CH720798B1 - Verfahren zum Herstellen eines Formteils mittels einer thermoplastischen Verarbeitungsmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Formteils aus einem Recycling-, Cellulose-, Biofaser- oder Biopulver-Material, bei dem ein Ausgangsmaterial (1) bereitgestellt und mittels einer thermoplastischen Verarbeitungsmaschine zu dem Formteil verarbeitet wird, insbesondere durch Spritzgießen, Heißpressen oder Extrudieren. Erfindungsgemaß umfasst das Ausgangsmaterial (1) ein erstes und ein zweites Grundmaterial, wobei als erstes Grundmaterial (2) ein Fasermaterial und als zweites Grundmaterial (3) ein strukturgebendes Fließhilfsmittel verwendet wird. Dabei bildet der Feststoffanteil (2a) des Fasermaterials mindestens 51 Gew.-% und der Feststoffanteil (3a) des strukturgebenden Fließhilfsmittels mindestens 15 Gew.-% des Ausgangsmaterials (1). Der Flussigkeitsanteil (4) des Ausgangsmaterials (1) betragt zwischen 5 Gew.-% und 20 Gew.-% und die wahrend des Herstellungsverfahrens zugesetzte Flussigkeit (5) betragt weniger als 12 Gew.-% des Ausgangsmaterials (1). Das Ausgangsmaterial (1) wird homogenisiert und seine Verarbeitung erfolgt in der Verarbeitungsmaschine bei einer Temperatur zwischen 90 °C und 240 °C.

Description

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Formteils aus einem Recycling-, Cellulose-, Biofaser- oder Biopulver-Material, bei dem ein Ausgangsmaterial bereitgestellt und mittels einer thermoplastischen Verarbeitungsmaschine zu dem Formteil verarbeitet wird. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein mit dem Verfahren hergestelltes Formteil aus einem Recycling-, Cellulose-, Biofaser- oder Biopulver-Material. Ein Biofaser- oder Biopulver-Material ist ein Material biologischen Ursprungs, unabhangig davon, ob es natürlich oder durch einen regenerierten Prozess hergestellt wird.

[0002] Die konventionelle Herstellung von Formteilen aus Kunststoff durch thermoplastische Verarbeitung, beispielsweise durch Spritzgießen, Heißpressen oder Extrudieren, bietet viele Vorteile hinsichtlich Gestaltungsfreiheit, Ausbringung und Effizienz. Kunststoffprodukte werden jedoch aus Gesundheits- und Umweltgrunden, insbesondere durch die laufende Diskussion um Mikroplastik, Vermullung der Weltmeere und dergleichen zunehmend kritisch hinterfragt.

[0003] Fur technische Anwendungen und andere Gebrauchsguter mit langer Nutzungszeit bieten die Kunststoffe eine gute Bestandigkeit gegen Umwelteinflusse und die Moglichkeit des Recycelns. Beispielhaft sei hier die PET-Flasche genannt, fur die zumindest in weiten Teilen Europas ein funktionierendes Recycling bzw. Upcycling stattfindet. Bei Formteilen fur eine einmalige Verwendung oder mit kurzer Einsatzdauer und außerhalb eines funktionierenden Recyclingkreislaufes sind Kunststoffe mit ihren Eigenschaften jedoch haufig uberqualifiziert. Fur diese Anwendungen ist ein preisgunstiges Material wunschenswert, das biologisch abbaubar oder sogar kompostierbar ist, sich jedoch mit herkommlichen thermoplastischen Verarbeitungmaschinen verarbeiten lasst.

[0004] Im Stand der Technik ist es bekannt, hierfur eine Kombination aus biologisch abbaubaren Kunststoffen und Cellulosefasern einzusetzen und diese durch Spritzgießen zu verarbeiten. Aufgrund des Anteils nachwachsender Cellulosefasern im Granulat wird in diesem Zuge auch von Papierspritzguss gesprochen. Die Kombination der Cellulosefasern mit biologisch abbaubaren Kunststoffen bietet den Vorteil der thermoplastischen Verarbeitung und das Abbauverhalten bzw. die Kompostierbarkeit lassen sich einstellen. Hierbei konnen die Anwendung und die Anwendungsdauer des Einzelfalls berucksichtigt werden. Allerdings ist im Ausgangsmaterial nach wie vor Kunststoffenthalten, so dass die genannten Nachteile in diesem Zusammenhang nicht vermieden werden.

[0005] Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen eines Formteils aus einem Recycling-, Cellulose-, Biofaser- oder Biopulver-Material zu schaffen, bei dem ein Ausgangsmaterial bereitgestellt und mittels einer thermoplastischen Verarbeitungsmaschine zu dem Formteil verarbeitet wird. Entsprechendes gilt fur das mit dem Verfahren hergestellte Formteil aus einem Recycling-, Cellulose-, Biofaser- oder Biopulver-Material. Dabei soll das Formteil insbesondere recycelbar (rezyklierbar) sein und nachhaltig, ressourcenschonend und umweltfreundlich auf Basis recycelbarer und/oder nachwachsender Rohstoffe herzustellen sein.

[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Formteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelost. Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Verwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhangigen Anspruchen und der nachfolgenden Beschreibung.

[0007] Das erfindungsgemaße Verfahren zum Herstellen eines Formteils aus einem Recycling-, Cellulose-, Biofaser- oder Biopulver-Material, bei dem ein Ausgangsmaterial bereitgestellt und mittels einer thermoplastischen Verarbeitungsmaschine zu dem Formteil verarbeitet wird, weist die Besonderheit auf, dass das Ausgangsmaterial ein erstes und ein zweites Grundmaterial umfasst, wobei als erstes Grundmaterial ein Fasermaterial und als zweites Grundmaterial ein strukturgebendes Fließhilfsmittel verwendet wird, der Feststoffanteil des Fasermaterials mindestens 51 Gew.-% des Ausgangsmaterials bildet, der Feststoffanteil des strukturgebenden Fließhilfsmittels mindestens 15 Gew.-% des Ausgangsmaterials bildet, der Flussigkeitsanteil des Ausgangsmaterials zwischen 5 Gew.-% und 20 Gew.-% betragt, die wahrend des Herstellungsverfahrens zugesetzte Flussigkeit weniger als 12 Gew.-% des Ausgangsmaterials betragt, das Ausgangsmaterial homogenisiert wird und die Verarbeitung des homogenisierten Ausgangsmaterials in der Verarbeitungsmaschine bei einer Temperatur zwischen 90 °C und 240 °C erfolgt.

[0008] Das erfindungsgemaße Formteil aus einem Recycling-, Cellulose-, Biofaser- oder Biopulver-Material ist mittels eines erfindungsgemaßen Verfahrens zum Herstellen eines Formteils aus einem Recycling-, Cellulose-, Biofaser- oder Biopulver-Material hergestellt. Dabei wird ein Ausgangsmaterial bereitgestellt und mittels einer thermoplastischen Verarbeitungsmaschine zu dem Formteil verarbeitet wird. In dem Herstellungsverfahren umfasst das Ausgangsmaterial ein erstes und ein zweites Grundmaterial umfasst, wobei als erstes Grundmaterial ein Fasermaterial und als zweites Grundmaterial ein strukturgebendes Fließhilfsmittel verwendet wird. Der Feststoffanteil des Fasermaterials bildet mindestens 51 Gew.-% des Ausgangsmaterials, der Feststoffanteil des strukturgebenden Fließhilfsmittels bildet mindestens 15 Gew.-% des Ausgangsmaterials, der Flussigkeitsanteil des Ausgangsmaterials (1) betragt zwischen 5 Gew.-% und 20 Gew.-%, die wahrend des Herstellungsverfahrens zugesetzte Flussigkeit betragt weniger als 12 Gew.-% des Ausgangsmaterials, das Ausgangsmaterial wird homogenisiert und die Verarbeitung des homogenisierten Ausgangsmaterials in der Verarbeitungsmaschine erfolgt bei einer Temperatur zwischen 90 °C und 240 °C. Dabei umfasst das Formteil als erstes Grundmaterial ein Fasermaterial aus Biofasern und/oder mindestens ein Mitglied der folgenden Gruppe: Pappe, Papier, Papierfasern, Recyclingpapier, Cellulose, Kleie, Stroh, Hanf, Baumwolle, und das Formteil weist als zweites Grundmaterial mindestens ein Mitglied aus der folgenden Gruppe auf oder besteht aus diesem: Native Starke, modifizierte Starke, Industriestarke, Mehl, Mullereiprodukte, Kartoffelstarke, Weizenstarke, lang- oder kurzkettiger Zucker; und/ oder das zweite Grundmaterial des Formteils ist aus mindestens einem Mitglied aus der folgenden Gruppe hergestellt: Weizen, Mais, Tapioka, Reis, Kartoffeln, chemisch, mechanisch und/oder thermisch modifizierter Starketyp; und/oder der Feststoffanteil des zweiten Grundmaterials des Formteils bildet 15 Gew.-% bis 49 Gew.-%, bevorzugt 20 Gew.-% bis 49 Gew.-% und besonders bevorzugt 25 Gew.-% bis 49 Gew.-% des Ausgangsmaterials.

[0009] Unter Flussigkeit ist dabei jede bei der Herstellung von Formteilen gebrauchliche Form einer in den Bestandteilen enthaltenen und/oder dem Ausgangsmaterial zugesetzten Flussigkeit zu verstehen, insbesondere Wasser und/oder Alkohol. Der Flussigkeitsgehalt des Ausgangsmaterials ist durch die eingesetzten Materialien vorgegeben bzw. bedingt, jedoch nicht durch das Verarbeitungsfahren zu einem Formteil in der thermoplastischen Verarbeitungsmaschine. Erfindungsgemaß liegt der Flussigkeitsanteil (die Feuchte, die Feuchtigkeit) des Ausgangsmaterials zwischen 5 Gew.-% und 20 Gew.-% und kann in vorteilhaften Ausfuhrungsformen beispielsweise auch zwischen 8 Gew.-% und 15 Gew.-% betragen.

[0010] Das Ausgangsmaterial kann also wahrend des erfindungsgemaßen Verfahrens Flussigkeit aus zwei verschiedenen Quellen enthalten, namlich einerseits Flussigkeit, die in den eingesetzten Materialien (Stoffen, Bestandteilen, Komponenten), aus denen sich das Ausgangsmaterial zusammensetzt, insbesondere dem ersten und/oder zweiten Grundmaterial, inharent als deren Bestandteil enthalten ist, und andererseits ein erfindungsgemaßes Hochstmaß an Flussigkeit, die dem Ausgangsmaterial wahrend des Verfahrens zusatzlich zu seiner inharenten Flussigkeit zugesetzt werden kann. Im Sinne der Erfindung ist eine Flussigkeit wahrend des Verfahrens dem Ausgangsmaterial zugesetzt, wenn sie dem Ausgangsmaterial bei dessen Bereitstellung und/oder bei dessen Verarbeitung zu einem Formteil zugefuhrt wird, d. h., wenn die Flussigkeit einem Bestandteil des Ausgangsmaterials oder mehreren Bestandteilen des Ausgangsmaterials oder dem (aus seinen Bestandteilen angemischten) Ausgangsmaterial zugesetzt wird, und/oder wenn sie dem Ausgangsmaterial bei seiner Verarbeitung zu einem Formteil zugesetzt wird.

[0011] Die konkret verwendete Verarbeitungstemperatur kann von der gewunschten Viskositat und der konkret vorliegenden Stoffzusammensetzung abhangig sein. Das Homogenisieren erfolgt beispielsweise durch konventionelle Zerkleinerungs- und/ oder Durchmischungsmethoden und erhoht den Grad der Durchmischung der Stoffkomponenten.

[0012] Im Sinne der Erfindung beziehen sich Angaben in % grundsatzlich auf Gew.-%, sofern nichts Anderes beschrieben ist.

[0013] Erfindungsgemaß kann zum Herstellen vielfaltiger Gegenstande als Formteile im Sinne der Erfindung das Ausgangsmaterial durch thermoplastische Verfahren, beispielsweise Spritzen, Heißpressen oder Extrudieren, verarbeitet werden. Wesentliche Besonderheiten der Erfindung sind dabei zum einen der vergleichsweise hohe Anteil an Fasermaterial und zum anderen der vergleichsweise geringe, wahrend des Verfahrens zugesetzte Flussigkeit- bzw. Wasseranteil, der gemaß einer bevorzugten Ausfuhrungsform sogar ganz entfallen kann. Beides tragt zu einer hohen Wirtschaftlichkeit des Verfahrens bei, wogegen im Stand der Technik bei der Verarbeitung aufwandige, energieverbrauchende Vorkehrungen getroffen werden mussen, um das Entstehen betrachtlicher Mengen von Wasserdampf zu verhindern oder entstehenden Wasserdampf zu beseitigen, damit der Druck in der thermoplastischen Verarbeitungsmaschine nicht uber den zulassigen Wert steigt.

[0014] Die Erfindung hat weitere Vorteile. Hierzu zahlt, dass eine konventionelle, gebrauchliche thermoplastische Verarbeitungsmaschine verwendet kann, ohne dass diese in besonderer Weise an das erfindungsgemaße Herstellungsverfahren angepasst werden muss. Aufgrund des geringen Gehaltes des Ausgangsmaterials an inharenter und/oder wahrend des Verfahrens zugesetzter Flussigkeit kann es mit vorhandenen, konventionellen, gebrauchlichen thermoplastischen Verarbeitungsmaschinen zu einem Formteil verarbeitet werden, wobei gegebenenfalls nur Prozessparameter wie Temperatur, Druck und Verarbeitungsgeschwindigkeit an das Ausgangsmaterial angepasst, aber keine maschinellen Umbauten durchgefuhrt werden mussen.

[0015] Als Ausgangsmaterial konnen sowohl Primarfasern als auch Recyclingmaterial verarbeitet werden. Eine Primarfaser ist ein aus (Bio)Fasern hergestelltes Material bei der ersten Anwendung (Frischfaser). Ein Recyclingmaterial ist ein aus (Bio)Fasern hergestelltes Material (Frischfaser), das den Papier-/Recyclingkreislauf mindestens einmal durchlaufen hat. Dem Ausgangsmaterial werden vorzugsweise keine synthetischen Polymere (Polylactide, PLA) und/oder keine Kunststoffe und/oder keine Biokunststoffe zugesetzt, was das erfindungsgemaße Verfahren auch aus gesundheitlicher Sicht verbessert. Ferner ist das nach der Erfindung hergestellte Formteil vorzugsweise rezyklierbar. Es kann dem Altpapierkreislauf zugefuhrt und auch verwertet werden. Im Recyclingprozess konnen alle Bestandteile getrennt und insbesondere das erste Grundmaterial wiederverwendet werden. Das Formteil lasst sich bei Bedarf auch kompostieren.

[0016] Bei einem erfindungsgemaßen Verfahren wird das Ausgangsmaterial bereitgestellt, das heißt angemischt, und vorzugsweise vor dem Einfullen in die Verarbeitungsmaschine homogenisiert. Es kann aber auch stattdessen oder zusatzlich durch eine Schnecke vor oder in der Verarbeitungsmaschine weiter zu einer homogenen Masse durchgemischt und transportiert werden. Die fur thermoplastische Verarbeitungsmaschinen typische Funktion des Druckaufbaus/Transports wird somit vorteilhafterweise auch fur die Verarbeitung anderer Materialien als Kunststoffe ermoglicht und zum erfindungsgemaßen Herstellen eines Formteils genutzt.

[0017] Die Verarbeitbarkeit des Ausgangsmaterials in einer Schnecke, die das Ausgangsmaterial zu einer oder in einer thermoplastischen Verarbeitungsmaschine transportiert, wird durch die Einstellung der Eigenschaften des Ausgangsmaterials ermoglicht. Zu trockene Mischungen pressen sich in der Verarbeitungsmaschine in die Schneckengange und verklumpen. Dieser Effekt verhindert im Stand der Technik die uberwiegende Verwendung von Biomaterial als Ausgangsmaterial.

[0018] Im Rahmen der Erfindung kann es vorteilhaft sein, wenn die Temperatur der Formfixierung, d. h. die Geliertemperatur des zu formenden bzw. zu spritzenden Ausgangsmaterials, erst unmittelbar vor bzw. in der Form der Verarbeitungsmaschine erreicht wird. In der Schnecke kann das Ausgangsmaterial dabei bereits erhitzt werden, ohne jedoch den Gelierpunkt des Ausgangsmaterials zu erreichen. In dieser Phase kann die Warme so eingestellt und genutzt werden, um gegebenenfalls bereits etwas Flussigkeit, Dampf oder Druck in Folge des Wasserdampfs abzuleiten und damit den Formgebungsprozess zu verbessern. Das gilt insbesondere sowohl beim Spritzgießen in eine Form als auch beim Heißpressen in Profile und beim Extrudieren.

[0019] Um sicherzustellen, dass die Temperatur zwischen 90 °C und 240 °C der Formfixierung des Ausgangsmaterials bei seiner Verarbeitung in der thermoplastischen Verarbeitungsmaschine erst unmittelbar vor bzw. in der Form der Verarbeitungsmaschine und nicht schon zuvor in einer Schnecke, die das Ausgangsmaterial zu einer thermoplastischen Verarbeitungsmaschine oder in einer thermoplastischen Verarbeitungsmaschine zu der Form transportiert, erfolgt, kann beispielsweise in zwei unterschiedlichen Varianten verfahren werden, die sich insbesondere in der Verarbeitung der Flussigkeit des Ausgangsmaterials unterscheiden.

[0020] Gemaß einer ersten vorteilhaften Variante kann das Ausgangsmaterial in eine mindestens 100 °C heiße Form gespritzt werden. Die Temperatur der Form ist im konkreten Fall insbesondere abhangig von der Zusammensetzung des ersten Grundmaterials, der Menge an Flussigkeit, der angestrebten Oberflachengute, der Materialmenge, der Materialstarke und/oder der Taktung der Verarbeitungsmaschine. Diese Temperatur in der Form sorgt fur das Gelieren des ersten Grundmaterials, das Verfestigen des Formteils und das Verdampfen des Flussigkeitsanteils. Dampf, Hitze und Druck formen und fixieren das Formteil. Die Verarbeitungsmaschine bzw. das Werkzeug konnen in dieser Variante mit entsprechenden Vorrichtungen ausgestattet werden, um den (Wasser) Dampf und damit den Druck abzuleiten. Das kann in Form von Ventilen, Pins, Membranen oder auch in Form von gesinterten Formen oder auf andere Weise erfolgen. Ubermaßiger Druck konnte sonst zu Ruckstoßen fuhren, die Ausgangsmaterial mitreißen, was fehlende Einspritzflachen, unvollstandige und fehlerhafte Konstrukte zur Folge hatte. Bei dieser ersten Variante ist eine Zufuhrtemperatur zumindest in einem Teilbereich der Schnecke vor der thermoplastischen Verarbeitung ab 30 °C vorteilhaft. Je nach Flussigkeitsgehalt kann diese auch bis zu 100 °C betragen. Dabei sollte diese vorzugsweise mindestens 5 °C unter dem Gelierpunkt des ersten Grundmaterials liegen.

[0021] Im Gegensatz zu dieser ersten Variante der Erfindung werden bei der aus dem Stand der Technik bekannten thermoplastischen Verarbeitung von (Bio)Kunststoffen diese zunachst erhitzt/verflussigt, durch die Schnecke nach vorne transportiert und gleich nach dem Einspritzen abgekuhlt, damit sich das Formteil verfestigt.

[0022] Gemaß einer zweiten vorteilhaften Variante kann das Ausgangsmaterial, insbesondere wenn ihm wahrend des Verfahrens weniger als 8 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 4 Gew.-% oder besonders bevorzugt keine Flüssigkeit zugesetzt wird, gut homogenisiert und/oder optional granuliert werden, bevor es der Verarbeitungsmaschine zugefuhrt wird. In der Verarbeitungsmaschine wird es durch die Schnecke weiter transportiert und dabei geknetet und erhitzt. Durch die Warme wird der Starkeanteil des Ausgangsmaterials des Granulats in der Schnecke verflussigt. Die exakte Temperaturregelung in der Schnecke und dem Austritt erfolgt dabei vorzugsweise derart, dass der Gelierpunkt der Starke erst in der Spritzform, in der Duse oder unmittelbar vor der Formgebung erreicht wird. Bei dieser zweiten Variante besteht kein Erfordernis einer Druckableitung, da hier in der Verarbeitungsmaschine nur wenig oder kein (Wasser)Dampf freigesetzt wird. Gleichwohl ist die Zufuhrtemperatur des zu verarbeitenden Ausgangsmaterials vorzugsweise ausreichend hoch, um es zu verflussigen und in der Schnecke zu transportieren, ohne dabei den Gelierpunkt zu erreichen. Dies erfolgt erst innerhalb der Form bzw. unmittelbar davor.

[0023] Gemaß einem vorteilhaften Merkmal kann vorgesehen sein, dass das erste Grundmaterial ein Fasermaterial aus Biofasern und/oder mindestens ein Mitglied der folgenden Gruppe umfasst: Pappe, Papier, Papierfasern, Recyclingpapier, Cellulose, Kleie, Stroh, Hanf, Baumwolle. Das Merkmal „umfasst“ kann in diesem Zusammenhang bedeuten, dass das erste Grundmaterial eines der genannten Materialien ist, d. h. vollstandig aus diesem besteht, oder eines der genannten Materialien (in der Regel zu einem wesentlichen Anteil) enthalt. Bei einem erfindungsgemaßen Verfahren ist es insbesondere nicht erforderlich, das Fasermaterial fein zu vermahlen, sondern es kann die ganze Naturfaser des Fasermaterials eingesetzt werden.

[0024] Die Papierfasern konnen aus Holz bzw. aus Hackschnitzeln gewonnen werden, die zu Zellstoff weiterverarbeitet werden. Aus dem Zellstoff werden anschließend die benotigten Fasern in entsprechender Form chemisch herausgelost und dem ersten Grundmaterial beigemengt. Das erste Grundmaterial umfasst bevorzugt einen oder mehrere nachwachsende Rohstoffe und besteht vorzugsweise vollstandig oder nahezu vollstandig aus diesen. Die Rohstoffe des ersten Grundmaterials konnen sortenrein oder nach Eigenschaften gemischt sein. Es konnen sowohl Frischfasern als auch Recyclingmaterial aus dem Altpapierkreislauf eingesetzt werden. Aus Grunden der Kosten oder der Okologie konnen recyclingfahige Materialien und zugehorige Nebenprodukte bevorzugt sein.

[0025] Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal kann sein, dass der Feststoffanteil des ersten Grundmaterials 51 Gew.-% bis 85 Gew.-%, vorzugsweise 51 Gew.-% bis 80 Gew.-% und besonders bevorzugt 51 Gew.-% bis 70 Gew.-% des Ausgangsmaterials bildet. Dabei betragt in vorteilhaften Ausfuhrungsformen der Feststoffanteil des ersten Grundmaterials mindestens 52 Gew.-%, bevorzugt mindestens 54 Gew.-% und besonders bevorzugt mindestens 55 Gew.-%. Ein moglichst hoher Feststoffanteil des Ausgangsmaterials ist insbesondere fur die wirtschaftliche Rezyklierbarkeit des Formteils und eine hohe Ausbeute an Fasern beim Recyceln des Formteils vorteilhaft.

[0026] Eine vorteilhafte Ausfuhrungsform kann darin bestehen, dass das zweite Grundmaterial mindestens ein Mitglied aus der folgenden Gruppe aufweist oder aus diesem besteht: Native Starke, modifizierte Starke, Industriestarke, Mehl, Mullereiprodukte, Kartoffelstarke, Weizenstarke, lang- oder kurzkettiger Zucker.

[0027] Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal wird vorgeschlagen, dass das zweite Grundmaterial aus mindestens einem Mitglied aus der folgenden Gruppe hergestellt ist: Weizen, Mais, Tapioka, Reis, Kartoffeln (Industrie- oder Speisekartoffeln), chemisch, mechanisch und/oder thermisch modifizierter Starketyp.

[0028] Das zweite Grundmaterial dient zum Verbessern der Verarbeitbarkeit des Ausgangsmaterials und/oder zum Erzielen spezieller Eigenschaften des Formteils. Das zweite Grundmaterial kann insbesondere die Struktur bzw. Kornigkeit des Ausgangsmaterials und seine Fließfahigkeit beeinflussen. Das zweite Grundmaterial kann sortenrein oder nach Eigenschaften gemischt sein. Es konnen verschiedene Starketypen und/oder kurz- und/oder langkettige Zucker zu einer Mischung zusammengefugt werden.

[0029] Die Menge des eingesetzten zweiten Grundmaterials hat eine direkte Auswirkung auf die Oberflache und die Steifigkeit/ Elastizitat des Formteiles (Produktes). In vorteilhaften Ausfuhrungsformen kann vorgesehen sein, dass der Feststoffanteil des zweiten Grundmaterials 15 Gew.-% bis 49 Gew.-%, bevorzugt 20 Gew.-% bis 49 Gew.-% und besonders bevorzugt 25 Gew.-% bis 49 Gew.-% des Ausgangsmaterials bildet.

[0030] Gemaß vorteilhaften Ausfuhrungsformen wird vorgeschlagen, dass die wahrend des Herstellungsverfahrens zugesetzte Flussigkeit weniger als 8 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 4 Gew.-% das Ausgangsmaterials betragt, d. h. dem Ausgangsmaterial weniger als 8 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 4 Gew.-%, Flussigkeit (Feuchte, beispielsweise Wasser und/oder Alkohol) zugesetzt wird.

[0031] Gemaß einer besonders vorteilhaften Ausfuhrungsform wird vorgeschlagen, dass dem Ausgangsmaterial hochstens 5 Gew.%, insbesondere gar keine Flussigkeit zugesetzt wird. Das erfindungsgemaße Verfahren kann ohne Zugabe von Flussigkeit durchgefuhrt werden, d. h. auf das fur den Verarbeitungsprozess ublicherweise notwendige Zusetzen von Wasser, Flussigkeit, Verflussigungsmittel oder Fließmittel kann verzichtet werden, insbesondere wenn das Ausgangsmaterial homogenisiert wird, bevor es mit der thermoplastischen Verarbeitungsmaschine verarbeitet und geformt wird.

[0032] Ein anderes vorteilhaftes Merkmal kann sein, dass das Ausgangsmaterial zum Erzielen einer speziellen Eigenschaft des Formteils ein Additiv umfasst, das mindestens ein Mitglied der folgenden Gruppe aufweist: Farbstoff, Farbe, Aktivkohle, elektrisch leitende Partikel, verkapselte Mittel, Rostschutzmittel, Ol. Nach einem zusatzlichen Merkmal wird vorgeschlagen, dass das Additiv 0 Gew.-% bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 Gew.-% bis 4 Gew.-%, des Ausgangsmaterials bildet. Die Obergrenze von 5 Gew.-% fur das Additiv orientiert sich dabei an aus sogenannten Papiereinstofflosungen bestehenden Verpackungen, die maximal 5 Gew.-% Fremdstoffe enthalten durfen, um noch als recycelbar zu gelten.

[0033] Farbstoff oder Farbe kann zum Einfarben des Formteils dienen und mit Aktivkohle konnen Barriereeigenschaften des Formteils eingestellt werden. Elektrisch leitende Partikel erzielen eine Antistatik und verkapselte Mittel haben eine antimikrobielle Funktion. Mit Rostschutzmittel oder Ol erzielt man einen Korrosionsschutz.

[0034] Ein bevorzugtes Merkmal des erfindungsgemaßen Verfahrens kann darin bestehen, dass das Ausgangsmaterial frei von Kunststoff ist.

[0035] Gemaß einer ersten vorteilhaften Ausfuhrungsform des erfindungsgemaßen Verfahrens wird vorgeschlagen, dass als Verarbeitungsmaschine eine Verarbeitungsmaschine fur den Spritzguss verwendet und damit das Ausgangsmaterial durch Spritzgießen verarbeitet wird. Vorteilhafterweise kann dabei vorgesehen sein, dass das Spritzgießen bei einer Temperatur zwischen 90 °C und 200 °C, bevorzugt bei einer Temperatur zwischen 110 °C und 150 °C erfolgt.

[0036] Die Verarbeitungstemperatur wird dabei vorzugsweise in Abhangigkeit von der jeweiligen Zusammensetzung und Viskositat des Ausgangsmaterials so gewahlt, dass das Ausgangsmaterial durch Spritzgießen verarbeitet werden kann und hierfur die richtige Konsistenz hat. Die Fließeigenschaft des Ausgangsmaterials wird insbesondere durch das Mischungsverhaltnis des ersten und zweiten Grundmaterials eingestellt. Je nach Rezeptur, Anwendung, Materialmenge, Materialstarke und Maschinengeschwindigkeit konnen die Temperaturzonen der Verarbeitungsmaschine unterschiedlich gestaltet werden. Die Temperatur in der Schnecke, dem Austritt und im Werkzeug sowie und die Verweildauer in der Maschine konnen aufeinander abgestimmt werden. Eine zu hohe Temperatur, d. h. insbesondere uber 200 °C, bewirkt ein Verbrennen des Ausgangsmaterials und eine zu niedrige Temperatur ergibt ein nicht oder nur schlecht verarbeitbares Ausgangsmaterial. Unterhalb von 90 °C ist in der Regel ein Spritzgießen nicht moglich.

[0037] Diese erste Ausfuhrungsform der Erfindung kann als Papierspritzgussverfahren mit spezifischen Prozessparametern bezeichnet werden. Die Spritzgusstechnik wird seit vielen Jahren hauptsachlich fur das Herstellen detaillierter Kunststoffbauteile genutzt. Beim dem erfindungsgemaßen Papierspritzgussverfahren verhalt sich die maschinelle Anwendung ahnlich. Statt Kunststoffgranulat wird das Ausgangsmaterial des erfindungsgemaßen Verfahrens mit Hilfe eines Werkzeuges zu einem Formteil spritzgegossen beziehungsweise mittels Temperatureinwirkung „gebacken“.

[0038] Im Einzelnen kann der maschinelle Verarbeitungsprozess des Ausgangsmaterials durch Spritzgießen beispielsweise einen oder mehrere der folgenden Schritte umfassen. In einem ersten Schritt wird das Ausgangsmaterial in die Formnester eines Werkzeuges gespritzt. In einem zweiten Schritt wird uber eine geregelte Temperatureinwirkung das Ausgangsmaterial im Werkzeug zum finalen Formteil „gebacken“. In einem dritten Schritt wird das aufgewarmte Formteil durch in die Kavitat hineindringende Stifte ausgeworfen.

[0039] Das Formteil ist nach dem Spritzgießen vorzugsweise sofort gebrauchsfertig. Das Verfahren eignet sich u.a. zum Herstellen umweltfreundlicher und individuell konstruierter Formteile bzw. Verpackungslösungen. Vorteile sind die effiziente Herstellung mit hoher Formgenauigkeit, das geringe Eigengewicht und die vollstandige Recyclingfahigkeit am Einsatzende. Durch den Einsatz von Spritzgusswerkzeugen wird ein ausgezeichneter Detaillierungsgrad und eine hohe Formtreue an den Formteilkonturen erzielt. Die Besonderheit dieses Verfahrens sind die feine Oberflachenstruktur und die erhöhte Festigkeit des Formteils.

[0040] Gemaß einer zweiten vorteilhaften Ausfuhrungsform des erfindungsgemaßen Verfahrens wird vorgeschlagen, dass als Verarbeitungsmaschine eine Heißpresse verwendet und damit das Ausgangsmaterial durch Heißpressen verarbeitet wird. Vorteilhafterweise kann dabei vorgesehen sein, dass das Heißpressen bei einer Temperatur zwischen 90 °C und 200 °C, bevorzugt bei einer Temperatur zwischen 110 °C und 150 °C erfolgt.

[0041] Diese Verarbeitung des Ausgangsmaterials erfolgt auf derselben Basis des Ausgangsmaterials und dessen Vorbereitung wie beim Spritzgießen. Eine zu hohe Temperatur bewirkt auch hier ein Verbrennen des Ausgangsmaterials wahrend des Pressens und eine zu niedrige Temperatur ergibt ein nicht bearbeitbares, nicht ausreichend flussiges Ausgangsmaterial. Die Temperatur im Prozess sollte vorzugsweise 200 °C nicht uberschreiten, da sonst das Ausgangsmaterial verbrennt. Eine Temperatur von unter 90 °C sollte nicht unterschritten werden, da sonst keine Verbindung des Ausgangsmaterials erfolgt. Die Fließfahigkeit des Ausgangsmaterials kann durch die Bestandteile und deren Anteile eingestellt werden. Der Pressdruck und die Pressdauer konnen auf die Form abgestimmt werden, um eine optimale Verformung und Festigkeit zu erreichen.

[0042] Gemaß einer dritten vorteilhaften Ausfuhrungsform des erfindungsgemaßen Verfahrens wird vorgeschlagen, dass als Verarbeitungsmaschine ein Extruder verwendet und damit das Ausgangsmaterial durch Extrudieren verarbeitet wird. Vorteilhafterweise kann dabei vorgesehen sein, dass das Extrudieren bei einer Temperatur zwischen 90 °C und 240 °C, bevorzugt bei einer Temperatur zwischen 110 °C und 210 °C erfolgt.

[0043] Die Verarbeitungstemperatur kann an die Viskositat des Ausgangsmaterials angepasst werden, um die fur die Verarbeitung richtige Konsistenz einzustellen. Eine zu hohe Temperatur bewirkt ein Verbrennen des Ausgangsmaterials wahrend des Plastifizierens und eine zu niedrige Temperatur ergibt ein nicht bearbeitbares, nicht ausreichend flussiges Ausgangsmaterial. Die Temperatur im Prozess sollte vorzugsweise 240 °C nicht uberschreiten, da sonst das Ausgangsmaterial verbrennt. Eine Temperatur von unter 90 °C sollte nicht unterschritten werden, da sonst keine Verbindung des Ausgangsmaterials erfolgt.

[0044] Die Temperatur in der Schnecke und dem Austritt konnen aufeinander abgestimmt werden. Die Fließeigenschaft des Ausgangsmaterials wird durch das Mischungsverhaltnis des ersten und zweiten Grundmaterials eingestellt. Je nach Rezeptur, Anwendung, Materialmenge, Materialstarke und Maschinengeschwindigkeit konnen die Temperaturzonen der Verarbeitungsmaschine unterschiedlich zu gestaltet werden.

[0045] Die nach dem erfindungsgemaßen Verfahren hergestellten Formteile, insbesondere rezyklierbare Formteile aus biologisch abbaubaren Rohstoffen, sind dreidimensionale Gegenstande, insbesondere solche, die fur eine einmalige Verwendung oder eine kurze Einsatzdauer vorgesehen sind. Die moglichen Einsatzgebiete der Erfindung beschranken sich nicht nur auf Einwegartikel, die nach dem Gebrauch entsorgt werden. Vielmehr ergibt sich durch unterschiedlich einstellbare Materialeigenschaften ein breites Spektrum an moglichen Anwendungen fur die erfindungsgemaß hergestellten Formteile, die beispielsweise mittels Papierspritzguss hergestellt werden konnen. So kommen auch zahlreiche andere Gebrauchsgegenstande, Produkte und Bauteile, die insbesondere nicht standiger Witterung ausgesetzt sind, fur eine Herstellung mit einem erfindungsgemaßen Verfahren in Frage. Hierzu zahlen beispielsweise Gebrauchsgegenstande wie Haushaltswaren, z. B. Besteckteile und Behalter, Pflanzentopfe, Buroartikel, Schreibgerate, Verpackungsmaterial, das in seiner Formgebung an ein zu verpackendes Produkt angepasst ist (beispielsweise von technischen Geraten wie Mobilgeraten, Laptops, Tabletts oder Kopfhorern), thermische Isolationskorper, Verkleidungen, Spielzeug und Gehause fur Elektrogerate.

[0046] Die biologische Abbaubarkeit eines nach dem erfindungsgemaßen Verfahren hergestellten Formteils bedeutet, dass es auch im Hauskompost abbaubar ist. Das trifft fur viele Biokunststoffe nicht zu, die zwar grundsatzlich kompostierbar sind, dies aber nicht uber den Hauskompost erfolgen kann, sondern nur bei höheren Temperaturen.

[0047] Ein vorteilhaftes Merkmal eines nach dem erfindungsgemaßen Verfahren hergestellten Formteiles kann sein, dass es rezyklierbar ist. Unter der Rezyklierbarkeit eines Materials oder Produktes versteht man gemeinhin, dass es aus einem Material besteht, das wiederverwertet werden kann, im vorliegenden Fall fur den Wiedereinsatz bzw. das Recycling in der Papierherstellung geeignet ist.

[0048] Unter Rezyklierbarkeit im Sinne der Erfindung ist die Eigenschaft eines gebrauchten oder gebrauchsfahigen Produktes aus Papier, Karton oder Pappe zu verstehen, in einer den anerkannten Regeln der Technik entsprechenden Altpapieraufbereitungsanlage so aufbereitbar zu sein, dass der erzeugte Altpapierstoff die störungsfreie und kosteneffiziente Herstellung eines qualitativ akzeptablen, altpapierhaltigen Neupapiers erlaubt. Die Rezyklierbarkeit kann insbesondere nach der Prufmethode PTS-RH 021:2012 beurteilt werden. Sie dient zur Charakterisierung der Rezyklierbarkeit von Produkten aus Papier, Karton und Pappe, wie Packmitteln, Spezialprodukten und grafischen Druckerzeugnissen und beruht auf den Kriterien der Zerfaserbarkeit (Massenanteil der nicht zur Papierherstellung nutzbaren Bestandteile) und der störungsfreien Blattbildung (Sauberkeit des zur Papierherstellung nutzbaren Massenanteils bzgl. klebender Verunreinigungen und optischer Inhomogenitaten), sowie in manchen Fallen der Deinkbarkeit (Entfernbarkeit von Druckfarbenbestandteilen).

[0049] Ein nach dem erfindungsgemaßen Verfahren hergestelltes Formteil erfullt vorzugsweise die Voraussetzungen der Rezyklierbarkeit nach dieser Prufmethode. Das gilt auch, wenn das Formteil, nachdem es durch eine thermoplastische Verarbeitungsmaschine hergestellt wurde, eine optionale Veredelung erhalt, beispielweise eine Beschichtung mit einem (Kunststoff)Lack oder einem Pulver zur farbigen Kennzeichnung oder zur Oberflachenvergutung, mit Aluminium zum Erzeugen einer metallischen Oberflache (beispielsweise fur Dammplatten) oder mit einem Salz fur den Brandschutz. Bei einem nach dem erfindungsgemaßen Verfahren hergestellten Formteil kann die Beschichtung abtrennbar sein, sodass es trotz der Beschichtung nach deren Entfernen rezyklierbar ist, und es weist gegenuber einem alternativ nach dem Stand der Technik hergestellten Formteil, das zu einem hohen Anteil oder vollstandig aus Kunststoff besteht, die Vorteile auf, dass seine Herstellung viel preiswerter und umweltschonender ist.

[0050] Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Anspruchen und der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erlautert sind. Die darin beschriebenen Besonderheiten konnen einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden, um bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung zu schaffen. Gleiche oder gleich wirkende Teile werden in den Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und gewohnlich nur einmal beschrieben, auch wenn sie bei anderen Ausfuhrungsformen vorteilhaft eingesetzt werden konnen.

[0051] Vorteilhafte Merkmale und Besonderheiten der Erfindung und vorteilhafter Weiterbildungen lassen sich wie folgt kurz ubersichtshalber zusammenfassen:

1.

Verfahren zum Herstellen eines Formteils, aus einem Recycling-, Cellulose-, Biofaser- oder Biopulver-Material, bei dem ein Ausgangsmaterial (1) bereitgestellt und mittels einer thermoplastischen Verarbeitungsmaschine zu dem Formteil verarbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmaterial (1) ein erstes und ein zweites Grundmaterial umfasst, wobei als erstes Grundmaterial (2) ein Fasermaterial und als zweites Grundmaterial (3) ein strukturgebendes Fließhilfsmittel verwendet wird, der Feststoffanteil (2a) des Fasermaterials mindestens 51 % des Ausgangsmaterials (1) bildet, der Feststoffanteil (3a) des strukturgebenden Fließhilfsmittels mindestens 15 % des Ausgangsmaterials (1) bildet, der Flüssigkeitsanteil (4) des Ausgangsmaterials (1) zwischen 5 % und 20 % betragt, das Ausgangsmaterial (1) weniger als 12 % wahrend des Verfahrens zugesetzte Flüssigkeit (5) umfasst, das Ausgangsmaterial (1) homogenisiert wird und die Verarbeitung des homogenisierten Ausgangsmaterials (1) in der Verarbeitungsmaschine bei einer Temperatur zwischen 90 °C und 240 °C erfolgt.

2.

Verfahren nach Ziff. 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Grundmaterial (2) ein Fasermaterial aus Biofasern und/oder mindestens ein Mitglied der folgenden Gruppe umfasst: Pappe, Papier, Papierfasern, Recyclingpapier, Cellulose, Kleie, Stroh, Hanf, Baumwolle.

3.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ziff., dadurch gekennzeichnet, dass der Feststoffanteil (2a) des ersten Grundmaterials 51 % bis 85 %, vorzugsweise 51 % bis 80 % und besonders bevorzugt 51 % bis 70 % des Ausgangsmaterials (1) bildet.

4.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ziff., dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Grundmaterial (3) mindestens ein Mitglied aus der folgenden Gruppe aufweist oder aus diesem besteht: Native Starke, modifizierte Starke, Industriestarke, Mehl, Mullereiprodukte, Kartoffelstarke, Weizenstarke, lang- oder kurzkettiger Zucker.

5.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ziff., dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Grundmaterial (3) aus mindestens einem Mitglied aus der folgenden Gruppe hergestellt ist: Weizen, Mais, Tapioka, Reis, Kartoffeln, chemisch, mechanisch und/oder thermisch modifizierter Stärketyp.

6.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ziff., dadurch gekennzeichnet, dass der Feststoffanteil (3a) des zweiten Grundmaterials 15 % bis 49 %, bevorzugt 20 % bis 49 % und besonders bevorzugt 25 % bis 49 % des Ausgangsmaterials (1) bildet.

7.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ziff., dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmaterial (1) weniger als 8 %, vorzugsweise weniger als 4 %, wahrend des Verfahrens zugesetzte Flüssigkeit (5) umfasst.

8.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ziff., dadurch gekennzeichnet, dass dem Ausgangsmaterial (1) keine Flüssigkeit (5) zugesetzt wird.

9.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ziff., dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmaterial (1) zum Erzielen einer speziellen Eigenschaft des Formteils ein Additiv (6) umfasst, das mindestens ein Mitglied der folgenden Gruppe aufweist: Farbstoff, Farbe, Aktivkohle, elektrisch leitende Partikel, verkapselte Mittel, Rostschutzmittel, Ol.

10.

Verfahren nach Ziff. 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv (6) 0 % bis 5 %, vorzugsweise 0,1 % bis 4 %, des Ausgangsmaterials (1) bildet.

11.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ziff., dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmaterial (1) frei von Kunststoff ist.

12.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ziff., dadurch gekennzeichnet, dass als Verarbeitungsmaschine eine Verarbeitungsmaschine fur den Spritzguss verwendet und damit das Ausgangsmaterial (1) durch Spritzgießen verarbeitet wird.

13.

Verfahren nach Ziff. 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Spritzgießen bei einer Temperatur zwischen 90 °C und 200 °C, bevorzugt bei einer Temperatur zwischen 110 °C und 150 °C erfolgt.

14.

Verfahren nach einem der Ziff. 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Verarbeitungsmaschine eine Heißpresse verwendet und damit das Ausgangsmaterial (1) durch Heißpressen verarbeitet wird.

15.

Verfahren nach Ziff. 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Heißpressen bei einer Temperatur zwischen 90 °C und 200 °C, bevorzugt bei einer Temperatur zwischen 110 °C und 150 °C erfolgt.

16.

Verfahren nach einem der Ziff. 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Verarbeitungsmaschine ein Extruder verwendet und damit das Ausgangsmaterial (1) durch Extrudieren verarbeitet wird.

17.

Verfahren nach Ziff. 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Extrudieren bei einer Temperatur zwischen 90 °C und 240 °C, bevorzugt bei einer Temperatur zwischen 110 °C und 210 °C erfolgt.

18.

Formteil, hergestellt nach einem Verfahren gemaß einem der vorhergehenden Ziff..

19.

Formteil nach Ziff. 18, dadurch gekennzeichnet, dass es rezyklierbar ist.

[0052] Die Fig. 1 veranschaulicht die grundsatzliche Zusammensetzung eines erfindungsgemaßen Ausgangsmaterials 1. Es umfasst als erstes Grundmaterial 2 ein Fasermaterial, das einen Feststoffanteil 2a und einen Flussigkeitsanteil 2b aufweist. Ferner umfasst das Ausgangsmaterial 1 als ein zweites Grundmaterial 3 ein strukturgebendes Fließhilfsmittel, das einen Feststoffanteil 3a und einen Flussigkeitsanteil 3b aufweist. Das Ausgangsmaterial 1 enthalt Flussigkeit 4, die sich aus dem Flussigkeitsanteil 2b des ersten Grundmaterials 2 (des Fasermaterials), dem Flussigkeitsanteil 3b des zweiten Grundmaterials 3 (des strukturgebenden Fließhilfsmittels) und optional zugesetzter Flussigkeit 5 zusammensetzt. Ferner enthalt das Ausgangsmaterial 1 optional ein Additiv 6.

[0053] Das Ausgangsmaterial 1 besteht zu mindestens 51 Gew.-% aus dem Feststoffanteil 2a des ersten Grundmaterials 2 (des Fasermaterials) und zu mindestens 15 Gew.-% aus dem Feststoffanteil 3a des zweiten Grundmaterials 3 (des strukturgebenden Fließhilfsmittels). In vorteilhaften Ausfuhrungsformen betragt der Feststoffanteil 2a des ersten Grundmaterials 2 an dem Ausgangsmaterial 1 maximal 85 Gew.-% und der Feststoffanteil 3a des zweiten Grundmaterials 3 an dem Ausgangsmaterial 1 maximal 49 Gew.-%. Der Anteil der Flussigkeit 4 in dem Ausgangsmaterial 1 betragt zwischen 5 Gew.-% und 20 Gew.-%, wobei die wahrend des Herstellungsverfahrens zugesetzte, d. h. nicht in dem ersten Grundmaterial 2 und zweiten Grundmaterial 3 enthaltene Flussigkeit 5 weniger als 12 Gew.-% des Ausgangsmaterials 1 betragt und in bevorzugten Ausfuhrungsformen entfallt.

[0054] Ein konkretes Anwendungsbeispiel eines solchen Ausgangsmaterials 1, das bereitgestellt und mittels einer thermoplastischen Verarbeitungsmaschine zu einem Formteil verarbeitet wird, insbesondere durch Spritzgießen, Heißpressen oder Extrudieren, wobei das Ausgangsmaterial 1 mindestens zu 51 Gew.-% ein Fasermaterial 2 und mindestens zu 15 Gew.-% ein strukturgebendes Fließhilfsmittel 3 umfasst, der Flussigkeitsanteil 4 des Ausgangsmaterials 1 zwischen 5 Gew.-% und 20 Gew.-% betragt, das Ausgangsmaterial 1 weniger als 12 Gew.-% wahrend des Verfahrens zugesetzte Flussigkeit 5 umfasst, das Ausgangsmaterial 1 homogenisiert wird und seine Verarbeitung in der Verarbeitungsmaschine bei einer Temperatur zwischen 90 °C und 240 °C erfolgt, besteht aus 55 Gew.-% Recyclingfasern als erstem Grundmaterial und 35 Gew.-% Starke sowie 10 Gew.-% langkettigem Zucker als zweitem Grundmaterial und einer wahrend des Herstellungsverfahrens zugesetzten Flussigkeit von 0 Gew.-%.

[0055] Dieses beispielhafte Ausgangsmaterial wird im Rahmen einer Ausgestaltung des erfindungsgemaßen Verfahrens bereitgestellt, homogenisiert und mit einer gebrauchlichen Spritzgussmaschine als thermoplastische Verarbeitungsmaschine verarbeitet, etwa bei einem Dusendurchmesser von ca. 5 mm, einem Einspritzdruck von ca. 20 bar und einer Temperatur von ca. 120 °C. Auf diese Weise kann beispielsweise eine Schale fur die Aufbewahrung von Lebensmitteln als erfindungsgemaßes Formteil hergestellt werden, z. B. eine Mitnahme-Verpackung. Nach dem Spritzgießen wird die Schale aus hygienischen Grunden zumindest in den Bereichen, in denen sie mit eingefullten Lebensmitteln in Kontakt kommt, mit einer von der Schale abtrennbaren Barriereschicht versehen. Die Schale kann trotz der Barriereschicht unproblematisch im Altpapier entsorgt und rezykliert werden.

Bezugszeichenliste

[0056] 1 Ausgangsmaterial 2 Erstes Grundmaterial (Fasermaterial) 2a Feststoffanteil erstes Grundmaterial 2b Flussigkeitsanteil erstes Grundmaterial 3 Zweites Grundmaterial (strukturgeb. Fließhilfsmittel) 3a Feststoffanteil zweites Grundmaterial 3b Flussigkeitsanteil zweites Grundmaterial 4 Flussigkeit 5 zugesetzte Flussigkeit 6 Additiv

Claims (10)

1. Verfahren zum Herstellen eines Formteils aus einem Recycling-, Cellulose-, Biofaser- oder Biopulver-Material, bei dem ein Ausgangsmaterial (1) bereitgestellt und mittels einer thermoplastischen Verarbeitungsmaschine zu dem Formteil verarbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmaterial (1) ein erstes und ein zweites Grundmaterial umfasst, wobei als erstes Grundmaterial (2) ein Fasermaterial und als zweites Grundmaterial (3) ein strukturgebendes Fließhilfsmittel verwendet wird, der Feststoffanteil (2a) des Fasermaterials mindestens 51 Gew.-% des Ausgangsmaterials (1) bildet, der Feststoffanteil (3a) des strukturgebenden Fließhilfsmittels mindestens 15 Gew.-% des Ausgangsmaterials (1) bildet, der Flussigkeitsanteil (4) des Ausgangsmaterials (1) zwischen 5 Gew.-% und 20 Gew.-% betragt, die wahrend des Herstellungsverfahrens zugesetzte Flussigkeit (5) weniger als 12 Gew.-% des Ausgangsmaterials (1) betragt, das Ausgangsmaterial (1) homogenisiert wird und die Verarbeitung des homogenisierten Ausgangsmaterials (1) in der Verarbeitungsmaschine bei einer Temperatur zwischen 90 °C und 240 °C erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Grundmaterial (2) ein Fasermaterial aus Biofasern und/oder mindestens ein Mitglied der folgenden Gruppe umfasst: Pappe, Papier, Papierfasern, Recyclingpapier, Cellulose, Kleie, Stroh, Hanf, Baumwolle.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, dass der Feststoffanteil (2a) des ersten Grundmaterials 51 Gew.-% bis 85 Gew.-%, vorzugsweise 51 Gew.-% bis 80 Gew.-% und besonders bevorzugt 51 Gew.-% bis 70 Gew.-% des Ausgangsmaterials (1) bildet.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Grundmaterial (3) mindestens ein Mitglied aus der folgenden Gruppe aufweist oder aus diesem besteht: Native Starke, modifizierte Starke, Industriestarke, Mehl, Mullereiprodukte, Kartoffelstarke, Weizenstarke, lang- oder kurzkettiger Zucker; und/oder dass das zweite Grundmaterial (3) aus mindestens einem Mitglied aus der folgenden Gruppe hergestellt ist: Weizen, Mais, Tapioka, Reis, Kartoffeln, chemisch, mechanisch und/oder thermisch modifizierter Starketyp; und/oder dass der Feststoffanteil (3a) des zweiten Grundmaterials 15 Gew.-% bis 49 Gew.-%, bevorzugt 20 Gew.-% bis 49 Gew.-% und besonders bevorzugt 25 Gew.-% bis 49 Gew.-% des Ausgangsmaterials (1) bildet.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, dass die wahrend des Herstellungsverfahrens zugesetzte Flussigkeit (5) weniger als 8 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 4 Gew.-% des Ausgangsmaterials (1) betragt, und/oder dass dem Ausgangsmaterial (1) keine Flussigkeit (5) zugesetzt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmaterial (1) zum Erzielen einer speziellen Eigenschaft des Formteils ein Additiv (6) umfasst, das mindestens ein Mitglied der folgenden Gruppe aufweist: Farbstoff, Farbe, Aktivkohle, elektrisch leitende Partikel, verkapselte Mittel, Rostschutzmittel, Ol, wobei vorzugsweise das Additiv (6) 0 Gew.-% bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 Gew.-% bis 4 Gew.-%, des Ausgangsmaterials (1) bildet.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmaterial (1) frei von Kunststoff ist.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, dass als Verarbeitungsmaschine eine Verarbeitungsmaschine fur den Spritzguss verwendet und damit das Ausgangsmaterial (1) durch Spritzgießen verarbeitet wird, wobei vorzugsweise das Spritzgießen bei einer Temperatur zwischen 90 °C und 200 °C, bevorzugt bei einer Temperatur zwischen 110 °C und 150 °C erfolgt, oder dass als Verarbeitungsmaschine eine Heißpresse verwendet und damit das Ausgangsmaterial (1) durch Heißpressen verarbeitet wird, wobei vorzugsweise das Heißpressen bei einer Temperatur zwischen 90 °C und 200 °C, bevorzugt bei einer Temperatur zwischen 110 °C und 150 °C erfolgt, oder dass als Verarbeitungsmaschine ein Extruder verwendet und damit das Ausgangsmaterial (1) durch Extrudieren verarbeitet wird, wobei vorzugsweise das Extrudieren bei einer Temperatur zwischen 90 °C und 240 °C, bevorzugt bei einer Temperatur zwischen 110 °C und 210 °C erfolgt.

9. Formteil aus einem Recycling-, Cellulose-, Biofaser- oder Biopulver-Material, hergestellt nach einem Verfahren gemaß einem der vorhergehenden Anspruche zum Herstellen eines Formteils aus einem Recycling-, Cellulose-, Biofaser- oder Biopulver-Material, bei dem ein Ausgangsmaterial (1) bereitgestellt und mittels einer thermoplastischen Verarbeitungsmaschine zu dem Formteil verarbeitet wird, wobei in dem Herstellungsverfahren das Ausgangsmaterial (1) ein erstes und ein zweites Grundmaterial umfasst, wobei als erstes Grundmaterial (2) ein Fasermaterial und als zweites Grundmaterial (3) ein strukturgebendes Fließhilfsmittel verwendet wird, der Feststoffanteil (2a) des Fasermaterials mindestens 51 Gew.-% des Ausgangsmaterials (1) bildet, der Feststoffanteil (3a) des strukturgebenden Fließhilfsmittels mindestens 15 Gew.-% des Ausgangsmaterials (1) bildet, der Flussigkeitsanteil (4) des Ausgangsmaterials (1) zwischen 5 Gew.-% und 20 Gew.-% betragt, die wahrend des Herstellungsverfahrens zugesetzte Flussigkeit (5) weniger als 12 Gew.-% des Ausgangsmaterials (1) betragt, das Ausgangsmaterial (1) homogenisiert wird und die Verarbeitung des homogenisierten Ausgangsmaterials (1) in der Verarbeitungsmaschine bei einer Temperatur zwischen 90 °C und 240 °C erfolgt, und wobei das Formteil als erstes Grundmaterial (2) ein Fasermaterial aus Biofasern und/oder mindestens ein Mitglied der folgenden Gruppe umfasst: Pappe, Papier, Papierfasern, Recyclingpapier, Cellulose, Kleie, Stroh, Hanf, Baumwolle, und wobei das Formteil als zweites Grundmaterial (3) mindestens ein Mitglied aus der folgenden Gruppe aufweist oder aus diesem besteht: Native Starke, modifizierte Starke, Industriestarke, Mehl, Mullereiprodukte, Kartoffelstarke, Weizenstarke, lang- oder kurzkettiger Zucker; und/oder dass das zweite Grundmaterial (3) des Formteils aus mindestens einem Mitglied aus der folgenden Gruppe hergestellt ist: Weizen, Mais, Tapioka, Reis, Kartoffeln, chemisch, mechanisch und/oder thermisch modifizierter Starketyp; und/oder dass der Feststoffanteil (3a) des zweiten Grundmaterials des Formteils 15 Gew.-% bis 49 Gew.-%, bevorzugt 20 Gew.-% bis 49 Gew.-% und besonders bevorzugt 25 Gew.-% bis 49 Gew.-% des Ausgangsmaterials (1) bildet.

10. Formteil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es rezyklierbar ist.