DE102021005049A1 - Verfahren zur Herstellung eines Schaums sowie Schaumteil - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft unter anderem ein Verfahren zur Herstellung eines Schaums, wobei Polyol und ein Isocyanat in einer Form zusammengeführt werden und wobei ein Zusatzstoff aus biologischer Substanz und / oder Abfallstoffen gleichzeitig, vorher oder nacher hinzugefügt wird, wobei der Zusatzstoff vorbehandelt wird.

Description

  • Zunächst betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Schaums, insbesondere eines Schaums aus Verbundkunststoff.
  • Aus der DE 10 2013 108 102 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Mischung aus Biomassefasern und wenigstens einem Kunststoff bekannt. Dabei werden Biomassefasern einer ersten durchschnittlichen Partikelgröße bereitgestellt und die Fasern werden einer thermischen Vorbehandlung unterzogen, in welcher sie über einen Zeitraum erhitzt. Ein Kunststoff wird mit den thermisch vorbehandelten Biomassefasern gemischt.
  • In EP 3 812 419 ist ein Schaum beschrieben, welcher einen microfibrillierten Cellulose-Schaum, ein Verdickungsmittel und / oder einen Biopolymer-Kleber aufweist.
  • Das Problem der Stabilisierung der Blasen in dem Schaum, bis sich der Schaum gesetzt hat, wird gemäß EP 3 590 905 A1 dadurch gelöst, dass die Oberfläche von Partikeln, welche Bestandteile des Schaums sind, modifiziert wird und diese an der Oberfläche der Blasen adsorbiert werden. Zusätzlich erfolgt eine Stabilisierung aufgrund eines Netzwerks von Partikeln über die gesamte wässrige Lösung hinweg.
  • Es bestand bei der Herstellung eines Schaums unter Zugabe von biologischen Zusatzstoffen das Problem, dass die Zusatzstoffe zum Kollabieren des Schaums führte.
  • Aufgabe der Erfindung war es, ein Verfahren zur Herstellung eines Schaums unter Zusatz von Biomasse zu entwickeln, bei welchem das Problem des Kollabierens der Blasen aufgrund der zugesetzten Biomasse nicht auftritt.
  • Die Aufgabe wurde gelöst durch einen Schaum mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Schaums, wird ein Polyol und ein Isocyanat in einer Form zusammengeführt. Ein Zusatzstoff aus biologischer Substanz und / oder Abfallstoffen wird gleichzeitig, vorher oder nacher hinzugefügt.
  • Der Vorteil besteht darin, dass Die Schaummasse aufgrund des Zusatzstoffes z.B. leichter wird. Je nach Art des Zusatzstoffes kann ein stabilisierender Effekt erhalten werden, was z.B. bei Heu oder Stroh der Fall sein kann. Dabei kommt es auch auf die Form des Zusatzstoffes an. Lange Halme können bei Zugkräften z.B. stabilisierender als klein gemahlene Partikel wirken.
  • Mit unterschiedlichen Anteilen von Polyol und Isocyanat kann z.B. der Härtegrad des Schaums varriiert werden.
  • Der Anteil des Zusatzstoffs beträgt z.B. zwischen 2% und 70%, bevorzugt 20%-30%, insbesondere 10%, wobei sich die vorgenannten Angaben auf den Volumenanteil des Zusatzstoffs beziehen.
  • Die Korngrößen des Zusatzstoffs kann variieren. Die Länge beträgt z.B. zwischen 1 mm und 20mm.
  • Vorteilhaft sind kleine Korngrößen. Diese zeigen eine gute Verarbeitbarkeit.
  • Es werden Kosten eingespart, weil ein Teil des kostenintensiven Schaums eingespart wird. Darüber hinaus kann Abfall in Form von Biomasse oder anderen Abfallstoffen weiterverwertet werden und muss nicht kostenintensiv entsorgt werden.
  • Die Oberfläche des Zusatzstoffs wird z.B. vorbehandelt. Mit diesem Verfahrensschritt wird verhindert, dass der Schaum aufgrund der Zugabe des Zusatzstoffs kollabiert.
  • Die Oberfläche des Zusatzstoffes wird z.B. mit einem Isocyanat, einem Harnstoffderivat, einem Amin oder einer Hydroxylgruppe vorbehandelt.
  • Es ist z.B. vorteilhaft, wenn die Oberflächenbeschaffenheit entweder durch chemische Andockpunkte wie z.B. Harnstoffderivate, Isocyanate, Amine, Amine, Hydroxylgruppen und ähnliche begünstigt wird.
  • Oberflächenständige OH-Gruppen, NH2-Gruppen, COOH-Gruppen u.a. reagieren mit Isocyanat unter Bildung von Harnstoffderivaten zu weiterhin mit Isocyanat reaktiven Gruppierungen. Der Füllstoff ist damit so modifiziert, dass er mit der Ausgangsmasse der Schaumherstellung unter chemischer Reaktion so reagieren kann, dass er chemisch eingebunden ist, was sich von einer rein physikalischen Dispersion unterscheidet, dahingehend, dass er sich im Gesamtgebilde chemisch unter Verstärkung desselben einbaut und so vom Schaum nicht mehr zu trennen ist. Bei Verwendung eines Isocyanat zur Oberflächenbehandlung des Zusatzstoffes muss kein gesonderter Stoff beschafft und der Produktion zugeführt werden, da dieser Stoff bereits zur Schaumherstellung bereitgestellt wird.
  • Die Dauer der Vorbehandlung der Oberfläche der Teile des Zusatzstoffs beträgt z.B. zwischen 2 min und 120 min.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird eine Beseitigung von Fetten, Wachsen, Ölen, Paraffinen, Kohlenwasserstoffen oder aromatischen Kohlenwasserstoffen von der Oberfläche mittels einer Vorbehandlung mit Wasserdampf und / oder mit Laugen und / oder mit Säuren und / oder Isocyanaten und / oder mit Aminen und / oder mit Peroxiden durchgeführt.
  • Eine geschlosseneOberfläche begünstigt z.B. die Stabilität des Schaums. Darüber hinaus sollte die Oberfläche z.B. glatt sein. Auch sollte die Oberfläche z.B. Druckstabil sein.
  • Die Mischung von Isocyanat und Polyol des Schaums findet z.B. bei einem Temperaturbereich von 20° bis 40°C statt.
  • Die Mischung der vorbehandelten Zusatzstoffe mit den Komponenten Isocyanat und Polyol des Schaums findet z.B. bei einem Temperaturbereich von 25° bis 40°C statt.
  • Bei den vorgenannten Temperaturbereichen kann eine besonders gute Einbindung des Zusatzstoffes in den Schaum sowie eine Stabilität des Schaums erreicht werden.
  • Der Zusatzstoff umfasst z.B. einen oder mehrere der folgenden Stoffe: Pflanzenfasern und -Partikel, wie Heu, Stroh, behandelte Exkremente, Klärschlamm, Stoffe die aus Holz oder bei dessen Weiterverarbeitung anfallen, wie Holzmehl, Lignin, Stoffe, die bei der Lebensmittelherstellung anfallen, wie Schalen von Nüssen oder Hülsenfrüchten, gepresste Abfallstoffe, z.B. Trester, Schalen/Reste von tierischen Produkten, wie Schalen von Krustentieren, wie Krabben, Schnecken, Gräten, Knochenmehl, Stoffe, die bei der Papierherstellung anfallen, z.B. Altpapier, Lignin, post consumer Materialien, wie geblähtes Altglas, Altpapier, Partikelschaumreste,wie Styropor, EPP, EPE.
  • Das Isocyanat ist z.B. von einem Methylendiphenylisocyanat gebildet. Dieser Stoff wird häufig von der Indurstrie verwendet und ist daher leicht verfügbar.
  • Die Erfindung betrifft gemäß einem zweiten Aspekt einen Schaumstoff umfassend ein Polyol ein Isocyanat sowie einen vorbehandelten Zusatzstoff aus biologischer Substanz und / oder Abfallstoffen.
  • Aufgabe der Erfindung war es, einen Schaum unter Beimischung von Zusatzstoffen zu entwickeln, bei welchem das Problem des Kollabierens der Blasen aufgrund der zugesetzten Biomasse nicht auftritt.
  • Die Aufgabe wurde gelöst durch einen Schaum mit den Merkmalen des Anspruchs 11.
  • Hinsichtlich der Vorteile wird - um Wiederholungen zu vermeiden - Bezug genommen auf die Ausführungen zu den Vorteilen des Verfahrens.
  • Der Schaumstoff wird insbesondere gemäß dem Verfahen nach dem ersten Erfindungsaspekt hergestellt.
  • Oben wurden verschiedene Ausführungen der Erfindungen erwähnt. Merkmale, die nur in Bezug zu einem Ausführungsbeispiel beschrieben sind, können im Rahmen der Erfindung auch bei jedem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen werden. Derartig geänderte Ausführungsbeispiele sind von der Erfindung mit umfasst.
  • Alle offenbarten Merkmale sind für sich erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zitierten Druckschriften und der beschriebenen Vorrichtungen des Standes der Technik vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, einzelne oder mehrere Merkmale dieser Unterlagen in einen oder in mehrere Ansprüche der vorliegenden Anmeldung mit aufzunehmen.
  • 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 Patentliteratur
    • DE 102013108102 A1 [0002]
    • EP 3812419 [0003]
    • EP 3590905 A1 [0004]

Claims (11)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Schaums, wobei Polyol und ein Isocyanat in einer Form zusammengeführt werden, wobei ein Zusatzstoff aus biologischer Substanz und / oder Abfallstoffen gleichzeitig, vorher oder nacher hinzugefügt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Zusatzstoffs vorbehandelt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Zusatzstoffes mit einem Isocyanat, einem Harnstoffderivat, einem Amin, einer Hydroxylgruppe vorbehandelt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer der Vorbehandlung der Oberfläche zwischen 2 min und 120 min beträgt.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beseitigung von Fetten, Wachsen, Ölen, Paraffinen, Kohlenwasserstoffen oder aromatischen Kohlenwasserstoffen von der Oberfläche mittels einer Vorbehandlung mit Wasserdampf und / oder mit Laugen und / oder mit Säuren und / oder mit Isocyanaten und / oder mit Aminen und / oder mit Peroxiden durchgeführt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung der Zusatzstoffe Isocyanat und Polyol des Schaums bei einem Temperaturbereich von 20° bis 40°C stattfindet.
  7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung von Isocyanat und Polyol des Schaums bei einem Temperaturbereich von 20° bis 40°C stattfindet.
  8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung der vorbehandelten Zusatzstoffe mit den Komponenten Isocyanat und Polyol des Schaums bei einem Temperaturbereich von 25° bis 40°C stattfindet.
  9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzstoff einen oder mehrere der folgenden Stoffe umfasst: Pflanzenfasern und -Partikel, wie Heu, Stroh, behandelte Exkremente, Klärschlamm, Stoffe die aus Holz oder bei dessen Weiterverarbeitung anfallen, wie Holzmehl, Lignin, Stoffe, die bei der Lebensmittelherstellung anfallen, wie Schalen von Nüssen oder Hülsenfrüchten, gepresste Abfallstoffe, wie Trester, Schalen/Reste von tierischen Produkten, wie Schalen von Krustentieren, Krabben, Schnecken, Gräten, Knochenmehl, Stoffe, die bei der Papierherstellung anfallen, wie Altpapier, Lignin, post consumer Materialien, wie geblähtes Altglas, Altpapier, Partikelschaumreste,wie Styropor, EPP, EPE.
  10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Isocyanat von einem Methylendiphenylisocyanat gebildet ist.
  11. Schaumstoff umfassend ein Polyol ein Isocyanat sowie einen vorbehandelten Zusatzstoff aus biologischer Substanz und / oder Abfallstoffen.
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DE102022104495A1 (de) 2022-02-24 2023-08-24 Grammer Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines Formwerkzeugs zur Erzeugung eines Ausstattungsteils sowie Verfahren zur Herstellung eines Ausstattungsteils und Ausstattungsteil

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