DE19756046B4

DE19756046B4 - Verfahren zur Ernte, Konservierung, Aufbereitung und Verarbeitung von Hanf

Info

Publication number: DE19756046B4
Application number: DE1997156046
Authority: DE
Inventors: Gerhard Prof. Dr.-Ing.habil.Dr.h.c. Kühne; Michael Dipl.-Ing. Müller; Christian Dr.-Ing. Fürll; Christine Dr.rer.nat. Idler; Detlef Dr.-Ing. Ehlert
Original assignee: Institut fur Agrartechnik Bornim eV
Current assignee: Institut fur Agrartechnik Bornim eV
Priority date: 1997-12-17
Filing date: 1997-12-17
Publication date: 2008-01-03
Anticipated expiration: 2017-12-18
Also published as: DE19756046A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Verarbeitungsprodukten aus Hanf, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte, feucht konservierte, gehäckselte Hanfpflanze ohne Trennung von Fasern und Schäben genutzt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ernte, Konservierung, Aufbereitung und Verarbeitung von Hanf für die Herstellung verschiedener Werkstoffe.
Hanf ist eine über Jahrtausende genutzte Kulturpflanze, die biologisch aus Wurzeln, Stengeln, Blättern und Samen besteht. Der Stengel enthält Bastfaserbündel, die im Holz (Schäben) eingebettet sind. Der Faseranteil beträgt, je nach Hanfsorte und Wachstumsbedingungen, 25% bis 30% in der Trockenmasse. Ursprünglich wurden vor allem die Bastfasern als Langfasern für die textile Weiterverarbeitung vorwiegend in Handarbeit gewonnen. Inzwischen sind auch Verfahren für die Verarbeitung von Kurzfasern zu verschiedenen Werkstoffen entwickelt worden. Dadurch ist beispielsweise der Ersatz von Glas- oder Kohlefasern möglich geworden. Für die Fasergewinnung existieren aufwendige Aufbereitungsverfahren. Sie haben nahezu alle zum Ziel, die Fasern von den Schäben zu trennen und beide Komponenten einzeln zu verwerten.
Bei allen trockenen Verfahren wird der Hanf auf dem Feld gemäht, mit Unterstützung durch verschiedene Schwadbearbeitungen getrocknet und als Grünhanf zu Ballen gepreßt. Wesentlich längere Feldliegezeiten sind notwendig, wenn durch die sog. Tauröste die Faserbündel freigelegt werden sollen. Neben der Tauröste existieren als weitere primäre Aufschlußverfahren die Wasserröste, mikrobielle und enzymatische Aufschlußverfahren, Dampfdruckaufschlußverfahren, chemischer Aufschluß, Tensidaufschluß und Ultraschall-Aufschlußverfahren. Im weiteren erfolgt durch mechanische Bearbeitung mit Hilfe von Schwingen und Brechen die restliche Lösung der Fasern von den Schäben. Zur end gültigen Trennung werden Sieb- und Sichtverfahren angewendet. In letzter Zeit wurden auch Verfahren entwickelt, bei denen ungerösteter Grünhanf durch mechanische Prall-, Druck- und Schubbeanspruchung so aufbereitet wird, daß die Fasern von den Schäben gelöst werden.
In der DE 195 18 188 A1 wird ein Verfahren zur Entfaserung von Bastfasergewächsen offenbart. Dabei wird von Bastfaserstroh ausgegangen, welches mittels mechanischer Verfahren zerkleinert, entfasert und dann in Fasern und Schäben getrennt wird.
Der Faseraufschluß ist auch durch das Silieren oder Feuchtkonservieren ohne und mit Zusätzen zu erreichen. Die Trennung der Fasern von den Schäben erfolgt danach durch verschiedene Naßverfahren unter Ausnutzung der unterschiedlichen Dichten von Fasern und Schäben oder nach Trocknung des Konservates und evtl. mechanischer Bearbeitung durch übliche Sieb- und Sichtprozesse. Die durch alle diese Verfahren gewonnenen Bastfaserbündel können textiltechnisch zu Vliesen weiterverarbeitet, zu Kurz- bzw. Stapelfasern aufbereitet oder in chemothermischmechanischen Verfahren zu feinen, die Papierblattbildung ermöglichenden Fasern veredelt werden. Diese Verfahren sind immer auf eine getrennte Verarbeitung der beiden Hauptkomponenten Bastfaserbündel und Schäben orientiert. Die Ökonomie der Endprodukte ist gegenüber den am Markt befindlichen traditionellen Vergleichsprodukten oft im Nachteil, weil mit der Abfallkomponente Schäben nur geringe Erlöse erzielt werden können. In der Papierherstellung muß beispielsweise bei der Verwendung von Hanffasern gegenüber traditionellen Zellulosen mit 5 bis 7 mal höheren Kosten gerechnet werden.
Die DE 196 29 123 A1 offenbart ein Verfahren zur Gewinnung von Fasern aus Faserpflanzen, bei dem man die gesamte Faserpflanze feuchtkonserviert und dann die Faser abgetrennt und die Restpflanze einer thermischen und/oder stofflichen Verwertung zuführt wird. Vor der Feuchtkonservie- rung wird keine Zerkleinerung durch Häckseln durchgeführt.
Die Nachteile der bisher bekannten Verfahren sind:

– Die Ernteverfahren sind mit hohem technischen und zeitlichen Aufwand und bei Vorentholzung auf dem Feld mit Verlust eines beträchtlichen Schäbenanteiles verbunden
– Bei Anwendung verschiedener Röstverfahren wird die Wirtschaftlichkeit vermindert, oft ergeben sich auch Umweltprobleme
– Bisher sind nur Verfahren bekannt, bei denen die Komponenten Fasern und Schäben getrennt werden, um sie danach einzeln zu verarbeiten.

Deshalb zielt die Erfindung auf die vollständige Nutzung der Hanfpflanzen im Herstellungsverfahren. Weiterhin soll eine Verbesserung der Ökonomie durch die Anwendung der in der Landwirtschaft vorhandenen Häcksel-Erntetechnik und die Konservierung des frischen Hanfhäcksels in ebenfalls in der Landwirtschaft vorhandenen Silos erreicht werden. Auf diese Weise wird bei der Ernte das Wetterrisiko ausgeschlossen. Es gibt außerdem keine Feldliegezeiten mehr, so daß eine sofortige Bestellung der abgeernteten Flächen möglich ist. Die Verarbeitung des Hanfkonservates, das entsprechend dem Bedarf ohne Qualitätsverluste kontinuierlich dem Silo entnommen werden kann, ist z.B. gegenüber der Holzaufbereitung mit erheblich geringerem Aufwand verbunden. Im Gegensatz zum mahlenden Aufschluß von Holzhackschnitzeln, bei dem vorher eine energieintensive Heißdampfplastifizierung ("Kochen") durchgeführt werden muß, wird die Plastifizierung des Hanfhäcksels durch die Feuchtkonservierung erreicht. Dadurch ist die anschließende Zerfaserung, z.B. in Scheibenmühlen mit relativ großen Mahlspalten von 0,2 mm bis 0,45 mm oder mit Doppelschneckenextrudern mit einem nur geringen Antriebsenergiebedarf verbunden. Um die Kosten zu minimieren, bietet sich eine Weiterverarbeitung zu verschiedenen Kompositen im nassen Medium bei Verwendung biologisch abbaubarer Bindemittel an. Möglich sind aber auch Verfahren, bei denen der Hanffaserstoff nach dem Zerfasern getrocknet und anschließend weiterverarbeitet wird. Dies sind insbesondere Prozesse der Herstellung faserverstärkter Plastmaterialien.
Ein großer Vorteil des so gewonnenen Partikelgemisches gegenüber den am Markt etablierten Holzfasern und deren überragender Wirtschaftlichkeit sind die darin enthaltenen längeren Faserbündel und die um ein Vielfaches höhere Reißfestigkeit. Unter gewissen vergleichbaren Bedingungen wie Plattendichte, Bindemittelanteil und Herstellungsverfahren kann die Biegefestigkeit aus derartig produzierten Platten aus Hanffaserstoffen etwa doppelt so hoch sein als bei Holzfaserstoffplatten. Deshalb ist die Verwendung derartiger Faserstoffe, bestehend aus Hanffasern und Schäben, überall dort vorteilhaft, wo langfaserige Bastfaseranteile im Gesamtgemisch zur Festigkeitsgebung des Komposites beitragen.
Die beschriebene Erfindung eines aufwandsminimierten Verfahrens zur Gewinnung eines Hanffaserstoffes, der aus Bastfasern und Schäben besteht, sowie dessen Weiterverarbeitung zu verschiedenen Werkstoffen bietet die Vorteile:

– Anwendung bekannter, vorhandener, optimaler Ernteverfahren und Erntetechniken
– Lagerung und Konservierung des gehäckselten Hanfes in landwirtschaftlichen Silos und damit die kontinuierliche Bereitstellung über das gesamte Jahr
– Plastifizierung während der Konservierung
– Zerfaserung mit einem geringen Aufwand an Mahlenergie
– Herstellung verschiedener Werkstoffe unter Nutzung der gesamten Hanfpflanze vorzugsweise mit Verwendung biologisch abbaubarer Bindemittel bzw. der Nutzung stoffeigener Bindungen.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Verarbeitungsprodukten aus Hanf, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte, feucht konservierte, gehäckselte Hanfpflanze ohne Trennung von Fasern und Schäben genutzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gehäckselte Hanf ohne oder mit Zusätzen in Silos konserviert, geröstet, plastifiziert und bis zur Verarbeitung gelagert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerfaserung des feucht konservierten Hanfes ohne einen gesonderten, vorgeschalteten Plastifizierungsprozeß durch Scherbeanspruchung erfolgt, z.B. in Scheibenmühlen mit vorzugsweise 0,3 mm Mahlspalt oder in Doppelschneckenextrudern.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitung des aufgeschlossenen, zerfaserten Hanfes zu Verarbeitungsprodukten wie Baustoffe, Dämmstoffe, Verpackungsmaterial oder Faserverbundstoffe (Komposite) ohne vorherige Trocknung in Verfahren mit Wasserzugabe erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitung des aufgeschlossenen, zerfaserten Hanfes zu Verarbeitungsprodukten nach dazwischen geschalteter Trocknung des Hanffaserstoffes, im Trockenverfahren erfolgt.