DE19756046A1 - Verfahren zur Ernte, Konservierung, Aufbereitung und Verarbeitung von Hanf - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ernte, Konservierung, Aufbereitung und Ver­ arbeitung 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 vorwie­ gend in Handarbeit gewonnen. Inzwischen sind auch Verfahren für die Verarbeitung von Kurzfasern zu verschiedenen Werkstoffen entwickelt worden. Dadurch ist bei­ spielsweise der Ersatz von Glas- oder Kohlefasern möglich geworden. Für die Fa­ sergewinnung 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 enzymati­ sche Aufschlußverfahren, Dampfdruckaufschlußverfahren, chemischer Aufschluß, Tensidaufschluß und Ultraschall-Aufschlußverfahren. Im weiteren erfolgt durch me­ chanische Bearbeitung mit Hilfe von Schwingen und Brechen die restliche Lösung der Fasern von den Schäben. Zur endgültigen Trennung werden Sieb- und Sicht­ verfahren 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.

Der Faseraufschluß ist auch durch das Silieren oder Feuchtkonservieren ohne und mit Zusätzen zu erreichen. Die Trennung der Fasern von den Schäben erfolgt da­ nach 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 chemothermisch­ mechanischen 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 Vergleich­ sprodukten oft im Nachteil, weil mit der Abfallkomponente Schäben nur geringe Er­ löse erzielt werden können. In der Papierherstellung muß beispielsweise bei der Verwendung von Hanffasern gegenüber traditionellen Zellulosen mit 5 bis 7 mal hö­ heren Kosten gerechnet werden.

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 ver­ bunden
• - Bei Anwendung verschiedener Röstverfahren wird die Wirtschaftlichkeit vermin­ dert, oft ergeben sich auch Umweltprobleme
• - Bisher sind nur Verfahren bekannt, bei denen die Komponenten Fasern und Schä­ ben getrennt werden, um sie danach einzeln zu verarbeiten.

Deshalb zielt die Erfindung auf die vollständige Nutzung der Hanfpflanzen im Her­ stellungsverfahren. Weiterhin soll eine Verbesserung der Ökonomie durch die An­ wendung der in der Landwirtschaft vorhandenen Häcksel-Erntetechnik und die Kon­ servierung des frischen Hanfhäcksels in ebenfalls in der Landwirtschaft vorhande­ nen Silos erreicht werden. Auf diese Weise wird bei der Ernte das Wetterrisiko aus­ geschlossen. Es gibt außerdem keine Feldliegezeiten mehr, so daß eine sofortige Bestellung der abgeernteten Flächen möglich ist. Die Verarbeitung des Hanfkonser­ vates, das entsprechend dem Bedarf ohne Qualitätsverluste kontinuierlich dem Silo entnommen werden kann, ist z. B. gegenüber der Holzaufbereitung mit erheblich ge­ ringerem Aufwand verbunden. Im Gegensatz zum mahlenden Aufschluß von Holz­ hackschnitzeln, 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 abbauba­ rer 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 ent­ haltenen 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. Des­ halb ist die Verwendung derartiger Faserstoffe, bestehend aus Hanffasern und Schäben, überall dort vorteilhaft, wo langfaserige Bastfaseranteile im Gesamtge­ misch 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 Si­ los 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 (5)

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

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gehäckselte Hanf ohne oder mit Zusätzen in Silos konserviert, geröstet, plastifiziert und bis zur Ver­ arbeitung gelagert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerfaserung des feucht konservierten Hanfes ohne einen gesonderten, vorgeschalteten Plasti­ fizierungsprozeß durch Scherbeanspruchung erfolgt, z. B. in Scheibenmühlen mit vorzugsweise 0,3 mm Mahlspalt oder in Doppelschneckenextrudern.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitung des aufgeschlossenen, zerfaserten Hanfes zu Verarbeitungsprodukten wie Bau­ stoffe, Dämmstoffe, Verpackungsmaterial oder Faserverbundstoffe (Komposite) ohne vorherige Trocknung in Verfahren mit Wasserzugabe erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitung des aufgeschlossenen, zerfaserten Hanfes zu Verarbeitungsprodukten nach da­ zwischen geschalteter Trocknung des Hanffaserstoffes, im Trockenverfahren er­ folgt.