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WO2012004347A1 - Gefüllte formmaassen - Google Patents

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WO2012004347A1
WO2012004347A1 PCT/EP2011/061517 EP2011061517W WO2012004347A1 WO 2012004347 A1 WO2012004347 A1 WO 2012004347A1 EP 2011061517 W EP2011061517 W EP 2011061517W WO 2012004347 A1 WO2012004347 A1 WO 2012004347A1
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WO
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molding composition
composition according
molding
fiber material
binder
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Ceased
Application number
PCT/EP2011/061517
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English (en)
French (fr)
Inventor
Rainer Schmidt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Landshuter Werkzeugbau Alfred Steinl GmbH and Co KG
Original Assignee
Landshuter Werkzeugbau Alfred Steinl GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Landshuter Werkzeugbau Alfred Steinl GmbH and Co KG filed Critical Landshuter Werkzeugbau Alfred Steinl GmbH and Co KG
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Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/58—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties by applying, incorporating or activating chemical or thermoplastic bonding agents, e.g. adhesives
    • D04H1/587—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties by applying, incorporating or activating chemical or thermoplastic bonding agents, e.g. adhesives characterised by the bonding agents used
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
    • C08J5/045—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with vegetable or animal fibrous material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2300/00—Characterised by the use of unspecified polymers
    • C08J2300/16—Biodegradable polymers

Definitions

  • the present invention relates to a biodegradable molding composition containing a fiber material of vegetable origin as a filler and is suitable for processing by injection molding, and the Hersannon this molding composition.
  • the object of the present invention was to provide a biodegradable molding composition which can be inexpensively processed and processed into shaped articles with the aid of efficient processes.
  • molding composition defined in the claims below, which combines a biodegradable thermoplastic binder with a fiber material of vegetable origin as a filler, wherein the content of the Fiber material, based on the total amount of the molding composition, not less than 50 wt .-% is.
  • such molding compositions can be processed using an injection molding to high-quality molded articles.
  • another object of the invention is a process for producing a molded article comprising the step of injection molding the molding composition of the present invention, and a molded article obtainable by injection molding of this molding material.
  • the binder content of the molding composition should preferably be obtainable from at least 90% by weight, more preferably at least 95% by weight and in particular at 100% by weight, based on the total amount of the binder, of renewable raw materials. Accordingly, it is also preferred that the molding composition according to the invention contain no binders based on fossil raw materials.
  • components of the inventive molding compositions are usually those derived from raw materials of plant or animal, preferably vegetable origin. These may be substances which can be obtained directly from plant or animal material, or else. Substances obtained by processing a plant or animal material, which should not contain added synthetic and / or fossil derived ingredients during processing. Examples of such processing steps are the reaction with other plant or animal materials, the processing by microorganisms (eg fermentation) and / or the polymerization or polycondensation of substances obtained from vegetable or animal material. Binders which are obtainable from renewable raw materials may also be present as such in vegetable or animal materials (eg starch), or may be obtained by processing substances present in vegetable or animal material (eg cellulose acetate). In addition, they can also be obtained by polymerization of monomers which are present in vegetable or animal materials or which are obtained by processing, eg fermentation, of such materials (eg polylactic acid).
  • Preferred biodegradable thermoplastic binders for use in the present invention are selected from polysaccharides, polyesters, lignins, gelatin, and mixtures of at least two of these binders.
  • Polysaccharides can be used in their natural form, or in the form of derivatives, for example, substances in which hydroxyl groups of the natural polyester saccharide have been subjected to ether or ester formation.
  • a preferred polysaccharide useful as the biodegradable thermoplastic binder in the present invention is starch, especially thermoplastic starch. The latter is described inter alia in WO 90/05161.
  • Starch is preferably used in its natural form, as it is obtained for example from corn, wheat or potatoes. If required, it can be mixed with a plasticizer and / or plasticizer, in particular natural materials such as glycerol.
  • Another polysaccharide useful in this invention is a celluiose ester, e.g. Cellulose acetate, cellulose acetopropionate or cellulose acetobutyrate. Cellulose acetate is preferred among these substances.
  • Polyesters which can be used in the context of the invention are, for example, polymyric acid, a polyhydroxy fatty acid, polyglycolic acid and mixtures of at least two of these polyesters or copolymers which consist of monomers of at least two of the stated polyesters.
  • a copolymer of lactic acid and gycolic acid monomers may be mentioned as the copolymer.
  • Polyhydroxyfatty acid is in particular polyhydroxybutyrate (also referred to as PHB or polyhydroxybutyric acid), polyhydroxyvaierate or a copolymer of hydroxybutyrate and hydroxyvalerate units.
  • Particularly preferred as thermoplastic binders are starch, in particular thermoplastic starch, polylactic acid and polyhydroxybutyric acid.
  • additives may be added to the biodegradable thermoplastic binder, e.g. Plasticizers or other processing aids. Again, it is preferred to use additives that are available from renewable resources.
  • the amount of the binder in the molding composition according to the invention is generally at least 10 wt .-%, preferably at least 20 wt .-%, based on the total weight of the molding composition. In terms of the content of the filler, it is below 50 wt .-%.
  • a fiber material of plant origin is a fiber material of plant origin.
  • Such fiber materials are generally compostable. It should therefore be understood that biodegradability, as explained in more detail above with respect to the thermoplastic binder, is ensured for the entire molding composition.
  • Suitable fiber material of plant origin are plants or plant parts which, for example after a corresponding comminution, can be used directly, but also fiber materials which are obtained from plants or parts of plants by extraction.
  • suitable fiber materials are wood (eg wood shavings or wood flour), cereal waste (eg grain husks, also referred to as husks, especially spelled or rice husks), palm fibers, coconut fibers, reeds, hemp, jute, bast, cotton, hay, straw from grain or other grasses or combinations of at least two of these materials.
  • husks in particular spelled or rice husks, are used.
  • the length of the fibers in the fiber material of plant origin is preferably below 30 mm, more preferably below 20 mm.
  • the fibers are preferably longer than 1 mm.
  • the content of the fiber material in the molding composition according to the invention is, based on the total weight of the molding composition, not less than 50% by weight, preferably not less than 55% by weight and more preferably not less than 60% by weight.
  • the content of the fiber material is usually below 90 wt .-%, and preferably below 80 wt .-%.
  • thermoplastic binder e.g., polylactic acid or polyhydroxybutyric acid
  • spelled or rice husks e.g., starch, polylactic acid or polyhydroxybutyric acid as thermoplastic binder and spelled or rice husks as filler.
  • the constituents mentioned are mixed, preferably at a temperature which is above the melting point of the thermoplastic binder.
  • This mixing process preferably takes place in an extruder, preferably in a twin-screw extruder.
  • the raw material is melted in a twin-screw extruder in several stages, mixed and degassed.
  • the injection molding of the molding composition according to the invention is usually carried out at temperatures in the range of 130 to 250 ° C, preferably 150 to 230 ° C.
  • the injection pressure Hegt usually in the range of 1300 to 2000 bar, preferably in the range of 1500 to 1800 bar.
  • fiber materials may typically contain up to about 10% by weight of water.
  • the water can cause dissolution of the molecular chains in the binder. This can lead to embrittlement of the material and a reduction in the impact strength in the end product.

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Abstract

Offenbart wird eine Formmasse zum Herstellen eines Formgegenstands durch Spritzgießen, enthaltend ein biologisch abbaubares thermoplastisches Bindemittel und ein Fasermaterial pflanzlichen Ursprungs als Füllstoff, sowie ein Verfahren zur Herstellung der Formmasse. Die Formmasse zeichnet sich durch einen hohen Gehalt an Fasermaterial aus, der, bezogen auf das Gesamtgewicht der Formmasse, nicht weniger als 50 Gew.% beträgt.

Description

Gefüllte Formmassen
Die vorliegende Erfindung betrifft eine biologisch abbaubare Formmasse, die ein Fasermaterial pflanzlichen Ursprungs als Füllstoff enthält und sich zur Verarbeitung im Spritzgussverfahren eignet, sowie die Hersteilung dieser Formmasse.
Biologisch abbaubare Formmassen werden in verschiedenen Industriezweigen, wie in der Verpackungsindustrie aber auch in der Automobilindustrie zunehmend nachgefragt. Dafür geeignete Polymermaterialien auf Basis nachwachsender Rohstoffe sind jedoch im Vergleich zu herkömmlichen Polymermaterialien, die zum großen Teil fossilen Ursprungs sind, verhältnismäßig teuer. Durch den Einsatz von preisgünstigen Füllstoffen lässt sich hier ein Ausgleich schaffen. Allerdings ist nicht immer gewährleistet, dass sich die gefüllten Formmassen effizient verarbeiten Sassen und dabei Formteile mit den erforderlichen Eigenschaften ergeben.
Gefüllte Formmassen, in denen als Füllstoff Fasermaterialien pflanzlichen Ursprungs Verwendung finden, sind bekannt. Derartige Füllstoffe können für die biologische Abbaubarkeit der Formmasse förderlich sein. Überwiegend werden zur Verarbeitung solcher Massen jedoch vergleichsweise aufwändige Formverfahren, wie Pressformen, eingesetzt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, eine biologisch abbaubare Formmasse bereitzustellen, die sich kostengünstig Flerstellen und mit Hilfe effizienter Verfahren zu Formgegenständen verarbeiten lässt.
Gelöst wird diese Aufgabe mithilfe der in den nachstehend angeführten Ansprüchen definierten Formmasse, die ein biologisch abbaubares thermoplastisches Bindemittel mit einem Fasermaterial pflanzlichen Ursprungs als Füllstoff kombiniert, wobei der Gehalt des Fasermaterials, bezogen auf die Gesamtmenge der Formmasse, nicht weniger als 50 Gew.-% beträgt. Überraschenderweise lassen sich derartige Formmassen mit Hilfe eines Spritzgießverfahrens zu qualitativ hochwertigen Formgegenständen verarbeiten.
Demzufolge ist ein weiterer Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Formgegenstands, umfassend den Schritt des Spritzgießens der erfindungsgemäßen Formmasse, sowie ein Formgegenstand, der durch Spritzgießen dieser Formmasse erhältlich ist.
Ein biologisch abbaubares thermoplastisches Bindemittel im Sinne der vorliegenden Erfindung kann gleichzeitig auch kompostierbar sein, d.h. durch den Einfiuss von Feuchtigkeit, im Erdreich befindlichen Mikroorganismen und/oder Pilzen zu natürlichen Komponenten wie CO2, Wasser, Humus und/oder Biomasse zersetzt werden können. Kompostierbarkeit lässt sich beispielsweise in Übereinstimung mit der Norm EN 13432 beurteilen.
Bevorzugt sollte der Bindemittelanteil der Formmasse zu mindestens 90 Gew.-%, besonders bevorzugt zu mindestens 95 Gew.-% und insbesondere zu 100 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge des Bindemittels, aus nachwachsenden Rohstoffen erhältlich sein. Demgemäß ist es auch bevorzugt, dass die erfindungsgemäße Formmasse keinerlei Bindemittel auf Grundlage fossiler Rohstoffe enthalten.
Aus nachwachsenden Rohstoffen erhältliche bzw. gewonnene Bestandteile der erfindungs gemäßen Formmassen sind gewöhnlich solche, die aus Rohstoffen pflanzlichen oder tierischen, bevorzugt pflanzlichen Ursprungs stammen. Dabei kann es sich um Substanzen handeln, die unmittelbar aus pflanzlichem oder tierischem Material gewonnen werden können, oder aber um. Substanzen, die durch Verarbeitung eines pflanzlichen oder tierischen Materials gewonnen werden, wobei, bei der Verarbeitung keine synthetischen und/oder aus fossilen Rohstoffen gewonnene Bestandteile hinzugefügt werden sollten. Beispiele für derartige Verarbeitungsschritte sind die Reaktion mit anderen pflanzlichen oder tierischen Materialien, die Verarbeitung durch Mikroorganismen (z.B. Fermentation) und/oder die Polymerisation oder Poiykondensation von Substanzen, die aus pflanzlichem oder tierischem Material gewonnen werden. Auch Bindemittel, die aus nachwachsenden Rohstoffen erhältlich sind, können beispielsweise als solche in pflanzlichen oder tierischen Materialien vorliegen (z.B. Stärke), oder können durch eine Verarbeitung von Substanzen erhalten werden, die in pflanzlichem oder tierischem Material vorliegen (z.B. Celluloseacetat). Sie können darüber hinaus auch durch Polymerisation von Monomeren erhalten werden, die in pflanzlichen oder tierischen Materialien vorliegen, oder die durch Verarbeitung, z.B. Fermentation, von derartigen Materialien gewonnen werden (z.B. Polymilchsäure).
Bevorzugte biologisch abbaubare thermoplastische Bindemittel zur Verwendung im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden ausgewählt aus Polysacchariden, Polyestern, Ligninen, Gelatine und Gemischen aus mindestens zwei dieser Bindemittel.
Polysaccharide können in ihrer natürlichen Form eingesetzt werden, oder in Form von Derivaten, beispielsweise Substanzen, bei denen Hydroxylgruppen des natürlichen Polyestersaccharids einer Ether- oder Esterbildung unterzogen wurden. Ein bevorzugtes Polysaccharid, das sich als biologisch abbaubares thermopJastisches Bindemittel im Rahmen der vorliegenden Erfindung eignet, ist Stärke, insbesondere thermoplastische Stärke. Letztere ist unter anderem beschrieben in WO 90/05161. Stärke wird bevorzugt in ihrer natürlichen Form eingesetzt, wie sie beispielsweise aus Mais, Weizen oder Kartoffeln gewonnen wird. Sie kann im Bedarfsfall mit einem Weichmacher und/oder Plastifizierungsmittel, insbesondere natürlichen Materialien wie Glycerin, gemischt werden. Ein weiteres erfindungsgemäß geeignetes Polysaccharid ist ein Celluioseester, z.B. Celluloseacetat, Celluloseacetopropionat oder Celluloseacetobutyrat. Celluloseacetat ist unter diesen Substanzen bevorzugt.
Im Rahmen der Erfindung verwendbare Polyester sind beispielsweise Polymüchsäure, eine Polyhydroxyfettsäure, Polyglycolsäure sowie Gemische aus mindestens zwei dieser Polyester oder Copolymere, die aus Monomeren von mindestens zwei der genannten Polyester bestehen. Als Copolymer kann insbesondere ein Copolymer aus Milchsäure- und Giycolsäuremonomeren genannt werden. Als Polyhydroxyfettsäure ist insbesondere Polyhydroxybutyrat (auch als PHB oder Polyhydroxybuttersäure bezeichnet), Polyhydroxyvaierat oder ein Copolymer aus Hydroxybutyrat- und Hydroxyvalerateinheiten zu nennen. Besonders bevorzugt als thermoplastische Bindemittel sind Stärke, insbesondere thermoplastische Stärke, Polymilchsäure und Polyhydroxybuttersäure.
Dem biologisch abbaubaren thermoplastischen Bindemittel können im Bedarfsfall Additive zugesetzt werden, wie z.B. Weichmacher oder andere Verarbeitungshilfsmittel. Auch hier ist es bevorzugt, Additive zu verwenden, die aus nachwachsenden Rohstoffen erhältlich sind.
Der Schmelzpunkt des thermoplastischen Bindemittels ist im Allgemeinen kleiner als 240°C, bevorzugt kleiner als 220°C. Er liegt bevorzugt im Bereich von 100 bis 200°C.
Die Menge des Bindemittels in der erfindungsgemäßen Formmasse beträgt im allgemeinen mindestens 10 Gew.-%, bevorzugt mindestens 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Formmasse. Im Hinblick auf den Gehalt des Füllstoffs liegt sie unterhalb von 50 Gew.-%.
Ein weiterer Hauptbestandteil der erfindungsgemäßen Formmasse, der in einer Menge von nicht weniger als 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Fomimasse, vorliegt, ist ein Fasermaterial pflanzlichen Ursprungs. Derartige Fasermaterialien sind in der Regel kompostierbar. Es sollte daher klar sein, dass eine biologische Abbaubarkeit, wie vorstehend in Bezug auf das thermoplastische Bindemittel näher erläutert wurde, für die gesamte Formmasse gewährleistet ist. Als Fasermaterial pflanzlichen Ursprungs eignen sich Pflanzen oder Pflanzenteile, die, beispielsweise nach einer entsprechenden Zerkleinerung, unmittelbar eingesetzt werden können, aber auch Fasermaterialien, die aus Pflanzen oder Pflanzenteilen durch Extraktion gewonnen werden.
Beispiele geeigneter Fasermaterialien sind Holz (z.B. Holzspäne oder Holzmehl), Getreideabfälle (z.B. Kornhülsen, die auch als Spelzen bezeichnet werden, insbesondere Dinkel- oder Reisspelzen), Palmfasern, Kokosfasern, Schilf, Hanf, Jute, Bast, Baumwolle, Hagasse, Stroh aus Getreide oder anderen Gräsern oder Kombinationen aus mindestens zwei dieser Materialien, Vorzugsweise werden Spelzen, insbesondere Dinkel- oder Reisspelzen, eingesetzt. Die Länge der Fasern im Fasermaterial pflanzlichen Ursprungs liegt vorzugsweise unterhalb von 30 mm, besonders bevorzugt unterhalb von 20 mm. Die Fasern sind bevorzugt länger als 1 mm.
Der Gehalt des Fasermaterials in der erfindungsgemäßen Formmasse beträgt, bezogen auf das Gesamtgewicht der Formmasse, nicht weniger als 50 Gew.-%, bevorzugt nicht weniger als 55 Gew.-% und besonders bevorzugt nicht weniger als 60 Gew.-%. Der Gehalt des Fasermaterials liegt in der Regel unterhalb von 90 Gew.-%, und bevorzugt unterhalb von 80 Gew.-%.
Insbesondere bevorzugt sind im Rahmen der Erfindung Kombinationen aus Stärke, Polymilchsäure oder Polyhydroxybuttersäure als thermoplastisches Bindemittel und Dinkeloder Reisspelzen als Füllstoff.
Prinzipiell können den erfindungsgemäßen Formmassen konventionelle Additive wie Schlagzähigkeitsmodifikatoren, Flammverzögerungsmittel, Wärme- und UV-Stabilisatoren, Antioxidationsmittel, Farbstoffe und/oder Formtrennmittel zugesetzt werden. Um eine gute Umweltverträglichkeit und biologische Abbaubarkeit zu gewährleisten sollten die eingesetzten Mengen solcher Zusätze jedoch möglichst gering sein, ihr Gehalt in der erfindungsgemäßen Formmasse sollte 5 Gew.-%, bevorzugt 2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Formmasse, nicht übersteigen bzw. es sollte ganz auf sie verzichtet werden. Auch für die im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzten Zusatzstoffe gilt, dass sie in der Regel aus nachwachsenden Rohstoffen erhältlich sein sollten. Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Formmasse bevorzugt frei von Zusätzen wie Harzsäuren oder modifizierten, z.B. mit Polyolen veresterten, Harzsäuren oder von natürlichen Hartharzen, Weichharzen und/oder Schleimharzen, welche derartige Harzsäuren als Hauptkomponenten enthalten.
Im Rahmen der der Erfindung sind Formmassen bevorzugt, deren organische Bestandteile (insbesondere das Fasermaterial und das Bindemittel) zu 100 % aus Bestandteilen biologischen Ursprungs bestehen bzw. deren organische Komponenten vollständig aus nachwachsenden Rohstoffen erhältlich sind. Besonders sind im Rahmen der Erfindung Formmassen bevorzugt, die zu 100 % aus Bestandteilen biologischen Ursprungs bestehen bzw. deren Komponenten vollständig aus nachwachsenden Rohstoffen erhältlich sind.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Formmasse werden die genannten Bestandteile gemischt, vorzugsweise bei einer Temperatur, die oberhalb des Schmelzpunktes des thermoplastischen Bindemittels liegt. Bevorzugt findet dieser Mischvorgang in einem Extruder, vorzugsweise in einem Doppelschneckenextruder, statt. Nach einem beispielhaft bevorzugten Verfahren wird das Rohmaterial im Doppelschneckenextruder in mehreren Stufen aufgeschmolzen, gemischt und entgast.
Nach dem Mischen kann das Material unmittelbar zum Spritzgießen verwendet werden, bevorzugt wird jedoch zunächst durch Extrusion ein Granulat der erfindungsgemäßen Formmasse hergestellt. Für das Granulat kommen alle dem Fachmann bekannten Granulatformen mit kugelartiger oder zylinderartiger Form in Betracht. Die Granulatgröße, die beispielsweise mit Siebanalyse bestimmt werden kann, liegt für mindestens 70 Gew.-%, bevorzugt 80 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 90 Gew.-% der Granulatteilchen im Bereich von 0,1 bis 5 cm, bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 2 cm. Insbesondere bevorzugt sind Granulate mit einer im Wesentlichen zylindrischen Form der Granalien, wobei der bevorzugte Durchmesser im Bereich von 3 bis 10 mm, und die Länge im Bereich von 5 bis 20 mm liegt.
Das Spritzgießen der erfindungsgemäßen Formmasse erfolgt gewöhnlich bei Temperaturen im Bereich von 130 bis 250°C, bevorzugt 150 bis 230°C. Der Einspritzdruck Hegt in der Regel im Bereich von 1300 bis 2000 bar, bevorzugt im Bereich von 1500 bis 1800 bar.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, bei der Herstellung der fasergefüllten Formmasse den Wassergehalt in der Mischung des Fasermaterials und des Bindemittels zu kontrollieren. Dies gilt insbesondere bei der Verwendung eines Polyesters, wie z.B. Polymilchsäure, als thermoplastisches Bindemittel. So können Fasermaterialien typischerweise bis ca. 10 Gew.% Wasser enthalten. Das Wasser kann beim Extrudieren und Vermischen des Fasermaterials mit einem hydrolysierbaren Bindemittel eine Auflösung der Molekülketten im Bindemittel verursachen. Dies kann im Endprodukt zu einer Versprödung des Materials und einer Verminderung der Schlagzähigkeit führen. Um dies zu verhindern kann es hilfreich sein, ein Fasermaterial mit einem geringen Wassergehalt einzusetzen oder den Wassergehalt des Fasermaterials zu reduzieren, bevor es mit dem Bindemittel vermischt wird. Beispielsweise kann ein Fasermaterial eingesetzt werden, das einen geringen Wassergehalt von 0 - 5 Gew.%, vorzugsweise von 0 - 3 Gew. %, insbesondere von 0 - 2 Gew. %, bezogen auf das Gesamtgewicht des Fasermaterials, aufweist. Der Wassergehalt des Fasermaterials kann z.B. durch Vortrocknung des Fasermaterials vor dem Vermischen mit dem Bindemittel auf entsprechende Werte eingestellt werden.
In vorteilhafter Weise kann z.B. beim Extrusionsvorgang das Fasermaterial durch einen vorgeschalteten Extruder, oder auch eine Seitenbeschickung, bei Temperaturen von typischerweise 90 - 140°C, vorgetrocknet werden. Dies ermöglicht eine Produktion der erfindungsgemäßen Formmasse in einem Prozessschritt ohne zusätzliche Zwischenschritte (wie z.B. Trocknen und Zwischenlagern des getrockneten Materials). Das vorgetrocknete Fasermaterial mit reduziertem Wassergehalt kann nach Trocknung in einem vorgeschalteten Extruder anschließend zusammen mit dem Bindemittel, das üblicherweise in Form eines Granulats vorliegt, in dieselbe Fütteröffnung des eigentlichen Mischextruders gefördert werden. Alternativ kann das vorgetrocknete Fasermaterial mit reduziertem Wassergehalt auch durch Seitenbeschickung dem bereits aufgeschmolzenen Bindemittel im Extruder zugeführt werden.
Eine andere vorteilhafte Möglichkeit zur Kontrolle des Wassergehalts, die alternativ zum Einsatz eines Fasermaterials mit geringem Wassergehalt oder ergänzend dazu zur Verfügung steht, ist die Zugabe eines Trockenmittels zu der Formmasse. Hier kommen typischerweise pul verförmige Trockenmittel zum Einsatz, wie z.B. hygroskopische Salze. Beispielhaft können hier Halogenide oder Nitrate von Erdalkalimetallen, wie Magnesiumchlorid, Calciumchlorid oder Calciumnitrat genannt werden, bevorzugt wird Calciumchlorid eingesetzt. Das Trockenmittel kann Wassermoleküle binden, so dass es nicht zu einer Reaktion des Wassers mit den Bindemittelmolekülen kommen kann. Das Trockenmittel, wie z.B. Calciumchlorid, ist bereits in geringen Mengen wirksam und kann der Formmasse in Mengen von 0,01 bis 5 Gew.% in Bezug auf das Gewicht des Fasermaterials, vorzugsweise 0,025 bis 1 Gew.%, insbesondere 0,025 bis 0,5 Gew.% zugegeben werden. Die erfmdungsgemäßen Formmassen sind in vielen Bereichen einsetzbar. Sie eignen sich beispielsweise zu Herstellung von Verpackungsmaterialien, für die insbesondere eine weitgehend CO2-neutrale Herstellung und eine problemlose Entsorgung von Vorteil sind. Ein weiteres Einsatzgebiet ist im Bereich des Gärtnereibedarfs zu sehen, da die Formgegenstände nach Einsetzen in das Erdreich ohne Verbleib schädlicher Rückstände zerfallen bzw. von Bodenorganismen zersetzt werden. Hier sind beispielsweise Pflanzgefäße zu nennen. Die Formmassen eigenen sich jedoch auch für die Herstellung langlebigerer Komponenten, wie beispielsweise Bauteile von Kraftfahrzeugen, die Umweltverträglichkeit mit guten physikalischen Eigenschaften verbinden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Formmasse zum Herstellen eines Formgegenstands durch Spritzgießen, enthaltend ein biologisch abbaubares thermoplastisches Bindemittel sowie ein Fasermaterial pflanzlichen Ursprungs als Füllstoff, dadurch gekennzeichnet, das der Gehalt des Fasermaterials, bezogen auf das Gesamtgewicht der Formmasse, nicht weniger als 50 Gew.% betragt.
2. Formmasse nach Anspruch 1 , wobei das biologisch abbaubare thermoplastische Bindemittel ausgewählt ist aus Polysacchariden, Polyestern, Gelatine, Ligninen und Gemischen aus mindestens zwei dieser Bindemittel.
3. Formmasse nach Anspruch 2, wobei das Polysaccharid ausgewählt ist aus Stärke, Cellulose oder Derivaten davon, bei denen Hydroxylgruppen des natürlichen Polysaccharids einer Ether- oder Esterbildung unterzogen wurden.
4. Formmasse nach. Anspruch 2, wobei der Polyester ausgewählt ist aus Polymilchsäure, einer Polyhydroxyfettsäure, Polyglycolsäure und Gemischen aus mindestens zwei dieser Polyester sowie aus Copolymeren, die aus Monomeren mindestens zwei der genannten Polyester bestehen.
5. Formmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das gesamte in der Formmasse enthaltene Bindemittel aus nachwachsenden Rohstoffen erhältlich ist.
6. Formmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Fasermaterial pflanzlichen Ursprungs ausgewählt ist aus Holz, Getreideabfällen, Palmfasern, Kokosfasern, Schilf, Hanf, Jute, Bast, Baumwolle, Hagasse, Stroh oder aus einer Kombination aus mindestens zwei dieser Materialien.
7. Formmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Formmasse zu 100 % aus Bestandteilen biologischen Ursprungs besteht.
8. Formmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Formmasse zusätzlich ein Trockenmittei umfasst,
9. Formmasse nach Anspruch 8, wobei es sich bei dem Trockenmittel um Calciumchlorid handelt.
10. Formmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Formmasse in Form eines Granulats vorliegt.
1 1. Verfahren zur Herstellung einer Formmasse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, umfassend den Schritt des Mischens des Bindemittels mit einem Fasermateria! mit einem Wassergehalt von 0 - 5 Gew.%.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , wobei der Wassergehalt des Fasermaterials durch Vortrocknung vor dem Schritt des Mischens mit dem Bindemittel eingestellt wird.
13. Verfahren zur Herstellung eines Formgegenstands, umfassend den Schritt des Spritzgießens einer Formmasse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10.
14. Formgegenstand, erhältlich durch Spritzgießen einer Formmasse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10.
15. Formgegenstand nach Anspruch 14, wobei es sich bei dem Gegenstand um ein Verpackungsmaterial, ein Bauteil eines Kraftfahrzeugs oder um ein Pflanzgefäß handelt.
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