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Title:
SYSTEM FOR CONVERTING WOOD FIBRES INTO A STATE PROCESSED BY METERING DEVICES, PREPARED WOOD FIBRE MATERIAL AND EXTRUDATE PRODUCED THEREFROM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2011/029904
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for converting wood fibres into a state processed by metering devices. The invention further relates to a wood fibre material that is prepared using said method and to an extrudate produced therefrom in the form of a granulated compound, sections or injection moulded parts. Wood fibres from industrial pulping processes cannot be metered without the length of said fibres being drastically shortened, (said fibres being already short in relation to other natural fibres). By dividing the fibres into small, discrete fibre portions, which can be predetermined in size and characteristics and can thus be metered, by means of a moving tool together with a perforated plate, a metering device can discharge the material thus prepared in a reproducible manner and the structure of the fibres remains largely intact.

Inventors:
THEURL MICHAEL (AT)
Application Number:
PCT/EP2010/063315
Publication Date:
March 17, 2011
Filing Date:
September 10, 2010
Export Citation:
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Assignee:
THEURL LEIMHOLZBAU GMBH (AT)
THEURL MICHAEL (AT)
International Classes:
B27N3/28; B02C18/06; B27N1/00; B27N3/04; D21B1/06
Domestic Patent References:
WO2006060714A12006-06-08
WO2007137378A22007-12-06
WO2006060714A12006-06-08
WO2007137378A22007-12-06
Foreign References:
US3967785A1976-07-06
US4381082A1983-04-26
DE10214654B42007-04-19
CA2473319A12006-01-09
CA2565260A12007-04-24
CA2584888A12007-11-05
AT504709A12008-07-15
DE10121034B42005-08-25
DE1089540B1960-09-22
DE19616892A11996-11-21
CA2473319A12006-01-09
CA2565260A12007-04-24
CA2584888A12007-11-05
AT504709A12008-07-15
DE10121034B42005-08-25
DE10214654B42007-04-19
DE1089540B1960-09-22
DE19616892A11996-11-21
Attorney, Agent or Firm:
DILG, HAEUSLER, SCHINDELMANN PATENTANWALTSGESELLSCHAFT MBH (DE)
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Claims:
P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Verfahren zur Überführung von Holzfasern in einen durch

Dosiervorrichtungen verarbeitbaren Zustand, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch

ein Zuführen eines zusammenhängenden Ausgangsmaterials aus Holzfasern, und

ein Aufteilen des zusammenhängenden Ausgangsmaterials aus Holzfasern durch eine Portioniervorrichtung mit einem bewegten

Werkzeug in kleinere, diskrete und in Größe und Eigenschaften

vorherbestimmbare Faserportionen unter weitgehender Beibehaltung der Faserstruktur.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufteilung des Ausgangsmaterials aus Holzfasern in dosierbare Faserportionen durch die Größe von Öffnungen in einer Lochplatte der Portioniervorrichtung eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Aufteilens neben dem Aufteilen in

vorherbestimmbare Faserportionen auch ein Aufteilen in alle kleineren Faserportionen bis hin zur Einzelfaser im aufbereiteten Holzfasermaterial aufweist.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass

das zusammenhängende Holzfasermaterial in verdichteter Form, insbesondere als Pressballen, der Portioniervorrichtung zugeführt wird .

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass

das portionierte Holzfasermaterial einer Dosiervorrichtung zugeführt wird .

6. Verfahren Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass

die Dosiervorrichtung eine gravimetrische Dosierung durchführt.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiervorrichtung eine volumetrische Dosierung durchführt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch

gekennzeichnet, dass

das dosierte portionierte Holzfasermaterial nach der

Dosiervorrichtung in einer Übergabeeinrichtung weiterbefördert wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch

gekennzeichnet, dass

das portionierte, in der Dosiervorrichtung dosierte Holzfasermaterial in einer Fördereinrichtung geführt wird und darin kompaktiert wird .

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung einen Schneckenförderer, einen

Doppelschneckenförderer und/oder einen konischen Schneckenförderer aufweist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass einem Extrusionsprozess das dosierte portionierte

Holzfasermaterial und/oder ein Kunststoff und/oder ein Additiv getrennt voneinander zugeführt wird. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass

das dosierte portionierte Holzfasermaterial mit zumindest einer weiteren Komponente, insbesondere aufweisend den Kunststoff, insbesondere einen thermoplastischen Kunststoff, und/oder das Additiv, insbesondere als Haftvermittler, in einer der Dosiervorrichtung

nachgeschalteten ersten Mischeinrichtung gänzlich oder teilweise zu einer Mischung vermischt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Mischeinrichtung einen Stopftrichter aufweist und die

Mischung in dem Stopftrichter gänzlich oder teilweise vermischt und kompaktiert wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass

in einer zweiten Mischeinrichtung der Kunststoff und das Additiv zu einer Komponentenmischung vermischt werden und die

Komponentenmischung der ersten Mischeinrichtung zugeführt wird . 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass

die Mischung dem Extrusionsprozess zugeführt wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Mischeinrichtung der Kunststoff und/oder das Additiv und das dosierte portionierte Holzfasermaterial zu der

Komponentenmischung vermischt werden und die Komponentenmischung der ersten Mischeinrichtung oder dem Extrusionsprozess zugeführt wird .

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass

der Kunststoff in einer ersten Komponentendosiervorrichtung dosiert wird und/oder das Additiv in einer zweiten

Komponentendosiervorrichtung dosiert wird.

18. Holzfasermaterial, hergestellt entsprechend einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5. 19. Holzfasermaterial nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass

das Holzfasermaterial Schüttdichten zwischen 0,015 kg/dm3 und 0,1 kg/dm3, insbesondere Schüttdichten zwischen 0,02 kg/dm3 und 0,04 kg/dm3, aufweist.

20. Extrudat, hergestellt entsprechend den Ansprüchen 11, 15 oder

16.

21. Extrudat nach Anspruch 20, ausgebildet in Form eines

granulierten Compounds, eines Profils oder eines Spritzgussteils.

22. Extrudat nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Holzfaseranteil in dem Extrudat einen Massenanteil am

Gesamtkomposit zwischen 20 % und 80 %, insbesondere zwischen 50 % und 70 %, einnimmt. 23. Faserverbundprodukt, hergestellt aus einem Holzfasermaterial gemäß Anspruch 18 oder 19 oder aus einem Extrudat gemäß Ansprüchen 20 bis 22.

24. Anordnung zur Überführung von Holzfasern in einen durch Dosiervorrichtungen verarbeitbaren Zustand, wobei die Anordnung aufweist:

eine Zuführeinrichtung zum Zuführen eines zusammenhängenden Ausgangsmaterials aus Holzfasern;

eine Portioniervorrichtung mit einem bewegten Werkzeug, die eingerichtet ist, das zugeführte zusammenhängende Ausgangsmaterial aus Holzfasern in kleinere, diskrete und in Größe und Eigenschaften vorherbestimmbare Faserportionen unter weitgehender Beibehaltung der Faserstruktur aufzuteilen. 25. Anordnung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Portioniervorrichtung eine Lochplatte aufweist,

wobei die Lochplatte unterhalb eines Eingriffbereiches des bewegten Werkzeuges angeordnet ist und einen Arbeitsraum des Werkzeuges nach unten hin abschließt.

26. Anordnung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegte Werkzeug ein vor der Lochplatte laufendes rotierendes Werkzeug ist, und

dass die Aufteilung in dosierbare Faserportionen durch das rotierende Werkzeug erfolgt.

27. Anordnung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass das rotierende Werkzeug zur Aufteilung in dosierbare Faserportionen

Schneidmesser oder ein walzenförmiges Werkzeug mit einer zur

Aufteilung geeigneter Oberfläche mit Kämmen, Stiften, Riffeln oder Stacheln aufweist.

28. Anordnung nach einem der Ansprüche 24 bis 27, aufweisend eine Dosiervorrichtung zum Dosieren einer vorgebbaren Menge des portionierten Holzfasermaterials.

29. Anordnung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiervorrichtung einen Vorratstrichter samt Dosierregelung und

Materialaustrag aufweist.

30. Anordnung nach Anspruch 28 oder 29,

wobei die Dosiervorrichtung derart ausgebildet ist, dass eine gravimetrische und/oder eine volumetrische Dosierung durchführbar ist. 31. Anordnung nach einem der Ansprüche 28 bis 30, ferner aufweisend

einer Übergabeeinrichtung, welche eingerichtet ist, das dosierte portionierte Holzfasermaterial nach der Dosiervorrichtung

weiterzubefördern.

32. Anordnung nach einem der Ansprüche 28 bis 31, ferner aufweisend

eine Fördereinrichtung, welche eingerichtet ist, das dosierte portionierte Holzfasermaterial nach der Dosiervorrichtung zu führen und zu kompaktieren.

33. Anordnung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung einen Schneckenförderer, einen

Doppelschneckenförderer und/oder einen konischen Schneckenförderer aufweist.

34. Anordnung nach einem der Ansprüche 28 bis 33, ferner aufweisend

einen Extruder zum Durchführen eines Extrusionsprozesses, wobei der Extruder derart eingerichtet ist, dass das dosierte portionierte Holzfasermaterial und/oder ein Kunststoff und/oder ein

Additiv getrennt voneinander zuführbar sind.

35. Anordnung nach einem der Ansprüche 28 bis 33, ferner aufweisend

eine erste Mischeinrichtung, welche der Dosiervorrichtung nachgeschaltet ist und die erste Mischeinrichtung derart eingerichtet ist, dass das dosierte portionierte Holzfasermaterial mit zumindest einer weiteren Komponente, insbesondere aufweisend den Kunststoff, insbesondere einen thermoplastischen Kunststoff, und/oder das Additiv, insbesondere ein Haftvermittler, zu einer Mischung mischbar ist.

36. Anordnung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Mischeinrichtung einen Stopftrichter aufweist,

wobei der Stopftrichter derart ausgebildet ist, dass die Mischung hm mischbar und kompaktierbar ist.

37. Anordnung nach Anspruch 34 oder 36, ferner aufweisend eine zweite Mischeinrichtung, welche derart ausgebildet ist, dass der Kunststoff und das Additiv zu einer Komponentenmischung mischbar sind, und

wobei die zweite Mischeinrichtung derart eingerichtet ist, dass die

Komponentenmischung der ersten Mischeinrichtung zuführbar ist.

38. Anordnung nach einem der Ansprüche 35 bis 37, ferner aufweisend

den Extruder zum Durchführen eines Extrusionsprozesses, wobei der Extruder derart eingerichtet ist, dass die Mischung zuführbar ist.

39. Anordnung nach einem der Ansprüche 34 bis 38, ferner aufweisend

eine erste Komponentendosiervorrichtung zum Dosieren des Kunststoffs, und

eine zweite Komponentendosiervorrichtung zum Dosieren des Additivs.

Description:
System zur Überführung von Holzfasern in einen durch Dosiervorrichtungen verarbeitbaren Zustand, sowie aufbereitetes

Holzfasermaterial und Extrudat daraus

Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der

österreichischen Patentanmeldung A 1445/2009, eingereicht am 11. September 2009, deren Offenbarung hiermit mittels Bezugnahme in die Offenbarung dieser Patentanmeldung miteinbezogen wird.

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Holzfasern. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Holzfasermaterial.

Die Erfindung betrifft ferner ein Extrudat.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Faserverbundprodukt. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Anordnung zur

Behandlung von Holzfasern.

Hintergrund der Erfindung

Obwohl sich der Stand der Technik schon mit der Dosierung und der eventuell vorangehenden Vorbehandlung von faserförmigen Materialen oder Naturfasern im allgemeinen befassen, so bietet keines der darin genannten Verfahren oder deren Vorrichtungen eine geeignete

Möglichkeit zur Überführung von Holzfasern in einen mit

Dosiervorrichtungen verarbeitbaren Zustand, wobei die typische

Faserstruktur weitgehend erhalten bleiben soll und keine starke

Verkürzung des Fasermaterials damit einhergeht.

Zumeist wird der Begriff "Holzfasern" - vor allem Zusammenhang mit thermoplastischen Kompositen - zu Unrecht verwendet, da in Wahrheit gemahlene Holzspäne zum Einsatz kommen. So wird

beispielsweise in der Veröffentlichung WO 2006/060714 AI mehrfach auf "cellulosic material ... selected from ... wood fibers" Bezug genommen, allerdings kann aus den Ausführungsbeispielen ersehen werden, dass "wood flour", also vermahlene Holzspäne ("Holzmehl") mit den typischen Korngrößen, dokumentiert an den Maschenweiten "40 / 60 mesh", verarbeitet wird .

Es ist nämlich bei der Verarbeitung von Holzspänen für

Kompositwerkstoffe, beispielsweise für Wood Polymer Composites (WPC) im Extrusionsverfahren, für eine anzustrebende Prozessstabilität und Kompositqualität notwendig, dass die Späne recht einheitliche

Korngrößen aufweisen. So liegt das gebräuchlichste Holzspanprodukt für WPC meist in einem Größenbereich von ca. 300 - 500 pm (max. ca. 1000 pm). Die Schüttdichten für dieses Material liegen in der Regel zwischen 0,19 bis 0,22 g/cm 3 , während gröbere Späne auch Schüttdichten bei oder unterhalb von 0,10 g/cm 3 aufweisen können. Das typische

Verhältnis von Länge zur Breite (aspect ratio bzw. Schlankheitsgrad) liegt bei Holzspänen hauptsächlich zwischen 1 und 4 (max. bei ca. 6), diese sind also eher von kubischer Form. Demgegenüber weisen Holzfasern einen Schlankheitsgrad im Mittel zwischen 20 : 1 und 80 : 1 auf, wobei aber bis zu 100 : 1 erreicht werden kann. Holzfasern sind also von deutlich langgestreckter Form - beispielsweise können Holzfaserbündel

Abmessungen von 20.000 : 1.000 pm zeigen, während die anatomische Holzfasereinzelzelle etwa ein Verhältnis von ca. 5.000 : 50 pm aufweist. Daneben darf auch das manchmal aufscheinende Holzfaserpulver verarbeitungstechnisch keinesfalls mit Holz- bzw. Refinerfasern

verglichen werden.

Weiters wird in dem bisher dokumentierten Stand der Technik zwar mehrfach auf Methoden und Vorrichtungen zur kontrollierten Abgabe von Naturfasermaterial eingegangen, jedoch geht aus den Ansprüchen selbst oder den Beschreibungen zur Aufgabenlösung sowie evt.

Ausführungsbeispielen deutlich hervor, dass im speziellen die Erfindungen auf geschnittene Langfasern von Flachs, Hanf, Kenaf, Jute, Ramie oder Sisal usw. Bezug nehmen, während Holzfasern nicht erwähnt werden. So macht die Veröffentlichung WO 2007/137378 A2 ein Verfahren zur Herstellung eines thermoplastischen Compounds aus Naturfasern und Polyamiden bekannt, welches voraussetzt, dass das Fasermaterial zuvor in einer "cutting knive mill" auf verarbeitbare Längen von 0,1 bis 15 mm gekürzt wird und erst dann, nach weiterer chemischer Behandlung und Trocknung, einer Extrusion zugeführt. In der Anmeldung CA 2473319 (AI) wiederum werden zur Herstellung des thermoplastischen Komposits durch Extrusion Flachsfasern verwendet, welche zuvor "on a Standard scutching mill / grinding mill" gekürzt werden müssen.

Da die angeführten Fasern von Caraua und Flachs, sowie jene aller übrigen aus Nicht-Holz-Pflanzen, in ihrer Gestalt und ihren Eigenschaften markante Unterschiede zu den Holzfasern selbst aufweisen, soll im

Weiteren kurz auf die chemischen, biologischen und

produktionstechnischen Ursachen hierfür und deren Konsequenzen für die weitere Verarbeitung eingegangen werden. Während nachfolgend Begriffe wie Faser, Naturfaser, Holzfaser oder Refinerfaser das industriell gewonnene Fasermaterial benennen, nimmt die Bezeichnung Faserzelle auf die anatomische Einzelzelle im ursprünglichen Zellverband Bezug.

In erster Hinsicht ist bei Holzzellen in der Zellwand neben den Polysacchariden wie Zellulose und den Hemizellulosen auch das davon völlig verschiedene Lignin, der eigentliche„Verholzungs- oder Holzstoff", in einem sehr viel höherem Anteil vorhanden als bei den übrigen

Faserpflanzen. Lignin ist amorph und übernimmt entscheidenden Anteil an Druckfestigkeiten, allerdings sind die isolierten Holzfasern dadurch auch spröder. Weiters werden die Faserzellen im Stammholz von einem über Jahrzehnte bis Jahrhunderte hinweg aktiven Mantel-Kambium aus durch Zellteilung in stetig gleicher Ausgestaltung gebildet ("sekundäres

Dickenwachstum"). Diese sind damit fest in einen umfangreichen

Verband aus gleichwertigen Zellen eingebunden, wobei sich die

langgestreckten Faserzellen der Nadelhölzern sehr ähneln und eine Länge von typischerweise unter 5 mm aufweisen. Im Gegensatz dazu sind die restlichen Faserpflanzen solche, die sich nur durch ein Spitzenwachstum vergrößern, während eine scheinbare Zunahme der Sprossdicke lediglich durch Streckung der vorhandenen Zellen ohne Zellvermehrung erfolgt ("primäres Dickenwachstum"), worin auch ihre kurze Lebensdauer von nur 1 oder wenigen Jahren begründet liegt. In solchen Pflanzen sind meist nur die dauerhafteren Faserzellen lignifiziert. Diese sind zu sehr langen Faserbündeln aus zum Teil hunderten Einzelzellen angeordnet und können leicht vom übrigen, nicht faserigen Zellverband getrennt werden. Bei Flachs, Hanf, Kenaf, Jute und Ramie beispielsweise kommen die Faserbündel im Bast, also dem weichen Teil der Rinde, und somit in Randlage um den Sproß ("Bastfasern") vor, während jene von Sisal eingebettet in Gewebe aus dünnwandigen, zumeist parenchymatischen Zellen im Blatt angeordnet sind ("Blattfasern").

Zuletzt besteht aufgrund der dargelegten Anatomie ein wesentlicher Unterschied zwischen der Holzfaser und den übrigen Naturfasern bedeutenderweise in den Verfahren zur Aufschließung aus dem

Zellverband und in den Ausformungen der Faserprodukte selbst. Mit den Aufschließungsverfahren für Faserpflanzen ohne sekundärem

Dickenwachstum können wegen der leichteren Lösung aus der Pflanze diese langen Faserbündel fast vollständig in Ihrer natürlichen Länge isoliert werden. Diese Naturfasern werden somit, abhängig von der Spezies, mit mittleren Längen von ca. 30 - 60 cm gehandelt und können leicht zu Rovings gebündelt, zu Fäden oder Seilen gedreht oder weiter zu Geweben bzw. Vliesen verwoben und, falls erwünscht, auch wieder aufgeschnitten, also in kürzere Abschnitte aufgeteilt werden.

Die Aufschließung von Stammholz hingegen benötigt andere

Verfahren, die in verschiedener Weise mechanische (Aufmahlen), thermische (Druck-Wärme) und chemische Aufschließungsschritte umfassen. Im Rahmen der heute industriell fast ausschließlich

verwendeten thermo-mechanischen Refinertechnologie wird es zuerst zerkleinert, die Holzteile anschließend unter Zuführung von Dampf und unter Druck aufgekocht und schließlich einem Scheibenrefiner, ein Mahlwerkzeug, zugeführt werden, wo der Zellverband - im Gegensatz zur Aufschließung der übrigen Faserpflanzen - bis hinunter zur anatomischen Einzelfaser aufgelöst wird ohne diese selbst im größeren Ausmaß zu zerstören. Daneben bleibt aber auch hier noch ein gewisser Anteil an Faserbündel bestehen, die natürlich größere Abmessungen besitzen, wenn auch weit unter den zuvor beschriebenen.

Der so gewonnene Holzfaserstoff, auch TMP(Thermo-mechanical Pulp) oder Refinerfasern genannt, kann daher bezüglich der Längen seiner Faserbestandteile einen weiten Bereich von 1/10 mm bis zu 35 mm oder mehr aufweisen, wobei allerdings der Mittelwert im Bereich etwas unterhalb der natürlichen Länge der Einzelfaser zu liegen kommt, so etwa beispielsweise zwischen 2 mm und 4 mm. Eine ähnlich weit ausladende Normalverteilung gilt für deren Durchmesser. Alle industriell aus dem Stammholz von Bäumen isolierten Holzfasern bleiben somit in Ihrer Länge deutlich hinter den aus den übrigen Faserpflanzen isolierten Faserbündeln zurück.

Ein entscheidender Vorteil der Holzfaser ist deren weltweite

Versorgungssicherheit. So betrug laut FAO 2005 die weltweite Produktion von Holzfasern alleine für Zellstoff und Faserplatten ca. 440 Mio Tonnen, während sich die produzierten Mengen von Hanf, Flach, Jute, Kenaf und Sisal zusammen nur auf ca. 5 Mio Tonnen summierten. Zudem stehen Holzfasern ohne die für saisonal angebaute Faserpflanzen typischen Schwankungen im Ernteerfolg zur Verfügung.

Nun werden in der Schutzrechtsliteratur, welche die Verarbeitung und Vorbehandlung von Naturfasern für nachfolgende

Dosiervorrichtungen beschreibt, beispielsweise in Extrusionsanlagen, einerseits Holzfasern, beispielsweise Refinerfasern aus thermo- mechanischer Aufschließung, nicht erwähnt und deren Besonderheiten im Vergleich zu anderen Naturfasern somit nicht berücksichtigt, andererseits aber auch für die zitierten Naturfasern gar keine Aussagen zur Art der Faservorbehandlung getroffen, so etwa in den Veröffentlichungen CA 2565260 AI oder CA 2584888 (AI). Dies ist aber, wie oben dargelegt zumindest im Fall von Holzfasern, notwendig.

Denn die typischen Eigenschaften von selbst kurzen Holzfasern, sich zu krümmen, zu verhaken, zu Knäuel zusammenzuschließen usw.

unterscheidet diese wesentlich von geschnittenen Fasern aus

Faserpflanzen ohne sekundärem Dickenwachstum. Da letztere, wie oben ausgeführt, aus gestreckten Faserbündel mit Längen von bis zu 30 oder 60 cm stammen, ist es vor deren Zuführung zu Dosierapparaten oder ähnlichen Vorrichtungen zur kontrollierten Materialabgabe geradezu notwendig, die langen Stränge zu kürzen, da diese sich sonst auch mit Hilfe von Abstreif-, Abkämm-, Stift- oder Dosierwalzen nicht weiter verarbeitet werden könnten. Durch das Schneiden, insbesondere auch durch das Kurzschneiden, kann hier aber Material mit relativ geraden Faserabschnitten gewonnen werden, wodurch ein kontrolliertes Abführen durch die Austragungsvorrichtung von Dosierbehältern oder sogar ein selbsttätiges Abrieseln sowie ein pneumatisches Abführen ermöglicht wird. Dies wird entweder durch geeignete Schnittmaschinen oder beispielsweise auch durch Ballenfräsen, welche lagenweise Fasermaterial von Pressballen abnehmen, erreicht. In diesem Zusammenhang bildet die Patentanmeldung AT 504709 AI kein Verfahren im Sinne der vorliegenden Anmeldung, da die darin bekannt gemachte Vorrichtung zur Zugabe von Komponenten an eventuell im Aufnahmebehälter vorliegende Holzfasern bereits selbst der Vermischung dient. Auch hier bleibt aber unklar, in welcher Gestalt die Holzfasern eingefüllt werden, da nicht nachvollzogen werden kann, wie die Holzfasern im Aufnahmebehälter in eine "stückige oder

teilchenförmige" Form übergehen bzw. als solche dort vorliegen sollen.

In der Patentschrift DE 10121034 B4 wird eine Vorrichtung beschrieben, mit der unter anderem Fasermaterial mit mäßiger bis schlechter Rieselfähigkeit dergestalt in einen Massenstrom überführt werden soll, dass damit ein Extruder zur Herstellung von

thermoplastischem Compound beschickt werden kann. Aus dem

beschreibenden Teil samt angeführten Beispiel geht hervor, dass der Betrieb mit bereits gekürzten Fasern bzw. Kurzschnittfasern aus Pflanzen ohne sekundärem Dickenwachstum - in diesem Fall Flachs mit Längen zw. 1 - 15 mm (mittlere Faserlänge 6 mm) - gestaltet wurde. Ähnliche typische Längenangaben für diese Fasersorten finden sich in weiteren Veröffentlichungen.

Tatsächlich ist es aber im Fall von Holzfasern, beispielsweise

Refinerfasern aus thermo-mechanischer Aufschließung, nicht möglich, eine für Flachs oder ähnliche Langfasern übliche Vorbehandlung durch Fräsen oder Schneiden bis zur annähernden Rieselfähigkeit

durchzuführen, ohne dass dadurch nicht auch eine äußerst starke

Verkürzung des im Vergleich zu den restlichen Naturfasern ohnehin schon kürzeren Holzfasermaterials einhergeht, die faktisch einer Vermahlung und Auftrennung bis zur Einzelfaser gleichkommt, womit die mittlere Faserlänge von beispielsweise 2 - 4 mm weiter stark reduziert werden würde. Mit durchaus schon seit längerer Zeit bekannten Methoden zur Aufschließung von Fasermaterial im Zusammenhang mit nachfolgender Dosierung zur Herstellung von thermoplastischem Compound beschäftigt sich die Patentschrift DE 102 14 654 B4. Allerdings werden auch hier im Zuge der beschriebenen Öffnung und Auflösung von Faserballen mit Ballenfräse oder mit Shredder samt nachfolgender Hammer- oder

Schneidmühle keine Aussagen über die Art der erreichten Umformung, die damit einhergehenden Veränderungen in der Faserstruktur und insgesamt über den Zustand des Fasermaterials nach der Aufbereitung getroffen. Aufgrund der Begriffe "vorzerkleinert" und "aufgelöst" kann jedoch erkannt werden, dass dieses Verfahren für solches Fasermaterial vorgesehen ist, welches nach Durchlauf durch die Hammer- oder

Schneidmühle annähernd in Einzelfasern überführt und sodann abgesaugt werden kann. Dies mag, wie zuvor beschrieben, für kurzgeschnittene Fasern aus Pflanzen ohne sekundärem Dickenwachstum, beispielsweise Flachs oder Hanf, gelten, würde aber bei Holzfasern direkt zu einer Kürzung bis weit unter die ohnehin schon geringe mittlere Faserlänge von 2 -4 mm führen. Folglich verwundert es nicht, dass in den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen einerseits Versuche mit den schon mehrfach erwähnten Flachsfasern, hier mit 6 - 8 mm Länge, andererseits aber mit Synthesefasern aus PET angeführt werden. Insgesamt erscheint der 2stufige Aufbereitungsprozess mit Shredder und nachfolgender Hammer- oder Schneidmühle aufwändig, unwirtschaftlich und ist auch in technischer Hinsicht für Holzfasern nicht geeignet. Holzfasern können weiters nicht in der beschriebenen Ausgestaltung als lose Fasern zur

Verfügung stehen, wohl aber Schnitt- oder Kurzschnittfasern aus Pflanzen ohne sekundärem Dickenwachstum. Zuletzt muss darauf hingewiesen werden, dass die unter dem Punkt Faserdosierung als geeignet zitierten gravimetrischen Dosiervorrichtungen spezielle Bauarten für

Fasermaterial, insbesondere für Kurzschnittfasern aus Pflanzen ohne sekundärem Dickenwachstum, darstellen und daher nicht mit den herkömmlichen Vorrichtungen im Vorfeld von Extrusionsanlagen gleichgestellt werden können. Dies bedeutet, dass neben umfangreichen und aufwändigen Aufschließungsverfahren für das Fasermaterial auch eigene Vorrichtungen zur Dosierung heranzuziehen sind, womit die Wirtschaftlichkeit gegenüber WPC-Compound aus Holzmehl weiter zurückfällt.

DE 1089540 A offenbart ein Verfahren zur Gewinnung einer Matte aus vernetzten Lignozellulosefasern für die Herstellung von

Holzfaserplatten. Eine Fasertrennvorrichtung besteht aus vibrierenden Gittern, einer Windfege und einer Trockenschleuder. Die gewonnenen Fasern werden einem Gehäuse zugeführt, in welchem am Boden symmetrisch angeordnete Öffnungen gebildet sind . Der Durchmesser der Öffnungen ist so gewählt, dass individuellen Fäden aufgrund einer erzeugten Druckluft gegen den Boden gedrückt werden, um durch diese Öffnungen hindurchzutreten. Unterhalb der Öffnungen befindet sich ein Siebband, auf welchem die Fasern ein Vlies bilden.

DE 19616892 AI offenbart ein Verfahren zur Erzeugung eines für die Herstellung von Holzwerkstoffplatten geeigneten Vorprodukts. Das Vorprodukt besteht aus Presslingen . Die Presslinge entstehen dadurch, dass Langfaser-Rohstoffe in einer Koller-Strangpressvorrichtung durch Scherbeanspruchung an und in Strangpresskanälen gekürzt werden. Ein Ausgangsmaterial wird von einem Mahlband befördert und auf dem Mahlband durch sogenannte Kollern zerquetscht. Die Mahlbahn weist ein Sieb am Boden auf, welches die Presskanäle bildet. Es werden hierbei Holzfasern verarbeitet, welche aus Ölpalmen oder C4-Pflanzen stammen.

Aus dem bisher dokumentierten Stand der Technik zu Verfahren oder Vorrichtungen, welche eine kontinuierliche Dosierung von

Naturfasern beschreiben, ist zusammenfassend unmittelbar ersichtlich, dass Holzfasern, beispielsweise Refinerfasern aus thermo-mechanischer Aufschließung, einerseits nicht erwähnt und deren Besonderheiten im Vergleich zu anderen Naturfasern nicht berücksichtigt wurden,

andererseits kann aus den zitierten Schriften aber auch abgeleitet werden, dass solche Holzfasern mit den beschriebenen Verfahren gar nicht verarbeitet werden können, ohne nicht auch deren Ausgestaltung und Faserstruktur stark zu verändern.

Darstellung der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein System zur Aufbereitung von Holzfasern bereitzustellen, sodass diese in einen durch Dosiervorrichtungen verarbeitbaren Zustand überführt werden, wobei die typische Faserstruktur weitgehend erhalten bleibt.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren zur Überführung von

Holzfasern in einen durch Dosiervorrichtungen verarbeitbaren Zustand, durch ein Holzfasermaterial, durch ein Extrudat, durch ein

Faserverbundprodukt und durch eine Anordnung zur Behandlung von Holzfasern mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen

Patentansprüchen gelöst.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Verfahren zur Überführung von Holzfasern in einen durch Dosiervorrichtungen verarbeitbaren Zustand geschaffen, wobei bei dem Verfahren ein zusammenhängendes Ausgangsmaterial aus Holzfasern durch eine Portioniervorrichtung mit einem bewegten Werkzeug in kleinere, diskrete und in Größe und Eigenschaften vorherbestimmbare Faserportionen unter weitgehender Beibehaltung der Faserstruktur aufgeteilt wird.

Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird Holzfasermaterial bereitgestellt, hergestellt entsprechend einem

Verfahren mit den oben beschriebenen Merkmalen. Gemäß noch einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Extrudat bereitgestellt, hergestellt entsprechend einem Verfahren mit den oben beschriebenen Merkmalen.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Faserverbundprodukt geschaffen, hergestellt aus einem Holzfasermaterial mit den oben beschriebenen Merkmalen oder aus einem Extrudat mit den oben beschriebenen Merkmalen.

Gemäß noch einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine Anordnung zur Überführung von Holzfasern in einen durch

Dosiervorrichtungen verarbeitbaren Zustand bereitgestellt, wobei die Anordnung eine Zuführeinrichtung zum Zuführen eines

zusammenhängenden Ausgangsmaterials aus Holzfasern und eine

Portioniervorrichtung mit einem bewegten Werkzeug aufweist, die eingerichtet ist, das zugeführte zusammenhängende Ausgangsmaterial aus Holzfasern in kleinere, diskrete und in Größe und Eigenschaften vorherbestimmbare Faserportionen unter weitgehender Beibehaltung der Faserstruktur aufzuteilen.

Als„Holz" kann insbesondere das feste oder harte Gewebe der Sprossachsen (Stamm, Äste, Zweige) von Bäumen angesehen werden. Holz kann insbesondere als Material angesehen werden, das

(insbesondere in signifikantem Umfang) Lignin in die Zellwand einlagert.

Unter einer„Faser" kann im Rahmen dieser Anmeldung

insbesondere eine Struktur verstanden werden, die ein Verhältnis von Länge zur Breite (aspect ratio bzw. Schlankheitsgrad) von größer als 10, insbesondere größer als 20, aufweist. Fasern sind im Unterschied zu Spänen daher langgestreckte Strukturen. Holzfasern können einen

Schlankheitsgrad von im Mittel zwischen 20 : 1 und 80 : 1 aufweisen, wobei bis zu 100 : 1 oder mehr erreicht werden kann. Holzfaserbündel können Abmessungen von 20.000 : 1.000 pm zeigen, während die anatomische Holzfasereinzelzelle etwa ein Verhältnis von ca. 5.000 : 50 pm aufweist. Unter einer„weitgehenden Beibehaltung der Faserstruktur" kann insbesondere verstanden werden, dass infolge des erfindungsgemäßen Verarbeitungsprozesses in den Portionen die Holzfasern immer noch eine Faserstruktur aufweisen, insbesondere ein Verhältnis von Länge zur Breite (aspect ratio bzw. Schlankheitsgrad) von größer als 10,

insbesondere größer als 20. Bei einer weitgehenden Beibehaltung sollten zumindest 80 Masseprozent, insbesondere zumindest 90 Masseprozent, der Holzfasern in den Portionen solche Aspektverhältnisse aufweisen. Vorzugsweise haben zumindest 90 Masseprozent der Holzfasern in den Portionen ein Aspektverhältnis von größer als 10 und zumindest 80

Masseprozent der Holzfasern in den Portionen ein Aspektverhältnis von größer als 20. Anders ausgedrückt wird durch das erfindungsgemäße Behandeln die typische Faserstruktur im Wesentlichen kürzungsfrei beibehalten und nicht vermählen.

Als„Thermoplaste" können insbesondere Kunststoffe angesehen werden, die sich bei Wärme verformen und beim Erkalten seine Form beibehalten. Beispiel für Thermoplaste sind Polypropylen oder

Polyethylen. Thermoplaste, auch Plastomere genannt, sind daher

Kunststoffe, die sich in einem bestimmten Temperaturbereich einfach verformen lassen. Dieser Vorgang ist reversibel, das heißt er kann durch Abkühlung und Wiedererwärmung wiederholt werden.

Als„Duroplaste", auch Duromere genannt, können insbesondere Kunststoffe angesehen werden, die nach ihrer Aushärtung nicht mehr verformt werden können.

Unter einer„Dosierung" wird insbesondere eine kontrollierte und innerhalb regelbarer Grenzen gleichmäßige Zu- oder Abgabe verstanden.

Als„Mühlen" werden insbesondere mechanische

Zerkleinerungsgeräte durch Schlagen oder Reiben verstanden. In einer Hammermühle können schlagende Metallstäbe eingesetzt werden. In einer Kugelmühle können Kugeln mit Mahlgut in einer Trommel eingesetzt werden. Auch Doppelstrommühlen können erfindungsgemäß eingesetzt werden.

Unter einem„Hacker" kann ein mechanisches Zerkleinerungsgerät unter Einsatz von einem Messer oder einer Messeranordnung verstanden werden. Ein„Scheibenhacker" kann ein Hackmesser aufweisen, das auf einer Scheibe radial angeordnet ist. Ein„Trommelhacker" kann ein Hackmesser, wie bei einem Hobelkopf, auf einer zylindrischen Trommel aufweisen. Messerringzerspaner können ebenfalls eingesetzt werden.

Eine„Schneidmühle" kann ebenfalls eingesetzt werden und hat eine Funktion wie ein Hacker. Das Gut wird hier zwischen einem

Rotormesser und einem fixem Gegenmesser zerkleinert.

Bei einer„Messermühle" werden nur rotierende Messer eingesetzt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Verfahren zur Überführung von Holzfasern in einen mit Dosiervorrichtungen verarbeitbaren Zustand geschaffen, wobei die typische Faserstruktur weitgehend erhalten bleibt. Weiters sind erfindungsgemäß ein mit diesem Verfahren aufbereitetes Holzfasermaterial sowie ein daraus hergestelltes Extrudat in Form von granuliertem Compound, von Profilen oder von Spritzgussteilen bereitgestellt.

Durch die Aufteilung kleine, diskrete, in Größe und Eigenschaften vorherbestimmbare und somit dosierbare Faserportionen mittels eines bewegten (zum Beispiel translatorisch oder rotatorisch bewegten) Werkzeuges samt Lochplatte kann eine Dosiervorrichtung das so aufbereitete Material in reproduzierbarer Form austragen, wobei die Faserstruktur weitgehend erhalten bleibt.

Erfindungsgemäß ist das lange bestehende technische Problem gelöst worden, speziell Fasern aus Holz (die zum Beispiel als

zusammenhängender Pressballen vorliegen können), in Portionen vorgebbarer Eigenschaften (zum Beispiel hinsichtlich Größe und/oder Form) zu zerlegen, was für eine dosierbare Weiterverarbeitung der Portionen (zum Beispiel in einem Extruder) wichtig ist. Holzfasern sind aufgrund ihrer guten Verfügbarkeit ein bevorzugtes Material, das aber nicht rieselfähig ist und daher herkömmlich schwierig portionierbar war. Durch ein bewegtes Messer kann der Ballen aufgeteilt werden und bei Erreichung einer vorgebbaren Portionsgröße, zum Beispiel mittels einer Lochplatte, einer nachgeschalteten Dosiervorrichtung zugeführt werden. Da die vorgeschaltete Apparatur bereits Portionen definierter

Eigenschaften als dosierbare Einheiten liefert, kann erfindungsgemäß auch eine herkömmliche Dosiervorrichtung eingesetzt werden, was eine eigene Entwicklung entbehrlich machen kann.

Obwohl sich der Stand der Technik schon mit der Dosierung und der eventuell vorangehenden Vorbehandlung von faserförmigen Materialen oder Naturfasern im allgemeinen befasst, so bietet keines der darin genannten Verfahren oder deren Vorrichtungen eine geeignete

Möglichkeit zur Überführung von Holzfasern in einen mit

Dosiervorrichtungen verarbeitbaren Zustand, wobei die typische

Faserstruktur weitgehend erhalten bleiben soll und keine starke

Verkürzung des Fasermaterials damit einhergeht.

Erfindungsgemäß ist somit ein Verfahren geschaffen, welches zur Überführung von Holzfasern, beispielsweise Refinerfasern aus thermo- mechanischer Aufschließung, in einen durch Dosiervorrichtungen verarbeitbaren Zustand geeignet ist, gekennzeichnet dadurch, dass ein kompaktiertes oder sonstwie zusammenhängendes Ausgangsmaterial durch eine Portioniervorrichtung in kleinere, diskrete, in Größe und Eigenschaften vorherbestimmbare und somit dosierbare Faserportionen aufgeteilt wird und die typische Faserstruktur weitgehend erhalten bleibt.

Da es, wie oben dargestellt, im Fall von Holzfasern, beispielsweise Refinerfasern aus thermo-mechanischer Aufschließung, nicht möglich ist, eine für Flachs oder ähnliche Langfasern übliche Vorbehandlung durch Fräsen oder Schneiden bis zur annähernden Rieselfähigkeit durchzuführen, ohne dass dadurch nicht auch eine äußerst starke

Verkürzung des Holzfasermaterials einhergeht, die faktisch einer

Vermahlung und Auftrennung bis zur Einzelfaser gleichkommt, womit die mittlere Faserlänge von beispielsweise 2 - 4 mm weiter stark reduziert werden würde, wird hier vorgeschlagen, das kompaktiertes oder sonstwie zusammenhängende Ausgangsmaterial dergestalt in kleinere, diskrete Faserportionen aufgeteilt wird, sodass diese von der

Austragungsvorrichtung eines Dosiertrichters, beispielsweise einer lfach- Schnecke, ohne Probleme erfasst und ausgetragen werden können. Dabei kann der Portionierprozess so gewählt werden, dass Faserportionen von einheitlicher Form und Größe entstehen.

Zur Erreichung von reproduzierbarer Form und Größe ist die

Vorgabe eines festen Größenmaßes notwendig . Dies kann in geeigneter Art und Weise durch eine Lochplatte, welche konstant große

Lochstanzungen in einer Trägerplatte, beispielsweise einer Metallplatte, aufweist, erreicht werden. Durch den Austausch der Lochplatte ist das Verfahren hinsichtlich der Portionsgrößen änderbar. So können

beispielsweise die Öffnungen zwischen 6 und 16 mm in 2-mm-Stufen gewählt werden, liegen also stets weit über der typischen, mittleren Länge von Holzfasern aus Refinerprozessen. Diese Lochplatte kann in Form und Lage dem Eingriffsbereich eines vorgeschalteten, sich in wiederholenden Schritten bewegenden Werkzeuges dergestalt

angeschmiegt werden, sodass der Eingriffsbereich mit genügendem Abstand nach unten hin von der Lochplatte begrenzt wird . Das Werkzeug nimmt nun durch die Bewegung von einem anstehenden Pressballen Material ab und streift dieses so lange über die Lochplatte, bis sich

Portionen geformt haben, welche durch die Lochstanzungen fallen. Das Werkzeug kann beispielsweise Rotationsbewegungen ausführen, wobei der Eingriffsbereich einen Flugkreis abbildet. In diesem Fall ist es möglich, dieses aus Schneidmessern zu formen oder mit solchen zu bestücken. Es kann weiters einen Walzenkörper darstellen, welcher in geeigneter Weise mit Stacheln, Stiften oder Kämmen bestückt ist. Die Walze kann somit z. B. Kämme, Stifte, Riffeln, Stacheln oder Ähnliches an der Oberfläche aufweisen. Holzfasern, insbesondere Refinerfasern aus thermo-mechanischen Aufschließungsprozessen, werden für einen wirtschaftlichen Transport in verdichteter Form in sogenannten

Pressballen mit ca. 250 - 300 kg/m 3 , und zum Beispiel mit typischen Abmessungen in Abstimmung mit Palettenmaßen von zum Beispiel 0,7 x 1,1 x 1,2 m (L * B * H), gehandelt. Ein solcher Pressballen oder Teile davon können durch eine geeignete Fördervorrichtung, insbesondere einem Förderband, in einen Einfüllstutzen, welcher oberhalb oder vor dem rotierenden Werkzeug angebracht ist, gefüllt werden.

Im Gegensatz zur notwendigen Kürzung der Langfasern aus

Pflanzen ohne sekundärem Dickenwachstum ist allerdings im

vorliegenden Fall das rotierende Messerwerkzeug, beispielsweise jene eines Trommelhackers oder eine Schneidmühle, nicht zur Kürzung von ansonsten unverarbeitbaren Langfasern vorgesehen, vielmehr soll das kompaktierte oder sonstwie zusammenhängende Ausgangsmaterial aus Holzfasern nur in dosierbare Faserportionen aufgeteilt werden. Eine allfällige Kürzung ist nur dort notwendig, wo überlange Faserbündel mit Längen weit über dem beschriebenen Mittel getrennt werden müssen, um die Aufteilung in Faserportionen zu erreichen.

Das Werkzeug kann weiters Translationsbewegungen ausführen, um vom anstehenden Holzfasermaterial Faserbrocken abzunehmen und um diese bis zur Formung geeigneter, durch die Lochplatte

abtransportierbarer Faserportionen zu bearbeiten.

Die daraus hervorgehenden Faserportionen sollten gerade klein genug sein, um später einen stabilen, kontinuierlichen Austrag aus einer Dosiervorrichtung samt Übergabe in eine nachfolgende

Verarbeitungseinheit zu ermöglichen. Jedoch sollte die Portionierung nicht zu klein gewählt werden, um keine allzu starken Faserkürzungen als unerwünschten Nebeneffekt zu erhalten. In Versuchen hat sich gezeigt, dass ein geeignetes Größenband beispielsweise durch Lochöffnungen zwischen 6 und 16 mm gewählt werden kann.

Eine solche Dosiervorrichtung kann beispielsweise bei der

Vermischung des nach obigem Verfahren aufbereiteten

Holzfasermaterials mit thermoplastischen Polymeren und/oder Additiven in einem Extrusionsprozess verwendet werden (bei anderen

Verarbeitungsprozessen kann auch ein duroplastisches Material zum Einsatz kommen). In diesem Fall ist die gewählte Größe der

Portionieröffnungen in der Lochplatte auch für einen stabilen Prozess und vor allem die zu erzielende Homogenität der Holzfaser-Polymer-Schmelze entscheidend. Ein so gewonnener thermoplastischer Kompositwerkstoff hat gegenüber üblichen WPC-Kompositen mehrere Vorteile. Da der Holzanteil nicht in Form kubischer Holzpartikel (Holzmehl oder

Holzspäne) sondern faserförmig vorliegt, weist der Werkstoff bessere mechanische Werte bezüglich Festigkeit und der Elastizitätsmoduli auf. Weiters stammen die Holzfasern aus industriellen Prozessen und können daher im Hinblick auf den für die Extrusion gewünschten

Feuchtigkeitsgehalt bereits im Herstellprozess nach Kundenwunsch getrocknet werden. Demgegenüber müssen Holzspäne für die WPC- Produktion, welche meist als Abfallprodukt der Holzindustrie zur

Verfügung stehen, aufwändig gesichtet und nachgetrocknet werden. Insgesamt sind die Gestehungskosten für Holzspäne zur WPC-Produktion beträchtlich höher als jene von Holz-Refinerfasern.

Weiters bietet die hier beschriebene Aufteilung des

Holzfasermaterials in vorherbestimmbare Faserportionen aufgrund der Homogenität des Materials die Möglichkeit, das aufbereitete Material auf einfachen volumetrischen Dosiervorrichtungen zu dosieren, ohne die sonst bei dieser Dosierart im Zusammenhang mit Fasermaterial typischen Schwankungen im Massenstrom in Kauf nehmen zu müssen. Denn durch die Aufteilung des Holzfasermaterials in einheitliche Faserportionen kann nun der volumetrische Austrag genügend konstant gehalten zu werden, sodass noch hinreichende Homogenität in den nachfolgenden Prozessen gewährleistet werden.

Weiters können auch gravimetrische Dosiervorrichtungen eingesetzt werden. Dabei übernimmt eine Waage bzw. ein Dosimeter am Boden der Dosiervorrichtung eine ständige Überwachung der ausgetragenen Masse pro Zeiteinheit Δηη/Δί, um jene Schwankungen in der Dosierleistung gering zu halten, welche durch die typischen Eigenschaften von

uneinheitlichen Korn- oder Materialgrößen entstehen.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Anordnung eine Dosiervorrichtung zum Dosieren einer vorgebbaren Menge des portionierten Holzfasermaterials auf. Dabei wird das portionierte Holzfasermaterial nach der Portioniervorrichtung der Dosiervorrichtung zugeführt.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Anordnung eine Fördereinrichtung auf, welche eingerichtet ist, das dosierte und portionierte Holzfasermaterial nach der Dosiervorrichtung zu führen und zu kompaktieren . Die Fördereinrichtung kann beispielsweise einen Schneckenförderer in Einfach- oder Doppelausführung aufweisen. Bei konischer Ausführung und entsprechender Schneckengeometrie kann zusätzlich während der Förderung des dosierten und portionierten

Holzfasermaterials dieses weiterbefördert und gleichzeitig in Vorbereitung auf die nachfolgenden Verfahrensschritte kompaktiert bzw.

zusammengepresst werden.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann das dosierte portionierte Holzfasermaterial nach der Dosiervorrichtung in einer Übergabeeinrichtung weiterbefördert werden und beispielsweise anschließend der Fördereinrichtung oder anderen Einrichtungen, wie beispielsweise einem Extruder oder einer Mischeinrichtung zugeführt werden.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann das dosierte portionierte Holzfasermaterial und/oder ein Kunststoff und/oder ein Additiv getrennt voneinander einem Extrusionsprozess zugeführt werden. Mittels des Extrusionsprozesses in dem Extruder wird

beispielsweise das mit der weiteren Komponente (Kunststoff, Additiv) vermischte Holzfasermaterial einem hohen Druck und einer hohen Temperatur ausgesetzt, so dass nach dem Extrusionsprozess ein

Faserverbundwerkstoff bereitstellbar ist. Aus dem Faserverbundwerkstoff können verschieden geformte Faserverbundprodukte hergestellt werden.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Anordnung eine erste Mischeinrichtung auf, welche in einer beispielhaften Ausführungsform der Dosierungsvorrichtung direkt oder indirekt nachgeschaltet ist. Die erste Mischeinrichtung kann in beispielhaften Ausführungsformen derart eingerichtet sein, dass darin

Komponentenmischungen oder Einzelkomponenten getrennt voneinander eingebracht, vermischt und in kompaktierter Form an die

Extrusionsschnecken übergeben werden.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die

Anordnung ferner eine zweite Mischeinrichtung auf, welche derart ausgebildet ist, dass der Kunststoff und das Additiv sowie gegebenenfalls das dosierte und portionierte Holzfasermaterial zu der

Komponentenmischung mischbar sind. Die zweite Mischeinrichtung ist derart innerhalb der Anordnung eingerichtet, dass die

Komponentenmischung von der zweiten Mischeinrichtung der ersten Mischeinrichtung oder direkt dem Extruder zuführbar ist. Diese zweite Mischeinrichtung kann beispielsweise einen Trichter mit Rührwerk und einer Austragsvorrichtung samt Steuerung der Austragsmengen aufweisen. Entsprechend den oben beschriebenen exemplarischen

Ausführungsbeispielen können die dosierten und portionierten Holzfasern und die weiteren Komponenten, wie beispielsweise die verschiedenen Kunststoffe und/oder Additive, auf verschiedenen Wegen dem Extruder zugeführt werden.

a. ) Aus der zweiten Mischeinrichtung kann zunächst eine

homogenisierte Komponentenmischung aus dem portionierten und dosierten Holzfasermaterial und den dosierten Kunststoffen und/oder gegebenenfalls weiteren Additiven erzeugt werden und dem Extruder direkt oder indirekt übergeben werden. Da je nach physischer

Ausprägung des portionierten Holzfasermaterials sowie der Korngrößen von Kunststoff und eventuell weiteren Additiven zwischen der

Schüttdichte der Komponentenmischung (wie sie von der zweiten

Mischeinrichtung ausgetragen wird) und jener Materialdichte, die von den Extruderschnecken gut aufgenommen und verarbeitet werden kann, größere Unterschiede liegen können, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn als weitere Ausführungsform die Komponentenmischung nach der zweiten Mischeinrichtung auch die erste Mischeinrichtung durchläuft und von dieser in ausreichend kompaktierter Form an die Extruderschnecken des Extruders übergeben wird .

b. ) Ferner kann der ersten Mischeinrichtung zum einen eine

Komponentenmischung bestehend aus Kunststoff und gegebenenfalls weiteren Additiven aus der zweiten Mischeinrichtung und zum anderen das separat zugeführte und beispielsweise bereits (z. B. in der

Fördereinrichtung) kompaktierte Holzfasermaterial zugeführt werden. In der ersten Mischeinrichtung werden alle Komponenten gänzlich oder teilweise vermischt und in ausreichend kompaktierter Form an die Extruderschnecken des Extruders übergeben. Die erste Mischeinrichtung ist also derart eingerichtet, dass das dosierte und portionierte

Holzfasermaterial (welches beispielsweise von der Fördereinrichtung bereitgestellt wird) mit zumindest einer weiteren Komponente,

beispielsweise einen Kunststoff (beispielsweise einen thermoplastischen oder einen duroplastischen Kunststoff) und/oder einen Additiv (wie beispielsweise ein Haftvermittler), teilweise oder vollständig zu einer Mischung mischbar ist und nachfolgend der Extrusion übergeben werden kann.

c.) Ferner können alle Komponenten (Kunstoffe, Additive und/oder dosierte und portionierte Holzfasern) separat dosiert, getrennt

voneinander herangeführt und erst in der ersten Mischeinrichtung zusammengeführt, dort gänzlich oder teilweise vermischt und in ausreichend kompaktierter Form an die Extruderschnecken übergeben werden. Alternativ ist denkbar, dass alle Komponenten (Kunstoffe, Additive und/oder dosierte und portionierte Holzfasern) separat dosiert und direkt dem Extruder getrennt zugeführt werden.

Werden Kunststoff und/oder Additive in Granulatform verwendet, kann es durch die stark unterschiedlichen Schüttdichten des leichteren, portionierten Holzfasermaterials und des schwereren Kunststoffs bzw. Additivs (Verhältnis beispielsweise ungefähr 1 : 5 bis 1 : 30) sowie wegen der unterschiedlichen Korngrößen zur ungewollten Entmischung während des Mischvorganges selbst in der ersten Mischeinrichtung kommen.

Ähnliche Effekte können in Abhängigkeit von der physischen Ausprägung des Holzfasermaterials auch bei Kunststoffen und Additiven auftreten, die in anderen Formen als jener des Granulats verarbeitet werden. In diesen Fällen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, nur die Komponenten mit den höheren Schüttdichten durch die erste Mischeinrichtung und/oder die zweite Mischeinrichtung laufen zu lassen, während das portionierte und bereits volumetrisch oder gravimetrisch dosierte Holzfasermaterial direkt entweder der ersten Mischeinrichtung oder gleich dem Extruder zugeführt wird . Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die erste Mischeinrichtung einen Stopftrichter auf, wobei der Stopftrichter derart ausgebildet sein kann dass alle zugeführten Komponenten

(Kunstoffe, Additive und/oder dosierte und portionierte Holzfasern) vorgemischt und kompaktiert werden können.

Der Stopftrichter kann beispielsweise ebenso eine Doppelschnecke aufweisen, welche als Gleichläufer konzipiert ist und so die

Durchmischung fördert. Er kann weiters einen trichterförmigen Behälter aufweisen, in welchem ein Stempel die Mischung vermischt und

verpresst, welche sich in dem Trichter befindet.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Anordnung ferner den Extruder zum Durchführen eines

Extrusionsprozesses auf. Der Extruder ist in einer beispielhaften

Ausführungsform derart eingerichtet, dass die Mischung, zum Beispiel bestehend aus dem portionierten und dosierten Holzfasermaterial und der weiteren Komponente, zuführbar ist. Wie oben bereits erläutert, kann alternativ zu dem obigen Ausführungsbeispiel der Extruder derart eingerichtet sein, dass dieser das portionierte und dosierte

Holzfasermaterial, den Kunststoff und/oder das Additiv getrennt voneinander erhält, so dass erst in dem Extruder selbst eine Mischung des portionierten und dosierten Holzfasermaterials mit den weiteren Komponenten durchgeführt wird. Beispiele für ein Faserverbundprodukt gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind

Automobilverkleidungen (zum Beispiel Profile oder Spritzgussteile), Flugzeugverkleidungen, Möbelteile (zum Beispiel Sesselleisten,

Bodenleisten), Paneele und sonstige Verkleidungselemente für den Innenbereich und für den Außenbereich (zum Beispiel Terrassenböden oder Fassadenprofile). Andere Anwendungsgebiete sind möglich .

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Anordnung ferner eine erste Komponentendosiervorrichtung zum Dosieren des Kunststoffs und/oder eine zweite

Komponentendosiervorrichtung zum Dosieren des Additivs oder weiterer Kunststoffe auf. Die erste Komponentendosiervorrichtung und/oder die zweite Komponentendosiervorrichtung können die dosierten Kunststoffe oder Additive direkt der ersten Mischeinrichtung, der zweiten

Mischeinrichtung oder dem Extruder bereitstellen.

Es wird darauf hingewiesen, dass Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf unterschiedliche Erfindungsgegenstände beschrieben wurden. Insbesondere sind einige Ausführungsformen der Erfindung mit Vorrichtungsansprüchen und andere Ausführungsformen der Erfindung mit Verfahrensansprüchen beschrieben. Dem Fachmann wird jedoch bei der Lektüre dieser Anmeldung sofort klar werden, dass, sofern nicht explizit anders angegeben, zusätzlich zu einer Kombination von

Merkmalen, die zu einem Typ von Erfindungsgegenstand gehören, auch eine beliebige Kombination von Merkmalen möglich ist, die zu

unterschiedlichen Typen von Erfindungsgegenständen gehören.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im Folgenden werden zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.

Es zeigen :

Fig. 1 eine Anordnung zum Durchführen eines Verfahrens zur Überführung von Holzfasern in einen durch Dosiervorrichtungen verarbeitbaren Zustand gemäß einem exemplarischen

Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 2 ein Diagramm, das eine typische Siebkennlinie unbehandelter Refiner-Holzfasern der Erfindung darstellt.

Fig. 3 und Fig. 4 zeigen Bilder von Faserportionen, wie sie

ausgehend von einem Ballen unbehandelter Holzfasern gemäß

exemplarischen Ausführungsbeispielen der Erfindung gewonnen werden können.

Fig . 5 zeigt einen Ballen unbehandelter Holzfasern, der gemäß exemplarischen Ausführungsbeispielen der Erfindung portionierbar ist.

Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung eines Aufbaus der Anordnung zwischen der Dosiervorrichtung und dem Extruder gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung .

Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Aufbaus der Anordnung zwischen der Dosiervorrichtung und dem Extruder gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Aufbaus der Anordnung zwischen der Dosiervorrichtung und dem Extruder gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden

Erfindung .

Detaillierte Beschreibung von exemplarischen Ausführunqsformen

Gleiche oder ähnliche Komponenten in unterschiedlichen Figuren sind mit gleichen Bezugsziffern versehen. Die Darstellungen der Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.

Fig. 1 zeigt eine Anordnung 100 zur Faserportionierung,

beispielsweise mit einer Schneidmühle 102 und nachfolgender

Dosierungseinrichtung 104 mit Einfachschnecken-Austrag gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Anordnung 100 ist zur Überführung von Holzfasern in einen durch die Dosiervorrichtung 104 verarbeitbaren Zustand bereitgestellt. Die Anordnung 100 einhält ein Förderband als eine Zuführeinrichtung 106 zum Zuführen von Pressballen 108 als ein zusammenhängendes

Ausgangsmaterial aus Holzfasern zu der Portioniervorrichtung 110 mit dem bewegten Werkzeug 102. Die Portioniervorrichtung 110 ist eingerichtet, das zugeführte zusammenhängende Ausgangsmaterial 108 aus Holzfasern in kleinere, diskrete und in Größe und Eigenschaften vorherbestimmbare Faserportionen 112 unter Beibehaltung der

Faserstruktur aufzuteilen. Die Größe wird durch Lochplatte 114 definiert. Die am Ausgang der Dosierungseinrichtung 104 bereitgestellte dosierte Menge von Faserportionen 112 kann dann einer nachgeschalteten, nicht gezeigten ersten Mischeinrichtung 603 (siehe Fig .6) zugeführt werden. Hier können die Faserportionen 112 zum Beispiel mit Kunststoff gemischt werden . Diese Mischung kann dann einem Extruder 605 (siehe Fig . 6) zum Herstellen eines Faserverbundprodukts zugeführt werden.

Fig. 2 zeigt eine beispielhafte Siebkennlinie zur Darstellung der Längenverteilung im unaufbereiteten Holzfasermaterial (Refinerfasern aus thermo-mechanischem Aufschluss).

Fig. 5 zeigt ein Foto zur Darstellung der Zusammensetzung von unbehandeltem, kompaktiertem (in Pressballen befindlichem)

Holzfasermaterial.

Fig. 3 und Fig. 4 zeigen Fotos mit Fasermaterial nach Portionierung des Holzfaserrohmaterials gemäß Fig. 5 entsprechend dem Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung (deutlich erkennbar die "Bällchen-Struktur").

Im Weiteren wird ein weiteres konkretes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.

Beispielsweise kann Holzfasermaterial, welches durch ein

thermomechanisches Aufschließungsverfahren aus Nadelhölzern mit Hauptanteil Fichte, Tanne und Kiefer gewonnen wird, welches weiters einen Feuchtegehalt zwischen 8 - 12 % und laut Siebanalyse eine

Längenverteilung zwischen wenigen 1/10 mm bis max. 30 mm, zu ca. 66 % aber zwischen 1 und 6 mm mit einer mittlere Länge von ca. 3 mm und einer aspect ratio zwischen 20 - 80 aufweisen kann und in verdichteter Form als Pressballen mit einer Dichte von ca. 280 kg/m 3 vorliegen kann, in den Einfüllstutzen einer Vorrichtung mit rotierendem Werkzeug, beispielsweise einer Schneidmühle gegeben werden. In verschiedenen Verarbeitungsgängen kann das Holzfasermaterial durch austauschbare Lochplatten mit unterschiedlich großen Öffnungen in leicht dosierbare Faserportionen, welche hauptsächlich die maximale die Größe der

Sieböffnung aufweisen, jedoch auch jede darunterliegende Größe bis hin zur Einzelfaser annehmen können, aufgeteilt werden.

Bei Öffnungen von 12 mm Durchmesser kann somit aufbereitetes Holzfasermaterial mit einer Schüttdichte von ca. 0,02 kg/dm 3 gewonnen werden, während diese bei Öffnungen von 8 mm Durchmesser ca. 0,04 kg/dm 3 betragen kann.

Die Schüttdichte hat wiederum insofern direkte Auswirkungen auf die Dosierleistung, als bei gleichbleibender Drehzahl der

Austragungsvorrichtung die Austragsmengen im etwa gleichen Verhältnis zueinander stehen wie die Schüttdichten, wobei die Mengen mit höheren Schüttdichten ansteigen.

Das so aufbereitete Holzfasermaterial kann in eine gravimetrische oder volumetrische Dosiervorrichtung im Vorfeld eines 2-Schnecken- Extruders geleitet werden und in einer üblichen W PC- Rezeptur mit beispielsweise 60 % Holzfaseranteil, 37 % PP-Granulat (insbesondere mit MFR bei 8 g/10 min) und 3 % Additiv (beispielsweise

Maleinsäureanhydrid als Haftvermittler) extrudiert werden.

Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Anordnung, wobei in Fig. 6 die Einrichtungen dargestellt werden, welche sich zwischen der Dosiervorrichtung 104 und einem Extruder 605 befinden. In der Dosiervorrichtung 104 wird das in der

Portioniervorrichtung 110 portionierte Holzfasermaterial in gewünschte Dosen dosiert. Die Dosiervorrichtung 104 kann dabei beispielsweise eine gravimetrische Dosiervorrichtung, wie beispielsweise ein Wägeband oder einen Trichter mit Dosimeter, oder eine volumetrische Dosiervorrichtung aufweisen. Nach der Dosiervorrichtung 104 kann eine

Übergabeeinrichtung 601 angeordnet werden, um die dosierten und portionierten Holzfasermaterialportionen an eine Fördereinrichtung 602 zu übergeben. Anschließend werden die einzelnen dosierten und portionierten Holzfasermaterialportionen von der Fördereinrichtung 602 zu einer ersten Mischeinrichtung 603 befördert. Die

Fördereinrichtung 602 kann beispielsweise ein Schneckenförderer oder ein Förderband sein. In der Fördereinrichtung 602 kann beispielsweise mittels eines konischen Schneckenförderers gleichzeitig eine Verdichtung bzw. Kompaktierung des Holzfasermaterials durchgeführt werden.

In der ersten Mischeinrichtung 603 wird eine weitere Komponente, wie beispielsweise ein Kunststoff und/oder ein Additiv (z.B. Haftmittel), mit dem Holzfasermaterial vermischt. Die erste Mischeinrichtung 603 kann beispielsweise einen Stopftrichter aufweisen, so dass ebenfalls eine Verdichtung und eine Vormischung zwischen dem Holzfasermaterial und der weiteren Komponente erfolgen. Die weitere Komponente kann aus einer Vielzahl von verschiedenen Kunststoffen und Additiven bestehen. Vor Zugabe der weiteren Komponenten zu dem Holzfasermaterial in der ersten Mischeinrichtung 603 werden die weiteren Komponenten in einer zweiten Mischeinrichtung 604 gemischt. In dieser zweiten

Mischeinrichtung 604 wird eine homogene Mischung aller Bestandteile der weiteren Komponente, wie beispielsweise eine homogene Vermischung von Kunststoffen und Additiven, hergestellt. Ferner wird in einer ersten Dosiervorrichtung 606 ein erster Bestandteil der weiteren Komponente, wie beispielsweise Kunststoff, dosiert und der zweiten Mischeinrichtung

604 zugeführt. In einer zweiten Komponentendosiervorrichtung 607 wird ein weiterer Bestandteil der weiteren Komponente dosiert (zum Beispiel ein weiterer Kunststoff, ein Additiv und/oder ein Haftmittel) und der zweiten Mischeinrichtung 604 zugeführt. Weiters ist es denkbar, dass noch weitere Komponenten mittels weiterer Dosiervorrichtungen derselben Mischeinrichtung 604 zugeführt werden .

Nach der ersten Mischeinrichtung 603 wird die geschaffene

Mischung aus Holzfasermaterial und der weiteren Komponente dem Extruder 605 bereitgestellt. In dem Extruder 605 wird ein

Extrusionsprozess durchgeführt, so dass beispielsweise unter Aufbringung von Druck und Temperatur ein verarbeitungsfähiges

Faserverbundmaterial herstellbar ist.

Fig. 7 zeigt einen alternativen Aufbau der Anordnung gegenüber Fig . 6. Hierbei wird beispielsweise das dosierte und portionierte

Holzfasermaterial nach der Dosiervorrichtung 104 direkt dem Extruder

605 zugeführt. Ferner wird in der ersten Dosiervorrichtung 606 der erste Bestandteil der weiteren Komponente, wie beispielsweise Kunststoff, dosiert. In der zweiten Komponentendosiervorrichtung 607 wird der weitere Bestandteil der weiteren Komponente dosiert (zum Beispiel

Kunststoff, Additiv bzw. Haftmittel) . Die dosierten Komponenten werden getrennt voneinander ebenfalls dem Extruder 605 direkt zugeführt. In einer weiteren alternativen Ausführungsform wird vor dem Extruder 605 die erste Mischeinrichtung 603 vorgeschaltet, wobei der ersten

Mischeinrichtung 603 selbst das Holzfasermaterial, die dosierte

Komponente aus der ersten Komponentendosiervorrichtung 606 und die dosierte Komponente aus der zweiten Komponentendosiervorrichtung 607 direkt und getrennt voneinander zuführbar sind .

Fig. 8 zeigt eine Darstellung der erfindungsgemäßen Anordnung, bei der alle Komponenten zunächst gravimetrisch oder volumetrisch dosiert und sodann der zweiten Mischeinrichtung 604 zugeführt werden. Dabei durchläuft das portionierte Holzfasermaterial zunächst die

Dosiervorrichtung 104, und die weiteren Komponenten wie der Kunststoff und beispielsweise die weiteren Additive durchlaufen die erste

Komponentendosiervorrichtung 606 und/oder die zweite

Komponentendosiervorrichtung 607. Die von der zweiten

Mischeinrichtung 604 bereitgestellte Komponentenmischung kann dann der Extrusion in dem Extruder 605 übergeben werden. Zudem ist als weiterer Zwischenschritt möglich, dass die Komponentenmischung aus der zweiten Mischeinrichtung 604 zunächst der ersten Mischeinrichtung 603 zugeführt wird, von dieser weiter durchmischt wird und in

ausreichend kompaktierter Form an die Extrusionsschnecken des

Extruders 605 übergeben wird .

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die in den Figuren dargestellten bevorzugten Ausführungsformen. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung und dem erfindungsgemäßen Prinzip auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungsformen Gebrauch macht.

Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass„aufweisend" keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und„eine" oder„ein" keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als

Einschränkungen anzusehen.