DE20115911U1 - Thermoplastischer Kunststoff mit organischen Füllstoffen - Google Patents

Thermoplastischer Kunststoff mit organischen Füllstoffen

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Technik GmbH Hofstr. 6 ■ 09322 Tauscha Tel./Fax: 037331/81988-89
Beschreibung
Thermoplastischer Kunststoff mit organischen Füllstoffen
Die Erfindung betrifft thermoplastische Kunststoffe mit organischen Füllstoffen.
Um die gewünschten Gebrauchseigenschaften bei thermoplastischen Kunststoffen gemäß der anwendungstechnischen Erfordernisse zu erhalten, bestehen die Kunststoffe selbst und die daraus hergestellten Produkte im besonderen, häufig aus einer Kombination verschiedener Rohstoffe sowie Hilfsstoffe.
Bekanntermaßen gehören mineralische Füllstoffe wie Karbonate, Talk, Kaolin und Glimmer zu den am meisten eingesetzten Füllstoffen für Kunststoffe. Verbesserungen der Füllstoffqualität und der Qualität der gefüllten Kunststoffe werden durch Optimierung der Korngrößen-verteilung und spezielle Oberflächenbehandlungen erreicht.
Durch das Einmischen von Spezialfüllstoffen werden ganz spezielle Kunststoffeigenschaften erzeugt. So dienen Mikrohohlkugeln aus Glas und sogenannte Cenospheres als ein Produkt der Flugasche der Gewichtsreduktion, elektrisch leitende Füllstoffe (Ruß, Graphit, Metallfasern, Metallpulver) verleihen den Kunststoffen antistatische Eigenschaften bis hin zur nahezu metallischen Leitfähigkeit.
Der Einsatz von Werkstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen in der industriellen Produktion wird in zunehmendem Maße zu einem wirtschaftlichen Erfordernis und ist ein wesentlicher Beitrag zur Verminderung von Umweltbelastungen und zum Schutz der Umwelt. Zunehmend gewinnen biologisch abbaubare, thermoplastische Formmassen und organische Füllstoffe an Bedeutung.
Holzmehl ist der am häufigsten verwendete Holzfüllstoff in der Kunststoffindustrie. Der Einsatz von Holzfasern anstelle von Holzmehl führt zu verbesserten Eigenschaften, wobei die Verwendung von maleinanhydridmodifiziertem Polypropylen die Grenzflächen-adhäsion der beiden Phasen verbessert und zu höherer Festigkeit führt. Wenn bestimmte Eigenschaftswerte, die Glasfasern oder organische synthetische Fasern bewirken, nicht in vollem Umfang benötigt werden, können auch organische Fasern natürlicher Herkunft als Verstärkung eingesetzt werden. Diese aus der Natur stammenden Fasern, wie z.B. Hanf, Jute, Baumwolle, Flachs oder Wolle wurden auf ihre Eignung zur Verstärkung z.B. von Spritzgußteilen geprüft.
Die DE 36 14 533 beschreibt die Verstärkung eines thermoplastischen Kunststoffes, so auch die Verstärkung eines Polyolefins mittels anorganischer Fasern, wie z.B. Glasfasern, Steinwollfasern, aber auch organischer Fasern synthetischer Herkunft auf der Basis von Polymerisaten sowie organischer Fasern als Naturprodukte, wie z.B. Wollfasern, Seidenfasern, Baumwollfasern, Hanffasern oder Jutefasern in der Ausführungsform von körperlichen Verstärkungseinlagen.
-2-
Die Erfindung in DE 198 32 456 bezieht sich auf Materialien mit einer hohen spezifischen Dichte, wobei biologisch abbaubare Formmassen mit mindestens einem metallischen und/oder mineralischen Füllstoff gefüllt werden.
Nachteil dieser und ähnlicher Lösungen zur Herstellung von gefüllten thermoplastischen Kunststoffen und biologisch abbaubaren Formmassen ist, daß bei der Anwendung der genannten wie auch der weitaus größere Teil der nicht genannten mineralischen Füllstoffe unwiederbringlich natürliche Ressourcen verbraucht werden. Die Kosten der Füllstoffe sind dadurch relativ hoch. Auch das Gewicht der Formmassen ist durch die mineralischen Füllstoffe relativ hoch.
Die aus der Natur stammenden bekannten Füllstoffe wie organische Fasern natürlicher Herkunft, wie z.B. Hanf, Jute, Baumwolle, Flachs, Holz oder Wolle verbrauchen nicht irreversibel Naturressourcen, sondern wachsen ständig nach. Sie stehen aber naturgemäß nur in beschränktem Umfang zur Verfügung, da sie bis zur Nutzbarkeit relativ lange Nachwachszeiträume bzw. längere Vegetationsperioden erfordern. Für das Erreichen ausreichender Festigkeitswerte über einen definierten Nutzungszeitraum sind Modifikatoren und Additive erforderlich.
Gegenstand der Erfindung in DE 197 54 418 sind z.B. gegen hydrolytische und mikrobiellen Abbau stabilisierte thermoplastische Formmassen aus biologisch abbaubaren Polymeren, ein Verfahren zur Herstellung von Konzentraten auf Basis thermoplastischer biologisch abbaubarer Polymere sowie die Verwendung der erfindungsgemäß stabilisierten Formmassen. Dies wird erreicht, indem thermoplastische, biologisch abbaubare Polymeren gemischt werden mit 0-50 Gew.-% Stabilisatoren aus der Gruppe der Hydrolysestabilisatoren, 0-50 Gew.-% Stabilisatoren aus der Gruppe der Mikrobenschutzmittel und 0-85 Gew.-% Füll- und Verstärkungsstoffe.
Nachteil beim Einsatz thermoplastischer Formmassen aus biologisch abbaubaren Polymeren ist, daß der hydrolytische und mikrobielle Abbau der Formmassen nur durch Zugabe von Additiven wie Stabilisatoren und Mikrobenschutzmittel gesteuert werden kann und nur dann Festigkeits- und Stabilitätseigenschaften über einen definierten Zeitraum gewährleistet werden können.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, preiswerte thermoplastische Kunststoffe herzustellen, die mit organischen, nachwachsenden Rohstoffen gefüllt sind. Die gefüllten thermoplastischen Formmassen sollen im Zusammenwirken mit dem Füllstoff angemessen hohe Festigkeits- und Stabilitätseigenschaften aufweisen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Gewichtsreduktion der Materialien.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, indem als Füllstoffe organische, nachwachsende Rohstoffe, insbesondere Getreideschrot, -grieß und mehl eingesetzt werden. Dabei können die in der Kunststoffverarbeitung bekannten Verfahren, insbesondere das Extrudieren und Spritzgießen von Kunststoffen eingesetzt werden.
Die Getreidesorten sind in erster Linie zur Nutzung der Früchte (Körner) angebaute Pflanzen aus der Familie der Gräser. Sie gehören zu den seit etwa 8000 Jahren angebauten ältesten Kulturpflanzen und nehmen den größten Teil der Weltackerfläche ein. Getreide ist damit ein nachwachsender Rohstoff, der auf der Welt weit verbreitet ist, in seinen verschiedenen Aufbereitungsformen als Füllstoff für Kunststoffe einsetzbar und im Vergleich zu anderen bekannten Füllstoffen preiswert ist.
Mit dem Ziel der Gewichtsreduktion soll den Füllstoffen ein physikalisch wirkendes Treibmittel in Form von Wasser und/ oder Öl zugegeben werden. Während der Verarbeitung mit den thermoplastischen Kunststoffen kommt es zum Verdampfen des Wassers und/oder Öls und damit zum Aufschäumen der Füllstoffe im Kunststoff.
Beispiele Beispiel 1
Für die Herstellung von einem Pflanztopf auf der Spritzgießmaschine wurde HDPE mit Roggenschrot gemischt und direkt auf der Maschine verarbeitet. Die Verarbeitungsparameter entsprachenen denen der Verarbeitung von HDPE. Die Verteilung der Füllstoffe in der Matrix HDPE war gut. Die hergestellten Pflanztöpfe haben ausreichende Festigkeits- und Stabilitätseigenschaften.
Beispiel 2
Bei der Compoundierung von HDPE und Weizengrieß auf einem Extruder wird aufgrund des Wassergehalts von Weizengrieß ein Aufschäumen des thermoplastischen Kunststoffes während der Verarbeitung erreicht. Die Verarbeitungstemperaturen entsprechen denen von HDPE. Das Aufschäumen kann durch die Variation des Feuchtegehaltes gezielt gesteuert werden.

Claims (10)

1. Thermoplastische Kunststoffe mit organischen Füllstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß als Füllstoff Getreide verwendet wird.
2. Thermoplastische Kunststoffe mit organischen Füllstoffen nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Getreide die Form von Grieß und/oder Schrot und/oder Mehl und/oder Stroh aufweisen kann.
3. Thermoplastische Kunststoffe mit organischen Füllstoffen nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß dem Getreide ein physikalisch wirkendes Treibmittel in Form von Wasser und/oder Öl zugegeben wird.
4. Thermoplastische Kunststoffe mit organischen Füllstoffen nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß als Füllstoff Gerste verwendet wird.
5. Thermoplastische Kunststoffe mit organischen Füllstoffen nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß als Füllstoff Hafer verwendet wird.
6. Thermoplastische Kunststoffe mit organischen Füllstoffen nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß als Füllstoff Mais verwendet wird.
7. Thermoplastische Kunststoffe mit organischen Füllstoffen nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß als Füllstoff Roggen verwendet wird.
8. Thermoplastische Kunststoffe mit organischen Füllstoffen nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß als Füllstoff Weizen verwendet wird.
9. Thermoplastische Kunststoffe mit organischen Füllstoffen nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß als Füllstoff Reis verwendet wird.
10. Thermoplastische Kunststoffe mit organischen Füllstoffen nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß als Füllstoff Triticale verwendet wird.
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