GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung gehört zum Gebiet des Faseraufschlusses zum Erhalt von Lang- und Kurzfasem und bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Baobab-Fasern unter Verwendung von Baobab-Sprösslingen und Jungbäumen als Rohstoff, sowie auf durch dieses Verfahren erhaltene Baobab-Fasern. Die Erfindung bezieht sich außerdem auf die Verwendung jener Fasern für die Weiterverarbeitung zu Zellstoff, Papier, Pappe, Karton, Spezialpapiere, Stoffe (Bekleidung), Natur-Dämm-Stoffe, Leichtbauplatten und faserverstärktem Kunststoff (Matrix Polyethylen PE).

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die Faser-Industrie ist mit der sozioökonomischen Entwicklung und dem Lebensstandard der Menschen eng verbunden. Mit der rasanten wirtschaftlichen Entwicklung und dem Anstieg des Lebensstandards der Menschen erhöhte sich der Faserverbrauch deshalb dramatisch. Die enorm zunehmende Abfallentsorgung und das damit verbundene Umweltproblem belasten unseren Planeten erheblich. Die rasante Erschöpfung von nicht-nachwachs enden Ressourcen hat die Nachfrage nach nachwachsenden Ressourcen erheblich gesteigert. Aus diesem Grund besteht eine zunehmende N otwendigkeit, Materialien aus natürlichen Ressourcen herzustellen.

Daher haben zahlreiche Wissenschaftler aus aller Welt begonnen, das Potenzial von Naturfasern und ihre vielfältigen V erwendungen aufzuzeigen. Die N otwendigkeit eines Verfahrens für den N atur faseraufs chlus s , der auf schnell regenerierenden Rohstoffen basiert und damit die U mwelts chädigung nachhaltig reduziert, ist somit groß. Baobab-Fasern sind hier eine sehr gute Alternative, da Baobabs leicht zu kultivieren sind und zahlreiche weitere V erarbeitungsmöglichkeiten für alle Komponenten der Faser-Ernte existieren.

Generell ist zu erwähnen, dass der Baobab-Baum der Mittelpunkt kultureller, wirts chaftlicher und gesellschaftlicher Betätigung vieler Menschen ist. Beispielsweise ist in Afrika die Baobab-Frucht mit ihrem Samen und dem Fruchtfleisch ein wertvolles Nahrungsmittel. Der besondere Stellenwert des Baobab-Baumes wird zudem durch die Bezeichnung „Apothekerbaum“ verdeutlicht, die auf dem weitgefächerten medizinis chen Einsatz seiner Teile beruht. Beispielsweise werden Fieber, Ruhr, Pocken und Masern mit Extrakten aus Fruchtfleisch und Samen bekämpft, auch dient er als Gegenmittel bei Verletzungen durch Giftpflanzen der Gattung Strophanthus, die in Afrika in vielen Gegenden beheimatet sind. Ein Baobab-Baum kann das Zentrum eines Dorfes bilden und Schauplatz eines Markts und gesellschaftlicher Ereignisse sein. Eine Weiterentwicklung zur Massennutzung der vom Baobab-Baum gewonnen Fasern könnte die wirtschaftliche Situation der Menschen in den V erbreitungsgebieten des Baobabs verbessern.

Der Baobab-Baum mit seinen hellbeigen bis hellbraunen Fasern bietet der Naturfaser-Industrie eine Faser-Nutzpflanze, die in einer als„schwierige Aufzucht" einzustufenden Bodenart und bei einem vergleichsweise geringeren Wasser- und Pestizidbedarf gedeiht. Zudem ist hinzuzufügen, dass sich in dem Zeitraum der Aufzucht eine positive C0 ₂ -Bilanz ergibt.

Für den Anbau von Baobab-Sprösslingen und Jungbäumen sind viele Böden geeignet, einschließlich sandiger Lehm und Laterit. Die Bäume sind in der Regel tief verwurzelt und bieten eine feste Verankerung, die in der Lage, ist Wasser zu absorbieren und Nährstoffe aus einem weiten Bereich aufzunehmen, was den Widerstand gegen Dürre erhöht. Der Baum weist keine Vorgeschichte von Schädlingsausbrüchen auf. Die Fähigkeit, extremem Stress durch Dürre und Feuer zu widerstehen, lässt den Baum wachsen, wo andere Arten von Faser-Pflanzen nicht überleben würden. Der Baobab eignet sich für marginales Land mit schlechten Böden. Daher hat der Baobab-Anbau den Vorteil, dass kein potenzieller Raum für den Lebensmittelanbau blockiert wird. Somit wird durch die Nutzung des Baobabs auch dem Welthunger entgegengewirkt.

Der Stamm und die Stängel des Baobabs liefern aus allen Teilen verwendbare Fasern, die vielseitig verarbeitet werden können. Ein umweltfreundliches Verfahren macht es möglich, die Produktion und Verarbeitung der Baobab-Fasern in eine tragfähige und nachhaltige Industrie umzusetzen. Baobab-Fasern zeichnen sich durch hohe Reißfestigkeit und eine hohe Aufnahme von Feuchtigkeit aus. Obwohl die langen Baobab-Fasern sich sehr weich anfühlen, sind sie zugleich sehr fest und stark. Zudem sind die hellbeigen Baobab-Fasern biologisch abbaubar und für Mensch und Tier nicht schädlich. Aus diesen Gründen ist zu erschließen, dass die Baobab- Faser als nachhaltige Ressource für Fertigung und technische Anwendungen sehr gut verwendbar ist.

Gegenwärtig gibt es zahlreiche Verfahren für Röst- und Aufschluss-Prozesse unter Verwendung von konventionellen Faser-Pflanzen. Allerdings findet der Anbau konventioneller Faser-Pflanzen auf einer Bodenart für potenziellen Lebensmittelanbau statt. Die Faser-Pflanzen werden in Monokulturen aufgezogen und, um diese vor Krankheitserregern zu bewahren, werden meist Chemikalien /Pestizide eingesetzt, die das Grundwasser verschmutzen und negative Auswirkungen auf die Umwelt haben können. Zudem benötigen diese Pflanzenarten einen hohen Wasserbedarf in der Aufzucht. Im Gegensatz zu den eben erwähnten konventionellen Faser-Pflanzen, wie zum Beispiel Zuckerrohr, Bambus und Kenaf, ist bei der Baobab-Aufzucht ein weitaus geringerer Bedarf an Pestiziden und Wasser erforderlich. Zudem ist die V erwirklichung einer Baobab-Monokultur auch in unfruchtbareren Gebieten realisierbar, wo kein potentieller Anbau von Lebensmitteln stattfinden kann. Die Aufzucht des Baobabs als nachwachsender Nutzpflanze ist als umweltschonend einzustufen.

Im Vergleich mit anderen Verfahren entfallen bei der Zellstoffweiterverarbeitung von Baobab- Fasern viele chemische Aufbereitungsschritte. Beispielsweise muss im Gegensatz zu anderen konventionellen Fasern wenig Lignin entfernt werden, dessen Entfernung üblicherweise den Einsatz umweltschädlicher und letztlich auch den Endverbraucher schädigender Chemikalien bedarf.

Allerdings besteht der Bedarf nach einem Verfahren, das den effektiven Faseraufschluss von Baobab-Pflanzenmaterial ermöglicht. Hier schafft die vorliegende Erfindung Abhilfe. Die Baobab-Fasern, die durch das erfindungsgemäße Faseraufschluss-Verfahren hergestellt werden, zeichnen sich durch ihre erhöhte natürliche Reißfestigkeit aus. Ein wesentlicher Aspekt ist auch der Verzicht auf umweltschädliche Chemikalien bei der Lignin-Entfernung. Baobab-Fasern sind biologisch abbaubar und enthalten einen eher geringen Lignin-Anteil.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Hierin bereitgestellt wird ein Verfahren zum Faseraufschluss von Baobab-Pflanzenmaterial zum Erhalt von Baobab-Fasern.

Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: a) Gewinnung von Baobab-Pflanzenmaterial b) Entwässerung des Baobab-Pflanzenmaterials aus Schritt a) c) Aufschluss des entwässerten Baobab-Pflanzenmaterials aus Schritt b).

Optional wird zudem zwischen den Schritten b) und c) eine Röste des Baobab-Pflanzenmaterials aus Schritt b) durchgeführt.

Optional wird zudem Schritt d), eine Nachbehandlung der Baobab-Fasern aus Schritt c) durchgeführt. Optional werden zudem zwischen den Schliten b) und c) eine Röste des Baobab- Pflanzenmaterials aus Schritt b) und Schritt d), eine Nachbehandlung der aufgeschlossenen Baobab-Fasern aus Schritt c), durchgeführt.

In manchen Ausführungsformen umfasst das in Schritt a) gewonnene Baobab-Pflanzenmaterial Bast und/oder Stamm eines Baobab-Baumes.

In bevorzugten Aus führungs form wird in Schritt a) das Baobab-Pflanzenmaterial von einem Baobab-Sprössling oder Baobab-Jungbaum gewonnen.

In manchen Ausführungsformen wird in Schritt a) das Baobab-Pflanzenmaterial in kleine Fragmente/Hackschnitzel zerkleinert.

In manchen Ausführungsformen werden vor Schrit b) Blätter und Knolle aus dem Baobab- Pflanzenmaterial entfernt.

In manchen Ausführungsformen erfolgt in Schritt b) die Entwässerung durch eine hydraulische Presse und/ oder eine Presswalze/Rundbiegemaschine. In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt in Schrit b) die Entwässerung durch eine hydraulische Presse und eine Presswalze/Rundbiegemaschine. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind hydraulische Presse und Presswalze/Rundbiegemaschine in einer Maschine integriert.

In manchen Ausführungsformen wird in Schrit b) ein Druck von 500 N/m ² bis 200.000 N/m ² auf das Baobab-Pflanzenmaterial ausgeübt.

In manchen Ausführungsformen wird die Röste zwischen Schritt b) und c) durch ein Verfahren durchgefuhrt wird, das aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Tau-Röste/Feld-Röste, Wasser- Röste, chemische Röste. In bevorzugten Ausführungsformen wird in Schrit c) die Röste durch T au-Röste / F eld-Röste oder Wasser-Röste durchgeführt.

In manchen Ausführungsformen erfolgt in Schritt c) der Aufschluss des Baobab- Pflanzenmaterials durch ein Aufschlussverfahren, das aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Dampfdruck- Aufschluss, Ultras chall- Aufs chlus s , chemischer Kraftaufschluss, mechanischer Aufschluss, Natural Pulping.

In einer bevorzugten Aus führungs form erfolgt in Schrit c) der Aufschluss des Baobab- Pflanzenmaterials durch mechanischen Aufschluss. In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt der mechanische Aufschluss durch eine Decorticator-Maschine. In einer weiteren bevorzugten Aus führungs form erfolgt der mechanische Aufschluss durch das S chliff- V erfahren oder durch ein thermodynamisches Verfahren (TMP-Erzeugung) .

In manchen Aus führungs formen umfasst in Schritt d) die Nachbehandlung das Trocknen der durch Schritt c) erhaltenen Baobab-Fasern.

In manchen Ausführungsformen umfasst in Schritt d) die Nachbehandlung zudem das Kämmen der getrockneten Baobab-Fasern.

In manchen Ausfuhrungsformen umfasst in Schritt d) die Nachbehandlung zudem das Sortieren der gekämmten Baobab-Fasern.

Durch das hierin bereitgestellte Verfahren zum Faseraufschluss können Lang- und Kurzfasem erhalten werden. Je nach angewandten V erfahrensschritten werden bevorzugt Langfasem oder bevorzugt Kurzfasern erhalten. Dies stellt einen Vorteil gegenüber herkömmlichen Verfahren dar, die solche Kontrollmöglichkeiten nicht beinhalten.

Die beschriebenen Verfahren zum Erhalt von Baobab-Fasern weisen etliche Vorteile im Gegensatz zu herkömmlichen Faser-Gewinnungsverfahren auf. Die Entwässerung in Schritt b) ermöglicht ökologische und ökonomische Vorteile beim den nachfolgenden Röstprozessen und/ oder Aufschlussprozessen. Durch die Entwässerung gelingt der Faser- Aufschluss effektiver, was Zeitersparnis mit sich bringt und Ressourcen schont. Das bessere Resultat der Röstprozesse und Aufschlussprozesse beruht auf einer verbesserten F aserfreilegung und auf einer Verringerung von Geweb e-Dichte und Gewebe-Zusammenhalts durch die Entwässerung. Zudem erleiden die Fasern durch die Entwässerungsverfahren der vorliegenden Erfindung weder einen Schaden noch eine Kürzung.

Um den Röstprozess und/ oder Aufschlussprozess zu optimieren, kann das Baobab- Pflanzenmaterial vor der Entwässerung von Blättern und Knollen befreit werden.

In einem anderen Aspekt umfasst die vorhegende Erfindung Zusammensetzungen, die Baobab- Fasern umfassen, die nach den oben vorgestellten Verfahren gewonnen wurden. Die Zusammensetzungen sind insbesondere als Ausgangsmaterial für Spritzguss- und F ormpres s verfahren geeignet. Vorzugsweise umfassen die Zusammensetzungen der vorhegenden Erfindung Baobab-Fasern, die nach einem Verfahren der Erfindung hergesteht sind, sowie

In einer Ausführungsform beträgt der Anteil der Baobab-Fasern 1-50% der Trockenmasse. In einer Ausführungsform beträgt der Anteil des Magnesiumstearats 1-20% der Trockenmasse. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Anteil der Baobab-Fasem 1-50% der Trockenmasse und der Anteil des Magnesiumstearats 1-20% der Trockenmasse. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform hiervon beträgt der Anteil des Magnesiumstearats 2- 10% der Trockenmasse. In einer Ausführungsform umfasst die Zusammensetzung zudem Stärke und/ oder Konservierungsstoffe.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG

Definitionen:

Naturfasern sind alle Fasern, die von natürlichen Quellen wie Pflanzen, Tieren oder Mineralien stammen und sich ohne weitere chemische Umwandlungsreaktionen direkt einsetzen lassen. Sie sind damit abzugrenzen von synthetischen Fasern, die chemisch hergestellt werden.

Als„Faserstoff* wird aus Pflanzen gewonnenes Fasermaterial bezeichnet. Der Begriff umfasst sowohl primäre Faserstoffe, also erstmals in der Produktion eingesetzte Rohstoffe, als auch sekundäre Faserstoffe, also nach dem Gebrauch noch einmal dem Produktionsprozess zugeführte Recyclingstoffe. Die wichtigsten Faserstoffbestandteile sind die aus Cellulose bestehenden Anteile. Daneben ist auch Lignin ein Faserstoffbestandteil. Holzstoffe, wie z. B. Holzschliff, enthalten große Anteile an Lignin. Bei „Halbzellstoffen“ ist der Lignin-Anteil reduziert, so dass der Cellulose- Anteil dominiert.„Zellstoff ^* hingegen besteht fast ausschließlich aus Cellulose.

Baobab-Sprössling bezeichnet einen Sprössling, der bis zu 9 Wochen alt ist. Baobab-Jungbaum bezeichnet eine junge Pflanze, die älter als 9 Wochen und bis zu 7 Jahre alt ist. Für die angewendeten Verfahren werden Baobab-Jungbäume von einem Alter von 1 bis 2 Jahren bevorzugt. Die Wachstumsrate weist 80cm bis 100cm pro Jahr auf. Somit wird von einer Emtegröße von zirka 80cm bis 200cm gerechnet. Baobab-Bäume wachsen anfangs ohne ausgeprägtes Dickwachstum. Dieses setzt erst ab einer Höhe von 4 bis 6 Metern ein.

Faserarten

Fasern unterscheiden sich einerseits durch den Teil des Baumes, aus dem sie gewonnen werden, und andererseits durch zur Gewinnung und Verarbeitung verwendete Verfahren. Fasern befinden sich im ersten Teil der Rinde, dabei sind die Fasern sehr hart und starr. Dagegen sind die Fasern des inneren Bastes, die sog. Bastfasern, sehr dauerhaft und kräftig und doch zugleich weich. Außerdem werden schwammige Fasern aus dem weichen Holz gewonnen, diese sind weich und lang. Zuletzt können Fasern aus der Wurzelrinde gewonnen werden, diese Fasern - weisen aber eine minderwertigere Qualität als die Rindenfasem in der ersten Schicht auf. Die Bastfaser-Schicht weist die höchste Qualität auf. Geordnet nach Faser-Qualität folgen danach Holzfasern, Rindenfasem und zuletzt Fasern aus der Rinde der Wurzel/Knolle.

Langfasem

Langfasern weisen eine Länge von über 100 mm auf. Zur Gewinnung von Langfasem werden die Baobab-Bäume werden bevorzugt als Ganzes geerntet. Danach folgt meist eine Röste und anschließend der mechanische Aufschluss. Langfasern werden für die W eiterverarbeitung zu Textilien (Bekleidung), Stoffen, Seilen etc. gewonnen.

Kurzfasern

Kurz fasern weisen eine durchschnittliche Länge von 40 bis 100 mm auf. Bei ihrer Gewinnung erfolgt keine Röste vor dem Faseraufschluss. Aus Kurzfasern werden Filze oder Vliese hergestellt, die nicht versponnen werden. Außerdem werden Formpressteile hergestellt, Naturdämmstoffe und auch Geo- und Agrartextilien. Sie werden auch zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoff verwendet und in Spritzgussverfahren.

Superkurze Fasen

Superkurze Fasern weisen im Durchschnitt eine Länge von wenigen Millimetern auf und werden überwiegend für Spritzgussverfahren verwendet.

Besondere Vorteile der vorliegenden Erfindung

Ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung ist, dass vor der Röste/dem Aufschluss die Vorb ehandlung des Baobab-Pflanzenmaterials durch Hydraulikpresse und/ oder Presswalze/Rundbiegemaschine stattfindet. Der Baobab-Baum weist im Gegensatz zu Einjahrespflanzen (z.B. Hanf, Bambus) oder anderen Baumarten einen sehr niedrigen Lignin- Gehalt auf. Insbesondere die für die vorliegende Erfindung bevorzugten Baobab-Jungbäume (1 - 2 Jahre alt, 80cm - 200cm Höhe) haben einen niedrigeren Lignin-Anteil als ältere Bäume in späteren Wachstumsperioden. Aus diesem Grund besteht bei Baobab-Jungbäumen nur eine geringe Verholzung. Die Druckaufbringung während der V orbehandlung führt bei Baobab- Jungbäumen zu besonders guten Resultaten, da der niedriger Lignin-Gehalt und die damit verbundene geringe Verholzung eine gute Freilegung der Fasern und Auflockerung des

Pflanzengewebes ermöglicht.

Zudem weisen die schwammartigen Fasern des Baobab-Holzes im Vergleich zu den oben genannten Einjahrespflanzen und anderen Baumarten einen sehr hohen Wassergehalt auf. Die hohe Wasserspeicherkapazität zeigt sich vor allem im Stamm. Im Stamm befindet sich die größte Menge an Fasern, die Rinden-, Bast- und Holzfasern. Die V orbehandlung gemäß den erfindungsgemäßen Verfahren dient neben der Freilegung der Fasern auch dazu, den Wassergehalt im Pflanzengewebe zu reduzieren. Die wirkt sich positiv auf die Resultate folgender Röst- und Aufschlussverfahren aus. Entwässerung durch orbehandlung ist aus den oben genannten Gründen bei Baobab-Pflanzenmaterial wichtig er als bei andere Pflanzen.

Bedingt durch die angewendete Entwässerung des Baobab-Pflanzenmaterials, der Freilegung der Fasern und der Auflockerung des Pflanzengewebes wird bei den anschließenden Röst- und Aufschlussverfahren eine zeitliche Einsparung von 5-30% erreicht. Konventionelle V orbehandlungen, wie z.B. das Trocknen durch zugeführte Hitze, benötigen einen wesentlich höheren Energieaufwand. Zudem liegen hier keine Freilegung der Fasern und keine Auflockerung des Pflanzengewebes vor. der Erfindung

Die hierin bereitgestellten Verfahren beziehen sich auf den Faseraufschluss von Baobab- Pflanzenmaterial zum Erhalt von Baobab-Fasern. Sie beziehen sich bevorzugt auf die Baobab- Pflanzenfasern, die als Leitbündel im Stängel/ Stamm und als Bast in der Rinde Vorkommen. Die Innenschichten der Borke bestehen aus zähen Längsfasem. Das Holz ist faserig und weich, verrottet im Wasser schnell und hinterlässt lange Fasern.

Die hierin bereitgestellt Verfahren umfassen mindestens die folgenden Schritte: a) Gewinnung von Baobab-Pflanzenmaterial b) Entwässerung des Baobab-Pflanzenmaterials aus Schritt a) c) Aufschluss des entwässerten Baobab-Pflanzenmaterials aus Schritt b).

Optional wird zudem zwischen den Schritten b) und c) eine Röste des Baobab-Pflanzenmaterials aus Schritt b) durchgeführt. Optional wird zudem Schritt d), eine Nachbehandlung des aufgeschlossenen Pflanzenmaterials aus Schritt c) durchgefuhrt.

Gewinnung von B. bab-PilauzenmatetiaL Schritt ^

Der für den Rohstoffgewinn genutzte Baobab-Baum, auch Affenbrotbaum genannt, ist eine Gattung großer, markanter und häufig bizarr wachsender Laubbäume aus der Unterfamilie der Wollbaumgewächse {Bombacoideae), die wiederum aus der Familie der Malvengewächse (Miΐΐn inaή stammen. Die Affenbrotbäume sind in weiten Teilen des afrikanischen Kontinents, auf der Insel Madagaskar und in Australien verbreitet. Die zur Gewinnung von Baobab-Pflanzenmaterial verwendeten Baobab-Bäume umfassen die Arten Adansonia grandidieri, Adansonia mn ig sciriensis, Adansonia perrieri, Adansonia mbrostipa {Adansonia fony), Adansonia suare^ensis, Adansonia Za, Adansonia digitata, Adansonia kilima, oder Adansonia gregori {Adansonia gibbos ) .

Die Gewinnung des Baobab-Pflanzenmaterials kann erfolgen, indem die Baobab- Sprösslinge/Jungbäume per Hand oder Maschinell aus dem Boden gezogen werden. Vorzugsweise werden Blättern und Knollen vom Stamm entfernt. Alternativ können die Baobab- Sprösslinge/Jungbäume von einem Mähdrescher geerntet und zu kleinen Fragmenten („Hackschnitzel“) verarbeitetet.

Entwässerung des Baobab-P tanzctim-.Uemls. Schrill bi

Die Fasern des Baobab-Baumes finden sich unter der Borke und im Inneren des Holzes. Um ein besseres und schnelleres Resultat bei Röst- und/ oder Aufschlussverfahren zu erzielen, wird eine V orbehandlung, die Entwässerung einschließt, angewendet. Um den Röstprozess zu optimieren, ist es sinnvoll das Baobab-Pflanzenmaterial, das bevorzugt den Stängel/ Stamm umfasst, von Blättern und Knollen zu befreien. Danach wird der das Pflanzenmaterial entwässert, vorzugsweise, indem es in eine Hydraulische-Presse- und Presswalze/Rundbiege-Maschine eingefiihrt wird. Diese entwässert den Baobab durch Druckaufbringung (500 N/m ² bis 200.000 N/m ² ) und verbessert so die Freilegung der Fasern. Bei der Entwässerung kann ein Druck zwischen 500 N/m ² und 200.000 N/m ² , zwischen 1.000 N/m ² und 100.000 N/m ² , zwischen 5.000 N/m ² und 50.000 N/m ² oder zwischen 10.000 N/m ² und 30.000 N/m ² aufgebracht werden. Die Entwässerung erfolgt in einem Zeitraum von zwischen 30 Sekunden und 1 Stunde, zwischen 60 Sekunden und 30 Minuten, zwischen 5 Minuten und 15 Minuten oder für 10 Minuten. Ein bevorzugter Zeitraum sind 30 Sekunden bis 3 Minuten. Bevorzugt wird eine mehrfache Wiederholung der Entwässerung (1 -4-mal) in einem bevorzugten Zeitraum von 30 Sekunden bis 3 Minuten.

Wenn das Pflanzenmaterial mittels Mähdrescher geerntet und zu Hackschnitzeln verarbeitet wird, erfolgt die Entwässerung in einer hydraulischen Presse.

Durch Entwässern, Ausbreiten und Freilegen der Fasern erhöht sich die Effektivität der folgenden Röst- und Aufschlussprozesse. Dadurch kann in einem kürzeren Zeitraum eine höhere Fasergewinnung erreicht werden.

Eine erhöhte Effektivität stellt auch einen ökologischen Vorteil dar, speziell für chemische Röst- und Aufschlussverfahren hat dies die positive Wirkung, dass weniger Ausgangsmaterial an zugeführten Chemikalien benutzt werden kann und der Energieaufwand geringer ist.

Ebenfalls ergibt sich eine positive Auswirkung beim Dampfdruck- Aufschluss. Da bereits durch die V orbehandlung ein geringer Wasseranteil im Pflanzenmaterial vorhanden ist, muss hier ebenfalls weniger Energie aufwendet werden.

Nach der Entwässerung des Pflanzenmaterials erfolgt entweder die Röste des Pflanzenmaterials, gefolgt von einem Aufschlussverfahren, oder der direkte Aufschluss des Pflanzenmaterials.

Röste des Baobab -Pflanzcnmaterials zwischen Schritt b) und c)

Durch die Röste wird das Baobab-Pflanzenmaterial für den folgenden Aufschluss vorbereitet. Dabei lösen sich während des Röst-Prozesses Pektine im Stamm auf und es wird ein Großteil des Lignins entfernt. Pektine und Lignin wirken als„Pflanzenleim“, der die Fasern mit den festen Holzbestandteilen des Baumes verbindet. Ihre Entfernung schwächt den Zusammenhalt der Fasern, was wiederum die Effektivität des nachfolgenden Aufschlusses erhöht. Nach der Röste schließt sich der Aufschluss an, bevorzugt durch ein mechanisches Aufschlussverfahren.

Für den Röst-Prozess stehen verschiedene Verfahren zur Verfügung (Tau-Röste/Feld-Röste, Wasser-Röste, chemische Röste)

Für dieses Röst-V erfahren werden die Baobab-Sprösslinge/Jungbäume per Hand oder Maschinell aus dem Boden gezogen. Anschließend werden sie auf einer Fläche ausgelegt, bevorzugt direkt auf dem Boden der Ernte. Der Vorgang hat eine Dauer von zirka 3 bis 8 Wochen, vorzugsweise von 4 und 6 Wochen oder von 5 Wochen. Durch Entstehung von Tau wird die Entwicklung von Bakterien und Mikroorganismen begünstigt. Diese tragen erheblich zur Auflösung der Pektine bei. Somit lösen sich langsam die Fasern von dem Rest des Pflanzengewebes. Die Effektivität der Tau-Röste kann durch diverse U mweltfaktor en beeinflusst werden.

Für dieses Röst-V erfahren werden die Baobab-Sprösslinge/Jungbäume nach der Ernte in Wasserbehälter oder in Wassergräben auf das Feld gelegt, die teils offen sind. Somit kann Hitze durch S onneneins trahlung aufgenommen werden. Dies beschleunigt den gewollten Prozess. Die geernteten Baobab-Sprösslinge /Jungbäume liegen in warmem Wasser bei einer Temperatur von 30 bis 100 °C, vorzugsweise 40 bis 80 °C oder 60 °C, für zirka 3 bis 7 Tage, vorzugsweise 4-6 Tage oder 5 Tage. Bei der Benutzung von kaltem Wasser (unter 30 °C) liegt die Dauer bei zwei bis vier Wochen, vorzugsweise 3 Wochen. Der Röstprozess kann durch T emperatursteigerung des Wassers oder Zusatz von Chemikalien oder Bakterien beschleunigt werden.

Chemische Röste

Die chemische Röste ähnelt der Wasser-Röste. Das Pflanzenmaterial wird in einen mit Wasser gefüllten metallischen Behälter gelegt. Allerdings werden im Gegensatz zur Wasser-Röste Hitze (20-170 °C) und Chemikalien zugeführt, z.B. Schwefelsäure (H ₂ S0 ₄ ) (z.B. 27%),

Natriumhydroxid (NaOH) oder Kaliumcarbonat (K ₂ C0 ₃ ) (z.B. 20%). Geeignete

Konzentrationen der Chemikalien sind etwa: 27 % oder 20 % für Schwefelsäure, 27 % oder 20 % für Natriumhydroxid und 20 % oder 18 % für Kaliumcarbonat (K ₂ C0 ₃ )

Das Gemisch wird auf Temperaturen von 20 bis 170 °C, vorzugsweise auf 40 bis 80 °C, in einer besonders bevorzugten Ausführungsform auf 60 °C erhitzt. Dies ermöglicht eine sehr schnelle Lösung des Pektins und Lignins innerhalb eines Zeitraums von zirka 30 Minuten bis 6 Stunden.

Aufschluss des Baobab-Pflanzenmatemls. Schritt c ^' i

Durch den Aufschluss werden die Fasern des Baobab-Pflanzenmaterials von anderen Resten der Pflanze getrennt sowie in einzelne Faserbündel oder Fasern zerlegt.

Für den Aufschluss stehen verschiedene Verfahren zur Verfügung (mechanischer Aufschluss, Dampfdruck-Aufschluss, Ultraschall-Aufschluss, chemischer Kraftaufschluss). Die Aufs chlus s verfahren können mit oder ohne eine vorherige Röste des Pflanzenmaterials durchgeführt werden. Dabei ist die Röste für einige Verfahren (Dampfdruck-Aufschluss, Ultraschall- Aufschluss, chemischer Kraftaufschluss) entbehrlich, während sie bei anderen Verfahren (mechanischer Aufschluss) das Aufschluss-Resultat substantiell verbessert. Dies liegt daran, dass mechanische Aufschlussverfahren die Zementierungsverbindungen (Wachse, Hemicellulosen, Lignin und Kohlenwasserstoffe) zwischen Fasern nicht sehr wirksam entfernen können.

Mechanischer uf-chhiss

Ein bevorzugtes Aufschlussverfahren ist der mechanische Aufschluss. Er wird mittels Maschinen durchgeführt, die das Baobab-Pflanzenmaterial mechanisch zerkleinern. Eine besonders geeignete Maschine ist hier der Decorticator, alternativ können hier das Schliff-V erfahren oder ein thermodynamisches Verfahren (TMP-Erzeugung) zum Einsatz kommen.

Beim halbautomatischen mechanischen Aufschluss wird die Baobab-Faser bevorzugt mit dem Decorticator extrahiert. Während des mechanischen Aufschlussprozesses im Decorticator werden die durch Röste vorbearbeiteten Stängel/ Stämme von einem rotierenden Radsatz mit stumpfen Messern zerkleinert und geschlagen, so dass nur Fasern übrig bleiben und die restliche Pflanzenmasse sich ablöst. Bei der halbautomatischen Variante des Decorticator werden die Stängel/ Stämme per Hand eingeführt und der Pflanzenbrei wird zuerst aus einer der Hälften eines der Stängel/ Stammes geschabt, der Stängel/ Stamm wird zurückgezogen, dann wird die entgegengesetzte Hälfte zum Schaben eingeführt.

Bei Verwendung einer vollautomatischen Maschine kann der ganze Stängel/ Stamm eingeführt werden. Der Baobab wird durch das Mundstück geleitet, dann geht es durch die geriffelten Zuführwalzen, die die Stängel/ Stämme halten, während sie gegen einen stationären Stab gefüttert werden. Zugleich schlägt eine Stripp-Trommel das Pflanzenmaterial. Die Schlägerbar, der Trommeldurchmesser, die Breite und die Geschwindigkeit variieren je nach verschiedenen Modellen. Die Trommel, die gegen das Blatt kratzt und durch die Schlagstange und die Zuführwalzen in Position gehalten wird, schlägt den Großteil der pflanzlichen nicht-Faser- Materie ab und hinterlässt die Fasern etwas aufgeraut und mit einem geringen Rückstand an pflanzlichen Stoffen, die darauf verbleiben.

Ein mechanischer Aufschluss kann auch kleine Fragment („Hackschnitzel“) als Ausgangspflanzenmaterial verwende. Die Hackschnitzel können hierbei zu Fasern verschliffen werden (Schliff-V erfahren) . Dies kann geschehen, indem die Hackschnitzel in einen rotierenden Schleifstein gepresst werden. Eine weitere Variante ist es, die Hackschnitzel mittels Hitze und Druck zwischen zwei rotierenden Scheiben zu zerfasern. Alternativ kann die Zerfaserung unter Verwendung eines Mahlwerks oder einer Hammermühle bewerkstelligt werden. Die Zerfaserung kann durch alle im Stand der Technik Verfahren zum Faseraufschluss von Baobab-Fasern bekannten Verfahren erfolgen.

Beim sogenannten Refiner- V erfahren (thermomechanisches Verfahren) erfolgt zunächst eine Zerkleinerung in Hackschnitzel und, nach weiteren Prozessschritten, die Zerfaserung im Refiner. Hierbei werden die Baobab-Hackschnitzel Temperaturen von 70 °C bis 140 °C, bevorzugt von 90 °C bis 120 °C oder 100 °C, ausgesetzt (Erzeugung von TMP (thermomechanical pulp). Das Zerfasern erfolgt dann zwischen den Kanten des Refiners. Hierbei löst sich das der Faserbund auf und das Lignin wird weitgehend entfernt.

Dam p fd ruc k- A u t s ch 1 u s

Bei diesem Verfahren wird das Baobab-Pflanzenmaterial mittels hohen Drucks (1 bis 70 bar) bei einer Temperatur von 100 bis 300 °C, bevorzugt von 130 bis 200 °C oder 150 °C, in einem Sattdampfzustand mit alkalischem Dampf für einen Zeitraum vom 5 bis 20 Minuten, bevorzugt 10 Minuten, behandelt. Daraufhin folgt eine rapide Absenkung des Drucks. Hierbei verdampft das Wasser im Baobab-Pflanzenmaterial. Dies bewirkt einen Zerfall des Zellverbundes in Einzelfasem.

Hier wird das Baobab-Pflanzenmaterial in eine wässrige Lösung gelegt. Anschließend wird das Gemisch in einem Ultraschallfeld bearbeitet. Während des Prozesses werden die Fasern gereinigt. Begleitstoffe, Mikroorganismen, Färb- und Geruchsstoffen, und lösliche organische Bestandteile werden weitgehend herausgelöst.

Chemischer Kia tau scliiuss

Der chemische Kraftaufschluss ähnelt der chemischen Röste. Allerdings werden beim chemischen Kraftaufschluss Baobab-Hackschnitzel als Ausgangsmaterial verwendet, was ein nachfolgendes, z.B. mechanisches Aufschluss-V erfahren überflüssig macht. Für den chemischen Aufschluss werden Baobab-Hackschnitzel in einen mit Wasser gefüllten metallischen Behälter gelegt. Es werden Chemikalien zugeführt, z.B. Kaliumcarbonat (K ₂ C0 ₃ ), Natriumsulfid (Na ₂ S), Natronlauge(NaOH) und Natriumsulfat (Na ₂ S0 ₄ ). Geeignete Konzentrationen der Chemikalien sind etwa: 20 % oder 18 % für Kaliumcarb onat ( _j C0 ₃ ), 27 % oder 20 % für N atriumsulfid (Na ₂ S), 27 % oder 20 % für Natronlauge (NaOH), 27 % oder 20 % für Natriumsulfat (Nä _j SO^). Das Gemisch wird auf Temperaturen von 30 bis 170 °C, vorzugsweise auf 40 bis 80 °C, in einet besonders bevorzugten Aus führungs form auf 60 °C erhitzt, bei einem Druck von 7 bis 10 bar, vorzugsweise 8 bar. Dies ermöglicht eine sehr schnelle Lösung des Pektins und Lignins innerhalb eines Zeitraums von zirka 30 Minuten bis 6 Stunden.

Natural

Ein sehr umweltfreundliches Aufschlussverfahren ist das N atural-Pulping-V erfahren. Das Verfahren dient zur Herstellung von Zellstoff. Hierbei werden die Baobab-Hackschnitzel zusammen mit Ameisensäure (biologisch abbaubar) und Wasserstoffperoxid (H _j C^ (wässrige Lösung > 70 %), bei einer Temperatur von 30 - 170 °C für einem Zeitraum von 30 min bis 6 Stunden einen metallischen Behälter gekocht. Ameisensäure und Wasserstoffperoxid-Lösung liegen bevorzugt in einem Verhältnis von 70% zu 30% vor. Zusätzlich kann Druck (2 - 10 bar) aufgebracht werden. Dies beschleunigt den Prozess. Durch diese Behandlung wird das Lignin weitgehend abgebaut und somit eine Freilegung der Fasern erreicht. Im Anschluss kann die Ameisensäure durch destillative Schritte zu zirka 95-99% zurückgewonnen werden. Dieses Verfahren weist deutliche Vorteile bezüglich der Umweltfreundlichkeit gegenüber der chemischen Röte und dem chemischen Aufschluss auf. Natural Pulping stellt ein bevorzugtes Verfahren zum Erhalt von Kurzfasern/ Zellstoff dar.

Nachbehandlung des aufgeschlossenen Pflanzenmaterials. Sclmti i

Nach dem Aufschluss werden die gewonnen Baobab-Fasem einer Nachbehandlung unterzogen.

Die durch das Aufschlussverfahren extrahierten Baobab-Fasem werden gewaschen. Danach werden die Baobab-Fasem entweder mit mechanischen Trocknern oder in der Sonne getrocknet. Ausreichende Trocknung ist wichtig, da der Feuchtigkeitsgehalt in der Faser die Faserqualität beeinflusst. Künstliche Trocknung führt zu qualitativ besseren Fasern als Sonnentrocknung. Trockene Fasern werden dann gekämmt, in verschiedene Sorten sortiert und in Ballen verpackt.

Baobab-Zellstoffe, die durch chemischen Kraftaufschluss erzeugten worden sind, werden in einer bevorzugten Ausführungsform einer Bleiche unterzogen. Diese erfolgt vorzugsweise durch ein TCF (totally chlorine free) -V erfahren mittels Wasserstoffperoxid (H _J O _J ) oder Ozon. Diese Verfahren sind umweltfreundlich. Hierbei wird der Baobab- Zellstoff in einem bis zu 25 m hohen Bleichturm eingeführt. Anschließend wird bei einer Temperatur von 85 °C bis 95 °C, bevorzugt 90 °C, unter Zugabe von Bleichchemikalien der gewünschte Bleichungsgrad erzeugt. Zuletzt wird der gebleichte Baobab-Zellstoff einen Schneckenförder-Mechanismus heraus befördert.

Eigenscha ften und Einsatz der gewonnen fasern

Baobab-Fasem sind hellbeige (gelb) bis braun und befinden sich unter der Borke (Bastfaser), im Inneren des Holzes des Baobab-Baumes oder in der Schale der Fmcht des Baobab-Baumes. Die Fasern zeigen große Festigkeit. Sie sind kräftig gebaut und walzenförmig. Die Fasern sind teilweise schwammig und weisen eine hohe Saugfähigkeit auf. Sowohl die Beschaffenheit der Fasern, als auch die Zusammensetzung kann stark variieren. Dies ist auf die Anbaubedingungen zurückzuführen . Eine exemplarische Zusammensetzung von luftgetrockneten Baobab-Holzkem bestehst aus: Feuchtigkeit = 10,2%, Asche = 4,4%, Cellulose = 52,5% Restmasse = 33,9%. Die Zusammensetzung von luftgetrockneter Baobab-Bast-Faser ist: Feuchtigkeit = 13,18%, Asche = 4,72%, Cellulose = 58,82%, Fett und Wachs = 0,41% Restmasse = 22,87%.

Baobab-Bastfasern sind zirka 80 cm bis 140 cm lang, 2 mm bis 10 mm dick und 10 mm bis 50 mm breit. Die Länge der einzelnen Fasern von aus Baobab-Pflanzenmaterial gewonnenem Zellstoff, etwa nach chemischem Kraftaufschluss oder Natural Pulping, beträgt etwa 2-4,6 mm, die Breite etwa 0,025-0,050 mm.

Die Faserausbeute bei Anwendung von Röste und anschließendem physikalischen Aufschluss liegt bei 30% bis 40% der Gesamtmasse eines Baobab-Jungbaumes

Durch die Verfahren dieser Erfindung werden Langfasem und/ oder Kurzfasem herstellt. Die traditionelle Langfaser-Gewinnung dient hauptsächlich der Produktion von Textilien. Dagegen ermöglicht die Kurzfasertechnik einen universellen Anwendungsbereich, z.B. Zellstoffgewinnung. Für die Produktion von Langfasem gemäß der vorliegenden Erfindung werden ganze Baobab-Stämme / Stängel geerntet, entwässert und, oft nach einer Röste, aufgeschlossen. Für die Produktion von Kurzfasern kommt hingegen bevorzugt die Ernte durch einen Mähdrescher und die Verarbeitung zu Hackschnitzeln zum Einsatz, gefolgt von chemischem Kraftaufschluss.

Aus Baobab-Kurzfasern und superkurzen Fasern, die durch erfindungsgemäße Verfahren gewonnen wurden, können andere Objekte mittels Spritzgießen oder Formpressen hergestellt werden. Flierbei wird aus den Baobab-Fasern ein Faserbrei (Pulpe) hergestellt. Anschließend wird die Pulpe mittels konventioneller und im Stand der Technik bekannter Verfahren zum Spritzgießen oder Formpressen verarbeitet, um die gewünschten Objekte zu erhalten. In einem beispielhaften Spritzgießverfahren wird die Pulpe mit pflanzlicher Stärke (V erhältnis Baobab- Fasem/Stärke gleich 1:4 bis 2:3), Wasser und Konservierungsstoffen in einen industriellen Mixer gegeben, um eine homogene Masse herzustellen. Besonders vorteilhaft ist es, zu dieser Masse auch Magnesiumstearat hinzuzugeben. Magnesiumstearat wirkt als Gleitmittel und bewirkt, dass sich das gegossene Objekt leichter aus der Form lösen lässt. Dabei enthält die resultierende Masse vorzugsweise 1-20%, noch bevorzugter 2-10% und am bevorzugtesten 3-8% Magnesiumstearat in der Trockenmasse (d.h. Masse ohne Wasseranteil). Eine beispielhafte geeignete Zusammensetzung umfasst 8% Baobab-Fasern, 86,5% Kartoffelstärke, 5% Magnesiumstearat und 0,5% Konservierungsstoffe. Diese Masse wird so lange verrührt (5 min - 120 min), bis sich eine dickflüssige Konsistenz bildet. Die homogene Masse wird dann in dickflüssiger Form in eine sich nach unten verjüngende Spritzeinheit gegossen, die eine rotierende Schnecke und eine Düse an der Spitze enthält. Die Masse wird durch Rotieren der Schnecke in Richtung Düse gefördert. Die Masse sammelt sich vor der Düse, da diese zu diesem Zeitpunkt geschlossen ist. Da die Schnecke axial beweglich ist, weicht sie dem sich vor der Düse aufbauenden Druck aus und schraubt sich ähnlich einem Korkenzieher aus der Masse heraus. Die Rückwärtsbewegung wird durch einen Hydraulikzylinder oder elektrisch gebremst, so dass sich in der Masse ein Staudruck aufbaut. Dieser Staudruck in Verbindung mit der Schneckenrotation verdichtet und homogenisiert die Masse. Die Schneckenposition wird kontinuierlich gemessen, und sobald sich eine für das Werkstückvolumen ausreichende Matetialmenge der Masse angesammelt hat, ist der Dosiervorgang beendet und die Schneckenrotation wird eingestellt. Ebenso wird die Schnecke aktiv oder passiv entlastet, so dass . die Masse dekomprimiert wird. In der nun folgenden Einspritzphase wird die Spritzeinheit an die Schließeinheit der Spritzgussform gefahren, mit der Düse angedrückt und die Schnecke rückseitig unter Druck gesetzt. Dabei wird die Masse unter hohem Druck (meist zwischen 500 und 2000 bar) durch die geöffnete Düse und den Anguss bzw. das Angusssystem der Spritzgussform (Temperatur 180 - 200C°) in den formgebenden Hohlraum der Form gedrückt. Eine Rückstromsperre verhindert dabei ein Zurückströmen der Masse Richtung Spritzeinheit. Durch das Erhitzen der Masse entweicht der Wasseranteil in Gasform durch die hierfür eingebrachten Löcher der Spritzgussform. Die Löcher können sich, je nach zu erzeugendem Produkt, in unterschiedlichen Positionen befinden. Während des Einspritzens wird versucht, ein möglichst laminares Fließverhalten der Masse zu erreichen, das heißt, die Masse wird in der Form dort, wo sie die beheizte Wand der Form berührt, sofort erhitzt und dadurch verfestigt. Die neu eingespritzte Masse wird mit hoher Geschwindigkeit durch den Einspritzkanal nachgedrückt. Diese hohe Einspritzgeschwindigkeit erzeugt in der Masse eine Schergeschwindigkeit, welche die Masse leichter fließen lässt. Mit der Feinabstimmung der Einspritzphase werden die Struktur der Oberfläche und das Aussehen beeinflusst. Nach dem Einspritzen wird die Düse geschlossen, und in der Spritzeinheit kann der Plastifizier- und Dosiervorgang für das nächste Werkstück beginnen. Das Material in der Form kühlt weiter ab, bis auch die Seele, der flüssige Kern des Werkstückes, ausgehärtet ist und die Endform erreicht hat. Zum Entformen wird die Aus wer fers eite der Spritzgussform geöffnet, das Werkstück wird durch in den Hohlraum hineindtingende Stifte ausgeworfen und fällt entweder herunter (Schüttgut) oder wird durch Handhabungsgeräte aus der Form entnommen und geordnet abgelegt oder gleich einer Weiterverarbeitung zugeführt. Der Anguss muss entweder durch separate Bearbeitung entfernt werden oder wird beim Entformen automatisch abgetrennt. Auch angussloses Spritzgießen ist mit Heißkanalsystemen, bei denen das Angusssystem ständig über der Erstarrungstemperatur bleibt und das enthaltene Material somit für das nächste Einspritzen verwendet werden kann, möglich. Nach dem Entformen wird die Spritzgussform wieder geschlossen und der Zyklus beginnt von neuem. Der Zyklus kann innerhalb von 22 Sekunden erfolgen.

In einem beispielhaften Formpressverfahren wird wie beim Spritzgussverfahren eine homogene Masse aus Baobab-Fasern, pflanzlicher Stärke, Wasser und Konservierungsstoffen gebildet. Besonders vorteilhaft ist es auch hier, zu der Masse auch Magnesiumstearat hinzuzugeben. Dabei enthält die Masse vorzugsweise 1-20%, noch bevorzugter 2-10% und am bevorzugtesten 3-8% Magnesiumstearat in der Trockenmasse (d.h. Masse ohne Wasseranteil). Eine beispielhafte geeignete Zusammensetzung umfasst 8% Baobab-Fasern, 83,5% Kartoffelstärke, 8% Magnesiumstearat und 0,5% Konservierungsstoffe. Nach dem Mischen wird die Masse in den erhitzten Hohlraum einer Pressform eingebracht. Die Pressform wird unter Einsatz eines Druckkolbens geschlossen. Durch den Druck erlangt die Masse die von der Pressform vorgegebene Form (Becher, Schale, etc.). Hier dient die Temperatur zur Beeinflussung des Aushärtevorgangs der Masse. Dabei entweicht der Wasseranteil in Form von Gas. Nach dem Abkühlen kann das fertige Produkt aus der Pressform entnommen und ggf. nach- oder weiterverarbeitet werden (Abtrennung von Materialüberschuss, Bedrucken etc.).

Die durch Spritzgießen oder Formpressen erhaltenen Produkte geben dem erzeugten Grundmaterial (Baobab-Pulpe) die gewünschte Dichte und Stabilität. Des Weiteren ermöglicht dieses Verfahren, ein wasserabweisenderes Material zu erzeugen. Das erzeugte Material bleibt 100% biologisch abbaubar und natürlich.

Der Faseranteil der Masse beträgt in der Regel 20—40 %. Höhere Faseranteile führen in Kombination mit den relativ geringen Temperaturen von 180-200°C zu einer unvollständigen Füllung der Guss- oder Pressform oder zu einer ungleichmäßigen Faserverteilung. Temperaturen über 200 °C führen zu Brandflächen bzw. zu einer Beschädigung des Materials. Die geringeren Temperaturen bei der Herstellung führen auch zu einem geringeren Energiebedarf und die Zykluszeiten können verkürzt werden.

Das Spritzgießen und insbesondere erweiterte spezielle Verfahren erlauben eine nahezu freie Wahl von Form und Oberflächenstruktur wie z. B. glatte Oberflächen, Narbungen für berührungsffeundliche Bereiche, Muster, Gravuren und Farbeffekte (Lebensmittelfarbe) .

Ein Aspekt der Erfindung bezieht sich auf Zusammensetzungen (oben auch als „Masse“ bezeichnet) aus Baobab-Fasern, die für den Einsatz in Spritzguss- und Formpressverfahren geeignet sind. Wie oben erwähnt, ist es dabei besonders vorteilhaft, zu diesen Zusammensetzungen Magnesiumstearat hinzuzugeben. Magnesiumstearat wirkt als Gleitmittel und bewirkt, dass sich das gegossene Objekt leichter aus der Form lösen lässt, was z.B. Beschädigungen verhindert. Dabei enthalten die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise 1-20%, noch bevorzugter 2-10% und am bevorzugtesten 3-8% Magnesiumstearat in der Trockenmasse (d.h. Masse ohne Wasseranteil). Die Baobab-Fasem in der Zusammensetzung werden nach einem der oben beschriebenen Verfahren gewonnen. Der Anteil der Baobab-Fasern beträgt vorzugsweise 1-50% der Trockenmasse, bevorzugtet 2-20% der Trockenmasse, noch bevorzugter 5-10% der Trockenmasse. Vorzugsweise enthält die Zusammensetzung auch Stärke. Der Anteil der Stärke kann 30-98% der Trockenmasse, bevorzugter 60-97% der Trockenmasse, noch bevorzugter 70- 90% der Trockenmasse betragen. Zusätzlich können auch Konservierungsstoffe zugegeben werden, um die Zusammensetzungen haltbarer zu machen. Der Gehalt an Konservierungsstoffen kann z.B. 0,1-2% betragen, vorzugsweise 0,5%. Eine beispielhafte geeignete Zusammensetzung umfasst in der Trockenmasse 8% Baobab-Fasem, 83,5% Kartoffelstärke, 8% Magnesiumstearat und 0,5% Konservierungsstoffe. Die untenstehende Tabelle 1 zeigt beispielhafte Ausführungsformen von Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung. Die Prozentangaben beziehen sich auf die Trockenmasse

BEISPIELE

Die vorliegende Erfindung wird durch die nachfolgenden, nicht einschränkenden Beispiele detailliert beschrieben.

Beispiel 1 : Mechanischer Faseraufschluss Tau-Roste zürn Erhalt von Baobab -Fasern

(Durchführung ui Andalusien. Spanien i.

Die Baobab-Sprösslinge/Jungbäume wurden maschinell mittels des Simon RPNC-Leek Harvesters aus dem Boden gezogen. Danach wurden mit einem scharfen Gegenstand (Messer) per Hand Blätter und Knolle vom Stängel/Stamm der Sprösslinge/Jungbäume getrennt. Anschließend wurde eine Entwäs s erung durchgeführt. Dazu wurde der Baobab-Rohstoff in die Hydraulische Doppelständerpresse (hydraulische Press-Maschine) von Dieffenbacher eingeführt. Diese entwässerte den Baobab durch Druckaufbringung von 10.000 N/m ² und verbesserte damit die Freilegung der Fasern.

Danach wurden die entwässerten Baobab-Sprös slinge /Jungbäume der Tau-Röste durchzogen. Die Sprösslinge/Jungbäume wurden auf direkt auf dem Boden der Ernte ausgelegt. Der Röst- Prozess hatte eine Dauer von 2,5 Wochen. Die Bildung von Tau auf und im Pflanzenmaterial führte es zu einer Entwicklung von Bakterien und Mikroorganismen. Diese lösen die Pektine im Pflanzenmaterial auf. Dadurch lösten sich langsam die Fasern von dem Rest des Pflanzengewebes. Durch die angewendete V orbehandlung (Entwäs s erung, Faser-Freilegung) wurde eine Beschleunigung des Pektin- Abbaus der Tau-Röste bewirkt.

Anschließend wurde der ganze Stängel/ Stamm in eine vollautomatische Decorticator-Maschine von Textile & Composite Pty Ltd. eingefuhrt. Die Stängel/ Stämme wurden durch das Mundstück zu den geriffelten Zuführwalzen geleitet, die die Stängel/ Stämme hielten, während sie gegen einen stationären Stab gefüttert wurden. Zugleich schlug die Stripp-Trommel das Pflanzenmaterial. Die Schlägerbar, der Trommeldurchmesser, die Breite und die Geschwindigkeit variierten je nach Decorticator-Modell und Beschaffenheit der Stängel/ Stämme. Die Trommel schlug den Großteil der pflanzlichen Nicht-Faser-Materie ab und hinterließ die Fasern etwas aufgeraut und mit geringen Rückständen an pflanzlicher Nicht-Faser-Materie.

Nachfolgend wurden die Baobab-Fasern gewaschen und mechanisch getrocknet. Zuletzt wurden die trockenen Fasern gekämmt, in verschiedene Sorten sortiert und in Ballen verpackt.

Das Verfahren ergab eine Ausbeute von einem Faseranteil von 30 bis 40% der Gesamtmasse eines Baobab-Jungbaumes. Die gewonnen Faserbündel sind zirka 80 cm bis 140 cm lang, 2 mm bis 10 mm dick und 10 mm bis 50 mm. Der Fokus des Verfahrens lag auf der Gewinnung von Langfasern möglichst hoher Qualität.

Bei konventioneller Feld/Tau-Röste beträgt die Röst-Dauer zirka 3 bis 8 Wochen. Mit der innovativen V orbehandlung (Entwäs s erung und F aserfreilegung) wurde eine effektive Tau-Röste bereits in einem Zeitraum von etwa 2 Wochen erreicht. Dies stellt eine Zeitersparnis von 30% dar.

Beispiel 2: Mechanischer nach Wasser-Roste zum Erhalt von Baob-ab-

FasctnüDurchführung in 1 ludva Andalusien. Spanien).

Die Baobab-Sprösslinge/Jungbäume wurden maschinell mittels des Simon RPNC-Leek Harvesters aus dem Boden gezogen. Danach wurden mit einem scharfen Gegenstand (Messer) per Hand Blätter und Knolle vom Stängel/ Stamm der Sprösslinge/Jungbäume getrennt. Anschließend wurde eine Entwässerung durchgeführt. Dazu wurde der Baobab-Rohstoff in die Hydraulische Doppelständerpresse (hydraulische Press-Maschine) von Dieffenbacher eingeführt. Diese entwässerte den Baobab durch Druckaufbringung von 10.000 N/m ² und verbesserte damit die Freilegung der Fasern.

Danach wurden die entwässerten Baobab-Sprösslinge/Jungbäume in offene Wasserbehälter gelegt. Somit konnte Hitze durch Sonneneinstrahlung aufgenommen werden. Die Baobab- Sprösslinge /Jungbäume lagen für knapp 3 Tage in warmem Wasser bei T emp er atur en von etwa 34°C. Anschließend wurde der ganze Stängel/ Stamm in eine vollautomatische Decorticator-Maschine von Textile & Composite Pty Ltd. eingeführt. Die Stängel/Stämme wurden durch das Mundstück zu den geriffelten Zufuhrwalzen geleitet, die die Stängel/ Stämme hielten, während sie gegen einen stationären Stab gefüttert wurden. Zugleich schlug die Stripp-Trommel das Pflanzenmaterial. Die Schlägerbar, der Trommeldurchmesser, die Breite und die Geschwindigkeit variierten je nach Decorticator-Modell und Beschaffenheit der Stängel/ Stämme. Die Trommel schlug den Großteil der pflanzlichen Nicht-Faser-Materie ab und hinterließ die Fasern etwas aufgeraut und mit geringen Rückständen an pflanzlicher Nicht-Faser-Materie.

Nachfolgend wurden die Baobab-Fasern gewaschen und mechanisch getrocknet. Zuletzt wurden die trockenen Fasern gekämmt, in verschiedene Sorten sortiert und in Ballen verpackt.

Das Verfahren ergab eine Ausbeute von einem Faseranteil von 30 bis 40% der Gesamtmasse eines Baobab-Jungbaumes. Die gewonnen Faserbündel sind zirka 80 cm bis 140 cm lang, 2 mm bis 10 mm dick und 10 mm bis 50 mm. Der Fokus des Verfahrens lag auf der Gewinnung von Langfasern möglichst hoher Qualität.

Bei konventioneller Wasser-Röste beträgt die Dauer zirka 3 bis 7 Tage bei einer Temperatur von über 30 °C. Bei Temperaturen von unter 30 °C beträgt die Dauer 2 bis 3 Wochen. Mit der innovativen V orbehandlung (Entwässerung und Faserffeilegung) wurde die Wasser-Röste bei Temperaturen von etwa 30 °C bereits in einem Zeitraum von knapp 3 Tagen erreicht. Bei Wassertemperaturen von unter 30 °C wurde eine effektive Röste nach der innovativen V orbehandlung in etwa 1,5 Wochen erreicht.

Beispiel 3: Chemischer KrnftauEchluss zum Krlmk von Baobab-Fasern.

Die Baobab-Sprösslinge /Jungbäume -wurden direkt bei der Ernte von einem Mähdrescher von Deutz-Fahr Gigant 500 zu Hackschnitzeln verarbeitet. Diese Hackschnitzel wurden anschließend in die Hydraulische Doppelständerpresse (hydraulische Press-Maschine) von Dieffenbacher. Die hydraulische Doppelständerpresse entwässerte die Hackschnitzel durch Druckaufbringung von 10.000 N/m ² und verbesserte dadurch die Freilegung der Fasern.

Anschließend wurden die Hackschnitzel in einen mit Wasser gefüllten metallischen Behälter gelegt. Es wurden die folgenden Chemikalien zugeführt: 15% Natriumhydroxid (NaOH), 4% Natriumsulfid (Na ₂ S). Die Menge der Chemikalien in Prozent (%) ist bezogen auf die Masse des eingesetzten Baobab-Pflanzenmaterials. Das Gemisch wurde bei einem Druck von 10 bar auf eine Temperatur von 90 °C erhitzt. Dies ermöglichte eine sehr schnelle Lösung des Pektins und Lignins innerhalb eines Zeitraums von zirka 2,5 Stunden. Durch die vorausgehende Zerkleinerung in Hackschnitzel war kein weiterer Aufs chlus s s chtitt nötig.

Zuletzt wurde der erzeugte Zellstoff getrocknet, gesäubert und verpackt.

Das Verfahren ergab eine Ausbeute von 50 % trockenem Zellstoff. Das eingesetzte, entwässerte Baobab-Pflanzenmaterial hatte einen Cellulose-Gehalt von 53 %.

Die Länge der einzelnen Fasern im Zellstoff, gewonnen aus dem Baobab-Pflanzenmaterial, betrug etwa 2-4,6 mm, die Breite etwa 0,025-0,050 mm.

Durch die innovative V orbehandlung (Entwässerung/Faserfreilegung) war eine Einsparung der eingesetzten Chemikalien möglich. Verglichen mit konventionellen Verfahren betrug die Einsparung bei Natriumhydroxid (NaOH) 5%, bei Natriumsulfid (Na ₂ S) 1%. Auch die Dauer des chemischen Kraftaufschlusses konnte verringert werden, bei konventionellen Verfahren beträgt diese bis zu 6 Stunden. Wurde die Dauer des chemischen Kraftaufschlusses nach innovativer V orbehandlung verlängert, ermöglichte dies eine weitere Reduzierung der zugefuhrten Chemikalien von bis zu 20% verglichen mit konventionellen Verfahren.

Beispiel 4. Ultraschall Aufschluss zum Erhalt von Baobab-Fasern.

Die Baobab-Sprösslinge/Jungbäume wurden maschinell mittels des Simon RPNC-Leek Harvesters aus dem Boden gezogen. Danach wurden mit einem scharfen Gegenstand (Messer) per Hand Blätter und Knolle vom Stängel/Stamm der Sprösslinge/Jungbäume getrennt. Anschließend wurde eine Entwässerung durchgefuhrt. Dazu wurde der Baobab-Rohstoff in die Hydraulische Doppelständerpresse (hydraulische Pres s-Maschine) von Dieffenbacher eingefuhrt. Diese entwässerte den Baobab durch Druckaufbringung von 10.000 N/m ² und verbesserte damit die Freilegung der Fasern.

Danach wurde der Stängel/ Stamm des Baobab-Sprösslings/Jungbaums in eine wässrige Lösung gelegt. Die Lösung wurde mittels des Ultraschall-Prozessors Hielscher's Ultraschall UIP16000 mit einem Ultraschallfeld bearbeitet. Während dieses Prozesses wurden die Fasern gereinigt. Begleitstoffe, Mikroorganismen, Färb- und Geruchstoffe und lösliche organische Bestandteile wurden weitgehend herausgelöst.

Anschließend wurden die Fasern geöffnet und nochmals gereinigt und unter Hitzeeinwirkung getrocknet. Die dadurch entfernten Scheben und Kurzfasern sind als Zusatzprodukte verwendbar. Das Faser-Scheben-Gemisch ist als Nebenprodukt verwertbar. Zuletzt wurden die trockenen Fasern gekämmt und in verschiedene Sorten sortiert und in Ballen verpackt.

Das Verfahren ergab eine Ausbeute von einem Faseranteil von 30 bis 40% der Gesamtmasse eines Baobab- Jungbaumes. Die gewonnen Faserbündel sind zirka 80 cm bis 140 cm lang, 2 mm bis 10 mm dick und 10 mm bis 50 mm. Der Fokus lag auf der Gewinnung von Langfasern möglichst hoher Qualität.

Im Vergleich zu einem Verfahren ohne Entwässerung, ergab sich ein besseres Ergebnis. Durch Entwässern des Pflanz enmaterials und Freilegen der Fasern wurde innerhalb 30% kürzerer Zeit das gleiche Resultat erzielt.

Beispiel 5: Dampfdruck- Aufschluss zum Erhall· von Baobab- Fasern nn Lai ormafi sab.

Die Baobab-Sprösslinge /Jungbäume wurden maschinell mittels des Simon RPNC-Leek Harvesters aus dem Boden gezogen. Danach wurden mit einem scharfen Gegenstand (Messer) per Hand Blätter und Knolle vom Stängel/ Stamm der Sprösslinge/Jungbäume getrennt. Anschließend wurde eine Entwässerung durchgeführt. Dazu wurde der Baobab- Rohstoff in die Presswalze-Rundbiege-Maschine von Davi eingeführt. Diese entwässerte den Baobab durch Druckaufbringung von 8.000 N/m ² und verbesserte die Freilegung der Fasern.

Danach wurde das Baobab-Pflanzenmaterial mittels hohen Drucks (50 bar) bei einer Temperatur von 200 °C in einem Sattdamp fzustand mit alkalischem Dampf für einen Zeitraum vom 5 Minuten behandelt. Daraufhin folgte eine rapide Absenkung des Drucks. Hierbei verdampfte das Wasser im Baobab-Pflanzenmaterial. Dies bewirkte einen Zerfall des Zellverbundes in Einzelfasern.

Die Fasern wurden getrocknet, die trockenen Fasern gekämmt und in verschiedene Sorten sortiert und in Ballen verpackt.

Das Verfahren ergab eine Ausbeute von einem Faseranteil von 30 bis 40% der Gesamtmasse eines Baobab- Jungbaumes. Die gewonnen Faserbündel sind zirka 80 cm bis 140 cm lang, 2 mm bis 10 mm dick und 10 mm bis 50 mm. Der Fokus liegt auf der Gewinnung von Langfasem möglichst hoher Qualität.

Im Vergleich zu einem Verfahren ohne Entwässerung ergab sich durch die V orbehandlung ein besseres Ergebnis. Durch das Entwässern musste weniger Wasser verdampfen, somit hatte das Baobab-Pflanzenmaterial einen niedrigeren Wasseranteil. Daraus folgend wurde 30% weniger Zeit für das gleiche Resultat in Anspruch genommen. Eine kürzere Anwendung des Dampfdruck-Aufschlusses bringt auch eine erhebliche Energieerspamis mit sich.

Beispiel : Natural-Pulpmg zum Lühalt von Baobab- Fasern Zells Loft

Die Baobab-Sprösslinge/Jungbäume wurden direkt bei der Ernte von einem Mähdrescher von Deutz-Fahr Gigant 500 zu Hackschnitzeln verarbeitet. Diese Hackschnitzel wurden anschließend in die Hydraulische Doppelständerpresse (hydraulische Press-Maschine) von Dieffenbacher. Die hydraulische Doppelständerpresse entwässerte die Hackschnitzel durch Druckaufbringung von 10.000 N/m ² und verbesserte dadurch die Freilegung der Fasern.

Anschließend wurden die Baobab-Hackschnitzel zusammen mit Ameisensäure und Wasserstoffperoxid (H _j O^ bei einer Temperatur von 120 °C für 3 Stunden in einen metallischen Behälter gekocht. Zudem wurde ein Druck von 7 bar angelegt. Die Konzentrationen von Ameisensäure und Wasserstoffperoxid lagen bei 10% und 17% (zusammengenommen also 27%) der Masse des eingesetzten Baobab-Pflanzenmaterials· Im Anschluss konnte die Ameisensäure über destiHative Schritte zu zirka 97% zurückgewonnen werden. Durch die vorausgehende Zerkleinerung des Baobab-Pflanzenmaterials in Hackschnitzel war kein weiterer Aufschlussschritt nötig.

Zuletzt wurde der erzeugte Zellstoff getrocknet, gesäubert und verpackt.

Das Verfahren ergab eine Ausbeute von 50 % trockenem Zellstoff. Das eingesetzte entwässerte Baobab-Pflanzenmaterial hatte einen Cellulose-Gehalt von 53 %.

Die Länge der einzelnen Fasern im Zellstoff, gewonnen aus dem Baobab-Pflanzenmaterial, beträgt etwa 2-4,6 mm, die Breite etwa 0,025-0,050 mm.

Im Vergleich zu einem Verfahren ohne Entwässerung, konnte das gewünschte Ergebnis mit einer Zeitersparnis von 15% erreicht werden. Durch die Entwässerung und Freilegung der Fasern wurde zudem die Menge der zugeführten Chemikalien um etwa 10% reduziert.