EP0748358A1 - Formkörper aus cellulosehaltigem, pflanzlichen material und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Formkörper aus cellulosehaltigem, pflanzlichen material und verfahren zu ihrer herstellung

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Publication number
EP0748358A1
EP0748358A1 EP95911200A EP95911200A EP0748358A1 EP 0748358 A1 EP0748358 A1 EP 0748358A1 EP 95911200 A EP95911200 A EP 95911200A EP 95911200 A EP95911200 A EP 95911200A EP 0748358 A1 EP0748358 A1 EP 0748358A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
shaped body
body according
mixture
weight
cellulose
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP95911200A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus Gehrmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
WVG FORMTEILEWERK GmbH
Original Assignee
WVG FORMTEILEWERK GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by WVG FORMTEILEWERK GmbH filed Critical WVG FORMTEILEWERK GmbH
Publication of EP0748358A1 publication Critical patent/EP0748358A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21J—FIBREBOARD; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM CELLULOSIC FIBROUS SUSPENSIONS OR FROM PAPIER-MACHE
    • D21J1/00—Fibreboard
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G5/00—Floral handling
    • A01G5/04—Mountings for wreaths, or the like; Racks or holders for flowers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N5/00—Manufacture of non-flat articles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B26/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing only organic binders, e.g. polymer or resin concrete
    • C04B26/02—Macromolecular compounds
    • C04B26/28—Polysaccharides or derivatives thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L97/00—Compositions of lignin-containing materials
    • C08L97/02—Lignocellulosic material, e.g. wood, straw or bagasse
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L1/00—Compositions of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
    • C08L1/02—Cellulose; Modified cellulose
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L3/00—Compositions of starch, amylose or amylopectin or of their derivatives or degradation products
    • C08L3/02—Starch; Degradation products thereof, e.g. dextrin
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Definitions

  • Moldings made from cellulose-containing, vegetable material and process for their production
  • the invention relates to a molded body made of cellulose-containing, vegetable material and a process for its production.
  • Shaped bodies made of cellulose-containing, vegetable material, as they are affected here, are known, for example, from gardening practice and are often used as an exchange for plastic bodies in flower binding, for example as a basis for wreaths and arrangements of all kinds, as well as bodies direct insertion of flowers if the body has sufficient penetrability.
  • the bodies made of cellulosic, plant material have the advantage that they consist practically of the same basic substance as the flower parts arranged on them themselves, so that together with these they are sent to waste disposal by composting or the like can. The latter aspect has come to the fore recently, in particular due to environmental pollution reasons.
  • DE-B-1 060 179 describes "underlays for brooches" which consist of a mass of straw fiber or straw pile, an addition of cellulose and a binder and are impregnated on their surface with a water-repellent substance to improve their durability.
  • EP-B-246 588 Another process for the production of such shaped articles is described in EP-B-246 588.
  • the process explained there also wants to avoid the binder in order to improve the biodegradability, and accordingly the claimed shaped bodies are to be produced exclusively from chopped straw and a defibred vegetable fiber material.
  • This publication also mentions molded parts for packaging purposes, furniture parts and panels for the building sector as fields of application for such molded articles made of cellulose-containing material. goal. The use of molded parts made of cellulose-containing material for such purposes was not new.
  • EP-B-246 588 reference is made to other older patent literature.
  • Vegetable, woody or stem material is known to contain elongated cellulose fibers which are bonded to one another in the plant by cement substances, which are extracted in chemical digestion processes in order to obtain the pure cellulose fibers which have the property of hydrogen-bonding when dried from an aqueous environment to form a fixed connection with each other, which is used in papermaking.
  • Such disintegrated materials are referred to in the context of this application based on the custom of the paper industry as fiber material, which forms the "component b" of the molding mixture described here.
  • ground vegetable material is used as the basic substance, from which the binding substances have not been removed, which is why it is referred to in this application as lignocellulose-containing material with regard to one of the most important binding substances, lignin.
  • the comminuted vegetable substance which is still essentially in its natural state, does not have the binding properties of exposed cellulose fibers, so that a dried molded body formed from it would disintegrate again.
  • a is in addition to the basic component lignocellulose-containing material requires a proportion of fiber material as component b.
  • the properties of the shaped body can be influenced further with the addition of a binder, “component c”.
  • component c a binder
  • the object of the invention is to provide moldings which are completely biodegradable and have preferred mechanical properties, in particular as packaging material or as a building material.
  • a molded body which can be used in particular as a building material, has the features of patent claim 1.
  • a molded body that can be used in particular as a packaging body has the features of patent claim 8.
  • Starch is used as the binder for the shaped body according to claim 1, preferably an un-gelatinized raw starch from cereals or potatoes, which on the one hand is biodegradable and on the other hand does not require any additional, pretreating process measures which increase and increase the production costs or the purchase price. may possibly contribute to environmental pollution.
  • the type of processing of the cellulose-containing material also reduces process costs, since both components are comminuted or defibrated in an essentially dry state, which results in savings in plant costs, but also a reduction in wastewater problems. If one speaks here in a substantially dry state, this expression should take into account that each of these natural materials adjusts itself to the environmental conditions in its so-called dry state and therefore always contains a certain residual water content.
  • the starch as a binder is also preferably made available in the dry, pourable state, so that all three solid components for the mixture are dosed dry and only need to be converted into a suspension by adding water directly during mixing.
  • at least the fibrous material is generally made available in an aqueous suspension for the mixture, or the other components are mixed into its aqueous slurry.
  • a special feature of the invention is that only the finished aqueous mixture of all components or even the molded body is heated up to approximately the boiling point of the water in order to achieve a certain gelatinization of the starch in this suspension state.
  • the heating need only be carried out for a relatively short time, and the mixture can be heated into shaped bodies before or after shaping.
  • the starch can be added in an amount such that between about 2 and 20% by weight, based on the weight of the air-dry vegetable material, remains in the molded part after the water has been sucked off.
  • a preferred proportion of starch is between 8 and 12%.
  • the preferred starch content is between 3 and 15% by weight, in particular 5 to 8% by weight.
  • the structure and strength of the molded body to be produced can be influenced by the amount of starch. As will be explained further below, a special surface treatment of the molded parts can be used later to bring starch as a binder into the surface layers of the molded body. If the starch content in the base body is reduced at the same time, molded bodies can be produced which have different hardness or softness in their interior and on their surface, which can be of considerable advantage for certain applications in the packaging area.
  • the used water enriched with the non-gelatinized starch can be fed to a treatment plant, in which it is cleaned of undesired foreign substances and the starch portion remaining in the water is measured, and starch is added to adjust the required input starch portion.
  • the water treated in this way can then be returned to the mixing process, so that a closed water cycle is created.
  • a fat wax is added according to the invention to the mixture of the lignocellulose-containing material and the paper fiber material, the wax fraction based on the dry weight of the mixture being 3 to 15% by weight, preferably about 6% by weight.
  • the fat wax partially prevents the formation of hydrogen bonds between the fibers and thus considerably increases the elasticity of the molded body.
  • the material of the molded body is made hydrophobic by the fat wax.
  • a commercially available fat wax is sold under the name Mulrex 590 by Mobil- ⁇ l. Comminuted vegetable material of various types can be used as the lignocellulose-containing material.
  • shredded wood waste also in sawdust form, which does not necessarily have to have a fiber structure, as is required for so-called wood grinding in paper manufacture, but also coarser wood particles with an elongated structure, which still have certain fiber bundles represent.
  • shredded stem material from annual plants, in particular cereal straw is preferably used.
  • parts thereof can even be present as dust with a grain size of approximately 0.01 mm, as flour with a grain size of approximately 0.1 mm, but also in lengths of up to approximately 200 mm, particles of this size naturally having have an elongated, slim structure and sufficient flexibility to be integrated into the molded body.
  • particle compositions are preferably used, the largest components of which are at lengths in the range from approximately 1 to 8 mm. Practically resulting compositions are such that 80% of the material is close to the target
  • Main length are and deviate from it by a maximum of 5%, 15% as dust and flour portions below and about 5% as longer fibers above.
  • the particle length distribution has a considerable influence on the physical structure of the later body.
  • the degree of fiberization of the waste paper can be roughly characterized by the bulk density, which the fiber flakes produced take up without being compressed.
  • the bulk density can be between 20 kg / m 3 and 30 kg / m 3 , but the waste paper is preferably defibrated so that the uncompressed bulk density of the flakes is approximately 26 kg / m 3 .
  • waste paper As a fiber with a binding effect, all those fibers can be used that are also used in the paper industry, for example cellulose and semi-cellulose.
  • this raw material is in principle no other raw material, since it ultimately consists of paper production fibers.
  • waste paper generally also contains a proportion of wood pulp that does not have the high binding effects that pure cellulose fibers have, which is why when using waste paper the use of fiber generally has to be somewhat higher than when using pure pulp.
  • Straw material as component a and waste paper as component b can be used for the mixture in a ratio of 90% by weight to 10% by weight up to a ratio of 40% by weight to 60% by weight.
  • the mixing ratio is preferably between 70% by weight of component a to 30% by weight of component b and 60% by weight of component a to 40% by weight of component b.
  • the mixing ratio is preferably between 70% by weight of component a to 30% by weight of component b and 60% by weight of component a to 40% by weight of component b for the shaped body which can be used as a building material and between 75% by weight of component a to 25% by weight.
  • the ratio of solids to water in the suspension mixture is also important. It can range from 1: 9 to 1:15. A ratio of solids to water is preferably set in the range from 1:11 to 1:13. A dilution in this area guarantees, on the one hand, that with preferred distribution of the solid particle sizes, even fine mold structures are still adequately filled, but, on the other hand, there is not too much excess water present in the suspension, which water flows directly back through the sieve ⁇ shapes would expire.
  • the production of the shaped body according to claim 8 ge preferably takes place by introducing the paper fiber flakes in about 60% of the total amount of water required.
  • the paper fiber pulp prepared in this way is mixed with the comminuted lignocellulose-containing material, which preferably consists of grain straw that has been comminuted dry in a hammer mill in a length of between 1 and 4 mm, preferably about 1 to 2 mm.
  • the remaining water content is added during the addition of the comminuted lignocellulose-containing material.
  • a preservative, preferably sorbic acid with a proportion of 0.3 to 1.5% by weight, preferably 0.5% by weight, is added to the mixture for preservation.
  • a fat wax emulsified in water is also added to the mixture, which makes the base material hydrophobic and keeps the straw and cellulose fibers elastic.
  • the batch When molding under pressure on one mold part and applying vacuum to the other mold part, the batch is dehumidified to around 25% of the amount of water originally added.
  • the molded part is then removed from the mold and driven into a drying oven, where it is heated at about 150 ° C. for about 1 hour and then at 100 ° C. for another 5 to 6 hours.
  • the shaped body shaped in this way is preferably provided with a surface coating made of rubber, in which the shaped body is moved into a rubber immersion bath and is immersed there briefly (about 5 to 10 seconds). After the immersion bath, the molded body is moved into a drying tunnel and there is again dried in an air stream with a heat of approximately 150 ° C.
  • the rubber layer preferably has a layer thickness which is between 0.03 and 0.4 mm, more preferably in the range of 0.1 mm.
  • a mixture of natural rubber and synthetic rubber has proven itself for the rubber layer, the surface layer formed comprising natural rubber and synthetic rubber in approximately equal parts.
  • the rubber immersion bath is preferably made up with 40% water, 28% by weight synthetic latex and 32% by weight natural rubber.
  • the synthetic latex can be, for example, the product VL 10329 from Synthomer-Chemie AG, which contains 57.7% dry matter. has, while the natural rubber contains 50% dry matter, so that approximately equal parts of the dry matter are formed.
  • the properties of moldings can be varied within further limits. It is primarily a question of additionally strengthening the surfaces of the moldings, on the other hand, however, it may also be necessary to hydrophobize the surfaces, so that the moldings can withstand a moist environment for a long time.
  • the surface impregnation used should consist of substances which, like the actual molded body itself, are environmentally friendly and biodegradable.
  • an impregnation suspension based on paper pulp and starch is preferably used for the surface impregnation, which is obtained by briefly boiling the paper pulp with raw starch in an aqueous suspension.
  • Dry pulped waste paper is preferably used as the paper pulp, which is boiled together with the starch and water.
  • Such an impregnation suspension can be applied to the moldings by spraying, brushing or dipping.
  • the moldings should be in a state in whose surface has not yet become too horny or encrusted due to drying.
  • the drying process of the shaped bodies is therefore preferably interrupted in order to apply the impregnation suspension to the body which has not yet fully dried and then to dry it with the coating.
  • a surface treatment with an impregnation suspension made of paper pulp and starch not only increases the abrasion resistance of the moldings but also their resistance to breakage.
  • the ratio of starch to paper pulp in the impregnation suspension can be between 10: 1 and 10:10, preferably between 4:10 and 6:10.
  • a wax can be added to the impregnation suspension, a mineral wax preferably being used.
  • the ratio of wax to paper pulp in the impregnation suspension can be between 5:10 and 10:10, a ratio of 9:10 to 10:10 is preferably used.
  • a water-soluble silicate Essentially soda water glass and potash water glass come into question, but potash water glass is preferable for environmental reasons. If impregnation is carried out exclusively with such a silicate, the commercially available products, such as sodium water glass 30/40 or potassium water glass 28/30 from Henkel KGaA, must be diluted with water before use. The degree of dilution depends on which surface properties are to be achieved. Depending on the dilution, the silicate solution penetrates more or less into the molded body or remains more strongly on the surface.
  • Potassium water glass in a dilution ratio of 1: 3 with water has proven itself to improve the abrasion resistance while maintaining the elasticity of the surface of the shaped body; a 50% water glass solution is more suitable for simultaneously improving the shock resistance and torsional strength of the shaped bodies.
  • the heat resistance and flame resistance of the moldings are additionally achieved or improved.
  • the surface impregnation described with paper fiber and starch and any additional components can also be used with advantage for moldings not produced according to the invention.
  • the production of a shaped body according to claim 1 is explained in more detail below using an exemplary embodiment.
  • the shaped bodies of the exemplary embodiment are securing collars for the transport of earthenware vessels, which were produced in a pilot plant test.
  • FIG. 1 shows a shaped body in a top view, and in
  • Fig. 2 is a section along the line AA of Fig. 1 is shown.
  • Cereal straw was used as the lignocellulose-containing material, which was chopped dry to a cutting length of 2 mm using a hammer mill.
  • Waste paper was used as fiber material, which was dry-fiberized with the same hammer mill with a sieve insert of 5 mm perforation to a bulk density of 26 kg / m 3 .
  • the shredded straw and the shredded paper were then put into a double-stage permanent ploughshare mixer together with dry, pourable raw starch and water and mixed at 1500 rpm.
  • a ratio of straw to paper fiber of 65:35 percent by weight was set, the ratio of water to solids was 12: 1, and starch was added in an amount such that, after the water had been sucked off in the molded part, an amount of 10% by weight was obtained on the weight of straw and paper remained.
  • the suspension formed during this mixing process was then transported by means of a slurry pump into a workplace silo equipped with an agitator. From this, a predetermined amount of the suspension was tapped off by a metering device and poured into a lower mold formed as a sieve shape. During the filling process, a vacuum was applied to the lower part of the mold in order to bring about an even distribution of the suspension in the mold and at the same time to suck off most of the water in the suspension. Immediately after the filling process had ended, the upper mold part was lowered onto the lower mold part and placed on the suspension with pressure, the vacuum of the lower mold part being switched off and applied to the upper mold part at the same time.
  • the upper mold part was raised and compressed air was applied to the lower mold part, so that the molded part was lifted out of the lower mold half.
  • the shaped body held by the vacuum on the upper part of the mold was then transported to the feed to a spiral belt drying oven and deposited there by switching off the vacuum.
  • the demolded part was briefly heated in this drying oven with an inlet temperature of 200 ° C. to a core temperature of 95 ° C. As a result of this heating, the starch remaining in the molded part was gelatinized with the residual water around the raw materials straw and waste paper.
  • the molded part then reached a position in which cold air was fed to the system, and was dried out there over a period of approximately 8 hours at a drying temperature of approximately 118 ° C.
  • Some molded parts were subjected to an additional surface refinement in the form of coloring and surface sealing. For this purpose, after a drying time of about 7 hours, they were briefly led out of the oven system via a deflection device, and a silicate paint bound in potash water glass was sprayed on. Drying of the ink suspension started immediately due to the intrinsic temperature of the molded part, and in a second operation a previously liquefied mineral wax was sprayed onto the dried surface of the molded body.
  • the molded parts were then moved back into the dryer system via deflection devices and finally dried in a further drying time of approx. 1 hour at a drying temperature of approx. 118 ° C., the mineral wax penetrating into the color application of the molded part.
  • the bending tensile strength and the compressive strength depend on the amount of the strength used.
  • the amount of starch to be used is thus determined according to the requirements for the physical properties of the molded body to be produced.

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Abstract

Ein aus nachwachsenden Rohstoffen herstellbarer und biologisch vollständig abbaubarer Formkörper besteht aus cellulosehaltigem, pflanzlichen Material, enthaltend eine Feststoffmischung aus a) einem zerkleinerten lignocellulosehaltigen Material und b) einem Papierfaserstoff und einen Anteil von 3 bis 15 Gew.-% Stärke als Bindemittel oder einen Anteil von 3 bis 15 Gew.-% eines Fettwachses. Die so hergestellten Formkörper können als Baustoffe, vorzugsweise als Verpackungsmittel, verwendet werden.

Description

Formkörper aus cellulosehaltigem, pflanzlichen Material und Verfahren zu ihrer Herstellung
Die Erfindung betrifft einen Formkörper aus cellulosehaltigem, pflanzlichen Material und Verfahren zu ihrer Herstellung.
Formkörper aus cellulosehaltigem, pflanzlichen Material, wie sie hier betroffen sind, sind beispielsweise aus der Gärt¬ nereipraxis bekannt und werden gerne als Austausch für Kunst¬ stoffkörper in der Blumenbinderei, beispielsweise als Grund¬ lage für Kränze und Gestecke aller Art wie auch als Körper zum direkten Einstecken von Blumen benutzt, wenn die Körper eine hierfür ausreichende Durchdringbarkeit aufweisen. Gerade in dem erwähnten Gebiet haben die Körper aus cellulosehaltigem, pflanzlichen Material den Vorteil, daß sie praktisch aus der gleichen Grundsubstanz bestehen wie die auf ihnen angeordneten Blumenteile selbst, so daß sie mit diesen zusammen der Abfall- beseitigung durch Kompostierung o. dgl. zugeführt werden kön¬ nen. Letzterer Gesichtspunkt ist insbesondere in jüngster Zeit aus Umweltbelastungsgründen in den Vordergrund getreten.
So beschreibt beispielsweise die DE-B-1 060 179 "Unterlagen für Ansteckblumen", die aus einer Masse aus Strohfaser oder Strohflor, einem Zusatz von Zellstoff und einem Bindemittel bestehen und an ihrer Oberfläche mit einem wasserabweisenden Stoff zur Verbesserung ihrer Haltbarkeit imprägniert sind.
Ein weiteres Verfahren zur Herstellung solcher Formkörper ist in der EP-B-246 588 beschrieben. Das dort erläuterte Verfahren will zur Verbesserung der biologischen Abbaubarkeit auch noch das Bindemittel vermeiden und die beanspruchten Formkörper sollen dementsprechend ausschließlich aus Strohhäcksel und einem defibrierten pflanzlichen Faserstoff hergestellt werden. Als Anwendungsgebiete für solche Formkörper aus cellulosehal¬ tigem Material erwähnt diese Druckschrift außerdem Formteile für Verpackungszwecke, Möbelteile und Platten für den Bausek- tor. Die Verwendung von Formteilen aus cellulosehaltigem Mate¬ rial für solche Einsatzzwecke war nicht neu. In der EP-B-246 588 ist auf weitere ältere Patentliteratur verwiesen.
Den weiteren Ausführungen sollen einige Definitionen für die hier betroffenen Formkörper aus cellulosehaltigem Material vorangestellt werden. Pflanzliches, verholztes oder Stengel¬ material enthält bekanntlich längliche Cellulosefasern, die in der Pflanze durch Kittsubstanzen miteinander verbunden sind, welche man in chemischen Aufschlußverfahren herauslöst, um die reinen Zellstoffasern zu erhalten, welche die Eigenschaft haben, bei Trocknung aus wäßriger Umgebung heraus Wasserstoff- brücken zu bilden, die eine feste Verbindung miteinander ein¬ gehen, welche bei der Papierherstellung ausgenutzt wird. Solche aufgeschlossenen Materialien sind im Rahmen dieser An¬ meldung in Anlehnung an die Gepflogenheit der Papierindustrie als Faserstoff bezeichnet, welcher die "Komponente b" der hier beschriebenen Formkörpermischung bildet.
Wegen der hohen Substanzverluste beim chemischen Aufschließen von pflanzlichem Material bemüht man sich seit langem, je nach verlangter Erzeugnisqualität, das Pflanzenmaterial in einem Umfang einzusetzen, welcher über die eigentlichen Cellulose¬ fasern hinausgeht. So verwendet man für die hier betroffenen Formkörper als Grundsubstanz zerkleinertes pflanzliches Mate¬ rial, aus dem die Bindesubstanzen nicht herausgelöst sind, weswegen es im Rahmen dieser Anmeldung als lignocellulosehal- tiges Material bezeichnet wird, mit Hinblick auf eine der wichtigsten Bindesubstanzen, das Lignin. Dies ist die "Kompo- nente a" der hier betrachteten Formkörper. Die zerkleinerte, im wesentlichen noch in ihrem natürlichen Zustand befindliche pflanzliche Substanz hat nicht die Bindungseigenschaften frei¬ gelegter Cellulosefasern, so daß ein aus ihr gebildeter, ge¬ trockneter Formkörper wieder zerfallen würde. Um also Formkör- per aus cellulosehaltigem Material herstellen zu können, die auch ohne einen zu hohen Anteil eines zugesetzten Fremdbinde¬ mittels zusammenhalten, ist neben der Grundkomponente a aus lignocellulosehaltigem Material ein Anteil an Fasermaterial als Komponente b erforderlich. Mit zusätzlich zugegebenem Bindemittel, "Komponente c", können die Eigenschaften des Formkörpers weiter beeinflußt werden. Nun sind aber, wie sich bereits auch aus EP-B-246 588 ergibt, Bindemittel, die die ansonsten vorteilhafte biologische Abbaubarkeit von Formkör¬ pern aus cellulosehaltigem Material beeinträchtigen, uner¬ wünscht.
Andererseits lassen sich ausschließlich aus cellulosehaltigem, pflanzlichen Material in einer hier betrachteten Zusammen¬ setzung und in kostengünstigem Verhältnis der Komponenten a und b nicht in jeder Hinsicht Formkörper herstellen, die spe¬ ziellen Anforderungen, wie beispielsweise für Verpackungs- zwecke genügen. Dies inbesondere dann nicht, wenn die Formkör¬ per nicht nur als Verpackungseinlagen, sondern eventuell sogar als gesamte Verpackungen verwendet werden sollen. An Formkör¬ per für Blumengestecke dagegen werden diese höheren Anforde¬ rungen nicht gestellt.
Aufgabe der Erfindung ist es, Formkörper zur Verfügung zu stellen, die vollständig biologisch abbaubar sind und bevor¬ zugte mechanische Eigenschaften, insbesondere als Verpackungs¬ mittel oder als Baustoff, aufweisen.
Zur Lösung dieser Aufgabe weist ein Formkörper, der insbeson¬ dere als Baustoff verwendbar ist,die Merkmale des Patentan¬ spruchs 1 auf. Zur Lösung der Aufgabe weist ein Formkörper, der insbesondere als Verpackungskörper verwendbar ist, die Merkmale des Patentanspruchs 8 auf.
Für den Formkörper gemäß Patentanspruch 1 wird als Bindemittel Stärke eingesetzt, und zwar bevorzugt eine unverkleisterte Rohstärke aus Getreide oder Kartoffeln, die einerseits bio- logisch abbaubar ist und andererseits keiner zusätzlichen, vorbehandelnden Verfahrensmaßnahmen bedarf, welche die Produktionskosten oder den Einkaufspreis erhöhen und ihrer- seits möglicherweise zur Umweltbelastung beitragen. Ver- fahrenskostensenkend ist auch die Art der Aufbereitung des cellulosehaltigen Materials, indem nämlich beide Komponenten in im wesentlichen trockenem Zustand zerkleinert bzw. zerfa- sert werden, wodurch sich Ersparnisse in den Anlagekosten, aber auch eine Reduzierung der Abwasserprobleme ergibt. Wenn hier von in im wesentlichen trockenem Zustand gesprochen wird, so soll diese Ausdrucksweise berücksichtigen, daß jedes dieser natürlichen Materialien sich in seiner Feuchte auch im soge- nannten trockenen Zustand auf die Umweltbedingungen einstellt und daher immer einen gewissen Restwassergehalt enthält.
Auch die Stärke als Bindemittel wird bevorzugt im trockenen, schüttfähigen Zustand zur Verfügung gestellt, so daß alle drei Feststoffkomponenten für die Mischung trocken dosiert und erst durch unmittelbare Wasserzugabe beim Mischen in eine Suspen¬ sion überführt zu werden brauchen. Bei den bekannten Verfahren wird zumindest der Faserstoff allgemein in wäßriger Suspension für die Mischung zur Verfügung gestellt oder die anderen Kom- ponenten werden in seine wäßrige Aufschlämmung eingemischt.
Dies ist bei einigen bekannten Verfahren schon deshalb erfor¬ derlich, weil der Faserstoff selbst erst zuvor in wäßriger Umgebung aufgeschlossen wird.
Ein besonderes Merkmal der Erfindung besteht auch darin, daß erst die fertige wäßrige Mischung aller Komponenten oder sogar erst der ausgeformte Körper bis in etwa an den Siedepunkt des Wassers heran erhitzt wird, um in diesem Suspensionszustand erst eine gewisse Verkleisterung der Stärke zu erreichen. Das Erhitzen braucht nur verhältnismäßig kurzzeitig zu erfolgen, wobei das Gemisch vor oder nach der Ausformung zu Formkörpern erhitzt werden kann.
Die Zugabe an Stärke kann in einer Menge erfolgen, daß etwa zwischen 2 und 20 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des luft¬ trocken pflanzlichen Materials, nach Abnutschung des Wassers im Formteil verbleiben. Ein bevorzugter Stärkeanteil liegt zwischen 8 und 12%. Für den getrockneten Formkörper liegt der bevorzugte Stärkeanteil zwischen 3 und 15 Gew.%, insbesondere 5 bis 8 Gew.%. Durch die Stärkemenge läßt sich die Struktur und Festigkeit des zu erzeugenden Formkörpers beeinflussen. Wie weiter unten noch erläutert werden wird, kann durch eine spezielle Oberflächenbehandlung der Formteile später im Ver¬ fahren Stärke als Bindemittel in die Oberflächenschichten des Formkörpers gebracht werden. Wird gleichzeitig der Stärkean¬ teil im Grundkörper reduziert, lassen sich Formkörper erzeu- gen, die in ihrem Inneren und an ihrer Oberfläche unterschied¬ liche Härte- bzw. Weichheit aufweisen, was für gewisse Anwen¬ dungszwecke im Verpackungsgebiet von erheblichem Vorteil sein kann.
Zur weiteren Reduzierung der Abwasserprobleme kann das mit der unverkleisterten Stärke angereicherte, abgenutzte Brauchwasser einer Aufbereitungsanlage zugeführt werden, in der es von un¬ erwünschten Fremdstoffen gereinigt und der im Wasser verblie¬ bene Stärkeanteil gemessen wird, und Stärke zur Einstellung des benötigten EingangsStärkeanteils beigegeben wird. An¬ schließend kann das derart aufbereitete Wasser wieder dem Mischvorgang zugeführt werden, so daß ein geschlossener Wasserkreislauf entsteht.
Für die Herstellung eines Verpackungskörpers gemäß Patentan¬ spruch 8 wird dem Gemenge des lignocellulosehaltigen Materials und des Papierfasermaterials erfindungsgemäß ein Fettwachs hinzugegeben, wobei der Wachsanteil bezogen auf das Trockenge¬ wicht des Gemenges 3 bis 15 Gew.%, vorzugsweise etwa 6 Gew.% beträgt. Das Fettwachs unterbindet teilweise die Ausbildung von Wasserstoffbrücken zwischen den Fasern und erhöht somit die Elastizität des Formkörpers beträchtlich. Darüber hinaus wird durch das Fettwachs das Material des Formkörpers hydro- phobiert. Ein handelsübliches einsetzbares Fettwachs wird unter der Bezeichnung Mulrex 590 der Firma Mobil-Öl vertrie¬ ben. Als lignocellulosehaltiges Material kann zerkleinertes pflanz¬ liches Material unterschiedlichster Art eingesetzt werden. So können beispielsweise zerkleinerte Holzabfälle, auch in Säge¬ mehlform verwendet werden, die nicht unbedingt eine Faser- Struktur haben müssen, wie es für den sogenannten Holzschliff bei der Papierherstellung erforderlich ist, aber auch gröbere Holzteilchen mit länglicher Struktur, die noch gewisse Faser¬ bündel darstellen. Bevorzugt wird jedoch zerkleinertes Sten¬ gelmaterial von Einjahrespflanzen eingesetzt, insbesondere Getreidestroh. Je nach Anforderung an die zu erzeugenden Form¬ körper können Teile davon sogar als Staub mit etwa 0,01 mm Korngröße, als Mehl mit etwa 0,1 mm Korngröße aber auch in Längen bis zu etwa 200 mm vorliegen, wobei Teilchen dieser Größe natürlich eine länglich schlanke Struktur und eine aus- reichende Flexibilität aufweisen müssen, um in die Formkörper eingebunden zu werden. Bei Getreidestroh als Rohstoff werden bevorzugt Teilchenzusammensetzungen eingesetzt, deren größte Komponente bei Längen im Bereich von etwa 1 bis 8 mm liegen. Praktisch sich ergebende Zusammensetzungen sind etwa derart, daß 80 % des Materials dicht bei der angestrebten
Hauptlänge liegen und um höchstens 5 % davon abweichen, 15 % als Staub- und Mehlanteile darunter und etwa 5 % als längere Fasern darüber. Die Teilchenlängenverteilung ist von erheb¬ lichem Einfluß auf die physikalische Struktur des späteren Körpers.
Der Zerfaserungsgrad des Altpapiers kann grob durch die Schüttdichte charakterisiert werden, welche die erzeugten Faserflocken ohne Zusammendrücken einnehmen. Die Schüttdichte kann zwischen 20 kg/m3 und 30 kg/m3 liegen, bevorzugt wird das Altpapier aber so zerfasert, daß die unverdichtete Schütt¬ dichte der Flocken bei ungefähr 26 kg/m3 liegt.
Als Faserstoff mit Bindewirkung können an sich alle solche Faserstoffe verwendet werden, die auch in der Papierindustrie Einsatz finden, beispielsweise Zellstoffe und Halbzellstoffe. Im Rahmen der Erfindung wird aus Kosten- und Recyclinggründen bevorzugt Altpapier eingesetzt, wobei dieser Rohstoff im Prin¬ zip kein anderer Rohstoff ist, da er schließlich aus Papier¬ herstellungsfasern besteht. Altpapier enthält natürlich all¬ gemein auch einen Anteil an Holzschliff, der nicht die hohen Bindungswirkungen wie reine Zellstoffasern hat, weswegen bei Verwendung von Altpapier der Einsatz an Faserstoff im allge¬ meinen etwas höher liegen muß als bei der Verwendung von rei¬ nem Zellstoff.
Strohstoff als Komponente a und Altpapier als Komponente b können im Verhältnis von 90 Gew.% zu 10 Gew.% bis zu einem Verhältnis von 40 Gew.% zu 60 Gew.% für die Mischung einge¬ setzt werden. Bevorzugt liegt das Mischungsverhältnis zwischen 70 Gew.% Komponente a zu 30 Gew.% Komponente b und 60 Gew.% Komponente a zu 40 Gew.% Komponente b.
Vorzugsweise liegt das Mischungsverhältnis zwischen 70 Gew.% Komponente a zu 30 Gew.% Komponente b und 60 Gew.% Komponente a zu 40 Gew.% Komponente b für den als Baustoff verwendbaren Formkörper und zwischen 75 Gew.% Komponente a zu 25 Gew.% Kom¬ ponente b bis 85 Gew.% Komponente a zu 15 Gew.% Komponente b für Verpackungsformkörper, wobei sich in der Praxis Anteils- Verhältnisse a:b von 80:20 bzw. 82:18 bewährt haben.
Wichtig ist auch das Verhältnis von Feststoffen zu Wasser in der Suspensionsmischung. Es kann im Bereich von 1:9 bis 1:15 liegen. Bevorzugt wird ein Verhältnis von Feststoffen zu Wasser im Bereich von 1:11 bis 1:13 eingestellt. Eine Verdün¬ nung in diesem Bereich garantiert einerseits, daß bei bevor- zugter Verteilung der Feststoffteilchengrößen auch feine Form¬ strukturen noch ausreichend ausgefüllt werden, andererseits aber auch nicht zu viel überschüssiges Wasser in der Suspen¬ sion zugegen ist, welches unmittelbar wieder durch die Sieb¬ formen ablaufen würde.
Die Herstellung des Formkörpers gemäß Patentanspruch 8 ge¬ schieht vorzugsweise durch Einbringen der Papierfaserflocken in etwa 60 % der gesamt benötigten Wassermenge. Der so aufbe¬ reitete Papierfaserbrei wird mit dem zerkleinerten lignocellu¬ losehaltigen Material vermengt, das vorzugsweise durch in einer Hammermühle trocken zerkleinertes Getreidestroh in einer Länge zwischen 1 und 4 mm, vorzugsweise etwa 1 bis 2 mm be¬ steht. Während der Beifügung des zerkleinerten lignocellulose¬ haltigen Materials wird der restliche Wasseranteil zugefügt. Gleichzeitig wird dem Gemenge zur Konservierung ein Konservie¬ rungsmittel, vorzugsweise Sorbinsäure, mit einem Anteil von 0,3 bis 1,5 Gew.%, vorzugsweise 0,5 Gew.% zugefügt. Zugefügt wird dem Gemenge ferner ein in Wasser emulgierter Fettwachs, der den Grundstoff hydrophobiert und die Stroh- und Cellulose¬ fasern elastisch hält.
Beim Formen unter Druck auf einem Formenteil und Anlegen von Vakuum am anderen Formenteil wird das Gemenge bis auf rund 25 % der ursprünglich zugegebenen Wassermenge entfeuchtet. Danach wird das Formteil entformt und in einen Trocknungsofen gefahren, wo es ca. 1 Stunde lang mit etwa 150 °C und an- schließend weiterer 5 bis 6 Stunden bei 100 °C beheizt wird.
Der so geformte Formkörper wird vorzugsweise mit einer Ober- flächenbeschichtung aus Kautschuk versehen, in dem der Form¬ körper in ein Tauchbad aus Kautschuk gefahren und dort kurz- zeitig (etwa 5 bis 10 Sekunden) getaucht wird. Nach dem Tauch¬ bad wird der Formkörper in einen Trocknungstunnel gefahren und dort in einem Luftstrom mit ca. 150 °C Wärme erneut getrock¬ net. Die Kautschukschicht hat vorzugsweise eine Schichtdicke, die zwischen 0,03 und 0,4 mm, weiter bevorzugt im Bereich von 0,1 mm liegt. Für die Kautschukschicht hat sich ein Gemisch aus Naturkautschuk und synthetischem Kautschuk bewährt, wobei die gebildete Oberflächenschicht Naturkautschuk und synthe¬ tischen Kautschuk in etwa gleichen Teilen aufweist. Das Kautschuk-Tauchbad wird vorzugsweise mit 40 % Wasser, 28 Gew.% synthetischem Latex und 32 Gew.% Naturkautschuk angesetzt. Das synthetische Latex kann beispielsweise das Produkt VL 10329 der Synthomer-Chemie AG sein, das 57,7 % Trockensubstanz auf- weist, während der Naturkautschuk 50 % Trockensubstanz ent¬ hält, so daß etwa gleiche Anteile der Trockensubstanz entste¬ hen.
Mit einer Oberflächenbeschichtung können die Eigenschaften von Formkörpern, auch derjenigen gemäß Patentanspruch 1 in weiteren Grenzen variiert werden. In erster Linie geht es darum, die Oberflächen der Formkörper zusätzlich zu verfesti¬ gen, andererseits kann es aber auch erforderlich sein, die Oberflächen zu hydrophobieren, so daß die Formkörper längere Zeit einer feuchten Umgebung widerstehen können.
Die verwendete Oberflächenimprägnierung soll andererseits aus Stoffen bestehen, die, wie der eigentliche Formkörper selbst, umweltfreundlich und biologisch abbaubar sind.
Eine Oberflächenverfestigung kann dann erforderlich sein, wenn die Formkörper selbst mit einem geringen Bindemittelanteil, geringer Faserverdichtung oder unter Verwendung langfaseriger Rohstoffe hergestellt werden, die im allgemeinen ein lockeres Gefüge ergeben. Solche Körper können eine unzureichende Ab¬ riebfestigkeit der Oberfläche aufweisen, die durch die zusätz¬ liche Oberflächenimprägnierung auch für einen aus anderen Gründen vielleicht erwünschten lockeren oder nicht sehr dich- ten Körper verbessert werden kann.
Erfindungsgemäß wird für die Oberflächenimprägnierung bevor¬ zugt eine ImprägnierungsSuspension auf der Basis von Papierfa¬ serstoff und Stärke verwendet, die durch kurzes Aufkochen des Papierfaserstoffes mit Rohstärke in wäßriger Suspension erhal¬ ten wird. Als Papierfaserstoff wird bevorzugt trocken zerfa¬ sertes Altpapier eingesetzt, das zusammen mit der Stärke und Wasser aufgekocht wird.
Eine solche ImprägnierungsSuspension kann im Spritz-, Streich¬ oder Tauchverfahren auf die Formkörper aufgetragen werden. Die Formkörper sollten sich hierfür in einem Zustand befinden, in dem ihre Oberfläche noch nicht zu stark durch Trocknen ver¬ hornt oder verkrustet ist. Erfindungsgemäß wird daher bevor¬ zugt der Trocknungsvorgang der Formkörper unterbrochen, um die Imprägnierungssuspension auf den noch nicht voll durchgetrock- neten Körper aufzutragen und diesen dann mit der Beschichtung fertig zu trocknen.
Eine Oberflächenbehandlung mit einer ImprägnierungsSuspension aus Papierfaserstoff und Stärke erhöht nicht nur die Abrieb- festigkeit der Formkörper sondern auch deren Bruchfestigkeit. Das Verhältnis von Stärke zu Papierfaserstoff in der Im¬ prägnierungssuspension kann zwischen 10:1 und 10:10 betragen, bevorzugt liegt es zwischen 4:10 und 6:10.
Um die Formkörper gleichzeitig zu hydrophobieren, kann der ImprägnierungsSuspension ein Wachs zugesetzt werden, wobei vorzugsweise ein Mineralwachs verwendet wird. Das Verhältnis von Wachs zu Papierfaserstoff in der ImprägnierungsSuspension kann zwischen 5:10 und 10:10 liegen, bevorzugt wird ein Ver- hältnis von 9:10 bis 10:10 verwendet.
Je nach den von den Formkörpern zu erfüllenden Eigenschaften kann es auch sinnvoll sein, eine Oberflächenimprägnierung mit einem wasserlöslichen Silikat vorzunehmen. Hier kommen im we- sentlichen Natronwasserglas und Kaliwasserglas in Frage, wobei Kaliwasserglas jedoch aus Umweltgründen vorzuziehen ist. Wird eine Imprägnierung ausschließlich mit einem solchen Silikat vorgenommen, müssen die handelsüblichen Produkte, wie Natron¬ wasserglas 30/40 oder Kaliwasserglas 28/30 der Henkel KGaA vor dem Einsatz mit Wasser verdünnt werden. Der Verdünnungsgrad hängt davon ab, welche Oberflächeneigenschaften erzielt werden sollen. Je nach Verdünnung dringt die Silikatlösung mehr oder weniger in den Formkörper ein oder bleibt stärker auf der Oberfläche stehen. So kann es zweckmäßig sein, die Verdünnung zwischen Verhältnissen von 1:9 bis 75:25 von Wasserglas zu Wasser zu variieren. Zur Verbesserung der Abriebfestigkeit bei gleichzeitiger Bei¬ behaltung der Elastizität der Oberfläche des Formkörpers hat sich Kaliwasserglas in einem Verdünnungsverhältnis von 1:3 mit Wasser bewährt, zur gleichzeitigen Verbesserung der Stoß- festigkeit und Verwindungsfestigkeit der Formkörper ist eher eine 50 %ige Wasserglaslösung geeignet.
Es ist natürlich auch möglich, eine gewisse Wasserglasmenge in eine aus Papierfaserstoff und Stärke bestehende Imprägnie- rungssuspension zu integrieren.
Schließlich kann es wünschenswert sein, die Farbe der Formkör¬ per gezielt zu beeinflussen. Hier bietet es sich an, einen Farbstoff der ImprägnierungsSuspension zuzufügen, wobei bevor- zugt natürliche Farbpigmente eingesetzt werden, wie etwa rein mineralische Silikatfarben und/oder Eisenoxidfarben.
Durch die Verbindung solcher Farbstoffe mit der Oberfläche der Formkörper wird zusätzlich die Hitzebeständigkeit und die Flammsicherheit der Formkörper erreicht bzw. verbessert. Die beschriebene Oberflächenimprägnierung mit Papierfaserstoff und Stärke und etwaigen Zusatzkomponenten ist auch für nicht er¬ findungsgemäß hergestellte Formkörper mit Vorteil anwendbar.
Die Herstellung eines Formkörpers gemäß Patentanspruch 1 wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläu¬ tert. Bei den Formkörpern des Ausführungsbeispiels handelt es sich um Sicherungskragen für den Transport von Steingutge¬ fäßen, die in einem Technikumversuch hergestellt wurden. In
Fig. 1 ist ein Formkörper in einer Draufsicht darge¬ stellt, und in
Fig. 2 ist ein Schnitt entlang der Linie A-A der Fig. 1 dargestellt. Als lignocellulosehaltiges Material wurde Getreidestroh ver¬ wendet, welches trocken mittels einer Hammermühle auf eine Schnittlänge von 2 mm gehäckselt wurde. Als Fasermaterial wurde Altpapier verwendet, welches mit derselben Hammermühle mit einem Siebeinsatz von 5 mm Lochung auf eine Schüttdichte von 26 kg/m3 trocken zerfasert wurde.
Das zerkleinerte Stroh und das zerfaserte Papier wurden dann gemeinsam mit trockener, schüttfähiger Rohstärke und Wasser in einen doppelstufigen Permanent-Pflugscharmischer eingegeben und mit 1500 U/min vermischt. Dabei wurde ein Verhältnis von Stroh zu Papierfaser von 65:35 Gewichtsprozent eingestellt, das Verhältnis von Wasser zu Feststoff betrug 12:1, und Stärke wurde in einer Menge dazugegeben, daß nach Abnutschung des Wassers im Formteil eine Menge von 10 Gew.%, bezogen auf das Gewicht von Stroh und Papier, verblieb.
Die bei diesem Mischvorgang entstandene Suspension wurde an¬ schließend mittels einer Schlammpumpe in einen mit einem Rühr- werk bestückten Arbeitsplatzsilo transportiert. Aus diesem wurde durch eine Dosiereinrichtung jeweils eine vorbestimmte Menge der Suspension abgegriffen und in ein als Siebform aus¬ gebildetes Formenunterteil eingefüllt. Während des Einfüllvor¬ gangs wurde ein Vakuum an das Formenunterteil angelegt, um eine gleichmäßige Verteilung der Suspension in der Form zu bewirken und gleichzeitig den überwiegenden Teil des in der Suspension befindlichen Wassers abzunutschen. Unmittelbar nach Beendigung des Einfüllvorgangs wurde das Formenoberteil auf das Formenunterteil abgesenkt und mit Druck auf die Suspension aufgesetzt, wobei gleichzeitig das Vakuum des Formenunterteils abgeschaltet und am Formenoberteil angelegt wurde. Nach einer vorbestimmten Zeit wurde das Formenoberteil angehoben und an das Formenunterteil Druckluft angelegt, so daß das Formteil aus der unteren Formhälfte herausgehoben wurde. Der durch das Vakuum am Formenoberteil gehaltene Formkörper wurde dann auf die Zuführung zu einem Spiralband-Trockenofen transportiert und dort durch Abschalten des Vakuums abgelegt. In diesem Trockenofen wurde das entformte Teil kurzzeitig mit einer Eingangstemperatur von 200 °C bis zu einer Kerntempera¬ tur von 95 °C aufgeheizt. Durch diese Aufheizung erfolgte die Verkleisterung der im Formteil verbliebenen Stärke mit dem Restwasser um die Rohstoffe Stroh und Altpapier.
Durch den Transport auf dem Spiralband des Trockenofens er¬ reichte das Formteil anschließend eine Lage, in der Kaltluft dem System zugeführt wurde, und wurde dort über eine Dauer von ca. 8 Stunden bei einer Trocknungstemperatur von ca. 118 °C ausgetrocknet.
Einige Formteile wurden einer zusätzlichen Oberflächenverede¬ lung in Form einer Einfärbung und Oberflächenversiegelung un- terzogen. Dazu wurden sie nach einer Trockenzeit von ca. 7 Stunden über eine Umlenkeinrichtung kurzzeitig aus dem Ofen¬ system herausgeführt, und es wurde eine in Kaliwasserglas ge¬ bundene Silikatfarbe aufgespritzt. Die Trocknung der Farbsus¬ pension setzte, bedingt durch die Eigentemperatur des Formtei- les, unmittelbar ein, und es wurde in einem zweiten Arbeits¬ gang ein zuvor verflüssigtes Mineralwachs auf die angetrock¬ nete Oberfläche des Formkörpers aufgespritzt.
Anschließend wurden die Formteile wieder über Umlenkeinrich- tungen in das Trocknersystem eingefahren und in einer weiteren Trockenzeit von ca. 1 Stunde bei einer Trocknungstemperatur von ca. 118 °C zu Ende getrocknet, wobei das Mineralwachs in den Farbauftrag des Formteils eindrang.
Von diesen Formteilen wurden dann Sammelproben gemäß der DIN 50 014 entnommen und behandelt, um die Druckfestigkeit und Biegezugfestigkeit zu bestimmen. Dabei erfolgte die Bestimmung der Druckfestigkeit nach den Richtlinien der DIN 53 421, Seite 1 und die Bestimmung der Biegezugfestigkeit erfolgte nach den Richtlinien der DIN 53 423, Seite 1. Die Werte zur Druck¬ festigkeit und Biegezugfestigkeit wurden auf der Prüfmaschine CSRG-5502 nach der DIN 51 223 ermittelt. Die so ermittelten Werte sind in der nachfolgenden Tabelle aufgeführt und den Werten gegenübergestellt, die bei Proben von Formkörpern ohne Bindemittel, aber sonst gleicher Zusammensetzung und Herstel¬ lung ermittelt wurden. Zum Vergleich sind in dieser Tabelle zusätzlich noch die Werte von gleichen Proben aus Styropor aufgeführt.
Tabelle
Bieσezuσfestigkeit Druckfestigkeit fN/mm2^ (N/mm2)
Formkörper mit Stärke 0,598 0,922
Formkörper ohne Stärke 0,294 0,506 Styropor EPS 20 0,303 0,551
Es zeigt sich hier deutlich, daß sich sowohl die Biegezug¬ festigkeit als auch die Druckfestigkeit durch die Verwendung von Stärke, welche durch die Erhitzung verkleistert, erheblich verbessern läßt.
Die Biegezugfestigkeit und die Druckfestigkeit sind abhängig von der Menge der eingesetzten Stärke. Damit bestimmt sich die Menge der einzusetzenden Stärke nach den Anforderungen an die physikalischen Eigenschaften des zu fertigenden Formkörpers.
Insgesamt läßt sich somit auf die hier beschriebene Weise ein umweltfreundlicher, biologisch abbaubarer und an die unter- schiedlichsten Anforderungen anpaßbarer Formkörper kosten¬ günstig und einfach herstellen.

Claims

Patentansprüche
1. Formkörper aus cellulosehaltigem, pflanzlichen Material enthaltend eine Feststoffmischung aus
a) einem zerkleinerten lignocellulosehaltigen Material und
b) einem Papierfaserstoff
mit den Anteilen der Komponenten a:b zwischen 90:10 und 40:60, vorzugsweise 70:40 bis 60:30, und einen Anteil von
3 bis 15 Gew.%, vorzugsweise 5 bis 8 Gew.% Stärke als Bindemittel.
2. Formkörper nach Anspruch 1 mit einem zusätzlichen Anteil von Korkmehl in einer Menge von bis zu 20 Gew.% des
Papierfaserstoffs.
3. Formkörper nach Anspruch 1 oder 2 mit einer aus Papier¬ faserstoff und Stärke gebildeten Oberflächenbeschichtung.
4. Formkörper nach Anspruch 3, bei dem die Oberflächenbe¬ schichtung zusätzlich ein Wachs, vorzugsweise ein Mine¬ ralwachs, enthält.
5. Formkörper nach Anspruch 3 oder 4, bei dem die Ober- flächenbeschichtung zusätzlich ein wasserlösliches Sili¬ kat, insbesondere ein Wasserglas, enthält.
6. Formkörper nach Anspruch 1 oder 2 mit einer durch Kautschuk gebildeten Oberflächenbeschichtung. ve
I. Verwendung des Formkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 6 als Baustoff.
8. Formkörper aus cellulosehaltigem,pflanzlichen Material enthaltend eine Feststoffmischung aus
a) einem zerkleinerten lignocellulosehaltigen Material und
b) einem Papierfaserstoff
mit den Anteilen der Komponenten a:b zwischen 90:10 und 40:60, vorzugsweise 85:15 bis 75:25, und einen Anteil von 3 bis 15 Gew.%, vorzugsweise 6 Gew.% eines Fettwachses.
9. Formkörper nach Anspruch 8 mit einer Faserlänge zwischen 1 und 4 mm, vorzugsweise 1 und 2 mm, des lignocellulose¬ haltigen Materials.
10. Formkörper nach Anspruch 8 oder 9, enthaltend einen An¬ teil von 0,3 bis 1,5 Gew.%, vorzugsweise 0,5 Gew.% eines Konservierungsmittels.
II. Formkörper nach Anspruch 10 mit Sorbinsäure als Konser- vierungsmittel.
12. Formkörper nach einem der Ansprüche 8 bis 11 mit einer Oberflächenbeschichtung aus Kautschuk.
13. Formkörper nach Anspruch 12, bei dem die Oberflächenbe¬ schichtung aus einer Mischung von Naturkautschuk und synthetischem Latex besteht.
14. Formkörper nach Anspruch 13 mit etwa gleichen Anteilen von Naturkautschuk und synthetischem Latex in der Mischung der Oberflächenbeschichtung.
15. Formkörper nach einem der Ansprüche 12 bis 14 mit einer Stärke der Oberflächenbeschichtung zwischen 0,03 und 0,4 mm, vorzugsweise bei 0,1 mm.
16. Verwendung des Formkörpers nach einem der Ansprüche 8 bis 15 als Verpackungsmittel.
17. Verfahren zum Herstellen von Formkörpern aus cellulose¬ haltigem, pflanzlichen Material, bei dem eine wäßrige Mischung aus
a) einem zerkleinerten, chemisch nicht aufgeschlosse¬ nen, im wesentlichen in seinem Rohzustand befind¬ lichen lignocellulosehaltigen Material,
b) einem chemisch und/oder mechanisch bereits aufge¬ schlossenen, pflanzlichen Fasermaterial und
c) einem Bindemittel
zu Formkörpern ausgeformt und entwässert bzw. getrocknet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das lignocellulosehal- tige Material (Komponente a) in im wesentlichen trockenen Zustand zerkleinert, das Fasermaterial (Komponente b) in im wesentlichen trockenen Zustand zerfasert, diese im wesentlichen trockenen Komponenten a und b und Rohstärke als Bindemittel (Komponente c) unter Wasserzugabe ge¬ mischt werden und diese Mischung erhitzt wird.
18. Verfahren zum Herstellen von Formkörpern aus cellulose¬ haltigem, pflanzlichem Material, bei dem eine wäßrige Mischung aus
a) einem zerkleinerten, chemisch nicht aufgeschlosse- nen, im wesentlichen in seinem Rohzustand befind¬ lichen lignocellulosehaltigen Material, b) einem chemisch und/oder mechanisch bereits aufge¬ schlossenen, pflanzlichen Fasermaterial
zu Formkörpern ausgeformt und entwässert bzw. getrocknet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das lignocellulosehal- tige Material (Komponente a) in im wesentlichen trockenen Zustand zerkleinert, das Fasermaterial (Komponente b) zerfasert in Wasser aufgelöst und die zerkleinerte Kom¬ ponente a hinzugefügt wird und daß dem Gemenge ein in Wasser emulgierter Fettwachs beigefügt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gemenge zusätzlich ein Anteil von 0,3 bis 1,5 Gew.% Konservierungsstoff hinzugefügt wird.
20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeich¬ net, daß das Gemenge unter Druck geformt und entfeuchtet und nach der Formung erhitzt und getrocknet wird.
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