DE10144555A1 - Kunststoff - Google Patents

Abstract

Ein Kunststoff besteht aus einer Hauptkomponente Polyäthylen-Terephtheralat (PET) oder Polyäthylen (PE), mindestens einer Nebenkomponente in Form von Polypropylen und/oder Polyäthylen und/oder Polycarbonat und/oder Schlagzäh-Modifikatoren und einer Komponentenzugabe, die Nano-Additive aufweist, die in der an sich bekannten Dünnfilmtechnologie mit der Hauptkomponente PET oder PE oder einer Teilkomponente PET oder PE als Trägerstoff verschmolzen sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kunststoff.

Insbesondere zur Herstellung von hochwertigen Produkten wird bislang als Kunst­ stoff Acryl-Butadien-Styrol (ABS) eingesetzt, bspw. bei der Herstellung von Spiel­ zeug, Audio-, Video- oder Mediengehäusen als Spritzguß- oder Extrusionsprodukte.

Hinsichtlich der Fertigung, der Herstellungskosten sowie der Beschaffenheit ist der bekannte Kunststoff jedoch mit einigen Nachteilen behaftet.

So läßt z. B. die Spritzgieß-, Extrusions- bzw. Entformbarkeit des Kunststoffes ebenso zu wünschen übrig, wie die erzielbare Abbildegenauigkeit sowie die Fließ­ fähigkeit bei der Verarbeitung, die jeweils für sich, erst recht jedoch in Kombinati­ on miteinander, eine optimale Herstellung behindern.

Überdies ist der bislang eingesetzte Kunststoff relativ teuer, woraus sich gleichfalls ein einen wirtschaftlichen Einsatz behindernder Nachteil ergibt.

Dies ist vor allem unter dem Aspekt besonders bedeutungsvoll, als der bekannte Kunststoff in sehr großen Mengen hergestellt wird.

Dies betrifft gleichermaßen die Wiederverwertbarkeit des Kunststoffs, der recycled nur in einer niederwertigen Kunststoffgruppe weiter zu verarbeiten ist, was zumin­ dest in wirtschaftlicher Hinsicht unbefriedigend ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kunststoff zu entwickeln, der einfacher und kostengünstiger herstell- und verarbeitbar ist, in sei­ ner Qualität verbessert und die Wirtschaftlichkeit bei einer Wiederverwertung er­ höht wird.

Diese Aufgabe wird durch einen Kunststoff gelöst, der die Merkmale des An­ spruchs 1 aufweist.

Durch den Einsatz von Polyäthylen-Terephthalat (PET) oder Polyäthylen (PE) als Hauptkomponente findet ein sehr preiswerter Kunststoff Verwendung, der gegen­ über dem bisher verwendeten Kunststoff in Form von Polycarbonat (PC), Polyamid (PA), Polyacetalharz (POM), Polymethylmethaacrylat (PMMA), Acryl-Butadien- Styrol (ABS), Polyvinyl-Chlorid (PVC) und Polyäthylen (HDPE, MDPE, LDPE) einer niederwertigeren Kunststoffgruppe zugeordnet ist. Erst durch eine Zugabe von Nebenkomponenten in Form von Polypropylen und/oder Polyäthylen und/oder Po­ lycarbonat in einer Größenordnung von jeweils bis 50% zur Hauptkomponente, zu der als Nebenkomponente im Bedarfsfall bis zu 50% zusätzlich oder alternativ Schlagzäh-Modifikatoren beigefügt werden können, sowie einer Komponentenzu­ gabe, die aus einer Mischung aus PET oder PE als Trägerstoff und Nano-Additiven besteht, erfolgt sozusagen eine Veredelung des Kunststoffes, durch die nicht nur die Vorteile des bislang eingesetzten Kunststoffs erreicht werden, sondern, wie sich überraschend gezeigt hat, darüber hinausgehende, gegenüber den bekannten sowohl hinsichtlich der Fertigung als auch hinsichtlich der Verwendung eine erhebliche Verbesserung darstellen.

Der Anteil der Hauptkomponente PET oder PE kann bis 99% betragen, während die Komponentenzugabe bis 50% zugegeben wird.

Dabei kann die Hauptkomponente aus PET- oder PE-Neuware (Granulat) und/oder PET- bzw. PE-Recyclingware aus der PET- bzw. PE-Rückführung (Fla­ kes/Mahlgut/Pulver) bestehen.

Erfindungswesentlich ist, daß die Nebenkomponente sowie die Komponentenzuga­ be gemeinsam mit der Hauptkomponente in der an sich bekannten Dünnfilmtech­ nologie extrudiert werden.

Dabei werden die eingebrachten Komponenten, also die Nano-Additive sowie das PET oder PE, das Polypropylen und/oder das Polyäthylen und/oder das Polycarbo­ nat über zwölf dichtkämmende, sich gleichsinnig drehende Schnecken eines Extru­ ders so verarbeitet, daß insbesondere aufgrund einer außergewöhnlichen Entga­ sungsleistung der vielen Stromteilungen der Produktschmelze und der großen An­ zahl an Zwickelpassagen die dispersive als auch die distributive Mischwirkung der Schmelze verbessert wird. Dies bewirkt eine stoffliche Realisierung des Kunststof­ fes, die in vielen Bereichen über die Eigenschaften des bekannten Kunststoffes hin­ ausgeht.

So wird eine wesentlich höhere thermische Stabilität erreicht, bei gleichzeitig ver­ besserter Fließfähigkeit. Auch ist gegenüber dem Stand der Technik eine bessere Entform- und Einfärbbarkeit des gespritzten oder extrudierten Kunststoffes mög­ lich, bei gleichzeitiger Reduzierung von Deformationen der gespritzten oder extru­ dierten Teile. Hierzu zählt auch eine höhere Form- bzw. Dimensionsstabilität und eine verbesserte Abbildgenauigkeit.

Ein größerer Reinheitsgrad und eine gleichermaßen verbesserte Transparanz und Brillanz führen zu einer optimierten Verwendbarkeit, insbesondere dort, wo es auf diese Eigenschaften im besonderen ankommt.

Hinsichtlich der Herstellung des neuen Kunststoffes ist ein geringerer Energieein­ satz bemerkenswert, ebenso wie die Bereitstellung geringerer Massetemperaturen, zu denen verbesserte Zykluszeiten und geringere Ablagerungen in der Spritzguß­ form oder bei der Extrusion als hervorragend anzusehen sind.

Durch den Einsatz der Dünnfilmtechnologie besteht auch die Möglichkeit, nicht­ kompatible Kunststoffe optimal zu legieren, was naturgemäß kompositorisch Frei­ heiten erlaubt, die weit über das Bekannte hinausgehen.

Als Nano-Additive werden vorzugsweise Kombinationen von hochwertigen Nano- Wachsen und/oder Kombinationen von hochwertigen Nano-Füllstoffen und/oder Kombinationen von hochwertigen Nano-Modifikatoren eingesetzt, wobei die Zuga­ be von Nano-Füllstoffen das thermische Verhalten wie auch das Schrumpfverhal­ ten, also die Abformbarkeit beim Spritzgießen oder Extrudieren des Kunststoffes, positiv beeinflußt.

PET oder PE als Grundstoff sind aufgrund ihrer Zähigkeit relativ schwer zu verar­ beiten. Erst durch den Zusatz der Nano-Additive wird die Fließfähigkeit verändert und damit die Verarbeitbarkeit sowie das genannte Abformen in einer selbst gegen­ über dem bislang eingesetzten hochwertigen Kunststoff verbesserten Art und Weise möglich.

Neben den genannten Vorteilen ergibt sich gegenüber dem Stand der Technik auch eine Verbesserung bezüglich einer Wiederverwertung des neuen Kunststoffs. So ist dieser durchaus für Produkte wieder einsetzbar, die einen hohen PET- oder PE- Anteil aufweisen, beispielsweise Flaschen, Folien, Behälter, PET- oder PE- Textilien- und Bänder etc.. Gegenüber der Recycelfähigkeit der bislang eingesetzten Kunststoffe bedeutet dies die Verwendung in einer höherwertigen Kunststoffgrup­ pe, wodurch die Produktenvielfalt, zu der diese Kunststoffe wieder verarbeitet wer­ den können, relativ groß ist. Wie sich gezeigt hat, wird durch die Anwendung des der Dünnfilmtechnologie eine wesentlich höhere Flexibilität, eine staubfreie Einar­ beitung der Komponenten, eine wesentlich höhere Produktqualität, eine geringere Belastung der Schmelze, eine optimale und homogene Einarbeitung der Kompo­ nentenzugaben und Nebenkomponenten, eine gute Barriereeigenschaft des Fertig­ produktes, optimale dielektrische Eigenschaften, eine optimale Nukliierung erreicht, wobei auf ein Vortrocknen der Komponenten verzichtet werden kann. Bislang war zur Verarbeitung des Kunststoffes eine energieintensive und damit teure Vor­ trocknung des Granulats erforderlich.

Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, die Hauptkomponente PET oder PE mit der Nebenkomponente sowie der Komponentenzugabe zu vermischen, wobei diese je­ weils in Granulatform vorliegen. Die Komponentenzugabe, die aus der Teilkompo­ nente PET oder PE als Trägerstoff und den Nano-Additiven besteht, wird in der ge­ nannten Dünnfilmtechnologie hergestellt. Hierbei liegt die Teilkomponente PET oder PE in einem Anteil von bis 99% vor, während die Nano-Additive als Anteile bis 60% beigemischt sein können.

Die Nebenkomponente kann als Granulat, Mahlgut oder Pulver dem Kunststoffgra­ nulat insgesamt beigemischt sein, das dann die Ausgangsbasis für den herzustellen­ den Kunststoff bildet, der durch Spritzgießen, Extrudieren, Pressen oder Spritzbla­ sen verarbeitbar ist.

Bei der Verarbeitung der miteinander vermischten Granulat-Komponenten kann es jedoch zu Entmischungen kommen, so daß das vorbestimmte Mischungsverhältnis zwischen der Hauptkomponente, der Nebenkomponente und der Komponentenzu­ gabe in unerwünschter Weise variieren kann.

Um dies zu vermeiden, besteht die Möglichkeit, in Granulat- und/oder Flakeform vorliegendes PET oder PE als Hauptkomponente, das Polypropylen und/oder Po­ lyäthylen und/oder Polycarbonat und/oder Schlagzäh-Modifikatoren wie die Kom­ ponentenzugabe, die aus Nano-Additiven und der Teilkomponente PET oder PE als Trägerstoff besteht, in Granulatform gemeinsam mittels der Dünnfilmtechnologie zu verschmelzen, so daß als Ausgangsprodukt für die Weiterverarbeitung ein Gra­ nulat vorliegt, dessen einzelne Granulatkörper jeweils die gleichen Bestandteile an PET oder PE, Nebenkomponente und Nano-Additiven aufweist.

Hierdurch wird eine gleichbleibende, homogene Verarbeitung des fertigen Granu­ lats gewährleistet, allerdings ohne die Möglichkeit, das Mischungsverhältnis un­ mittelbar, flexibel vor der Weiterverarbeitung zu verändern, wie es bei der vorbe­ schriebenen Granulaterstellung möglich ist.

Anstelle der Komponentenzugabe in Form von zu Granulat verschmolzenem PET oder PE als Trägerstoff und Nano-Additiven kann auch eine Granulatherstellung mittels der Dünnfilmtechnologie erfolgen, bei der die Hauptkomponente PET oder PE die Nebenkomponente und die Nano-Additive, ohne die Teilkomponente PET oder PE, miteinander verschmolzen werden.

Die genannten Einsatzformen haben allesamt den Vorteil, daß sie für kleinere Men­ gen an herzustellendem Granulat geeignet sind.

Für große Mengen hingegen bietet sich eine Herstellung an, bei der das PET oder PE als Hauptkomponente als Schmelze vorliegt, der die Nebenkomponente sowie die Nano-Additive zugegeben werden, und zwar Letztere entweder mit Teilkompo­ nente, wobei dann die Komponentenzugabe in Granulatform oder ebenfalls in ge­ schmolzener Form vorliegt, oder ohne Teilkomponente PET oder PE, bei der dann die Nano-Additive unmittelbar der als Schmelze vorliegenden Hauptkomponente PET oder PE zugegeben werden. In diesem Sinn erfolgt auch eine Zugabe der Ne­ benkomponente. In jedem Fall werden die anderen Komponenten mittels der Dünn­ filmtechnologie gemeinsam verarbeitet.

Claims (14)

1. Kunststoff, bestehend aus einer Hauptkomponente Polyäthylen-Terephtheralat (PET) oder Polyäthylen (PE), mindestens einer Nebenkomponente in Form von Polypropylen und/oder Polyäthylen und/oder Polycarbonat und/oder Schlagzäh- Modifikatoren und einer Komponentenzugabe, die Nano-Additive aufweist, die in der an sich bekannten Dünnfilmtechnologie mit der Hauptkomponente PET oder PE oder einer Teilkomponente PET oder PE als Trägerstoff verschmolzen sind.

2. Kunststoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nano-Additive aus einer Kombination von hochwertigen Nano-Wachsen und/oder einer Kombination von hochwertigen Nano-Füllstoffen und/oder einer Kombination von hochwertigen Nano-Modifikatoren gebildet sind.

3. Kunststoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponentenzu­ gabe in einem Anteil von bis zu 50% vorliegt.

4. Kunststoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenkomponente in einem Anteil bis 50% vorliegt.

5. Kunststoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptkomponente und/oder die Teilkomponente aus PET- oder PE-Neuware und/oder PET- oder PE- Recyclingware bestehen.

6. Kunststoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der Teil­ komponente PET oder PE an der Komponentenzugabe bis 99% und der Anteil der Nano-Additive bis 60% beträgt.

7. Granulat als Vorprodukt zur Herstellung des Kunststoffes nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Granulat aus einer Mischung von Granulatkörpern aus der Haupt­ komponente PET oder PE, Granulatkörpern oder Mahlgut oder Pulver der Nebenkompo­ nente und Granulatkörpern aus der in der Dünnfilmtechnologie extrudierten Komponen­ tenzugabe besteht, wobei diese aus der Teilkomponente PET oder PE als Trägerstoff und Nano-Additiven besteht.

8. Granulat als Vorprodukt zur Herstellung des Kunststoffes nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß das Granulat aus Granulatkörpern besteht, die jeweils aus in der Dünnfilmtechnologie gemeinsam extrudiertem PET oder PE, Neben­ komponente und Komponentenzugabe in Form von Nano-Additiven bestehen.

9. Verfahren zur Herstellung des Kunststoffs nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zunächst die Komponentenzugabe durch Extrusion der Teilkompo­ nente PET oder PE und der Nano-Additive mittels Dünnfilmtechnologie gefertigt und anschließend das daraus gebildete Granulat durch Extrusion gemeinsam mit Granulat der Hauptkomponente PET oder PE und der Nebenkomponente mittels der Dünnfilmtechnologie verschmolzen und zu Granulat verarbeitet wird.

10. Verfahren zur Herstellung des Kunststoffs nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Hauptkomponente PET oder PE, die Nebenomponente und die Komponentenzugabe in Form der Teilkomponente PET oder PE als Trägerstoff und der Nano-Additive als Schmelze in den Dünnfilmtechnologie-Extruder einge­ bracht werden.

11. Verfahren zur Herstellung des Kunststoffs nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Granulat durch Extrusion der Hauptkomponente PET oder PE und der Nebenkomponente unter Beimischung der Nano-Additive mittels Dünn­ filmtechnologie hergestellt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptkompo­ nente PET oder PE als Granulat oder Flakes dem Extruder zugeführt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptkompo­ nente PET oder PE, die Nebenkomponente und die Komponentenzugabe als Schmelze dem Extruder zugeführt werden.

14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptkompo­ nente PET oder PE als Schmelze, die Nebenkomponente und die Komponentenzu­ gabe jeweils als Granulat dem Extruder zugeführt werden.