DE102013216309A1 - Biokomposit bzw. Biowerkstoff mit Sonnenblumenkernschalen/ - hülsen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Biowerkstoff bzw. Biokomposit auf Basis von Sonnenblumenkernschalen/-hülsen. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, statt Holz, Bambus oder anderen, holzähnlichen Faserprodukten, Sonnenblumenkernschalen/-hülsen als Ausgangsmaterial für die Biokomposit-Produkte zu verwenden und zur Herstellung solcher Produkte einzusetzen, um dadurch die bisherigen Biowerkstoffe zu verbessern, insbesondere auch kostengünstiger zu gestalten und ihre Materialeigenschaften zu verbessern.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Biokomposit bzw. ein Biowerkstoff. Solche Biowerkstoffe bzw. Biokomposite sind zum Beispiel schon als ”Wood-Plastic-Composites” (kurz ”WPC”), also – Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffe bekannt. Diese werden auch ”Wood(-fiber)Polymer Composites” genannt oder ”Holz-Polymer-Werkstoffe”. Bei den vorgenannten Biowerkstoffen handelt es sich um thermoplastisch verarbeitete Verbundwerkstoffe, die aus unterschiedlichen Anteilen von Holz – typischerweise Holzmehl – Kunstoffen und Additiven hergestellt werden. Verarbeitet werden sie meist mit modernen Verfahren der Kunststofftechnik wie Extrusion, Spritzgießen, Rotationsguss oder mittels Presstechniken, aber auch im Thermoformverfahren.
• Bei den WPC ist es nicht nur bekannt, Holz (insbesondere Holzmehl) zu verarbeiten, sondern es sind auch andere Pflanzenfasern bekannt, zum Beispiel Kenaf, Jute oder Flachs.
• Bei der vorliegenden Erfindung geht es darum, die bisher bekannten WPC, also die bisher bekannten naturfaserverstärkten Kunststoffe, zu verbessern, insbesondere deren Kosten in der Herstellung für die Ausgangsmaterialien zu verringern.
• Bei den bisher bekannten WPC liegt der Holzanteil regelmäßig bei über 20%, so sind beispielsweise WPC bekannt, bei denen der Holzfaser- oder -mehlanteil bei 50 bis 90% liegt und diese Materialien in einer Kunststoffmatrix aus Polypropylen (PP) oder weniger häufig aus Polyethylen (PE) eingebettet sind. Aufgrund der thermischen Empfindlichkeit des Holzes sind Verarbeitungstemperaturen nur von unter 200°C möglich. Bei höheren Temperaturen kommt es zu thermischen Umwandlungen und Zersetzungen des Holzes, was insgesamt die Eigenschaften des Werkstoffes in einer ungewünschten Weise verändert.
• Bei den bislang bekannten naturfaserverstärkten Kunststoffen werden auch durch Zugabe von Additiven spezielle Materialeigenschaften optimiert. Solche Materialeigenschaften sind zum Beispiel die Bindung zwischen Holz und Kunststoff, Fließfähigkeit, Brandschutz, Farbgestaltung und, besonders für Außenanwendungen, auch die Witterungs-, UV- und Schädlingsbeständigkeit.
• Auch ist es bereits bekannt, ein WPC auf Basis eines Gemisches aus Polyvinylchlorid (PVC) und Holzfasern zu je 50% herzustellen. Diese WPC werden auf Basis thermoplastisch verarbeiteter Duroplaste wie modifiziertes Melaminharz ebenfalls in der Entwicklung wie auch die Verarbeitung von holzähnlichen Produkten wie Bambus dann als ”Bamboo Plastic Composites” (”BPC”) bezeichnet. BPC klassifiziert die WPC-Verbundwerkstoffe, bei denen Holzfasern durch Bambusfasern ersetzt sind.
• Die Vorteile der beschriebenen Biowerkstoffe gegenüber traditionellen Holzwerkstoffen wie Spannplatten oder Sperrholz sind die freie, dreidimensionale Formbarkeit des Werkstoffs und die größere Feuchteresistenz. Gegenüber Vollkunststoffen bieten WPC eine höhere Steifigkeit und einen deutlich geringeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten. Ein Nachteil der bisherigen Biowerkstoffe besteht auch darin, dass gegenüber Schnittholz deren Bruchfestigkeit vermindert ist, gegenüber massiven Formstücken und gegenüber Schnittholz die Formstücke mit verstärkten Einlagen bruchfester sind. Die Wasseraufnahme von Formstücken ohne abschließende Beschichtung ist höher als bei massiven Formkunststoffteilen oder Formstücken mit Folien- oder Fließbeschichtung.
• Der Einsatz von den bisher beschriebenen Biowerkstoffen als Terrassendielen oder zur Herstellung von Platten ist ebenso bekannt wie die Verwendung von WPC vor allem im Baugewerbe, der Automobil- und Möbelindustrie, Außenbereich für Bodenbeläge (Terrassen, Schwimmbäder...), Fassaden und Möbel, insbesondere als Ersatz für Tropenhölzer. Es sind auch mehrere Stuhl- und Regalsysteme aus WPC bekannt.
• Weitere Anwendungen sind Schreibgeräte, Urnen, Haushaltsgeräte, WPC Biowerkstoffe finden im technischen Bereich als Profile zur elektrischen Isolation Einsatz und in der Automobilindustrie insbesondere als Türinnenverkleidung und Hutablagen.
• Aufgabe der Erfindung ist es nun, die bisherigen WPC Biowerkstoffe zu verbessern, insbesondere auch kostengünstiger zu gestalten und ihre Materialeigenschaften zu verbessern. Auch soll eine Spritzguss-Verarbeitung ermöglicht werden.
• Erfindungsgemäß wird ein Biowerkstoff mit dem Merkmal nach Anspruch 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen werden in den Unteransprüchen beschrieben.
• Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, statt Holz, Bambus oder anderen holzähnlichen Faserprodukten nunmehr Sonnenblumenkernschalen/-hülsen als Ausgangsmaterial (Basis) für die WPC-Produkte zu verwenden und zur Herstellung solcher Produkte einzusetzen.
• Sonnenblumen werden in allen Gegenden dieser Welt angebaut und das Hauptziel der Sonnenblumenproduktion besteht darin, Sonnenblumenkerne und insbesondere deren Inhalte zu gewinnen. Bevor die Kerne verarbeitet werden, muss der Sonnenblumenkern geschält werden, dass heißt, dass der eigentliche Sonnenblumenkern von seiner Schale/Hülse befreit wird. Diese Schalen/Hülsen fallen in der Sonnenblumenkernproduktion in großen Mengen an und können als quasi Abfallprodukte der Sonnenblumenkernproduktion auch für andere Einsatzzwecke verwendet werden, zum Beispiel als Viehfutter, Biogasanlagen etc.
• Der Vorteil der Sonnenblumenkernschalen/-hülsen besteht zunächst einmal darin, dass sie in großen Mengen nicht nur anfallen, sondern dass sie bereits aufgrund ihrer geringen Größe in relativ kleiner Form vorliegen und somit nur noch einer geringen Weiterbearbeitung, zum Beispiel Zerkleinerung, bedürfen, um das Ausgangsprodukt für ein erfindungsgemäßes ”SPC” (”Sunflower-Plastic-Composite”) (Biokomposit) zu bilden. Mithin ist die Zerkleinerung bzw. Zermahlung der Sonnenblumenkernschalen/-hülsen mit deutlich geringerem Energieaufwand verbunden als die Herstellung von Holzmehl für die WPC-Produktion.
• Der besondere Vorteil des Einsatzes und der Verwendung von Sonnenblumenkernschalen besteht auch darin, dass diese überaus geeignet sind, auch für ein SPC Verwendung zu finden, welches zur Herstellung einer Verpackung, zum Beispiel Flasche, Dose, dient, insbesondere einer Nahrungsmittelverpackung.
• Vor allem aber hat sich in einem ersten Versuch gezeigt, dass sich verkleinerte bzw. gemahlene Sonnenblumenkernschalen/-hülsen vorzüglich für eine Verarbeitung als SPC eignen und sich damit vorzüglich Nahrungsmittelverpackungen herstellen lassen, die in keiner Weise den Geschmack des aufbewahrten Nahrungsmittels ungünstig oder in irgendeiner Weise verändern.
• Somit stellt die Erfindung auch einen sehr nachhaltigen Ansatz dar, ressourcenschonend Verpackungsmaterial oder ähnliches herzustellen.
• Die Verarbeitung der zerkleinerten bzw. zermahlenen Sonnenblumenkernhülsen kann vorteilhafterweise erfolgen wie bei der Herstellung von Wood-Plastic-Composites.
• Der Anteil der Sonnenblumenkernhülsen kann dabei 30 bis 90% des Biowerkstoff-/Biokomposit-Endprodukts betragen, wobei als Kunststoffmatrix besonders bevorzugt ist ein Polypropylenwerkstoff (PP), aber auch ein Polyethylenwerkstoff (PE) oder ABS oder PLA oder Polystyrol oder Polyvinylwerkstoff oder Polyamid (PA), vorzugsweise vom Typ PA6, denkbar ist. Sonnenblumenkernhülsen (Sonnenblumenschalen) können aufgrund ihrer thermischen Empfindlichkeit durchaus mit Verarbeitungstemperaturen von bis zu 250°C verarbeitet werden, Temperaturen von bis zu 210°C bis 240°C, vorzugsweise 230°C, sind möglich, bei Temperaturen über 240 bis 250°C könnte es zu thermischen Umwandlungen oder Zersetzungen kommen.
• Durch die Zugabe von Additiven werden spezielle Materialeigenschaften des erfindungsgemäßen Biowerkstoffs optimiert, zum Beispiel die Bindung zwischen den Sonnenblumenkernhülsen und dem Kunststoff, die Fließfähigkeit des Sonnenblumenkernhülsen-/Kunststoffgemischs, Brandschutz, Farbgestaltung und besonders für Lebensmittelanwendungen die Öl-, UV- und Schädlingsbeständigkeit.
• Besonders bevorzugt ist ein Gemisch aus PP (Polypropylen) und/oder PE (Polyethylen) und/oder ABS(Acrylnitril-Butadien-Styrol)-Kunststoff einerseits und Sonnenblumenkernhülsen andererseits zu je 50%. Bei einem solchen Gemisch wird z. B. einerseits eine Fraktion aus PP und andererseits eine Fraktion aus (gemahlenen) Sonnenblumenkernhülsen (Sonnenblumenschalen) in der gleichen Quantität eingesetzt, wobei die Sonnenblumenschalen die in der vorliegenden Anmeldung beschriebenen Eigenschaften aufweisen hinsichtlich ihrer Korngröße, Wassergehalt, Ölgehalt etc. Statt der beschriebenen Kunststoffe wie PP, PE oder ABS können auch PVC (Polyvinylchlorid) oder PS (Polystyrol) oder PLA (Polylactid) eingesetzt werden. Mitunter ist dann die Verarbeitungstemperatur durch die Kunststoffkomponente bestimmt, wenn deren maximale Verarbeitungstemperatur unterhalb der des Schalenmaterials liegt.
• Das erfindungsgemäße Sunflower-Plastic-Composite (SPC) (Biowerkstoff; Biokomposit) kann dabei durch ein Verfahren bearbeitet werden, welches in der Kunststoffproduktion bereits gut eingeführt ist. Besonders bevorzugt ist die Verarbeitung mittels Spritzguss (z. B. bei 210 bis 230°C), aber auch jede andere Kunststoffverarbeitungsform ist ohne Weiteres denkbar und möglich.
• Beim Spritzgießen muss das Material, also das Mischmaterial, bestehend aus Kunststoff einerseits und zerkleinerten bzw. zermahlenen Sonnenblumenkernhülsen andererseits homogen und problemfrei dosierbar sein, damit alle Teile der Schmelze eine gute Fließfähigkeit aufweisen.
• Deshalb ist eine Korngröße des Sonnenblumenkernhülsenmaterials zwischen 0,05 mm und 2 mm, vorzugsweise unterhalb von 1 mm, wünschenswert. Besonders vorteilhaft ist eine Korngröße der Sonnenblumenschalen (des Sonnenblumenkernhülsenmaterials) von 0,01 bis 0,5 mm, besonders bevorzugt ist eine Korngröße von 0,1 bis 0,3 mm, wobei im Bedarfsfall eine solche Korngröße auch erreicht ist, wenn elf überwiegender Teil, z. B. 90% des Hülsenmaterials in dem vorgenannten Bereich liegt und 10 bis 20% außerhalb dieses Bereichs liegt (aufgrund von Toleranzungenauigkeiten).
• Bevorzugt hat das Sonnenblumenkernhülsenmaterial einen hohen Trocknungsgrad, d. h. es hat einen Wassergehalt, der zwischen 1 und 9% liegt, vorzugsweise zwischen 4 und 8% liegt.
• Auch kann das Hülsenmaterial (Schalenmaterial) auch einen Fettanteil haben, welcher bis zu 6% beträgt, vorzugsweise bis maximal 4% oder darunter liegt. Aufgrund der Sonnenblumenkernhülsengeometrie und der geringen Schlagzähigkeit sind die Wandstärken im Spritzguss dicker ausgelegt als bei reinen Kunststoffgranulaten. Vorteilhaft ist die wesentlich höhere Wärmeformbeständigkeit, die der Masse bei höheren Temperaturen Steifigkeit verleiht. SPC-Formteile können daher bei höheren Temperaturen entformt werden.
• Die Erfindung eignet sich insbesondere dafür, ein SPC zur Herstellung einer Verpackung, vorzugsweise einer Nahrungsmittelverpackung, zum Beispiel eine Dose, eine Flasche oder dergleichen, einzusetzen. Eine solche Verpackung kann bedarfsweise noch innen- bzw. außenseitig mit einer Beschichtung versehen werden, um die gesamte Verpackung beständiger zu machen und um etwaige sensorische Beeinflussung des verpackten Materials, zum Beispiel Öl, Getränke etc. durch das Verpackungsmaterial, also das SPC, auszuschließen.
• Die Verwendung von Sonnenblumenkernhülsen/Sonnenblumenkernschalen ist in der vorliegenden Anmeldung die bevorzugte Verwendung einer Hülse zur Herstellung eines ”Bio-Plastic-Composites”.
• Wie bereits erwähnt, ist es bei den naturfaserverstärkten Polymeren bereits bekannt, Holz bzw. Holzfasern und dergleichen als Compoundmaterial einzusetzen, um somit ein Holzplastik-Compoundmaterial herzustellen, welches dann später weiterverarbeitet wird. Bei der Weiterverarbeitung wird dabei das Compoundmaterial geschmolzen bzw. in jedem Fall thermisch stark erhitzt, um es fließfähig und somit verarbeitungsfähig zu machen. Bei Erreichen einer Temperatur von 200°C ist dies jedoch bei Wood-Plastic-Composite Materialien bereits sehr problematisch, da die thermische Beanspruchung des Holzes ab dem Bereich der Temperatur ab 200°C zu hoch ist und somit das (Holz-)Material in Mitleidenschaft gezogen wird. Die Polymere, also Polymermatrixen wie Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polystyrol (PS) oder Polyvinylchlorid (PVC), sind jedoch unter anderem wegen ihres Kriechverhaltens und ihrer niedrigen Wärmeformbeständigkeit für die meisten strukturellen Anwendungen nicht geeignet, wenn sie nicht auch bei hohen Temperaturen, nämlich bei Temperaturen deutlich über 200°C, verarbeitet werden können, z. B. in Spitzguss oder dergleichen. Tragende Elemente aus Wood-Plastic-Composit Material müssen auch signifikant bessere mechanische Eigenschaften aufweisen als auf PP- oder PE-basierende Wood Plastic Composites (WPC).
• Wie erwähnt, ist der Einsatz von Hochleistungskunststoffen als Matrix durch die Vorgabe der Schmelztemperatur (bis 200°C) sehr stark eingegrenzt. Hinzukommt der sehr hohe Preis möglicher technischer Polymere, so dass dieser wirtschaftlich kaum mehr zu vertreten ist.
• Durch Tests konnte nun gefunden werden, dass das erfindungsgemäße SPC Biowerkstoff auch bei Verarbeitungstemperaturen bis 300°C herstellbar ist, in jedem Fall eine Verarbeitung im Bereich von 220°C bis 250°C keine Materialdegradierung nach sich zieht und somit können auch signifikante Verbesserungen der mechanischen Eigenschaften zu einem akzeptablen Preis angeboten werden.
• Das erfindungsgemäße Biowerkstoff bzw. Biocomposite unter Verwendung von Sonnenblumenkernschalen/-hülsen lässt sich vorzüglich einsetzen und anwenden für Kunststoffteile aus dem Automotivebereich, Folien wie auch Tüten, Verpackungen, Industrie- und Konsumgüter, Dielen, Deckings, Behälter, Körbe, Mülltonnen, Möbel. Für den Automotivebereich kommen beispielsweise die Schalen von Radkästen (sog. Radhausschalen) in Betracht, die Motorabdeckung oder auch die Unterbodenverkleidung. Im Bereich von Folien und Tüten ist besonders die Anwendung des erfindungsgemäßen Biowerkstoffs zur Herstellung von Silofolien, Verpackungsfolien und Tüten zu erwähnen, im Bereich Verpackung und Behälter sind insbesondere erfindungsgemäß die Herstellung von Lebensmittelverpackungen, Mülltonnen oder Kunststoffdosen und entsprechende Behälter zu erwähnen. Als besondere erfindungsgemäße Verwendung des erfindungsgemäßen Biowerkstoffs kommt auch die Herstellung von Getränkekisten, Brotkästen und Pflanztöpfen in Betracht sowie im Haus- und Gartenbereich die Herstellung von Mobiliar, z. B. Stühle, Bänke, Tische wie aber auch Terrassendielen und Türen.
• Schließlich hat sich gezeigt, dass durch den Volumenanteil des Sonnenblumenkernschalenmaterials einerseits und/oder dessen Korngröße andererseits sich die Schlagzähigkeit des erfindungsgemäßen Biowerkstoffs in eine gewünschte Art und Weise einstellen lassen.
• Wie erwähnt, enthält der erfindungsgemäße Biowerkstoff bzw. das erfindungsgemäße Biokomposit Sonnenblumenkernschalen/-hülsen, so dass also der erfindungsgemäße Biowerkstoff bzw. der erfindungsgemäße Biokomposit als Basismaterial Sonnenblumenkernschalen/-hülsen aufweist. Soweit in der vorliegenden Anmeldung von Sonnenblumenkernhülsenmaterial die Rede ist, so ist dies gleichbedeutend mit Sonnenblumenschalen, Sonnenblumenkernschalen, Sonnenblumenhülsen. Stets handelt es sich um das Schalenmaterial von Sonnenblumenkernen.
• Soweit das Schalenmaterial nach seiner Loslösung vom Kern, also nach der Schälung, hinsichtlich des Wassergehalts, der Korngröße oder des Fettanteils Parameter aufweist, die von dem abweichen, was gemäß der vorliegenden Anmeldung als besonders vorteilhaft verwendet wird, wird das Material entsprechend behandelt und verarbeitet.
• Wenn bspw. das Schalenmaterial einen Wassergehalt von 15% aufweist, wird dieser Wassergehalt durch Trocknung gezielt auf den gewünschten Wert (z. B. 8% oder weniger) reduziert. Weist das Schalenmaterial nach der Schälung eine Korngröße auf, die zu hoch ist, so wird durch eine weitere Mahlung die gewünschte Korngröße erreicht. Weist das Schalenmaterial nach der Schälung einen zu hohen Fettanteil auf, so wird durch einen üblichen Fettabsorptionsprozess (auch durch thermische Behandlung möglich) der Fettanteil in den Schalen gezielt reduziert.
• Nachstehend werden typische Zusammensetzungen eines Biowerkstoffs genannt, die einerseits gewünschte technische Eigenschaften erfüllen und anderseits deutlich günstiger sind als bisherige Kunststoffe bzw. Biokunststoffe.
• 1. Ausführungsbeispiel: Biokunststoff ”ABS 300”
• 520 kg PP (Polypropylen), 300 kg Schalen, 30 kg Additiv (Geruch), 30 kg Additiv (Schlagzähigkeit), 30 kg Additiv (Feuchtigkeit), 30 kg Additiv (Fließeigenschaft), 30 kg Additiv (Haftvermittler), 30 kg Additiv (Schleppmittel).
• Eine Mischung aus diesem Material wird dann wie üblich einer Compoundierung zugeführt, so dass dann aus dem compoundierten Material der gewünschte Kunststoff in der gewünschten Form hergestellt werden kann, bspw. Extrusion oder Spritzgießen oder Rotationsguss oder Presstechniken oder Thermoformverfahren.
• Als Haftvermittler-Additiv ist bspw. das Produkt ”SCONA TPPP 8112 FA” (Haftungsmodifikator für Polypropylen-Naturfaser-Compounds und in TPE-S-Compounds) der Firma BYK, Additives & Instruments, Technisches Merkblatt, Stand 07/11, ein Produkt und eine Firma der ALTANA-Gruppe, geeignet. Das technische Datenblatt dieses Produkts ist als Tabelle 1 aufgeführt.
• Als Schleppmittel-Additiv ist das Produkt ”BYK-P 4200” (Schleppmittel zur Verringerung von Geruch und VOC-Emissionen in thermoplastischen Compounds), Merkblatt X506, Stand 03/10, der Firma BYK Additives & Instruments, ein Unternehmen der ALTANA-Gruppe, geeignet. Das Datenblatt des Produkts ist als Tabelle 2 beigefügt.
• Als Additiv gegen Geruchsbildung erscheint besonders geeignet das Produkt ”Ciba IRGANOX 1076” (Phenolic Primary Antioxidant for Processing and Long-Term Thermal Stabilization), ein Produkt der Firma Ciba. Als weiteres Additiv zur Prozessstabilisierung ist das Produkt ”Ciba IRGAFOS 168” (Processing Stabiliser) der Firma Ciba geeignet. Als Polypropylenmaterial ist besonders geeignet das Produkt ”Moplen EP300K – PP – Lyondell Basell Industries”. Ein Datenblatt dieses Produkts ist als Tabelle 5 beigefügt.
• Eine weitere Zusammensetzung (2. Ausführungsbeispiel) eines anderen Biowerkstoffes mit der internen Bezeichnung ”PP 50” setzt sich wie folgt zusammen:
  45% PP Moplen EP300K, Gr
  50% Sonnenblumenschalen
  Irgafos 168, Pu, 0,20%
  Irganox 1076, Pu, 0,30%
  BYK P 4200, 2,00%
  Scona TPPP 8112 FA, Pu, 2,5%
• Die vorgenannten Bestandteile werden wie üblich compoundiert und können dann zur Herstelllung des gewünschten Kunststoffprodukts der vorliegenden Anmeldung beschriebenen Verfahren, z. B. Extrusion, Spritzgießen, Tiefziehen, Rotationsguss, Presstechniken, Thermoformverfahren, verarbeitet werden.
• Soweit in der vorliegenden Anmeldung von Compoundieren oder von Compoundierung die Rede ist, so ist damit die Kunststoffaufbereitung des erfindungsgemäßen Biowerkstoffes bzw. Biokunststoffes gemeint und das bedeutet konkret, der Veredelungsprozess, welcher durch Beimischung von Zuschlagstoffen (Füllstoffe, Additive etc.) die gezielte Optimierung der Eigenschaftsprofile des erfindungsgemäßen Biowerkstoffes beschreibt. Die Compoundierung erfolgt z. B. in einem Extruder (z. B. einem Doppelschneckenextruder, ist aber auch möglich mit einem gegenläufigen Doppelschneckenextruder sowie durch Planetwalzenextruder und Ko-Kneter) und umfasst u. a. die Verfahrensoperationen Fördern, Aufschmelzen, Dispergieren, Mischen, Entgasen und Druckaufbau.
• Der Zweck des Compoundierens ist aus einem Kunststoffrohstoff eine Kunststoffformmasse mit den bestmöglichen Eigenschaften für die Verarbeitung und Anwendung bereitzustellen.
• Durch das Compoundieren wird letztendlich ein Ausgangsbiowerkstoff hergestellt (z. B. als Pellet, Granulat oder dergl.), der die einzelnen Ausgangsbestandteile enthält, also Schalenmaterial, Polypropylen, Additive etc., und zwar in gemischter Form. Regelmäßig wird das compoundierte Biowerkstoffprodukt als Zwischenprodukt in Form eines Pellet oder dergleichen produziert, so dass es in einer Kunststoffverarbeitungsmaschine dann zur Herstellung des gewünschten Kunststoffprodukts weiter zu verarbeiten ist, z. B. in einer Spitzgussmaschine.
• Mittels der Erfindung gelingt es, ein Nebenprodukt der Sonnenblumenverarbeitung mit Kunststoff zu vereinen und somit ressourcenschonend und nachhaltig die Abhängigkeit der Kunststoffherstellung vom Rohöl um 30% bis 70% zu reduzieren.
• Damit einhergehend beeinflusst die Verarbeitung des erfindungsgemäßen Biokomposits bzw. Biowerkstoffs auch den CO₂ Haushalt und die Ökobilanz der daraus hergestellten Produkte sehr positiv.
• Es ist mittels der Erfindung auch möglich, die Verarbeitung des erfindungsgemäßen Biowerkstoffs – welchen man auch als Biopolymer bezeichnen kann – bei Temperaturen bis zu 300°C zu realisieren (erste Tests haben dies ergeben) und einen mit signifikant verbesserten mechanischen Eigenschaften ausgestatteten neuen Biowerkstoff (Biopolymer) zu einem akzeptablen Preis anzubieten.
• Vor allem kann der erfindungsgemäße Biowerkstoff (Biopolymer) in allen Produktsegmenten eingesetzt werden und dabei können vorhandene Werkzeuge problemlos für die Verarbeitung eingesetzt werden.
• Das Ziel der Erfindung, einen Biowerkstoff (Biopolymer) zu entwickeln, der einen sehr hohen Biofüllgrad hat und sich als technischer Biokunststoff trotzdem problemlos verarbeiten lässt, wird überzeugend erreicht. Schließlich ist es auch möglich, statt der beschriebenen Kunststoffe (PP, PE, ABS, PVC (Polyvinylchlorid), PS (Polystyrol), PA (Polyamid [vorzugsweise vom Typ PA6])), auch ein Polylactid (Polymilchsäure) (kurz PLA) mit den Kunststoffschalen (deren Mehl) zu versetzen bzw. zu compoundieren. Damit wird der biologische Anteil des gesamten Kunststoffs nochmals erhöht. PLA-Kunststoffe als solche sind bereits bekannt und sind regelmäßig aus vielen chemisch aneinander gebundenen Milchsäuremolekülen aufgebaut und gehören zu den Polyestern. Polylactid(PLA)-Kunststoffe sind biokompatibel.
• Die vorliegende Erfindung will insbesondere unter Schutz stellen ein Biokomposit, welches nachfolgend als PP/SPC 50 bezeichnet wird. Damit ist besonders gemeint ein Biokomposit bzw. Biowerkstoff auf Basis von Sonnenblumenkernschalen/-hülsen, wobei eine exakte Spezifikation des PP/SPC 50-Materials als Tabelle 6 beigefügt ist.
• Bei diesem Biowerkstoff bzw. Biokomposit vom Typ PP/SPC 50 handelt es sich um ein compoundiertes Produkt, welches aus Sonnenblumenkernhülsenmaterial besteht, welches in gemahlener Form vorliegt und welches bevorzugt die in Tabelle 7 aufgezeigten Eigenschaften aufweist, wobei eine Abweichung von bis zu 20% sowohl nach oben als auch nach unten bei den einzelnen Eigenschaften noch immer im erfindungsgemäßen Rahmen liegt.
• Wenn also in Tabelle 7 vorgeschlagen wird, dass das Sonnenblumenschalenmehl eine Feuchtigkeit von </= 8% aufweisen soll, so liegt es immer noch im erfindungsgemäßen Rahmen, wenn die Feuchtigkeit auch </= 10% oder </= 6% ist und der Restölgehalt < 3% bzw. < 5% liegt.
• Eine exakte Rezeptur des compoundierten Materials ist als Tabelle 8 beigefügt, wobei auch dort gilt, dass Abweichungen von +/–20% von den einzelnen Mengenangaben immer noch im Bereich der Erfindung liegen.
• Ein Datenblatt über das Additiv Licocene PP MA 7452 TP ist zum besseren Verständnis der Erfindung ebenfalls beigefügt.
• Die besonders bevorzugten Eigenschaften des erfindungsgemäßen Biowerkstoffs sind in Tabelle 6 aufgeführt, wobei besonders bevorzugt sind die Werte für die Dichte, für das E-Modul (Elastizitäts-Modul), für die Zugfestigkeit, für die Bruchdehnung, für das Biege-Modul, für die Biegefestigkeit, für die Dehnung bei Biegespannung, für die Charpy-Schlagzähigkeit und die Charpy-Kerbschlagzähigkeit. Auch hier gilt, dass Werte, die in einem Bereich von +/–20% der in Tabelle 6 aufgeführten Werte noch im erfindungsgemäßen Bereich liegen.
• Die weiteren in Tabelle 8 aufgeführten Additive wie z. B. Irganox 1076 sind in Tabelle 3 beschrieben, das Additiv Ciba^® IRGAFOS^® 168 ist in Tabelle 4 beschreiben. Bei dem Kunststoffmaterial PP Moplen EP300K handelt es sich um ein Polypropylenmaterial, welches auch in Tabelle 5 beschrieben wird.
• Der erfindungsgemäße Biowerkstoff, also das erfindungsgemäße Biokomposit, ist insbesondere auch zum Spritzgießen und damit dazu geeignet, bei Temperaturen bis zu 250°C, vorzugsweise auch im Bereich von 210–240°C verarbeitet zu werden.
• Die Erfindung gemäß Anspruch 1 und der Folgeansprüche umfasst auch einen Biowerkstoff, welcher nachfolgend als PLA/SPC45 bezeichnet wird. Hierbei handelt es sich um einen compoundierten Biowerkstoff bzw. Biokomposit, welcher aus einem Bio-Polymer (z. B. Ingeo 2003D) mit einem Masseanteil im Bereich von 50–60%, vorzugsweise 55%, besteht und welcher mit einem mit Sonnenblumenschalenmaterial mit einem Masseanteil von etwa 40–50%, vorzugsweise 45%, zu einem Compound entwickelt und produziert ist. Die präzisen Angaben einer erfindungsgemäßen Ausführungsform sind in Tabelle 10 beschrieben. In Tabelle 11 ist die Rezeptur noch einmal in verständlicher Form aufgezeigt und insbesondere auch die Herstellung des erfindungsgemäßen Biowerkstoffs vom dort bezeichneten Typ NaKu XP 100 45SPC gezeigt.
• In Tabelle 12 sind weitere technische Daten des erfindungsgemäßen Produkts PLA/SPC45 beschrieben. Soweit als Polymer-Kunststoff das Produkt Ingeo 2003D zum Einsatz kommt, so ist hiermit das Ingeo^TM Biopolymer 2003D der Fa. NatureWorks LLC gemeint. Das Datenblatt und die einzelnen Angaben dieses Naturkunststoffprodukts Ingeo^TM Biopolymer 2003D können über die Internetseite der Fa. NatureWorks LLC, 15305 Minnetonka Blvd., Minnetonka, MN 55345 bezogen werden. Bei der Fa. NatureWorks handelt es sich um ein Tochterunternehmen der Fa. Cargill.
• Eine Beschreibung des Produkts Ingeo^TM Biopolymer 2003D ist als Tabelle 13 beigefügt. Bei dem Ingeo^TM Biopolymer 2003D handelt es sich vor allem um ein Polylactid (PLA), also um einen Kunststoff auf Basis der Polymilchsäure. Die Polymilchsäure entsteht durch Polymerisation von Milchsäure, die wiederum ein Produkt der Fermentation aus Zucker und Stärke durch Milchsäurebakterien ist. Polymere werden bei der Polymerisation aus unterschiedlichen Isomeren der Milchsäure, der D- und der L-Form, entsprechend den gewünschten Eigenschaften des resultierenden Kunststoffs gemischt. Weitere Eigenschaften können durch Copolymere wie Glycolsäure erreicht werden.
• Bei dem erfindungsgemäßen Biowerkstoff bzw. Biokomposit liegt die Streckspannung des Materials bevorzugt über 20 MPa, vorzugsweise sogar im Bereich von über 40 MPa.
• Die Bruchdehnung des erfindungsgemäßen Biowerkstoffs bzw. Biokomposit liegt dabei über 3%, vorzugsweise im Bereich von ca. 4–8%, oder bei den in der vorliegenden Anmeldung genannten Beispielen für die einzelnen Biowerkstoffprodukte.
• Die Erweichungstemperatur eines erfindungsgemäßen Biowerkstoffs liegt dabei im Bereich von ca. 60–80°C, vorzugsweise ca. 75°C. Dabei ist eine Wärmeformbeständigkeit des erfindungsgemäßen Biowerkstoffs bzw. Biokomposits noch bei Temperaturen bis ca. 80°C gewährleistet und die Wasseraufnahme (wird getestet durch Kochen über fünf Stunden) liegt bei nur ca. 0,5 bis 3%, vorzugsweise 1,5%.
• Bei dem Biokomposit vom Typ PLA/SPC45, wie er in der vorliegenden Anmeldung beschrieben ist, handelt es sich also um ein rein biologisch abbaubares Polymercompound auf Basis der Polymilchsäure (PLA) und Sonnenblumenkernschalenmehl, und der Biowerkstoff bzw. das Biokomposit vom Typ PLA/SPC45 ist insbesondere zur Herstellung von Spritzgussteilen aller vorgenannten Produktgattungen geeignet, z. B. von Behältern, Gefäßen. Dabei hat dieser erfindungsgemäße Biowerkstoff bzw. Biokomposit nicht nur die Eigenschaft, im Spritzguss verarbeitet werden zu können, sondern die in Tabelle 12 angegebenen mechanischen Eigenschaften sind außerordentlich überzeugend für viele Anwendungsfälle, und das PLA/SPC45 zeichnet sich insbesondere durch ein recht großes E-Modul, eine hohe Streckspannung, sowie eine hohe Biegefestigkeit bei gleichzeitig außerordentlich beeindruckender Bruchdehnung aus.
• Erfindungsgemäß lässt sich durch die Erfindung auch ein Biokomposit herstellen, bei welchem das Sonnenblumenschalenmaterial zusammen mit einem Polyamid-(PA)-material, vorzugsweise vom Typ PA6, compoundiert wird. Dabei kann beispielsweise der Anteil des Polyamidmaterials vorzugsweise im Bereich von 60 bis 80%, vorzugsweise ca. 65 bis 75%, besonders vorzugsweise ca. 68%, liegen und der Anteil des Sonnenblumenschalenmaterials im Bereich von ca. 20 bis 60%, vorzugsweise 30 bis 50%, liegen. Schließlich wird das Material auch mit Additiven versetzt, z. B. mit einem geringen Prozentanteil, z. B. 0,1% Irgafos 168, Pu, ca. 0,2% Irganox 1076, Pu, ca. 1% Licocene, PP MA, 7452 TP.
• Es sei bemerkt, dass der Anteil der vorgenannten Additive auch variiert werden kann, nämlich jeweils im Bereich zwischen 0,01 bis 3% liegen können, je nachdem, welche technische Eigenschaft von dem Biokomposit gefordert wird.
• Nachstehend: Tabellen 1, 2, 5 bis 8 und 10 bis 12.
• Die Tabellen 3, 4, 9 und 13 sind bereits veröffentlicht und über das Internet zugänglich und den Anmeldeunterlagen daher nicht mehr beigefügt.
• Tabelle 1 Technisches Merkblatt Stand 07/11
• SCONA TPPP 8112 FA
• Haftungsmodifikator für Polypropylen-Naturfaser-Compounds und in TPE-S-Compounds
• Chemischer Aufbau

  SCONA TPPP 8112 FA

  Polypropylen, hochfunktionalisiert mit Maleinsäureanhydrid

  Kenndaten

  	Schmelzindex in g/10 min (MFI 190°C, 2,16 kg)	Trocknungsverlust in % 3 h/110°C	MSA-Gehalt in %
  SCONA TPPP 8112 FA	> 80	> 0,5	1,4

• Die angegebenen Werte stellen keine Spezifikation dar, sondern sind typische Ausfalldaten. Empfohlene Zusatzmengen

  	Zusatzmengen in % Lieferform auf Gesamtformulierung
  SCONA TPPP 8112 FA	0,8–3 abhängig vom Naturfasergehalt und vom PP-Gehalt im TPE-S-Compound

• Einarbeitung und Vorgehensweise
• Homogene Verteilung des Modifikators im Compound
• Einsatzgebiete

  SCONA TPPP 8112 FA	• Koppler in Polypropylen-Naturfaser-Compounds
  	• Haftungsmodifikator in TPE-S-Compounds

• Technisches Merkblatt Stand 07/11
• Eigenschaften und Vorteile

  	Gute Fließeigenschaften in hochgefüllten TPE-S-Compounds
  SCONA TPPP 8112 FA	• Signifikante Verbesserung der mechanischen Eigenschaften in Polypropylen-Naturfaser-Compounds
  	• Reduzierung der Wasseraufnahme in Polypropylen-Naturfaser-Compounds
  	• Gut zur Batchherstellung geeignet

• Hinweise
• Lieferform: Pulver
• Lagerung und Transport

  SCONA TPPP 8112 FA	• Lagertemperatur max. 35° C
  	• Relative Luftfeuchte < 80%
  	• Direkte Sonneneinstrahlung und Kontakt mit Wasser vermeiden

• Tabelle 2 Merkblatt X506 Stand 03/10
• BYK-P 4200
• Schleppmittel zur Verringerung von Geruch und VOC-Emissionen in thermoplastischen Compounds
• Chemischer Aufbau

  BYK-P 4200

  Wässrige Lösung, polymerer grenzflächenaktiver Substanzen adsorbiert auf einem Polypropylent

  Kenndaten

  	Schmelzpunkt in°C	MVR nach ISO 1133 cm3/10 min	Schüttdichte kg/m3
  BYK-P 4200	160	25	370

• Die angegebenen Werte stellen keine Spezifikation dar, sondern sind typische Ausfalldaten. Empfohlene Zusatzmengen

  	Additivmengen in % Lieferform auf Gesamtformulierung
  BYK-P 4200	0,5–2,0%

• Einarbeitung und Vorgehensweise
• BYK-P 4200 sollte dem Kunststoff während oder vor der Compoundierung zugegeben werden
• Einsatzgebiete

  
• Wirkungsweise
• Durch Zugabe von BYK-P 4200 werden geruchs- und emissionsverursachende Bestandteile des Compounds während der Vakuumentgasung reduziert oder sogar ganz entfernt. Eigenschaften und Vorteile

  BYK-P 4200	• starke Reduzierung von Geruch und VOC-Emissionen
  	• keine negative Beeinflussung der mechanischen und optischen Eigenschaften
  	• keine zusätzlichen Investitionen zur Erweiterung der Anlagen notwendig
  	• einfache Handhabung

• Hinweise
• Um eine erfolgreiche Wirkung des Additives zu erreichen, ist eine Vakuumentgasung von mindestens 100 mbar zu empfehlen. Es sollte möglichst nur mit einer Entgasungsöffnung kurz vor dem Ende des Extruders gearbeitet werden.
• Page 1 of 1 Tabelle 5
• Material Data Center|Datenblatt Moplen EP300K
• Home Impressum Über
• Material Data Center ist ein weltweit führendes Informationssystem für Kunststoffe und bietet eine umfangreiche Kunststoffdatenbank, Berechnungsprogramme, CAE Schnittstellen, eine Literaturdatenbank und eine Bauteildatenbank. Für mehr Informationen über Material Data Center besuchen Sie www.datacenter.com
• Dies ist das kostenlose Material Data Center Datenblatt für Moplen EP300K-PP- LyondellBasell Industries
• Material Data Center bietet Ihnen folgende Funktionalität für Moplen EP300K an:
  Einheitenkonvertierung, PDF Datenblattdruck, direkter Vergleich mit anderen Kunststoffen, Schnapphakenberechnung, Biegebalkenberechnung
• Hier finden Sie eine Übersicht über weitere Informationen, die Material Data Center zu Moplen bietet.
• Die folgenden Links führen Sie direkt zu den entsprechenden Daten in diesem Datenblatt:

  Rheologische Eigenschaften	Wert	Einheit	Test Standard
  ISO Daten
  Schmelzevolumenrate (MVR)	5,4	cm3/10 min	ISO 1133
  Temperatur	230	°C	ISO 1133
  Belastung	2.16	kg	ISO 1133
  Schmelzindex (MFI)	4	g/10 min	ISO 1133
  MFI Temperatur	230	°C	ISO 1133
  MFI Belastung	2.16	kg	ISO 1133
  Mechanische Eigenschaften	Wert	Einheit	Test Standard
  ISO Daten
  Zug-Modul	1200	MPa	ISO 527-1/-2
  Streckspannung	27	MPa	ISO 527-1/-2
  Streckdehnung	7	%	ISO 527-1/-2
  Bruchdehnung	50	%	ISO 527-1/-2
  Charpy-Schlagzähigkeit (+23°C)	N	kJ/m2	ISO 179/1eU
  Charpy-Kerbschlagzahigkeit (+23°C)	10.5	kJ/m2	ISO 179/1eA
  Kugeleindruckhärte	53	MPa	ISO 2039-1
  Thermische Eigenschaften	Wert	Einheit	Test Standard
  ISO Daten
  Formbeständigkeitstemperatur (0.45 MPa)	75	°C	ISO 75-1/-2
  Vicat-Erweichungstemperatur (A)	150	°C	ISO 306
  Vicat-Erweichungstemperatur (50°C/h 50 N)	71	°C	ISO 306
  Andere Eigenschaften	Wert	Einheit	Test Standard
  ISO Daten
  Dichte	900	kg/m3	ISO 1183

• Merkmale
• Verarbeitungsmethoden
• Spritzgießen, übrige Extrusion, Thermoformen
• Besondere Kennwerte
• Schlagzäh/schlagzäh modifiziert
• Merkmale
• Impact Copolymer
• Anwendungen
• Mehrzweck
• Regionale Verfügbarkeit
• Europa, Nahost/Afrika
• Haftungsausschluss
• Copyright M-Base Engineering + Software GmbH. Die M-Base Engineering + Software GmbH übernimmt keine Haftung für die Fehlerfreiheit dieser Informationen. Der Einsatz der Daten erfolgt in der alleinigen Verantwortung des Nutzers unter Ausschluss jeglicher Haftung der M-Base GmbH; dies gilt insbsondere für Ansprüche auf Ersatz von Folgeschäden. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass jegliche Entscheidung über die Anwendung von Werkstoffen mit dem Produzenten des jeweiligen Materials abgesprochen werden muss. Dies bezieht sich auf alle Inhalte dieses Systems.
• Weiterhin sind die Hinweise zum Urheberrecht zu beachten.
• Material Data Center wird von M-Base Engineering + Software GmbH angeboten. M-Base Engineering + Software GmbH übernimmt keinerlei Gewährleistung, dass das System fehlerfrei ist. Jegliche Entscheidung über die Anwendung von Werkstoffen muss mit dem jeweiligen Produzenten einzeln abgeklärt werden.
• Weiterführende Informationen zu diesem Material wie Stoffgruppe, Herstelleradresse, evtl. auch Datenblätter und Anwendungsbeispiele finden Sie auf www.materialdatacenter.com. Ein Teil der Informationen sind registrierten Nutzern vorbehalten. Auf der Startseite finden Sie einen Link zur kostenlosen Registrierung.
• http://www.materialdatacenter.com/ms/de/Moplen/LyondellBasell+Industries/Moplen... 19.07.2012
• Tabelle 6
• Produktdatenblatt PP/SPC50
• Die Idee: Sonnenblumenöl in der „Ursprungsverpackung” der Sonnenblumenschale.
• Der Rohstoff Sonnenblumenkernhülse als Nebenprodukt der Sonnenblumenverarbeitung ist durch den geschlossenen CO2-Kreislauf klimaneutral.
• Durch SPC können Verarbeitungstemperaturen bis 250°C realisiert werden. Somit ist die Anwendung der Polymermatrix PP, ABS und PA mit SPC möglich. Das ermöglicht uns den Einsatz von SPC in diversen Industriebereichen.

  Mechanische Eigenschaften:
  Eigenschaft	Norm	Einheit	Wert, trocken
  Dichte	ISO 1183	g/CM3	1,07
  MVR	ISO 1183 (190°C/2,16 kg)	cm3/10 min	1,2
  E-Modul	ISO 527	MPa	2400
  Zugfestigkeit	ISO 527	MPa	24,5
  Bruchdehnung, nominell	ISO 527	Wo	4,1
  Biegemodul	ISO 178	MPa	2400
  Biegefestigkeit	ISO 178	MPa	40
  Dehnung bei Biegespannung (max.)	ISO 178	%	4,5
  Charpy Schlagzähigkeit 23°C	ISO179/1eU	kJ/m2	12
  Charpy Kerbschlagzähigkeit 23°C	ISO 179/1eA	kJ/m2	3,6
  Thermische Eigenschaften/Sonstige:
  Vicat Erweichungstemperatur/B	ISO 306	°C	75
  Wärmeformbeständigkeit	ISO 75-1 (0,45 MPa)	°C	79
  Wasseraufnahme (kochen 5 h)	ISO 62 – Verfahren 2		1,5
  Verarbeitungsbedingung:
  Massetemperatur Sprizgießen		°C	190
  Werkzeugwandtemperatur		°C	30

• Tabelle 7
• Spezifikation/Produktdatenblatt

  Produktname:	Sonnenblumenschalenmehl
  Hersteller:	Goldene Mühle GmbH/QS ID:4031735000463
  Ursprung des Rohstoffes:	Europa
  Produktbeschreibung:	fein gemahlene Sonnenblumenschalen
  Herstellungsverfahren:	Bei der Schälung von ausgelesenen Sonnenblumenkernen anfallende Schalen mechanisch in Pelletform gepresst und dann vermahlen. Die Schalen werden vorher nicht wärmebehandelt, es werden keine Bindemittel zugegeben.
  Artikelnummer:
  Verpackung:	lose in BigBags 1,000 kg
  Deklaration:	Produktname, Artikelnummer, LOT Nummer, Gewicht
  Lagerung:	kühl < 20°C, trocken, geschlossenes Behältnis
  MHD Mindesthaltbarkeit:	ohne Begrenzung unter Normalbedignungen 20°C, geschlossenes Behältnis
  Verwendung:	als biologischer Füllstoff bei der Kunststoffherstellung
  Sensorische Eigenschaften:
  • Form	mehlartig mit Korngröße < 300 mμ (Folienanwendung)/< 700 mμ (Spritzguß)
  • Farbe	graubraun
  • Struktur	feines Mehl, staubt beim Umschlag
  • Geruch	angenehm, typisch nach Sonnenblume, ohne Fremdgerüche
  Physikalische Eigenschaften:
  • Feuchtigkeit	≤ 8
  • Restölgehalt	< 4%
  • Schüttgewicht	< 1 kg/l
  • Dichte
  Chemische Eigenschaften:
  • Wasserstoff	6% nach DIN 51732
  • Sonstige	Frei von chemischen Zusätzen
  • Bestrahlung	Das Produkt wird nicht ionisiert
  Kontaminaten/Schadstoffe: nach DIN 53770, Teile 1,2,3,5,6 und 13
  • Schwermetalle	Blei ≤ 0,01%
  	Arsen ≤ 0,01%
  	Quecksilber ≤ 0,0005%
  	Cadmium ≤ 0,01%
  	Antimon ≤ 0,005%

  Sicherheitshinweise:

  Das Sonnenblumenschalenmehl ist nicht toxisch und biologisch abbaubar. Erhöht bei Gewässern den chemischen (CBS) und biologischen (BSB) Sauerstoffbedarf. Verringert im Erdreich die Wasserpenetration.

• Tabelle 8
• PP/SPC 50 auf Basis finaler Rezeptur 13.05.2013

• Basis: 1 Tonne
  Produkt:	PP/SPC 50
  Rezeptur 5
  Komponente/Dienstleistung	in %	Menge (kg)
  PP Moplen EP 300 K, Gr	53,70%	537,00
  Schalen	45,00%	450,00
  Irgafos 168, Pu	0,10%	1,00
  Irganox 1076, Pu	0,20%	2,00
  OA 6010 Pu	0,00%	0,00
  Licocene PP MA 7452 TP	1,00%	10,00
  Compoundierung		1.000,00
  Lohnvermahlung		450,00
  Summe	100,00%	1.000,00

• Tabelle 10
• Compound – Datenblatt

  
• Anmerkung
• PLA bei vorgetrocknet (8 Std.)
• Dampfentwicklung am Düsenaustritt
• Leichte Bartbildung am Düsenaustritt
• Verarbeitung ohne Siebeinsatz
• Drucklufttrocknung nach Kühlbadstrecke
• Geringe Schmelzesteifigkeit (sehr empfindlich gegenüber Füllstoffanteil → max. 45%) und Brückenbildung des Füllstoffes ⇒ häufiges Abreißen des Polymerstranges, Dosierung ungleichmäßig
• (Gravimetrie unbedingt regelmäßig überprüfen!)
• Tabelle 11
• -PLA/SPC 45- Rezeptur und Herstellung NaKu XP 100 45 SPC
• Materialien:
• 55% PLA Fa Nature Works Ingeo Typ: 2003D
• 45% Sonnenblume laut SPC Mahlgrad 0,3 bis 0,5 mm
• Um das Produkt möglichst biologisch, höchster Anteil nachwachsender Rohstoffe und gute Bioverträglichkeit bei Zersetzung zu gewährleisten wurde auf Haftvermittler verzichtet.
• Materialvorbereitung:
• Trocknung Ingeo 2003D über Nacht 8 h bei 70°C
• Trocknung Sonnenblume ~2% Feuchteanteil Trocknung im Vakuumofen
• Anfahrschwierigkeiten (Abzug, Strangkühlung und reissen) dauert 2 h wird das Material wieder Feuchtigkeit aufgenommen haben und wahrscheinlich nicht mit
• Maschinenkonfiguration
• Einzug: Dosierung von PLA und Sonnenblume über den Haupteinzug,
• Seitendosierung leer mitgelaufen
• Limitierender Faktor war die Förderung des Sonnenblumenmehls in die Schnecke,
• Brückenbildung, obwohl der Leistritz ZSE 27MX über speziell tiefe Schneckengänge im Einzug verfügt, nur 50% des maximalen Outputs
• Tabelle 12
• Naku
• Technisches Datenblatt Naku XP100 SPC45 Version 1.0

• Produkt:	Naku XP100 SPC45
  Anwendung:	Spritzguß

  1 Bezeichnung, Verwendung

  a) Handelsbezeichnung:	Entwicklungscode noch keine kommerziell Codierung
  b) Verwendung:	Biologisch abbaubares Polymercompound auf Basis Poylmilchsäure/Sonnenblumenschalen die Herstellung von Spritzgußteilen z. B. Gefäße

  2 Mechanische Eigenschaften:

  Testinhalt	Test Methode	Einheit	Wert
  Dichte (23°C)	DIN 53479	g/cm3	n. a.
  E-Modul	ISO 527-2	MPa	4500
  Streckspannung	ISO 527-2	MPa	45,1
  Biegemodul	ISO 178: 2011	MPa	4900
  Biegefestigkeit	ISO 178: 2011	IMPa	85
  kerbschlagzähigkeit gekerbt (23°C) hd	ISO 180/1 A	kJ/m2	n. a.
  Bruchdehnung	DIN 534525	%	6,7

  3 Thermische Eigenschaften:

  Testinhalt	Test Methode	Einheit	Wert
  Wärmeformbeständigkeit 1,89 Mpa	DIN 53461	°C	n. a.

  4 Sonstige Eigenschaften:

  Farbe

  braun

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Nicht-Patentliteratur
• ISO 1133 [0075]
• www.datacenter.com [0080]
• ISO 1133 [0084]
• ISO 1133 [0084]
• ISO 1133 [0084]
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• ISO 1133 [0084]
• ISO 1133 [0084]
• ISO 527-1/-2 [0084]
• ISO 527-1/-2 [0084]
• ISO 527-1/-2 [0084]
• ISO 527-1/-2 [0084]
• ISO 179/1eU [0084]
• ISO 179/1eA [0084]
• ISO 2039-1 [0084]
• ISO 75-1/-2 [0084]
• ISO 306 [0084]
• ISO 306 [0084]
• ISO 1183 [0084]
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• Norm [0090]
• ISO 1183 [0090]
• ISO 1183 [0090]
• ISO 527 [0090]
• ISO 527 [0090]
• ISO 527 [0090]
• ISO 178 [0090]
• ISO 178 [0090]
• ISO 178 [0090]
• ISO179/1eU [0090]
• ISO 179/1eA [0090]
• ISO 306 [0090]
• ISO 75-1 [0090]
• ISO 62 [0090]
• DIN 51732 [0091]
• DIN 53770, Teile 1,2,3,5,6 und 13 [0091]
• DIN 53479 [0094]
• ISO 527-2 [0094]
• ISO 527-2 [0094]
• ISO 178: 2011 [0094]
• ISO 178: 2011 [0094]
• ISO 180/1 A [0094]
• DIN 534525 [0094]
• DIN 53461 [0094]

Claims (6)

1. Biowerkstoff bzw. Biokomposit auf Basis von Sonnenblumenkernschalen/-hülsen, wobei der Anteil des Sonnenblumenkernschalen/-hülsenmaterials in dem Biowerkstoff (Endprodukt) im Bereich von 20–60%, vorzugsweise im Bereich von etwa – 30–50% beträgt, wobei das Sonnenblumenkernschalen/-hülsenmaterial mit einem Kunststoffmaterial compoundiert wird und als Kunststoffmaterial, z. B. Polypropylen (PP) und/oder Polyethylen (PE) und/oder Polyvinylchlorid (PVC) und/oder Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) und/oder Polylactid (PLA) und/oder Polystyrol (PS) und/oder Polyamid (PA), vorzugsweise vom Typ PA6, eingesetzt wird, wobei eine Verarbeitung des Biowerkstoffs bzw. Biokomposits, also des compoundierten Materials bei Temperaturen bis 250–260°C, vorzugsweise bis 240°C, erfolgt und das compoundierte Material eine Dichte von mehr als 1 g/cm³, ein Elastizitäts-Modul von mehr als 1000 MPa, vorzugsweise von mehr als 2000 MPa, aufweist, und eine Zugfestigkeit von mehr als 10 MPa, vorzugsweise mehr als 20 MPa, aufweist.
2. Biowerkstoff bzw. Biokomposit nach Anspruch 1, wobei die Sonnenblumenkernschalen/-hülsen vermahlen sind und beispielsweise eine Korngröße von 3 mm oder weniger aufweisen.
3. Verwendung eines SPC (Sunflower-Plastic-Composites) zur Herstellung einer Verpackung, vorzugsweise einer Nahrungsmittelverpackung, zum Beispiel einer Dose oder Flasche für Sonnenblumenöl oder eines Möbels, z. B. von Türen oder Boden- oder Terrassendielen, insbesondere Deckings, oder eines Autoteils.
4. Biowerkstoff bzw. Biokomposit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonnenblumenschalen/-hülsen einen Wassergehalt zwischen 1 und 10%, vorzugsweise zwischen 4 bis 8%, besonders vorteilhaft zwischen 5 und 7% aufweisen und/oder die Korngröße der Sonnenblumenschalen/-hülsen im Bereich von 0,01 bis 1 mm, vorzugsweise im Bereich 0,1 bis 0,3 mm liegt und/oder der Fettanteil der Schalen maximal 6%, vorzugsweise maximal 4%, besonders vorteilhaft zwischen 1 und 2% beträgt.
5. Verfahren zur Herstellung eines Biowerkstoffs bzw. Biokomposit-Produkt nach einem der vorhergehenden Ansprüche unter Verwendung von Sonnenblumenkernschalen/-hülsen, wobei das Sonnenblumenkernschalen/-hülsenmaterial mit dem Kunststoffmaterial, z. B. Polypropylen (PP) und/oder Polyethylen (PE) und/oder Polyvinylchlorid (PVC) und/oder ABS und/oder PLA und/oder PS (Polystyrol) und/oder Polyamid (PA), vorzugsweise vom Typ PA6, compoundiert wird und das compoundierte Material mittels Extrusion und/oder Spritzgießen und/oder Rotationsguss und/oder Presstechniken und/oder Thermoformverfahren und/oder Tiefziehverfahren oder dergleichen zu dem gewünschten Biowerkstoff- bzw. Biokomposit-Produkt verarbeitet wird.
6. Biowerkstoff bzw. Biokomposit auf Basis auf Sonnenblumenkernschalen/-hülsen, wobei der Anteil des Sonnenblumenkernschalen/-hülsenmaterials im Biowerkstoff (im Produkt) im Bereich von 20–60%, vorzugsweise 30–50%, beträgt, wobei das Sonnenblumenkernschalen/-hülsenmaterial mit einem Polyamid, vorzugsweise vom Typ PA6, compoundiert wird und der Anteil des Polyamids etwa 65–75% beträgt, während der Anteil des Sonnenblumenkernschalen/-hülsenmaterials etwa 28–35% beträgt und dem compoundierten Material noch Additive zugesetzt werden, z. B. vom Typ Irgafos 168, Pu, Irganox 1076, Pu, Licocene, PP, MA, 7452, TP.