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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine expandierbare Mischung enthaltend
wenigstens ein schäumbares Polymerisat, ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus Polyolefinen, Polyamiden, bioabbaubaren
Polymeren und Mischungen davon, und Partikel aus wenigstens einem
kollagenhaltigen Material, ein Verfahren zur Herstellung dieser
Mischung, eine expandierte Mischung enthaltend wenigstens ein Polymerisat
ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyolefinen, Polyamiden,
bioabbaubaren Polymeren und Mischungen davon, und Partikel aus wenigstens
einem kollagenhaltigen Material, ein Verfahren zu deren Herstellung,
einen Schaumstoff, hergestellt aus der expandierbaren Mischung,
ein Verfahren zur Herstellung des Schaumstoffes und die Verwendung
dieses Schaumstoffes zur Wärme- und/oder Schalldämmung,
zur thermischen und/oder akustischen Isolierung von Maschinen und
Haushaltsgeräten, als Verpackungsmaterial, zur Beschichtung
von Gegenständen, als Bodenbelag, in der Landwirtschaft
oder im Gartenbau.
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Expandierbare
thermoplastische Materialien, enthaltend Fasern natürlichen
Ursprungs sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt.
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WO 94/02300 offenbart Formteile
mit lederartigen Oberflächeneigenschaften im Kraftfahrzeugbereich.
Diese Formteile werden durch Mischen von gemahlenen Lederabfällen
in Form von Fasern zu einem Polyurethan erhalten. Die zu beschichtenden Gegenstände
werden mit dieser Mischung beschichtet, um die lederartige Haptik
zu erhalten. Die Verwendung von Polyolefinen wird nicht offenbart.
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WO 2005/056653 offenbart
Partikelschaumstoffformteile aus expandierbaren, Füllstoff
enthaltenden Polymergranulaten. Als Füllstoffe werden Talg,
Kreide, Kaolin, Aluminiumhydroxid, Aluminiumnitrit, Aluminiumsilikat,
Bariumsulfat, Calciumcarbonat, Titanoxid, Calciumsulphat, Kieselsäure,
Quarzmehl, Areosil, Tonerde oder Wollastonit eingesetzt. Das genannte
Dokument offenbart nicht die Verwendung von Lederpartikeln in expandierbaren
Polymerisaten.
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WO 2007/023090 offenbart
ein Verfahren zur Herstellung von Schaumstoffplatten aus vorgeschäumten
Schaumstoffpartikeln, wobei die vorgeschäumten Schaumstoffpartikel
10 bis 70 Gew.-%, bezogen auf die Schaumstoffpartikel, eines Füllstoffs enthalten,
sowie daraus hergestellte Schaumstoffformkörper und deren
Verwendung. Als Füllkörper werden neben den in
WO 2005/056653 genannten Füllmitteln
auch Holzmehl, Stärke, Flachs-, Hanf-, Ramie-, Jute-, Sisal-,
Baumwoll-, Cellulose- oder Aramid-Fasern eingesetzt. Die Verwendung
von Lederpartikeln wird nicht offenbart.
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DE 199 11 815 A1 offenbart
ein Verfahren zur Herstellung einer Lederverkleidung für
Ausstattungsteile im KFZ-Bereich, in dem auf die Rückseite
eines Lederbezugs eine Polyolefinschaumschicht aufgebracht wird.
Dieses Dokument offenbart keine Compounds aus Polymerisaten und
Lederpartikeln.
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DE 103 20 061 A1 offenbart
Verfahren zur Herstellung eines Werkstoffs unter Verwendung von Lederabfällen
und damit erzeugte Formteile, wobei Lederabfälle zu einem
Ledermahlgut zerkleinert werden und dem Ledermahlgut kollagenhaltige,
natürliche Mittel zugemischt werden. Gemäß
DE 103 20 061 A1 werden
keine thermoplastischen Polymere als Bindemittel verwendet.
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DE 10 2005 028 465
A1 offenbart ein schallisolierendes Material, welches Lederfasermaterialien
enthält. Dazu wird eine Schicht aus Lederfasermaterial
auf einer Seite oder auf beiden Seiten mit einer Schicht aus wasserunlöslichem
Polymermaterial beschichtet.
DE 10 2005 028 465 A1 offenbart kein Compound-Material,
in dem ein Polymerisat und Lederpartikel homogen miteinander vermischt
sind.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine expandierbare Mischung bereitzustellen,
welche in entsprechende Schaumstoffe überführt
werden kann, die neben einer geringen Dichte eine gute Wärme-
und/oder Schallisolationsfähigkeit aufweisen. Des Weiteren
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine expandierbare
Mischung bereitzustellen, welche eine gewisse Elastizität
aufweist und deren mechanische Eigenschaften, beispielsweise Biege-
und Druckfestigkeit, verbessert sind. Weitere Aufgaben sind, ein
Ressourcen schonendes Verfahren zur Herstellung von expandierbaren
Mischungen und daraus herstellbaren Schaumstoffen bereitzustellen,
welches es ermöglicht, kollagenhaltige Materialien, bevorzugt
natürlichem Ursprungs wie Leder, beispielsweise Recyclingmaterial
und/oder Lederabfälle, in die genannten Wertprodukte zu überführen. Eine
weitere Aufgabe ist es, einen Schaumstoff bereit zu stellen, der
eine lederartige Oberfläche aufweist.
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Diese
Aufgaben werden gelöst von der erfindungsgemäßen
expandierbaren Mischung enthaltend wenigstens ein schäumbares
Polymerisat, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyolefinen, Polyamiden,
bioabbaubaren Polymeren und Mischungen davon, und Partikel aus wenigstens
einem kollagenhaltigen Material.
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Das
in der erfindungsgemäßen Mischung enthaltene Polymerisat
kann im Allgemeinen alle dem Fachmann bekannten oben genannten schäumbaren
Polymerisate enthalten, insbesondere thermoplastische Polymere.
Unter „Polyolefinen” werden im Rahmen der vorliegenden
Erfindung alle Homo- und Copolymere verstanden, die durch Polymerisation von
Olefinen, d. h. niedermolekularen Verbindungen mit wenigstens einer
Doppelbindung, erhalten werden. Erfindungsgemäß können
auch Mischungen mehrer Polyolefine eingesetzt werden, die sich beispielsweise
durch zugrunde liegende Monomere, Molekulargewicht, Herstellungsmethode
etc. unterscheiden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform ist das in der erfindungsgemäßen
Mischung vorliegende Polyolefin ausgewählt aus der Gruppe
bestehend aus Polyethylen, Polypropylen, Styrolpolymeren, Schlagzähpolystyrol,
anionisch polymerisiertem Schlagzähpolystyrol, Styrol-Acrylnitrilpolymerisaten (SAN),
Acrylnitril-Butadien-Styrolpolymerisaten (ABS), Acrylnitril-Styrol-Acrylesterpolymerisaten (ASA),
Methylacrylat-butadien-styrol-polymerisaten (MBS), Methylmethacrylat-Acrylnitril-Butadien-Styrolpolymerisaten
(MABS) und Mischungen davon.
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Somit
betrifft die vorliegende Erfindung bevorzugt eine erfindungsgemäße
Mischung, wobei das Polyolefin ausgewählt ist aus der Gruppe
bestehend aus Polyethylen, Polypropylen, Styrolpolymeren, Schlagzähpolystyrol,
anionisch polymerisiertem Schlagzähpolystyrol, Styrol-Acrylnitrilpolymerisaten (SAN),
Acrylnitril-Butadien-Styrolpolymerisaten (ABS), Acrylnitril-Styrol-Acrylesterpolymerisaten (ASA),
Methylacrylat-butadien-styrol-polymerisaten (MBS), Methylmethacrylat-Acrylnitril-Butadien-Styrolpolymerisaten
(MABS) und Mischungen davon.
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Geeignete
Polyolefine weisen beispielsweise Molekulargewichte von 170.000
bis 300.000 g/mol, bevorzugt 190.000 bis 280.000 g/mol auf. Verfahren
zur Herstellung der Polyolefine sind dem Fachmann bekannt, beispielsweise
radikalische Polymerisation, d. h. Homo- oder Copolymerisation,
der entsprechenden Olefine, beispielsweise Ethylen, Propylen, Styrol,
Acryl- oder Methacrylsäure, Acryl- oder Methacrylsäureester
von Alkoholen mit beispielsweise 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Acrylnitril
und Mischungen davon. Die Polyolefine können auch durch
anionische oder kationische Polymerisation erhalten werden. Geeignete
Verfahren sind dem Fachmann bekannt.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird in der
erfindungsgemäßen Mischung Polystyrol als schäumbares
Polymerisat eingesetzt.
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In
einer weiteren Ausführungsform ist das in der erfindungsgemäßen
Mischung vorliegende Polymerisat ein bioabbaubares Polymer. Im Sinne
der vorliegenden Erfindung ist das Merkmal ”biologisch abbaubar” für
einen Stoff oder ein Stoffgemisch dann erfüllt, wenn dieser
Stoff oder das Stoffgemisch entsprechend ISO 17088 (national DIN EN
13432) einen prozentualen Grad des biologischen Abbaus
von mindestens 90% aufweist.
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Im
Allgemeinen führt die biologische Abbaubarkeit dazu, dass
die Polymer(mischungen) in einer angemessenen und nachweisbaren
Zeitspanne zerfallen. Der Abbau kann enzymatisch, hydrolytisch, oxidativ
und/oder durch Einwirkung elektromagnetischer Strahlung, beispielsweise
UV-Strahlung, erfolgen und meist zum überwiegenden Teil
durch die Einwirkung von Mikroorganismen wie Bakterien, Hefen, Pilzen
und Algen bewirkt werden. Die biologische Abbaubarkeit lässt
sich beispielsweise dadurch quantifizieren, dass ein entsprechendes
Polymer mit Kompost gemischt und für eine bestimmte Zeit
gelagert wird. Beispielsweise wird gemäß DIN
EN 13432 CO2-freie Luft durch gereiften
Kompost während des Kompostierens strömen gelassen
und dieser einem definierten Temperaturprogramm unterworfen. Hierbei
wird die biologische Abbaubarkeit über das Verhältnis
der Netto-CO2-Freisetzung der Probe (nach Abzug
der CO2-Freisetzung durch den Kompost ohne
Probe) zur maximalen CO2-Freisetzung der Probe
(berechnet aus dem Kohlenstoffgehalt der Probe) als prozentualer
Grad des biologischen Abbaus definiert. Biologisch abbaubare Polymer(mischungen)
zeigen in der Regel schon nach wenigen Tagen der Kompostierung deutliche
Abbauerscheinungen wie Pilzbewuchs, Riss- und Lochbildung.
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Andere
Methoden zur Bestimmung der Bioabbaubarkeit werden beispielsweise
in ASTM D 5338 und ASTM D 6400 beschrieben.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform ist das bioabbaubare
Polymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polymilchsäure
(PLA), Polyhydroxyalkanoaten (PHAs), Polybutylensuccinaten (PBS),
Polybutylenadipat-co-butylen-terephthalaten (PBAT) und Mischungen
davon.
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Die
genannten bioabbaubaren Polymere sind in ihrer Synthese und Zusammensetzung
dem Fachmann hinreichend bekannt. Beispielhafte Literaturquellen
sind für PLA (Metha et al., Journal of Macromolecular
Science, Part C: Polymer Reviews 45: 325–349, 2005)
und PHA (Anderson & Dawes,
Occurrence, metabolism, metabolic rule, and industrial uses of bacterial
polyhydroxyalkanoates. Microbiol. Rev. 54: 450–472, 1990)
bekannt.
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PBS
ist ein Copolyester aus Butandiol und Bernsteinsäure sowie
optional Adipinsäure als drittem Monomer als weitere Variante
(Fujimaki, Polymer degradation and stability 59(1–3):
209–214, 1998). PBAT ist ein Copolyester aus aliphatischen (Adipinsäure,
Butandiol) und aromatischen (Terephtalsäure) Monomeren
in beliebigen Mischungsverhältnissen.
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Es
ist möglich, dass Mischungen von zwei oder mehr der genannten
Polymerisate, insbesondere Styrolpolymerisate oder Styrolpolymerisate
und wenigstens ein bioabbaubares Polymer, vorliegen.
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Im
Allgemeinen liegt das wenigstens eine Polymerisat in der erfindungsgemäßen
Mischung in einer Menge von 10 bis 99 Gew.-%, bevorzugt 50 bis 99
Gew.-%, besonders bevorzugt 70 bis 95 Gew.-%, jeweils bezogen auf
die Mischung, vor.
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In
der erfindungsgemäßen Mischung liegt wenigstens
ein kollagenhaltiges Material vor, bevorzugt ist das wenigstens
eine kollagenhaltige Material Leder. Das in der erfindungsgemäßen
Mischung vorliegende kollagenhaltige Material liegt in Form von Partikeln
vor, beispielsweise mit einer Faserlänge von 0,1 bis 10
mm, bevorzugt 0,2 bis 8 mm, insbesondere 0,3 bis 7 mm.
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Verfahren
zur Herstellung von Leder sind dem Fachmann bekannt. Im Allgemeinen
entsteht Leder durch die chemische Stabilisierung des faserförmigen
Proteins Kollagen in tierischen Häuten, die so genannte
Gerbung. Bei der pflanzlichen Gerberei werden im Allgemeinen Holz-
bzw. Rindengerbstoffe verwendet. Bei der mineralischen Gerbung werden beispielsweise
Chrom-, Aluminium- oder Zirkonsalze angewendet. Neben diesen beiden
Gerbstoffklassen können auch beispielsweise synthetisch
hergestellte Gerbstoffe, beispielsweise Syntane, Aldehyde, beispielsweise
Glutardialdehyd und/oder Formaldehyd und/oder Fettgerbstoffe, beispielsweise
Trane, zur Anwendung kommen. Die normale dreidimensionale Verflechtung
der Kollagenfibrillen in der Haut kann erhalten bleiben oder im
Gerbprozess modifiziert werden. Es können Freiräume
zwischen den einzelnen Fibrillen erhalten bleiben, die ein flexibles
Leder zur Folge haben. Werden die Fibrillen eng zusammengelagert,
erhält man ein sehr hartes Leder.
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Die
Zusammensetzung des Leders ist je nach Herstellungsverfahren verschieden.
Die eigentliche Ledersubstanz (Kollagen) hat einen Anteil von etwa
30 bis 80 Gew.-%. Der Wassergehalt liegt bei 12 bis 20 Gew.-%. Der
Fettgehalt des Leders beträgt je nach Herstellungsprozess
1 bis 50 Gew.-%. Der Gehalt an gebundenem Gerbstoff beträgt
abhängig vom Verfahren 4 bis 32 Gew.-%. Darunter versteht
man den an die Proteine der Haut gebundenen Gerbstoff in Relation
zur Hautsubstanz. Daneben findet man in Leder im Allgemeinen verschiedene
Mineralien, der Gehalt liegt normalerweise bei 1 bis 9 Gew.-%.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Lederpartikel
einen Durchmesser von 20 bis 2000 μm, besonders bevorzugt
50 bis 500 μm auf, wobei erfindungsgemäß unter
Durchmesser der größte im Teilchen vorliegende
Abstand zu verstehen ist. Die Lederpartikel können regelmäßig
und/oder unregelmäßig geformt sein. Erfindungsgemäß können
auch Agglomerate eingesetzt werden, in denen eine Vielzahl von Lederpartikeln
vorliegt, wobei in diesem Fall sich die oben genannten Korngrößen
auf die Agglomerate beziehen.
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Überraschenderweise
wurde gefunden, dass trotz Vorliegens der Partikel aus wenigstens
einem kollagenhaltigen Material, insbesondere der Lederpartikel,
in der erfindungsgemäßen expandierbaren Mischung
der Schäumvorgang nicht gestört wird, und Schaumstoffe
hoher Homogenität, bezüglich Dichteverteilung
und Verteilung des kollagenhaltigen Materials, erhalten werden können.
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Die
Lederpartikel können nach allen dem Fachmann bekannten
Verfahren hergestellt werden, beispielsweise durch Zerkleinern von
größeren Lederteilen mit handelsüblichen
Vorrichtungen, beispielsweise Vorzerkleinerung durch Trenn- und Schneidwerkzeuge,
z. B. Sichelhäcksler, Messermühlen bzw. Granulatoren.
Die Zerfaserung erfolgt z. B. in Mühlen, die durch Prall,
Reibung oder Scherung zerfasern. Als Ausgangsmaterial kann sowohl
neuwertiges Leder, als auch Abfall- oder Recyclatstoffströme
wie z. B. Stanzreste aus anderen Lederverarbeitungsverfahren, verwendet
werden.
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Entsprechende
Lederpartikel können beispielsweise auch durch ein kombiniertes
Verfahren umfassend Abkühlen der zu zerkleinernden Lederstücke
auf eine Temperatur von beispielsweise –150°C,
und anschließendes Mahlen des gefrorenen Ledermaterials,
bis ein Pulver erhalten wird, das eine entsprechende Korngröße
aufweist, erhalten werden.
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Die
Partikel aus wenigstens einem kollagenhaltigen Material, insbesondere
die Lederpartikel, liegen im Allgemeinen in der erfindungsgemäßen
expandierbaren Mischung in einer Menge von 0,5 bis 90 Gew.-%, bevorzugt
3 bis 40 Gew.-%, jeweils bezogen auf die expandierbare Mischung,
vor. Schon bei geringen Mengen von kollagenhaltigem Material in der
expandierbaren Mischung stellt sich eine lederartige Haptik der
daraus hergestellten expandierten Partikel sowie des erhaltenen
Schaumstoffes ein, insbesondere ab 30 bis 35 Gew.-% ist die Haptik
lederartig.
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Somit
liegen in der erfindungsgemäßen Mischung im Allgemeinen
das wenigstens eine Polymerisat in einer Menge von 10 bis 99,5 Gew.-%,
bevorzugt 50 bis 99 Gew.-%, besonders bevorzugt 70 bis 97 Gew.-%,
und die Partikel aus wenigstens einem kollagenhaltigen Material,
insbesondere die Lederpartikel, in einer Menge von im Allgemeinen
0,5 bis 90 Gew.-%, bevorzugt 3 bis 40 Gew.-%, jeweils bezogen auf
die expandierbare Mischung, wobei die Summe der beiden Komponenten
100 Gew.-% ergibt, vor.
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Die
erfindungsgemäße expandierbare Mischung kann die üblichen
und dem Fachmann bekannten Hilfsmittel und Zusatzstoffe enthalten,
beispielsweise Farbmittel, Flammschutzmittel, Keimbildner, beispielsweise
Polyethylenwachse, UV-Stabilisatoren, Kettenüberträger,
Treibmittel, Weichmacher, Beschichtungsmittel, Hydrophobierungsmittel und/oder
Antioxidantien, bevorzugt in den dem Fachmann bekannten Mengen.
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Geeignete
Farbmittel sind dem Fachmann bekannt, bevorzugt sind solche, die
den aus der erfindungsgemäßen Mischung hergestellten
Gegenständen ein lederartiges Aussehen verleihen.
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Aufgrund
der Brandschutzbestimmungen in der Bau- und anderen Industrien kann
die erfindungsgemäße expandierbare Mischung vorzugsweise
ein oder mehrere Flammschutzmittel enthalten. Ein geeignetes Flammschutzmittel
ist beispielsweise Hexabromocyclododecan (HBCD), insbesondere die technischen
Produkte, welche im Wesentlichen das alpha-, beta- und gamma-Isomer
sind. Bevorzugt liegt zusätzlich Dicumylperoxid als Synergist
vor. Flammschutzmittel, insbesondere die genannten Beispiele, liegen
in der expandierbaren Mischung, in einer Menge von beispielsweise
0,3 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 2 Gew.-%, jeweils bezogen auf
die gesamte expandierbare Mischung, vor.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung
der erfindungsgemäßen expandierbaren Mischung,
wobei das wenigstens eine Polymerisat und Partikel aus wenigstens
einem kollagenhaltigen Material vermischt werden.
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Bevorzugt
erfolgt das Vermischen des wenigstens einen Polymerisats mit den
Partikeln nach den nachfolgend beschriebenen Verfahren.
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Die
Partikel aus wenigstens einem kollagenhaltigen Material können
direkt einer Polymerschmelze zugesetzt werden. Man kann die Partikel
auch in Form eines Konzentrats in dem entsprechenden Polystyrol,
der Schmelze zusetzen.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform vermischt man die Partikel
mit einer Schmelze des wenigstens einen Polymerisats, bevorzugt
des Styrolpolymerisats, beispielsweise in einem Extruder. Dabei wird
der Schmelze gleichzeitig ein Treibmittel zudosiert. Man kann die
Partikel auch in eine Schmelze von treibmittelhaltigem Polymerisat
einarbeiten, wobei beispielsweise ausgesiebte Randfraktionen eines Perlspektrums
von bei einer Suspensionspolymerisation entstandenen treibmittelhaltigen
Poylmerperlen, insbesondere Polystyrolperlen, eingesetzt werden.
Die Treibmittel und Partikel aus wenigstens einem kollagenhaltigen
Material enthaltende Polymerisatschmelze wird ausgepresst, beispielsweise
in einem Extruder, und zu treibmittelhaltigem Granulat, den so genannten
Perlen, zerkleinert. Nach dem Auspressen unter Druck sollte rasch
abgekühlt werden, um ein Aufschäumen zu vermeiden.
Man führt daher zweckmäßigerweise bevorzugt
eine Unterwassergranulierung unter Druck durch.
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Die
durch dieses Extrusionsverfahren erhaltenen expandierbaren Perlen
zeichnen sich gegenüber den durch das Suspensionsverfahren
erhaltenen Perlen vor allem durch eine enge Perlgrößenverteilung
aus. Des Weiteren ist das Extrusionsverfahren weniger empfindlich
bezüglich der Größe der verwendeten Partikel
aus kollagenhaltigem Material, als das Suspensionsverfahren. Daher
ist die Herstellung von expandierbaren Perlen aus der erfindungsgemäßen
Mischung durch das Extrusionsverfahren bevorzugt.
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Wird
die Polymerschmelze nicht unter Druck behandelt, so kommt es, nach
dem Verlassen des Extruders, zu einem Aufschäumen der expandierbaren
Mischung, wobei eine expandierte Mischung gebildet wird. In einer
bevorzugten Ausführungsform geschieht dieses direkte Aufschäumen
durch Auspressen der treibmittelhaltigen Schmelze durch eine entsprechende
Düse, so dass direkt Platten in der gewünschten
Größe aus der expandierten Mischung gebildet werden.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Schmelze durch
eine andere geeignete Düse gepresst, so dass expandierte
Partikel aus der expandierbaren Mischung gebildet werden.
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Es
ist grundsätzlich auch möglich, die Partikel aus
wenigstens einem kollagenhaltigen Material bereits im Verlauf der
Suspensionspolymerisation, bevorzugt bei der Herstellung von Polystyrol,
zu inkorporieren. Sie können hierbei vor der Suspendierung
den Monomeren zugesetzt oder im Verlaufe, bevorzugt während
der ersten Hälfte des Polymerisationscyclus, dem Reaktionsansatz
zugefügt werden. Das Treibmittel wird bevorzugt im Verlaufe
der Polymerisation zugegeben, es kann jedoch auch hinterher dem
Polymerisat zugegeben werden. Für die Stabilität
der Suspension ist es günstig, wenn bei Beginn der Suspensionspolymerisation
eine Lösung von Polymer, bzw. einem entsprechenden Copolymerisat,
in Monomer, bzw. der Mischung von Monomer und dem oder den entsprechenden
Comonomeren, vorliegt. Bevorzugt geht man dabei von einer Lösung
von Polystyrol in Styrol, wobei die Konzentration des Polystyrols
in Styrol im Allgemeinen 0,5 bis 30 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 20 Gew.-%
beträgt, aus. Man kann dabei sowohl frisches Polystyrol
als auch so genannte Randfraktionen, die bei der Auftrennung des
bei der Herstellung von expandierbarem Polystyrol, anfallenden Perlspektrums
als zu große oder zu kleine Perlen ausgesiebt werden, in
Styrol auflösen. In der Praxis weisen derartige nicht verwendbare
Randfraktionen Durchmesser von größer als 2,0
mm bzw. kleiner als 0,2 mm auf. Auch Polystyrol-Recyclat und Polystyrol-Schaumstoff-Recyclat
können eingesetzt werden. Eine andere Möglichkeit
besteht darin, dass man Styrol, in Substanz bis zu einem Umsatz
von 0,5 bis 70% vorpolymeri siert und das Vorpolymerisat zusammen
mit den Partikeln aus wenigstens einem kollagenhaltigen Material
in der wässrigen Phase suspendiert und auspolymerisiert.
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Es
ist auch möglich und bevorzugt, dem Granulat, welches Polymerisate
und Partikel aus wenigstens einem kollagenhaltigen Material enthält,
das Treibmittel in einem gesonderten Verfahrensschritt zuzusetzen.
Hierbei wird das Granulat vorzugsweise in wässriger Suspension
mit dem Treibmittel imprägniert. Das Imprägnieren
erfolgt bevorzugt bei erhöhter Temperatur, beispielsweise
60 bis 120°C, bevorzugt 80 bis 110°C. In einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Imprägnieren
unter erhöhtem Druck durchgeführt. Bei der Verwendung
von Pentan als Treibmittel erfolgt die Imprägnierung des Granulates
beispielsweise bei 120 bis 150°C, insbesondere bei 135
bis 145°C.
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Nach
Herstellung des Granulates aus der expandierbaren Mischung wird
dieses bevorzugt mit einem Pickering Stabilisatorsystem behandelt.
Dieses enthält beispielsweise anionische Tenside, beispielsweise
Alkylsulphonate, anorganische Kolloide, beispielsweise Tricalziumphosphat,
Magnesiumpyrophosphat oder Mischungen davon. Das Aufbringen des
Stabilisatorsystems erfolgt beispielsweise während des
Imprägnierens des Granulates mit Treibmittel.
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Das
erhaltene Granulat kann nach dem Fachmann bekannten Verfahren in
eine expandierte Mischung überführt werden. Beispielsweise
geschieht dies durch Auspressen des treibmittelhaltigen Granulates
in geschmolzener Form durch eine entsprechende Düse, so
dass direkt Platten in der gewünschten Größe
aus der expandierten Mischung gebildet werden. In einer weiteren
Ausführungsform wird das Granulat in geschmolzener Form
durch eine andere geeignete Düse gepresst, so dass expandierte
Partikel aus der expandierbaren Mischung gebildet werden.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft daher auch ein Verfahren zur Herstellung
einer erfindungsgemäßen expandierten Mischung,
indem die erfindungsgemäße expandierbare Mischung
aufgeschäumt wird, beispielsweise durch Auspressen. Die
Dichte der erfindungsgemäßen expandierten Mischung
beträgt im Allgemeine 5 bis 300 g/mol, bevorzugt 10 bis 200
g/mol.
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Das
Treibmittel wird in den genannten Verfahren in üblichen
Mengen von etwa 3 bis 10 Gew.-% bezogen auf das Gewicht des Polymerisats,
zugesetzt. Als Treibmittel werden üblicherweise aliphatische
Kohlenwasserstoffe mit 3 bis 10, vorzugsweise 4 bis 6 Kohlenstoffatomen
eingesetzt. Bevorzugt werden Butan, n-Pentan, sec.-Pentan, Isopentan
oder Hexan oder Mischungen davon, eingesetzt.
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Die
erfindungsgemäße expandierbare Mischung kann zu
Schaumstoffen mit Dichten von bevorzugt 5 bis 900 g/l, bevorzugt
von 8 bis 100 g/l und insbesondere von 12 bis 80 g/l, verarbeitet
werden. Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch einen Schaumstoff,
hergestellt aus der erfindungsgemäßen expandierbaren
Mischung.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung
dieser erfindungsgemäßen Schaumstoffe durch Herstellen
einer expandierbaren Mischung nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren und Aufschäumen dieser expandierbaren Mischung.
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Das
Aufschäumen der Treibmittel enthaltenden expandierbaren
Mischung zu Schaumstoffen erfolgt üblicherweise ebenfalls
nach dem im Stand der Technik bekannten Verfahren, indem die expandierbare
Mischung in einem ersten Schritt mit Wasserdampf in offenen oder
geschlossenen Vorschäumern zu der entsprechenden expandierten
Mischung vorgeschäumt wird. Die in der Mischung enthaltenen
expandierten Partikel weisen im Allgemeinen eine mittlere Partikelgröße
von 1 bis 10 mm, insbesondere von 2 bis 8 mm auf.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft auch die expandierte Mischung enthaltend
wenigstens ein Polymerisat ausgewählt aus der Gruppe bestehend
aus Polyolefinen, Polyamiden, bioabbaubaren Polymeren und Mischungen
davon, und Partikel aus wenigstens einem kollagenhaltigen Material,
insbesondere Lederpartikel. Diese erfindungsgemäße
vorgeschäumte, expandierte Mischung in Form von Partikeln
bzw. Perlen wird dann in einem zweiten Schritt in gasdurchlässigen
Formen mittels Wasserdampf zu Schaumstoffformteilen oder -platten
verschweißt.
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Die
aus der erfindungsgemäßen expandierbaren Mischung
hergestellten Schaumstoffe zeichnen sich durch eine hervorragende
Wärme- und Schallisolierung aus. Des Weiteren weist der
erfindungsgemäße Schaumstoff durch das Vorliegen
der Partikel aus wenigstens einem kollagenhaltigen Material, insbesondere
Leder, eine gewisse Elastizität auf, die bei der Herstellung
und Anwendung der Schaumstoffe von Vorteil ist. Die erfindungsgemäßen expandierbaren
Mischungen, die erfindungsgemäßen expandierten
Mischungen und die erfindungsgemäßen Schaumstoffe
zeichnen sich des Weiteren durch verbesserte mechanische Kennwerte,
beispielsweise eine verbesserte Biege- und Druckfestigkeit, aus.
Eine erhöhte Biegefestigkeit der erfindungsgemäßen
Schaumstoffe gegenüber den Schaumstoffen des Standes der
Technik erlaubt es beispielsweise die aus dem erfindungsgemäßen Schaumstoff
erhaltenen Formteile einer höheren mechanischen Belastung
zu unterwerfen, als es mit Schaumstoffen des Standes der Technik
möglich ist.
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Ein
weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass
die erfindungsgemäßen expandierbaren Mischungen,
die erfindungsgemäßen expandierten Mischungen
und die erfindungsgemäßen Schaumstoffe insbesondere
eine lederähnliche Haptik und ein lederähnliches
Aussehen aufweisen, und das bevorzugt ab einem Gehalt an Lederpartikeln
von mindestens 35 Gew.-%, bezogen auf das expandierbare Styrolpolymerisat.
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Ein
weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass
die erfindungsgemäßen Mischungen bzw. Schaumstoffe
aufgrund ihres bevorzugt tierischen Ursprungs im Vergleich zu anderen Naturfasern,
beispielsweise Kenaf, einen relativ hohen Stickstoffanteil von 5
bis 10% aufweisen. Dies ist für die Verwendung in bioabbaubaren
Produkten in der Landwirtschaft oder dem Gartenbau von Vorteil, da
beispielsweise bei der Verwendung als Blumentopf zum einen der Keimling
vor Frost geschützt ist und zum anderen durch teilweisen
Abbau des Topfes ein stickstoffhaltiger Dünger zugänglich
ist. Die vorliegende Erfindung betrifft somit auch die Verwendung
einer erfindungsgemäßen Mischung bzw. eines erfindungsgemäßen
Schaumstoffs in der Landwirtschaft oder im Gartenbau, insbesondere
als Blumentopf.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung des erfindungsgemäßen
Schaumstoffes zur Wärme- und/oder Schalldämmung,
beispielsweise von Gebäuden oder Gebäudeteilen.
Dabei können die erfindungsgemäßen Schaumstoffe
auf der Außen- als auch auf der Innenseite der zu dämmenden
Teile aufgebracht werden.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung des erfindungsgemäßen
Schaumstoffes zur thermischen und/oder akustischen Isolierung von
Maschinen und Haushaltsgeräten.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung des erfindungsgemäßen
Schaumstoffes als Verpackungsmaterial. Dabei kann der Schaumstoff
teilchenförmig verwendet werden, so dass der zu verpackende
Gegenstand in einer losen Schüttung liegt. Es ist auch
möglich, dass aus dem erfindungsgemäßen
Schaumstoff ein einteiliges Werkstück hergestellt wird,
in das der zu verpackende Gegenstand eingebettet wird.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung des erfindungsgemäßen
Schaumstoffes zur Beschichtung von Gegenständen, insbesondere,
um diesen Gegenständen ein lederartiges Aussehen und/oder
eine lederartige Haptik zu verleihen. Verfahren zum Beschichten
von Gegenständen mit dem erfindungsgemäßen
Schaumstoff sind dem Fachmann bekannt.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung des erfindungsgemäßen
Schaumstoffes als Bodenbelag oder Wandelement, insbesondere als
Schall- und/oder Wärmedämmung, insbesondere mit
einer optisch und haptisch ansprechenden Lederstruktur.
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Die
vorliegende Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher
erläutert:
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Beispiele:
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Beispiel 1: Imprägnierung von
Polystyrol/Leder-Compounds
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Polystyrol
(158 K, BASF SE) wird in einem Mischextruder mit 0,1 Gew.-% Luwax
und 5 Gew.-% Lederpellets (Faserlänge 0,5 bis 5 mm, Fa.
Bader) gemischt und granuliert. 900 g des erhaltenen Granulats werden
in einem 12 L-Druckreaktor mit 250 g Magnesiumpyrophosphat, 2 g
Natriumdodecylsulphonat und 7 L vollentsalztem Wasser dispergiert.
Der Kessel wird auf 140°C aufgeheizt, 35 min bei 140°C
gehalten, und dann wird das Pentan in 80 min gleichmäßig
zugegeben. Nach Pentanzugabe wird die Temperatur ca. 8 Std. bei
140°C gehalten. Anschließend wird abgekühlt
und das EPS-Granulat abfiltriert und getrocknet. Ansschließend
werden in einem Schaufelmischer der Fa. Lödige 200 ppm
Antistatikum, 0,1 Gew.-% Zinkstearat sowie 0,3 Gew.-% einer Beschichtung
bestehend aus 60 Gew.-% Glycerintristearat, 30 Gew.-% Glycerinmonostearat
und 10 Gew.-% Silikat (Sipernat FK320) nacheinander aufgetragen.
Dann kann der erhaltene Rohstoff wie konventionelles EPS (expandierbares
Polystyrol) vorgeschäumt und anschließend zu Platten
verpresst werden.
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Die
erhaltenen Schaumstoffperlen werden lichtmikroskopisch untersucht
und zeigen eine gleichmäßige, homogene Verteilung
der Lederpartikel in den Zellwänden der erhaltenen Schaumstoffpartikel.
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Auch
mit elektronenmikroskopischen Aufnahmen kann nachgewiesen werden,
dass die Lederpartikel im Rohstoff gleichmäßig
verteilt und gut in die Polystyrolmatrix eingebunden vorliegen.
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Es
zeigt sich eine lederartige Haptik bei guter Verschweißung
der Partikel im Schaumstoff.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 94/02300 [0003]
- - WO 2005/056653 [0004, 0005]
- - WO 2007/023090 [0005]
- - DE 19911815 A1 [0006]
- - DE 10320061 A1 [0007, 0007]
- - DE 102005028465 A1 [0008, 0008]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - ISO 17088 [0016]
- - DIN EN 13432 [0016]
- - DIN EN 13432 [0017]
- - ASTM D 5338 [0018]
- - ASTM D 6400 [0018]
- - Metha et al., Journal of Macromolecular Science, Part C: Polymer
Reviews 45: 325–349, 2005 [0020]
- - Anderson & Dawes,
Occurrence, metabolism, metabolic rule, and industrial uses of bacterial
polyhydroxyalkanoates. Microbiol. Rev. 54: 450–472, 1990 [0020]
- - Fujimaki, Polymer degradation and stability 59(1–3):
209–214, 1998 [0021]