfasern mit höherem Schäbenanteil und relativ faserarme Schäben an. Die Kurzfasern zwischen zwei und dreißig Millimeter Länge werden in weiteren Arbeitsgängen 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 Herstellung von Bekleidungstextilien und technische Textilien (Schiffssegel,Taue, Planen, Zelte u. a.) verwendet. Sie wurden inzwischen weitgehend durch synthetische Fasern ersetzt. Mit zunehmenden Ökologiebewußtsein wird weltweit ein Comeback von Bastfasern versucht. Als Schwerpunkt der Anwendungsgebiete zeichnen sich Nonwovens für die Herstellung von Pkw-Innenausstattungen und für Dämmzwecke im Bauwesen ab.
Die Fasern müssen nach der Entholzung mehreren kostspieligen 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 synthetischer oder biologischer Art. Als Vliese für Dämmstoffe 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 Bastfasergewächsen, auch Kurzfasern, eine sehr hohe Festigkeit und einen sehr hohen Schlankheitsgrad auf. Nach dem Stand der Technik werden Bastfasern und Schäben stets gründlich getrennt, da Schäben für weitere Verarbeitungsvorgänge 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 durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 8 gelöst. 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 entsprechender Auflockerung und Dosierung einer Auftragsvorrichtung 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.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist in Anspruch 12 angegeben. Bei einer bevorzugten Ausführung sind zur Fein- und Nachdosierung ein Steilförderer mit Kratzergarnitur und eine Rückstreifstachelwalze angeordnet.
Zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen aufgezeigt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:
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 Reibung, kann die wirre Struktur der Faser 19 noch gezielt verstärkt werden. Während von Kurzfasern gereinigte Schäben 18 je nach Zerlegungsart Schüttgewichte zwischen 90 und 120 kg/m3 aufweisen, läßt sich die Schüttdichte bei nur teilweiser Entholzung bis auf 15 kg/m3 senken. Von Fasern gereinigte Schäben liegen aufgrund ihrer natürlichen Längsachse weitgehend parallel zueinander. Bei einer Mischung von Schäben und Fasern stellt sich eine ziemlich faserrichtungslose, also eine isotrope, 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 mechanischer 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 Kamm 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 Kratzergarnitur abgefräst. Die Mengendosierung erfolgt über die Vorschubgeschwindigkeit. Um das so vordosierte Material auf ausreichende Höhe für die weitere Auflösung 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 Abstreifstachelwalze 6 eine Reinigungswalze 7, die als Stachel-, Bürsten- oder Fächerwalze ausgeführt sein kann. Es besteht die Möglichkeit, mehrere Gruppen von Steilförderern 4, Rückstreifstachelwalzen 5, Abstreifstachelwalzen 6 und Reinigungswalzen 7 in mehreren Gruppen hintereinanderzuschalten. Im Anschluß an die letzte Gruppe ist eine Auflöse-Streukopf-Kombination 8 angeordnet. 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 FächerWalze ausgeführt sein. Durch die Walze 12 wird das mehr oder minder schichtweise auf den Mischförderer 9 mit Additiven versetzte Material zur Auflösung der Schichten und Homogenisierung abgekämmt und verwirbelt. Danach wird das Material über ein Förderband 13 einer Aggregategruppe 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 Luftströmung 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 faserrichtungslose Anordnung und bilden so ein Wirrfaservlies.