DE19852034C1 - Zusammensetzung zur Herstellung von Formkörpern und Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus einer solchen Zusammensetzung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zusammensetzung zur Herstellung von Formkörpern, bestehend aus polymerem Lignin, Schellack und Naturfasern. Sie ist ferner auf ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus einer derartigen Zusammensetzung gerichtet, indem der Formkörper durch Extrudieren hergestellt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zusammensetzung zur Herstel­ lung von Formkörpern sowie ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus einer solchen Zusammensetzung.

Durch die Förderung von Mineralölen und deren thermische Verwertung zur Energiegewinnung 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 Treib­ hauseffekt und die daraus resultierenden Klimaverschie­ bungen auf der Erde mitverantwortlich gemacht. Um die Akkumulation von CO₂ in der Atmosphäre eindämmen zu können, ist es notwendig, den CO₂-Kreislauf zu schließen. Dies bedeutet, daß nur soviel CO₂ in einem bestimmten Zeitraum in die Atmosphäre abgegeben werden sollte, wie die Natur in dem selben Zeitraum in der Lage ist, dieses durch Photosynthese wieder neu in organische Feststoffe zu überführen. An synthetisch aus Erdöl gewon­ nenen Kunststoffen ist das Gegenteil deutlich zu demon­ strieren. Werkstoffe aus synthetischen Kunststoffen können nach ihrem Nutzungszeitraum nicht CO₂-neutral entsorgt werden, da mehr Kunststoffabfälle verbrannt werden, als Erdöl für die erneute Synthese neu gebildet werden kann. Dies hat zwangsläufig eine CO₂-Akkumula­ tion in der Atmosphäre zur Folge.

Den größten Anteil innerhalb der synthetischen Kunst­ stoffe haben die Thermoplaste. Diese werden auf Extru­ dern, Spritzgießmaschinen oder Warmformpressen unter Energieeinwirkung entweder in Form von Wärme oder von Friktion in einen plastischen Zustand überführt und in Matrizen oder Werkzeugen zum gewünschten Formteil urge­ formt. Gelänge es nun einen Werkstoff zu generieren, der ausschließlich aus schnell nachwachsenden Rohstoffen gewonnen und außerdem auf herkömmlichen thermischen Umformmaschinen zu verarbeiten ist, ergäbe sich eine in ökologischer und ökonomischer Hinsicht wesentlich günsti­ gere Bilanz.

Aus der Natur sind eine Reihe von Werkstoffen bekannt, die für solche Anwendungen geeignet wären. Hierzu gehören insbesondere die Polysaccharide (Cellulose, Stärke), die Proteine oder die Lignine. Die genannten Polymere sind allerdings nicht ohne weiteres thermisch formbar, so daß bei Werkstoffen, die aus Gründen der Formstabilität mit Fasern, z. B. Cellulosefasern, verstärkt sein müssen, ein natürliches Verarbeitungshilfsmittel zugesetzt werden muß. Als ein solches Verarbeitungshilfsmittel hat sich erfindungsgemäß Schellack erwiesen. Schellack wird von der Laus "Kerria lacca" zum Schutz des Geleges gegen äußere Witterungseinflüsse produziert und ist bei Tempe­ raturen um etwa 80°C schmelzbar. Die guten filmbildenden Eigenschaften von Schellack tragen zu günstigen Verarbei­ tungseigenschaften der Mischung mit Naturfasern auf Extrudern, Spritzgießmaschinen oder Pressen bei.

Als weiteres thermoplastisches Bindemittel für Naturfa­ sern kommt erfindungsgemäß Lignin aus den unterschied­ lichsten Zellstoffaufschlußverfahren zum Einsatz. Das nur sehr gering ausgeprägte thermoplastische Verhalten von Lignin nach dem Zellstoffaufschluß reicht jedoch nicht aus, um es alleine mit Naturfasern zu einem thermoplasti­ schen Compound formulieren zu können.

Erst eine Kombination aus den Komponenten Naturfaser, z. B. Cellulose (als Verstärkungs- oder Füllstoff), Lignin (als Bindemittel für die Faser) und Schellack (als Verar­ beitungshilfsmittel) ergibt verarbeitungsfähige Compounds mit guten mechanischen und thermischen Eigenschaften, welche zu 100% aus nachwachsenden Rohstoffen formuliert und für technologisch hochwertige Anwendungen geeignet sind.

Gegenüber bekannten Versuchen mit Zusammensetzungen aus überwiegend natürlichen Komponenten (EP 0 720 634) bietet die erfindungsgemäße Zusammensetzung gemäß den Patentan­ sprüchen folgende Vorteile:

• - Compounds aus 100% nachwachsenden Rohstoffen (ge­ schlossener CO₂-Kreislauf),
• - Direktverarbeitung von rieselfähigen Mischungen (keine thermischen Vorstufen für die Erzeugung der Mischung, was zu einer Schonung der Mischungskompo­ nenten sowie einer geringeren Geruchsemission durch geringere Anteile von Spaltprodukten führt).
• - Kalte Kompaktierung bei schlecht rieselfähigen Mischungen (keine thermische Beaufschlagung, was zu einer Schonung der Mischungskomponenten sowie einer geringeren Geruchsemission durch geringere Anteile an Spaltprodukten führt),
• - keine Proteine (preisgünstigere Compounds, verringer­ te Gefahr der Schimmelbildung der Compounds bzw. der Formteile),
• - kein Einsatz von Säure (geringerer Verschleiß der Verarbeitungsmaschine bzw. der Werkzeuge),
• - kein Gylkol oder Glycerin (keine gesundheitsbedenk­ lichen Emissionen während der Verarbeitung),
• - sämtliche Lignine aus allen Zellstoffaufschlußverfah­ ren sind einsetzbar (Ligninsulfonate, Kraftlignin, Organosolvlignin, Aquasolvlignin, ...),
• - niedrigere Verarbeitungstemperaturen durch Schellack möglich (keine thermische Beaufschlagung, was zu einer Schonung der Mischungskomponenten sowie einer geringeren Geruchsemission durch geringere Anteile an Spaltprodukten führt).

Überall dort, wo Kunststoffe oder natürlich gewachsenes Holz in Formteilen oder Werkstücken zum Einsatz kommen, können die rieselfähigen Pulvermischungen gemäß der Erfindung oder die kaltverpreßten Granulate aus Cellulo­ sefasern oder -mehl mit Lignin und Schellack zum Einsatz kommen, z. B. in der Automobil-, Bau-, Möbel-, Ver­ packungs- oder Elektronikindustrie.

Beispiele

• 1. Es werden pulverförmiges Lignin, Holzfasern und Schellack mechanisch zu einer homogenen Mischung verarbeitet. Dabei beträgt der Anteil an Lignin 45%, der Anteil an Holzfasern 50% und der Anteil an Schel­ lack 5%. Alle Komponenten liegen pulver- oder faser­ förmig vor, so daß eine homogene Vormischung möglich ist. Die rieselfähige Mischung wird anschließend auf eine Spritzgießmaschine aufgegeben und zu einem Formteil umgeformt.
• 2. Für den Fall, daß die Vormischung wegen schlechter Rieselfähigkeit nicht unmittelbar auf eine Spritz­ gießmaschine oder einen Extruder aufgegeben werden kann, wird sie zuvor nach dem Verfahrensprinzip der Pressagglomeration in rieselfähige Pellets überführt. Die Pellets werden anschließend auf eine Spritzgieß­ maschine, einen Extruder oder eine Warmformpresse aufgegeben, plastifiziert und zum Formteil ausge­ formt.

Claims (11)

1. Zusammensetzung zur Herstellung von Formkörpern, bestehend aus polymerem Lignin, Schellack und Natur­ fasern.

2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Lignin aus herkömmlichen Zellstoffaufschluß­ verfahren, wie Ligninsulfonaten, Kraftlignin, Or­ ganosolvlignin oder Aquasolvlignin.

3. Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus bis zu 80% Lignin, bis zu 80% Naturfasern und bis zu 70% Schellack besteht.

4. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus etwa 45% Lignin, 50% Holzfasern und 5% Schellack besteht.

5. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß pulverförmiges Lignin und pulverförmiger Schellack mit Naturfasern als Kurzschnitte und/oder in mehlartiger Konsistenz gemischt sind.

6. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Naturfasern eine Abmessung zwischen 10 µm und 10.000 µm aufweisen.

7. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung aus pulver­ förmigem Lignin und Schellack sowie geschnittenen Naturfasern zu granulatförmigen Formkörpern als Zwischenprodukt verpreßt sind.

8. Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus einer Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die trockene Mischung thermisch plastifiziert und im plastischen Zustand zu dem Formkörper verarbeitet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der trockenen Mischung vor oder während des thermischen Plastifizierens Gleitmittel aus nativen Ölen zugegeben werden.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Formkörper durch Extrudieren hergestellt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Formkörper durch Heißpressen hergestellt wird.