DE10151386C2 - Verfahren zur Herstellung einer Zusammensetzung für die thermoplastische Verarbeitung zu Formkörpern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Zusammensetzung auf der Basis von Lignin und/oder dessen Derivaten und Naturfasern sowie gegebenenfalls geringen Mengen von Zusatzstoffen für die thermoplastische Verarbei­ tung zu Formkörpern, indem das Lignin und/oder dessen Deri­ vate und die Naturfasern sowie gegebenenfalls die Zusatz­ stoffe gemischt werden.

Durch die thermische Verwertung von Mineralölen zur Ener­ giegewinnung bzw. deren Synthese zu Kunststoffen steigt der Kohlendioxidgehalt (CO₂) in der Erdatmosphäre stetig an. Der steigende CO₂-Gehalt in der Atmosphäre wird zum Teil für den globalen Treibhauseffekt und die daraus resultie­ renden Klimaverschiebungen auf der Erde mitverantwortlich gemacht. Um die Akkumulation von CO₂ in der Atmosphäre ein­ dämmen zu können, ist es notwendig, den CO₂-Kreislauf zu schließen. Dies bedeutet, daß nur soviel CO₂ in einem be­ stimmten Zeitraum in die Atmosphäre abgegeben werden soll­ te, wie die Natur in dem selben Zeitraum in der Lage ist, CO₂ durch Photosynthese wieder neu in organische Feststoffe zu überführen. Bei synthetischen, aus Mineralöl gewonnenen Kunststoffen ist das Gegenteil der Fall. Werkstoffe aus synthetischen Kunststoffen können nach ihrem Nutzungszeit­ raum nicht CO₂-neutral entsorgt werden, da mehr Kunststoff­ abfälle verbrannt werden, als Mineralöl für die Synthese neu gebildet werden kann. Dies hat zwangsläufig eine CO₂- Akkumulation in der Atmosphäre zur Folge.

Den größten Anteil innerhalb der synthetischen Kunststoffe haben die Thermoplaste. Diese werden auf Extrudern, Spritz­ gießmaschinen oder Warmformpressen unter Energieeinwirkung entweder in Form von Wärme oder von Friktion in einen pla­ stischen Zustand überführt und in Matrizen oder Werkzeugen zum gewünschten Formteil geformt. Gelänge es nun, einen Werkstoff zu generieren, der ausschließlich aus schnell nachwachsenden Rohstoffen gewonnen und außerdem auf her­ kömmlichen thermoplastischen Verarbeitungsmaschinen zu ver­ arbeiten ist, ergäbe sich eine in ökologischer und ökonomi­ scher Hinsicht wesentlich günstigere Bilanz.

Aus der Natur sind eine Reihe von Werkstoffen bekannt, die für solche Anwendungen geeignet wären. Hierzu gehören ins­ besondere die Lignine bzw. deren Derivate, welche sich je­ doch in reiner Form nur verhältnismäßig schlecht durch Ex­ trudieren und praktisch gar nicht durch Spritzgießen verar­ beiten lassen und zu diesem Zweck den Zusatz von Verarbei­ tungshilfsmitteln erfordern. Andererseits zeichnen sich Lignine bzw. dessen Derivate durch im Vergleich mit anderen Naturpolymeren merklich bessere Werkstoffeigenschaften aus, wie eine vergleichsweise hohe Festigkeit, Steifigkeit, Schlagzähigkeit sowie eine hohe Beständigkeit gegenüber UV- Strahlung. Weiterhin sind Ligninwerkstoffe geeignete Dämm­ mittel zur Wärme- und Schallisolierung. Lignin ist ein hochmolekulares polyphenolisches Makromolekül, das in verholzenden Pflanzen die Räume zwischen den Zellmembranen ausfüllt und zu Holz werden läßt, wobei ein Mischkörper aus druckfestem Lignin und zugfester Cellulose entsteht. Lignin fällt in großen Mengen als Nebenprodukt bei der Zellstoff­ gewinnung an und ist somit in großen Mengen verfügbar. Hierbei entstehen beim Aufschluß von Holz Ligninsulfonsäu­ ren als Bestandteil der Sulfitablaugen, in denen die Ligninsulfonsäuren als Phenolate ("Alkalilignin") gelöst sind. Durch Behandlung mit Schwefelsäure und Kohlendioxid kann die Ligninsäure ausgefällt werden.

Die EP 0 720 643 B1 beschreibt ein gegebenenfalls Naturfa­ sern enthaltendes Naturstoffgranulat, das aus Alkalilignin und Proteinen bzw. Proteinderivaten hergestellt und aus ei­ ner stereochemischen Modifikation durch Behandlung mit or­ ganischen Säuren, insbesondere Essigsäure, hervorgeht und thermoplastisch zur Formteilen verarbeitbar ist. Dieses Ma­ terial ist verrott- und kompostierbar, neigt jedoch auf­ grund des Proteingehalts zur Schimmelbildung. Ferner lassen sich Zusammensetzungen mit verhältnismäßig hohem Ligninge­ halt nicht oder nur schlecht durch Spritzgießen zu Formtei­ len verarbeiten.

Entsprechendes gilt für eine biologisch abbaubare Zusammen­ setzung aus Lignin, einem Protein und gegebenenfalls einem synthetischen thermoplastischen Polymer sowie diversen Zu­ satzstoffen gemäß der WO 98/06785 A1. Wird als Protein Ge­ latine eingesetzt, so wird diese in eine fest vorgegebene Menge an Wasser eingerührt, um sie bei erhöhter Temperatur mit dem Lignin zu homogenisieren. Anschließend wird die Zu­ sammensetzung auf einen Wasseranteil zwischen 16% und 18% getrocknet. Der Wasseranteil hängt von den Anteilen an Lignin, Gelatine sowie Glycerin ab.

Der DE 198 52 034 C1 ist eine Zusammensetzung zur Herstel­ lung von Formkörpern entnehmbar, die aus polymerem Lignin, Schellack und Naturfasern besteht. Der Schellack dient hierbei als natürliches Verarbeitungshilfsmittel, wobei die guten filmbildenden Eigenschaften zu günstigen Verarbei­ tungseigenschaften der Zusammensetzung auf thermoplasti­ schen Verarbeitungsmaschinen beitragen. Nachteilig ist ins­ besondere, daß Schellack durch die aufwendige Gewinnung verhältnismäßig teuer ist. Schellack wird von der weibli­ chen Lackschildlaus "Kerria lacca" zum Schutz des Geleges gegen äußere Witterungseinflüsse produziert und ist insbe­ sondere im südasiatischen Raum verfügbar, indem das die Zweige der Wirtspflanzen in dicken Schichten bedeckende Se­ kret der Lackschildlaus entfernt, zerkleinert und von Pflanzenresten befreit wird. Der auf diese Weise gewonnene sogenannte Stocklack wird in alkalischer Lösung gewaschen und getrocknet und aus dem hieraus erhaltenen sogenannten Körnerlack der eigentliche Schellack als wachshaltiges oder wachsfreies Harz auf verschiedene Weise, z. B. durch Schmelzfiltration, isoliert. Wachsfreier Schellack wird al­ ternativ auch durch Lösungsmittelextraktion gewonnen.

Die DE 43 31 747 A1 beschreibt ein thermoplastisch verar­ beitbares Naturstoffgranulat auf der Basis von Lignin, wel­ ches Naturfasern und weitere Polymere, insbesondere Protei­ ne, enthalten kann. Sofern als weiteres Polymer ein wäßri­ ges Gelatinehydrolysat eingesetzt wird, wird das Natur­ stoffgranulat auf eine Restfeuchte zwischen 9,5% und 11% getrocknet. Nachteilig ist wiederum die erhöhte Gefahr ei­ ner Schimmelbildung aufgrund des Proteinanteils.

Die DE 100 45 794 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstel­ lung einer Zusammensetzung aus einem thermoplastischen Po­ lymer, z. B. Lignin, und Naturfasern durch Kompaktieren ei­ ner Mischung der genannten Komponenten, wobei die Naturfasern eine gewisse Restfeuchte aufweisen können. Der Eintrag von Feuchte hängt somit von der Menge und der Feuchte der Naturfasern ab und läßt sich nicht exakt einstellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Zusammensetzung aus partikelförmigem Lig­ nin und/oder dessen Derivaten, Naturfasern und gegebenen­ falls geringen Mengen an Zusatzstoffen der eingangs genann­ ten Art vorzuschlagen, welches der Zusammensetzung einwand­ freie Verarbeitungseigenschaften auf thermoplastischen Ver­ arbeitungsmaschinen verleiht und die Zusammensetzung insbe­ sondere auch spritzgießfähig macht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Mischung im Fest- oder Wirbelbett mit Wasser befeuchtet bzw. benetzt wird, wobei ein Anteil von Wasser zwischen 1 und 20 Mass.-% bezogen auf die Trockenmasse der Gesamtmischung eingestellt wird. Der Anteil von Wasser wird bevorzugt zwischen 5 und 15 Mass.-%, insbesondere zwischen 8 und 12 Mass.-% bezogen auf die Trockenmasse der Gesamtmischung eingestellt. Grund­ sätzlich können auch ungetrocknete Naturfasern und/oder Lignine bzw. Ligninderivate mit einem gewissen Feuchtege­ halt eingesetzt und zusätzlich befeuchtet bzw. benetzt wer­ den, wobei ein Gesamtanteil von Wasser in dem genannten In­ tervall einzuhalten ist.

Völlig überraschend wurde gefunden, daß durch den Einsatz von Wasser als Verarbeitungshilfsmittel mit einem Anteil zwischen 1 und 20 Mass.-%, vorzugsweise zwischen 5 und 15 Mass.-% und insbesondere zwischen 8 und 12 Mass.-% bezo­ gen auf die Trockenmasse der Gesamtmischung mit Naturfa­ sern, Ligninen und/oder Ligninderivaten sowie gegebenenfalls geringen Mengen an Zusatzstoffen die Herstellung von thermoplastisch verarbeitungsfähigen Compounds mit hervor­ ragenden Werkstoffeigenschaften, wie einer hohen Oberflä­ chenhärte, Abriebfestigkeit, UV-Beständigkeit etc., möglich ist. Die Zusammensetzung ist auf thermoplastischem Weg so­ wohl mittels Pressen als auch insbesondere mittels Extru­ dern oder Spritzgießmaschinen zu Formkörpern verarbeitbar, ohne daß dem Lignin bzw. dessen Derivaten andere Polymere, wie Proteine, mit den eingangs erwähnten Nachteilen zuge­ setzt werden. Ferner ist die vom Anteil an Lignin und Na­ turfasern abhängige optimale Menge des Verarbeitungshilfs­ mittels Wasser unabhängig von dem Anteil der Komponenten exakt einstellbar und wird das Verarbeitungshilfsmittel Wasser homogen in der Zusammensetzung verteilt. Die gute Verträglichkeit des Lignins und dessen Derivaten mit Addi­ tiven und Zusatzstoffen ermöglicht eine Beimischung nahezu beliebiger bekannter Zusatzstoffe, wie Antioxidantien, Weichmachern, Farbstoffen und Pigmenten oder dergleichen. Mit "Trockenmasse" ist die nach Trocknung der Ausgangskom­ ponenten der Zusammensetzung erhaltene Masse gemeint, auf die der Wasseranteil bezogen ist. Die Bestimmung der Troc­ kenmasse geschieht in der Regel durch kontinuierliches Wie­ gen der Ausgangskomponenten bei erhöhter Temperatur unter Verflüchtigung der gegebenenfalls enthaltenen flüchtigen Komponenten, wobei nach vollständiger Verflüchtigung das - konstantbleibende - Gewicht der Trockenmasse erhalten wird.

Die Erfindung geht einen auf dem Gebiet der thermoplasti­ schen Verarbeitung von Polymeren völlig neuen Weg. Bisher mußten die polymeren Ausgangsmischungen einen hohen Trocknungsgrad aufweisen und deshalb vor der Verarbeitung einem Trocknungsprozeß unterworfen oder das plastifizierte Polymer, z. B. in speziellen Entgasungszonen von Extrudern, nachgetrocknet werden, um eine Bläschenbildung in dem Plastifikat und daraus resultierende Lunker am fertigen Form­ teil zu vermeiden. Es wird vermutet, daß bei der erfin­ dungsgemäßen Zusammensetzung das hohe Wasseraufnahmevermö­ gen der Naturfasern sowie die freien funktionellen Gruppen, insbesondere Hydroxygruppen, des Lignins bzw. dessen Deri­ vate das zugesetzte Wasser zumindest adsorptiv soweit bin­ den, daß selbst bei Verarbeitungstemperaturen weit über 100°C die Bildung größerer Dampfeinschlüsse zuverlässig vermieden wird. Die Zugabe von Wasser als Verarbeitungs­ hilfsmittel sorgt für eine verminderte Viskosität der Zu­ sammensetzung, was eine Reduzierung der mechanischen und thermischen Beanspruchung der Mischungskomponenten mit sich bringt. Ferner sind gesundheitsbedenkliche Emissionen wäh­ rend der Verarbeitung weitgehend ausgeschlossen. Schließ­ lich ist eine größtmögliche Umweltfreundlichkeit und eine gute Rezyklierbarkeit sichergestellt, da die thermoplasti­ sche Zusammensetzung vollständig aus nachwachsenden Roh­ stoffen besteht.

In den meisten Fällen sind thermoplastische Polymere in Granulatform erwünscht, um auf Spritzgießmaschinen oder Ex­ trudern zu Formkörpern verarbeitet zu werden. Zu diesem Zweck muß das Polymer vom Rohstoffhersteller zunächst in die rieselfähige Granulatform gebracht werden, damit es mit herkömmlichen Einrichtungen gefördert, gelagert und an­ schließend prozeßsicher dosiert und verarbeitet werden kann. Die Granulierung erfolgt zumeist auf Extrudern durch Aufschmelzen des Polymers, anschließendes Formen und Abküh­ len des erzeugten Granulates. Dieser Prozeß verbraucht Energie und erfordert eine sorgfältige Temperatursteuerung, um die Molekularstruktur des Polymers nicht zu schädigen. Bei der Verarbeitung zum Formkörper wird das Granulat er­ neut aufgeschmolzen und wiederum thermisch beansprucht. Bei der herkömmlichen Extrusion zum Rohgranulat bzw. des Roh­ granulates zum Formkörper sind ferner nur Faserfüllgrade bis zu maximal 65 Mass.-% zu erreichen, wobei insbesondere im Falle des Einsatzes von Naturfasern die Gefahr einer thermischen Beeinträchtigung derselben besteht, da die Fa­ sern einerseits bei der Plastifizierung des Polymers anläß­ lich der Granulierung, andererseits bei der Weiterverarbei­ tung des Granulates zu dem Formkörper thermischer Belastung ausgesetzt sind.

Aus diesen Gründen sieht eine bevorzugte Ausführung des er­ findungsgemäßen Verfahrens vor, daß die befeuchtete bzw. benetzte Partikelmischung ausschließlich unter mechanischem Druck ohne Plastifizieren des Polymers zu einem Granulat mit größerer Korngröße kompaktiert wird.

Überraschenderweise haben praktische Versuche gezeigt, daß solchermaßen hergestellte Agglomerate ausreichend formsta­ bil und abriebfest sind, um als rieselfähiges Zwischenpro­ dukt gefördert, verpackt, dosiert und in der herkömmlichen Weise durch beliebige thermoplastische Verarbeitungsverfah­ ren, wie Extrudieren, Spritzgießen oder dergleichen, zu Kunststoff-Formkörpern verarbeitet werden zu können. Dabei können die Agglomerate als Masterbatch ungefüllten Polyme­ ren zugesetzt oder direkt zu Formkörpern verarbeitet wer­ den. Der gewünschte Feuchteanteil läßt sich durch die kalte Kompaktierung einfacher und exakter einstellen als bei der herkömmlichen Granulierung unter Plastifizieren des Poly­ mers. Praktische Untersuchungen haben ferner gezeigt, daß sich mit dieser Preßagglomeration erheblich höhere Füllgra­ de an Naturfasern erreichen lassen, die einen Massenanteil von bis zu 95% bezogen auf die eingesetzte Partikelmischung einnehmen können, ohne daß die Bindung zwischen natürlichem Polymer und Naturfasern nennenswert beeinträchtigt wird. Vielmehr wird die Formstabilität der solchermaßen erhalte­ nen Granulate durch das als Verarbeitungshilfsmittel bei der späteren thermoplastischen Verarbeitung dienende Wasser noch erhöht. Auf diese Weise ist es insbesondere möglich, den Ligninen bzw. Ligninderivaten hohe Anteile von Naturfa­ sern zuzusetzen, was mit einer erheblichen Kostenersparnis durch Substitution eines größeren Anteils der in der Regel teureren Polymere durch Fasern verbunden ist. Mit den her­ kömmlichen Verfahren lassen sich hingegen Füllgrade nur bis maximal 65 Mass.-% verwirklichen.

Vorzugsweise wird die Partikelmischung mit einer auch mit "Linienkraft" bezeichneten spezifischen Anpreßkraft zwi­ schen 5 kN/cm und 100 kN/cm kompaktiert. Solche Drucke las­ sen sich problemlos in Formpressen, Schnecken- oder Walzen­ pressen verwirklichen, wodurch geformte Agglomerate erhal­ ten werden, ohne diese zu plastifizieren.

Beim kontinuierlichen Schnecken- oder Walzenpressen läßt sich das erhaltene Material je nach Konsistenz durch einfa­ che Zerkleinerungsvorgänge zu der gewünschten Partikelgröße zerteilen. Statt dessen kann die feuchte Partikelmischung auch mittels Formwalzen zu geformten Agglomeraten kompak­ tiert werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die feuchte Partikelmischung mittels einer Schneckenpresse zu einem - gegebenenfalls profilierten - Strang zu kompaktie­ ren und den Strang zu den Agglomeraten gewünschter Parti­ kelgröße zu zerteilen.

Je nach Arbeitsweise der für das mechanische Kompaktieren eingesetzten Vorrichtung kann es insbesondere bei höherer Scherbeanspruchung der feuchten Partikelmischung und der dabei entstehenden Reibungswärme notwendig sein, die Parti­ kelmischung während des Kompaktierens zu kühlen, beispiels­ weise durch Kühlen der mit der Partikelmischung in Kontakt kommenden Vorrichtungsteile. Um jegliche auch nur oberflä­ chige Plastifizierung der eingesetzten Polymere sicher und zuverlässig zu vermeiden, sollte die Partikelmischung auf höchstens 50°C, vorzugsweise höchstens 40°C, gehalten wer­ den. Im Falle des bevorzugten Einsatzes von Walzen bzw. Formwalzen ist insbesondere bei offener Anordnung derselben eine Kühlung in der Regel entbehrlich. Vorteilhaft ist hier die Verwendung von Walzen aus einem Material mit verhält­ nismäßig hohem Wärmeleitkoeffizient, z. B. Metallen oder Me­ tallegierungen, da die im Vergleich mit Matrizenpressen aufgrund geringerer Scherkräfte ohnehin nur geringe Rei­ bungswärme dann stetig abgeführt wird.

Die feuchte Partikelmischung wird zweckmäßig zu Granulaten mit einer Korngröße zwischen 1 mm und 20 mm kompaktiert.

In Weiterbildung ist vorgesehen, daß der Partikelmischung vor oder während des Kompaktierens bis zu 5 Mass.-%, insbe­ sondere bis zu 2 Mass.-%, Öl- und/oder Fettsäuresalze, wie Laurate, Myristate, Palmitate, Stearate, Oleate, Sorbate, Linolate, Linoelate oder dergleichen, zugesetzt werden, welche das Kompaktieren der feuchten Partikelmischung er­ leichtern. Hierbei können vorzugsweise ein- oder zweiwerti­ ge Öl- bzw. Fettsäuresalze, wie Natrium-, Kalium-, Magnesi­ um-, Calciumsalze etc. von Öl- bzw. Fettsäuren eingesetzt werden, wobei insbesondere die zweiwertigen Öl- bzw. Fett­ säuresalze die Kompaktierfähigkeit verbessern, während die einwertigen Salze auch das Fließverhalten der erhaltenen Granulate positiv beeinflussen.

Es werden zweckmäßig bis zu 80 Mass.-% pulver- oder parti­ kelförmiges Lignin bzw. dessen Derivate und bis zu 95 Mass.-% Naturfasern eingesetzt, wobei die Naturfasern als Kurzschnitte und/oder in mehlartiger Konsistenz mit ei­ ner Abmessung zwischen 10 µm und 10 mm eingesetzt werden.

Je nach den geforderten Werkstoffeigenschaften des aus der Zusammensetzung hergestellten Formteils kommen im Prinzip beliebige Naturfasern in Frage, wobei die Naturfasern auf­ grund ihrer verhältnismäßig hohen Festigkeit vorzugsweise aus der Gruppe Hanf-, Flachs-, Kenaf-, Sisal-, Kokos-, Ra­ mie-, Miscanthus-, Nessel-, Baumwoll-, Cellulose-, Palm-, Schilfgras- und Holzfasern ausgewählt werden.

Aus Kostengründen können zusätzlich Füllstoffe vorgesehen sein, wobei aus Gründen der Umweltfreundlichkeit mit Vorzug natürliche Füllstoffe, insbesondere mineralische Füllstof­ fe, wie Magnesiumsilikate (Talkum), Kieselerde bzw. ihre Derivate, Gesteinsmehl, Calciumcarbonate (Kalk) oder der­ gleichen, oder organische Füllstoffe auf der Basis nach­ wachsender Rohrstoffe, wie Reishülsen, Chitin (z. B. aus Fi­ schereiabfällen) oder dergleichen, eingesetzt werden kön­ nen. Die Füllstoffe dienen, wie bereits erwähnt, vornehm­ lich zur Kostensenkung der Zusammensetzung, aber auch - insbesondere im Falle von Füllstoffen auf der Basis nach­ wachsender Rohstoffe - zum sinnvollen Rezyklieren organi­ scher Abfälle.

In Weiterbildung ist vorgesehen, daß als Zusatzstoffe an die funktionellen Gruppen des Lignins und/oder dessen Deri­ vate bindende chemische Modifizierungsmittel, insbesondere Vernetzungsmittel, mit einer Aktivierungsenergie im Bereich oder oberhalb des Schmelzpunktes des eingesetzten Lignins und/oder dessen Derivate eingesetzt werden. Hierfür kommen insbesondere Modifizierungs- und Vernetzungsmittel in Fra­ ge, welche an Carboxy- und Hydroxygruppen der Lignine bzw. der Ligninderivate binden, welche auf diese Weise leicht härtbar und chemisch breit modifizierbar sind. Je nach Ak­ tivierungsenergie der eingesetzten Modifizierungs- und/oder Vernetzungsmittel ist somit der Modifizierungs- bzw. Ver­ netzungsgrad des aus der Zusammensetzung hergestellten Formkörpers durch die Verarbeitungstemperatur steuerbar.

Für die Herstellung geschäumter Formkörper kann die Zusam­ mensetzung als Zusatzstoffe auch physikalische und/oder chemische Treibmittel, insbesondere mit einer Aktivierungs­ temperatur im Bereich oder oberhalb des Schmelzpunktes der eingesetzten Lignine bzw. Ligninderivate, z. B. Natriumbi­ carbonat (Na₂CO₃) oder dergleichen, enthalten. Im Falle von Treibmitteln mit einer Aktivierungstemperatur oberhalb des Schmelzpunktes des eingesetzten Naturpolymers ist somit der Schäumungsgrad des Formkörpers durch die Verarbeitungstem­ peratur steuerbar.

Das Lignin und/oder dessen Derivate kann/können partikel­ förmig, insbesondere pulverförmig beigemischt werden, wobei der Partikeldurchmesser beispielsweise zwischen 1 und 100 µm beträgt.

Aufgrund der hohen und preiswerten Verfügbarkeit werden vorzugsweise pulver- oder partikelförmiges Lignin und/oder dessen Derivate aus der Zellstoffindustrie eingesetzt, wo­ bei grundsätzlich sämtliche Lignine bzw. Ligninderivate aus herkömmlichen Zellstoffaufschlußverfahren, wie Ligninsulfo­ nate, Alkalilignin, Kraftlignin, Organosolvlignin, Aqua­ solvlignin oder dergleichen, geeignet sind.

Die erfindungsgemäß hergestellte Zusammensetzung kann in Pulver- oder granulierter Form durch Heißpressen, Spritz­ gießen, Extrudieren oder beliebige andere thermische Verarbeitungsver­ fahren zu Formkörpern verarbeitet werden, wobei sie insbe­ sondere überall dort, wo Kunststoffe oder natürlich gewach­ senes Holz in Formteilen oder Werkstücken zum Einsatz kom­ men, z. B. in der Automobil-, Bau-, Möbel-, Verpackungs-, Musik-, Fußboden- oder Elektroindustrie, Verwendung finden kann.

Nachstehend ist die Erfindung anhand von Ausführungsbei­ spielen näher erläutert:

Beispiel 1

Es werden pulverförmige Ligninderivate und natürliche Ver­ stärkungsfasern, z. B. Hanffasern und Holzmehl, mechanisch zu einer homogenen Mischung verarbeitet. Dabei beträgt der Anteil an Hanffasern etwa 20 Mass.-%, der Anteil an Holz­ mehl etwa 40 Mass.-% und der Anteil an Lignin etwa 40 Mass.-%. Die Komponenten liegen beispielsweise pulver- ( Holzmehl) bzw. faserförmig (Hanffasern) vor, so daß eine homogene Vormischung möglich ist. Die Vormischung wird mit etwa 1,5 Mass.-% eines Fettsäuresalzes versetzt und im Fest- oder Wirbelbett mit Brauchwasser oder demineralisier­ tem Wasser besprüht, so daß sich ein Wasseranteil von etwa 10 Mass.-% bezogen auf die Trockenmasse der Gesamtmischung ergibt. Die befeuchtete Mischung wird in einer Strang- oder Walzenpresse mit einer spezifischen Anpreßkraft (Linien­ kraft) von etwa 10 kN/cm zu einem profilierten Strang ag­ glomeriert. Anschließend wird der Strang in einzelne Agglo­ merate mit einer Korngröße zwischen 1 mm und 15 mm zer­ teilt. Das erhaltene Granulat kann anschließend thermopla­ stisch zu Formkörpern verarbeitet, z. B. auf eine Spritz­ gießmaschine aufgegeben und in einem Formwerkzeug zu dem Formteil geformt werden.

Beispiel 2

Es werden 70 Mass.-% Ligninpulver aus der Celluloseproduk­ tion mit 30 Mass.-% Hanffasern in kurzgeschnittener Form homogen gemischt und die Vormischung im Wirbelbett mit Was­ ser befeuchtet, so daß sich ein Wasseranteil von etwa 12 Mass.-% bezogen auf die Trockenmasse der Gesamtmischung er­ gibt. Die feuchte Mischung wird zwischen zwei in unter­ schiedlicher Drehrichtung umlaufenden Walzen mit einer spe­ zifischen Anpreßkraft von etwa 30 kN/cm kompaktiert und das entstehende Material zu rieselfähigen Agglomeraten zer­ teilt. Das erhaltene Granulat ist mittels beliebiger thermoplastischer Verarbeitungsverfahren zu Formkörpern verarbeitbar.

Claims (18)

1. Verfahren zur Herstellung einer Zusammensetzung aus partikelförmigem Lignin und/oder dessen Derivaten, Na­ turfasern und gegebenenfalls geringen Mengen an Zu­ satzstoffen für die thermoplastische Weiterverarbei­ tung zu Kunststoff-Formkörpern, indem das Lignin und/oder dessen Derivate und die Naturfasern sowie ge­ gebenenfalls die Zusatzstoffe gemischt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung im Fest- oder Wirbel­ bett mit Wasser befeuchtet bzw. benetzt wird, wobei ein Anteil von Wasser zwischen 1 und 20 Mass.-% bezo­ gen auf die Trockenmasse der Gesamtmischung einge­ stellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil von Wasser zwischen 5 und 15 Mass.-% bezogen auf die Trockenmasse der Gesamtmischung eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Anteil von Wasser zwischen 8 und 12 Mass.-% bezogen auf die Gesamtmischung eingestellt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die befeuchtete bzw. benetzte Parti­ kelmischung ausschließlich unter mechanischem Druck oh­ ne Plastifizieren des Polymers zu einem Granulat kom­ paktiert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikelmischung mit einer spezifischen Anpreßkraft zwischen etwa 5 kN/cm und etwa 100 kN/cm kompaktiert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Partikelmischung mittels Pressen oder Wal­ zen kompaktiert wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Partikelmischung während des Kom­ paktierens auf höchstens 50°C, insbesondere höchstens 40°C, gehalten wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Partikelmischung zu Granulaten mit einer Korngröße zwischen 1 mm und 20 mm kompaktiert wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Partikelmischung vor oder während des Kompaktierens bis zu 5 Mass.-%, insbesondere bis zu 2 Mass.-%, Öl- und/oder Fettsäuresalze zugesetzt wer­ den.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bis zu 80 Mass.-% partikelförmiges Lignin bzw. dessen Derivate und bis zu 95 Mass.-% Naturfasern eingesetzt werden.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Naturfasern als Kurzschnitte und/oder in mehlartiger Konsistenz mit einer Abmessung zwischen 10 µm und 10 mm eingesetzt werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß Naturfasern aus der Gruppe Hanf-, Flachs-, Kenaf-, Sisal-, Kokos-, Ramie-, Miscanthus-, Nessel-, Baumwoll-, Cellulose-, Palm-, Schilfgras- und Holzfasern eingesetzt werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatzstoffe an die funktionel­ len Gruppen des Lignins und/oder dessen Derivate bin­ dende chemische Modifizierungsmittel, insbesondere Ver­ netzungsmittel, mit einer Aktivierungsenergie im Be­ reich oder oberhalb des Schmelzpunktes des eingesetzten Lignins und/oder der eingesetzten Ligninderivate einge­ setzt werden.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatzstoffe physikalische und/oder chemische Treibmittel eingesetzt werden.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Lignin und/oder dessen Derivate pulver- oder partikelförmig beigemischt wird/werden.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Lignin und/oder dessen Deriva­ te mit einem Partikeldurchmesser zwischen 1 und 100 µm eingesetzt wird/werden.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß partikelförmiges Lignin und/oder dessen Derivate aus der Zellstoffindustrie eingesetzt wird/werden.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß partikelförmiges Lignin und/oder dessen Derivate aus herkömmlichen Zellstoffaufschluß­ verfahren, wie Ligninsulfonate, Alkalilignin, Kraftlig­ nin, Organosolvlignin, Aquasolvlignin oder dergleichen, eingesetzt wird/werden.