DE3609158C1

DE3609158C1 - Mouldable compositions, and the use thereof

Info

Publication number: DE3609158C1
Application number: DE3609158A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Lohrey
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-03-19
Filing date: 1986-03-19
Publication date: 1987-06-19

Abstract

The invention relates to mouldable compositions comprising granular material and a curable binder, where the binder is a 20 to 60% strength by weight solution or suspension of a cold-swellable or soluble starch in water, and the use thereof for the production of mouldings.

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind neuartige, umwelt freundliche, formbare Massen und ihre Verwendung zur Herstel lung von geformten Körpern.The present invention relates to novel, environmental friendly, malleable masses and their use in the manufacture shaped bodies.

Formbare Massen, die zur Herstellung von geformten Körpern verwendet werden, sind seit langem in verschiedener Ausfüh rungsform bekannt. Außer Materialien, die durch Erwärmen in einen plastischen Zustand übergehen und geformt werden können, wonach sie durch Abkühlen wieder fest werden (thermoplastische Kunststoffe, Wachs, Metalle etc.) sowie Materialien, die durch chemische Reaktion ggf. nach vorherigem Erhitzen erhärten (Gips, Ton, härtbare Kunststoffe), sind zahlreiche formbare Massen bekannt, die aus einem körnigen oder granulierten festen Material und einem Bindemittel bestehen, welches nach der Ausformung durch Trocknen, chemische Reaktion oder Erstar ren aus einem Schmelzzustand befähigt ist, die körnigen Mate rialien miteinander zu verbinden. Aus preislichen Gründen werden als körnige Materialien überwiegend anorganische Pro dukte wie Sand, Kies, Gesteinsmehl, Ton, Kalk oder Gipsparti kel verwendet, welche mit anorganischen Bindemitteln wie Gips, Kalk, Zement gebunden werden, wobei, z. B. im Straßenbau auch Bitumen und Teer als Bindemittel verwendet werden (Römpp′s Chemie Lexikon, 8. Auflage, S. 434).Moldable masses used to make shaped bodies have long been used in different versions form known. Except for materials made by heating in can go into a plastic state and be shaped, after which they become solid again by cooling (thermoplastic Plastics, wax, metals etc.) as well as materials through If necessary, harden the chemical reaction after heating (Plaster, clay, hardenable plastics) are numerous moldable Masses known from a granular or granular solid material and a binder, which according to molding by drying, chemical reaction or solidification grained mate rialien with each other. For price reasons are mainly inorganic Pro as granular materials Products such as sand, gravel, stone powder, clay, lime or gypsum parties kel used, which with inorganic binders such as gypsum, Lime, cement are bound, whereby, e.g. B. in road construction too Bitumen and tar can be used as binders (Römpp’s Chemistry Lexicon, 8th edition, p. 434).

Weiterhin ist es bekannt, als Kitt- oder Modelliermassen Mischungen aus knetbaren bis zähflüssigen Bindemitteln mit Füllstoffen zu vermischen, so daß eine formbare Masse ent steht, die durch Erstarren, Abdunsten eines Lösungsmittels oder chemische Reaktion aushärten kann (Römpp′s Chemie- Lexikon, 8. Auflage, Seite 2116-2117).It is also known as putty or modeling clay Mixtures of kneadable to viscous binders Mix fillers so that a moldable mass ent stands by solidification, evaporation of a solvent or chemical reaction can harden (Römpp’s chemical Lexicon, 8th edition, pages 2116-2117).

Die vorerwähnten formbaren Massen mit anorganischen Bindemitteln haben den Nachteil, daß die unter Wasser aufnahme härtenden Bindemittel in trockenem Zustand stark hygroskopisch sind und auf Haut und Schleimhäute ätzend wirken. Organische Bindemittel sind normaler weise relativ teuer und, soweit sie organische Lösungs mittel enthalten, umweltbelastend und nicht allgemein anwendbar. Durch chemische Reaktion aushärtende oder durch Erwärmen plastifizierbare Massen erfordern den Einsatz von Öfen, was das Verfahren zusätzlich kom pliziert.The aforementioned moldable masses with inorganic Binders have the disadvantage that they are under water absorbing hardening binder when dry are highly hygroscopic and on skin and mucous membranes have a corrosive effect. Organic binders are more normal wise relatively expensive and, as far as organic solutions contains medium, polluting and not general applicable. Curing or chemical reaction masses plasticizable by heating require the Use of ovens, which also complicates the process plicated.

Es stellte sich daher die Aufgabe, preiswerte, umwelt freundliche, formbare Massen bereitzustellen. Diese Massen sollten darüber hinaus ungiftig sein, so daß sie auch für Kinder geeignet sind.It was therefore the task of inexpensive, environmental to provide friendly, malleable masses. These Masses should also be non-toxic, so that they are also suitable for children.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man körnige oder granulierte feste Materialien mit einem Bindemittel vermischt, welches aus einer 20-60 Gew.-%igen Lösung bzw. Suspension einer kaltquellbaren oder löslichen Stärke in Wasser besteht. Je nach der Natur des körnigen Mate rials, d. h. ob die jeweiligen Oberflächen glatt oder rauh sind, ob das Material sehr feinteilig oder aus gröberen Parti keln besteht, kann der Anteil des Bindemittels, bezogen auf das körnige Material, variiert werden. Mengen zwischen 0,5 und 10 Gew.-% haben sich im allgemeinen als ausreichend erwiesen, wobei mit steigender spezifischer Oberfläche des zu verbinden den Materials auch die Menge des Bindemittels zu erhöhen ist.According to the invention, this object is achieved by that granular or granulated solid materials with a Mixed binder, which consists of a 20-60 wt .-% Solution or suspension of a cold swellable or soluble Starch is in water. Depending on the nature of the granular mate rials, d. H. whether the respective surfaces are smooth or rough are whether the material is very finely divided or from coarser parts keln exists, the proportion of the binder, based on the granular material can be varied. Quantities between 0.5 and 10% by weight have generally been found to be sufficient being connected with increasing specific surface area of the the amount of binder should also be increased.

Als körniges oder granuliertes Material werden vorzugsweise preiswerte, nicht-toxische anorganische Produkte, wie Sand, Ton-, Kalk- oder Gipsmehl sowie Metallspäne oder Metallpulver bzw. organische Materialien, wie Holzmehl, Sägespäne, Cellulo sefasern, Kunststoffpulver, z. B. aus Polyethylen, Polystyrol, Polyvinylchlorid, Polyurethan, Polyamid etc. oder auch Stärkekörner verwendet. Diese Produkte sind untoxisch und nicht umweltbelastend und insofern für die erfindungsgemäße Verwendung hervorragend geeignet.Preferred as granular or granular material inexpensive, non-toxic inorganic products, such as sand, Clay, lime or gypsum flour as well as metal chips or metal powder or organic materials, such as wood flour, sawdust, cellulo sea fibers, plastic powder, e.g. B. made of polyethylene, Polystyrene, polyvinyl chloride, polyurethane, polyamide etc. or starch grains used. These products are non-toxic and not harmful to the environment and so excellent for the use according to the invention suitable.

Die als Hauptbestandteil des Bindemittels verwendete kalt quellbare oder lösliche Stärke ist ein handelsübliches Pro dukt, welches beispielsweise durch partiellen Abbau aus Kar toffel-, Mais- oder Tapioka-Stärke gewonnen wird. Produkte dieser Art wurden bisher als Verdickungsmittel in Lebensmit teln, zum Appretieren von Papier oder Geweben und für andere Zwecke verwendet. Brauchbar im Sinne der Erfindung sind solche "löslichen Stärken", die bei Raumtemperatur in weniger als 24 Std. in Gegenwart von Wasser vollständig in einen gelartigen Zustand übergehen oder sich in Wasser lösen. The cold used as the main ingredient of the binder swellable or soluble starch is a commercially available pro duct, which, for example, by partial degradation from Kar potato, corn or tapioca starch is obtained. Products This type has been used as a thickener in food for finishing paper or tissue and for others Purposes. Such are usable in the sense of the invention "Soluble Starches" that are at room temperature in less than 24 Hours in the presence of water completely into a gel-like Change state or dissolve in water.

Um die Gleitfähigkeit und Formbarkeit der erfindungsgemäßen formbaren Massen zu erhöhen, kann die Mischung zusätzlich ein Hydrokolloid, beispielsweise in Mengen von 0,5-5% der einge setzten Stärkemenge, zugesetzt werden. Als Hydrokolloide kom men beispielsweise Guarmehl, Johannisbrotmehl, Pfeilwurzelmehl oder wasserlösliche Cellulosederivate, wie Carboxymethylcellu lose, Hydroxypropylcellulose, Methylcellulose etc. infrage. Diese Produkte werden vorzugsweise in dem Bindemittel gelöst und in dieser Form mit dem körnigen Material vermischt. Es ist jedoch auch möglich, sie in trockener Form oder als getrennte Lösung zuzumischen.To the lubricity and formability of the invention to increase formable masses, the mixture can also be a Hydrocolloid, for example in amounts of 0.5-5% of the set amount of starch can be added. As hydrocolloid com For example, guar flour, carob flour, arrowroot flour or water-soluble cellulose derivatives such as carboxymethyl cellu loose, hydroxypropyl cellulose, methyl cellulose etc. in question. These products are preferably dissolved in the binder and mixed in this form with the granular material. It is however, they are also possible in dry form or as separate Mix in solution.

Da das Bindemittel auch nach dem Abbinden in gewissem Umfang wasserlöslich bleibt, können die aus den formbaren Massen gebildeten geformten Körper mit einem Überschuß von Wasser wieder in die körnigen Materialien zerlegt werden. In Fällen, wo der Zutritt von Waser zu der fertigen Form erschwert ist (beispielsweise in Hohlformen), jedoch eine Zerstörung des geformten Körpers nach einem gewissen Zeitablauf erwünscht ist (beispielsweise die Entfernung einer verlorenen Form), hat es sich überraschenderweise als möglich erwiesen, durch Zufügen einer definierten, der Zerfallzeit entsprechenden Menge von Amylase das Bindemittel soweit chemisch abzubauen, daß es seine Bindeeigenschaften verliert und die körnigen Substanzen als solche rückgebildet werden. 0,01-1% Amylase bezogen auf die eingesetzte Stärke reichen zusammen mit der beim Abbinden der formbaren Massen verbleibenden Restfeuchtigkeit aus, um innerhalb von 2-10 Tagen den geformten Körper wieder in das körnige Material zerfallen zu lassen. Durch Anrühren mit er neutem Bindemittel kann das so rückgewonnene Material ggf. wieder erfindungsgemäß verwendet werden.Because the binder remains to a certain extent even after setting remains water-soluble, can be made from the malleable masses formed molded body with an excess of water be broken down again into the granular materials. In cases where Waser’s access to the finished mold is difficult (for example in hollow molds), but a destruction of the shaped body is desired after a certain period of time (for example, removing a lost shape) it has proved surprisingly possible by adding a defined amount corresponding to the disintegration time Amylase to break down the binder chemically to the extent that it loses its binding properties and the granular substances be regressed as such. 0.01-1% amylase based on the strength used together with that when setting of the moldable masses remaining residual moisture get the shaped body back into that within 2-10 days to let granular material disintegrate. By touching it with him The material recovered in this way can can be used again according to the invention.

Soweit eine Langzeitstabilität, insbesondere auch gegenüber Wasser und feuchter Luft, für die geformten Körper von Wich tigkeit ist, kann dies durch Überzug mit wasserfesten Lacken und Anstrichstoffen ohne weiteres erreicht werden. Durch Bei fügung von Farbstoffen oder Pigmenten zu der formbaren Masse oder durch Überziehen mit entsprechend gefärbten Lacken läßt sich der geformten Masse darüber hinaus jede gewünschte Farbe geben.So much for long-term stability, especially with respect to Water and humid air, for Wich's molded bodies activity, this can be done by coating with waterproof paints and paints can be easily achieved. By at Adding dyes or pigments to the moldable mass or by covering them with appropriately colored paints the molded mass also any desired color give.

Aufgrund ihrer Umweltfreundlichkeit und nicht-toxischen Natur sind die erfindungsgemäßen formbaren Massen nicht nur indu striell zum Herstellen von Dekorkörpern, Werbemitteln, Pla stikkörpern, Gußformen etc. geeignet, sondern können insbeson dere auch als Spielwaren verarbeitet oder als Ersatz für das bekannte "Plastilin" direkt von Kindern verarbeitet werden.Because of their environmental friendliness and non-toxic nature the moldable materials according to the invention are not only indu strictly for the production of decor bodies, advertising material, pla Stikkörper, casting molds etc. suitable, but can in particular also processed as toys or as a replacement for the well-known "plasticine" can be processed directly by children.

In den folgenden Beispielen sind einige Anwendungen beschrie ben, ohne daß dadurch jedoch die Verwendbarkeit der Erfindung begrenzt werden soll. Some applications are described in the following examples ben without, however, thereby the applicability of the invention should be limited.

1. Moldable mass for the production of molds

2 kg Quarzsand mit einer Korngröße von 0,1 bis 0,5 mm wird mit 200 ml einer 20%igen, wässrigen Lösung aus kaltquellbarer Kar toffelstärke in einem Mischer solange gerührt, bis eine gleichmäßige Durchfeuchtung erreicht ist. Man erhält so eine teigartig, zähe Masse, die sich gut, ggf. in einer Presse, formen läßt. Die feuchtgeformten Körper können je nach Form und Ausdehnung in der Form oder auch freistehend getrocknet werden und ergeben so formstabile Produkte.2 kg of quartz sand with a grain size of 0.1 to 0.5 mm is included 200 ml of a 20% aqueous solution of cold-swellable card Potato starch stirred in a mixer until one uniform moisture penetration is reached. You get one dough-like, viscous mass that feels good, possibly in a press, molds. The moist molded body can vary depending on the shape and expansion in the form or also freestanding dried are and result in dimensionally stable products.

2. Moldable mass for the production of decorative bodies

3 kg Quarzsand einer Körnung von 0,1 bis 0,2 mm wird mit 2 kg Sägemehl, 500 g löslicher Maisstärke und 10 g feinkörnigem Guarmehl trocken gemischt und je nach der gewünschten Ge schmeidigkeit der Masse mit 1 bis 2 Liter Wasser zu einem steifen bis weichen Teig angerührt. Die so erhaltenen Massen lassen sich leicht formen und nach dem Austrocknen durch Schleifen, Feilen, Sägen etc. nachbearbeiten und gewünschten falls oberflächlich lackieren oder bemalen. Da die Materialien in Wasser wieder anquellen, ist beim Bemalen darauf zu achten, daß die Farben höchstens etwas Wasser enthalten.3 kg of quartz sand with a grain size of 0.1 to 0.2 mm becomes 2 kg Sawdust, 500 g soluble maize starch and 10 g fine grain Guar flour mixed dry and depending on the desired Ge smoothness of the mass with 1 to 2 liters of water to one mix stiff to soft dough. The masses thus obtained are easy to shape and after drying out Rework, file, saw, etc. and edit if painting or painting on the surface. Because the materials swell again in water, make sure when painting, that the colors contain at most some water.

Die vorstehend genannten Materialien sind beispielsweise ge eignet zur Herstellung von Nachbildungen von Lebensmitteln, zu Dekorationszwecken, zur Herstellung von Landschaften für Modelleisenbahnen, als Knetmassen für Kinder etc.The above materials are for example ge is suitable for the production of replicas of food, too Decorative purposes, for the production of landscapes for Model trains, as modeling clay for children etc.

3. Formable materials for lost molds

1 kg Gipsmehl Korngröße 0,05 bis 1,0 mm (Calziumsulfatdihydrat) wird mit 50 g Maisstärke und 1 g Hydroxypropylcellulose sowie 0,1 g Amylase trocken gemischt und mit 50 bis 100 g Wasser zu einem festen, modellierfähigen Teig verknetet. Diese Masse kann modelliert und mit einer Schicht aus abbindendem Gipsbrei umhüllt werden. Nach 3 bis 5 Tagen hat die Amylase das Binde mittel zersetzt, so daß der innere Kern durch eine Öffnung als Pulver entfernt werden kann und der dadurch gebildete Hohlraum mit einer Gießmasse, beispielsweise Messing oder Bronze, ge füllt und nach Entfernen der äußeren Form ein naturgetreues Abbild des ursprünglichen verlorenen Modells erhalten werden kann. Um ein Zusammenkleben der verlorenen Form mit der äußeren Gipsform zu vermeiden, kann die verlorene Form zu nächst mit einem hydrophobierenden Öl bestrichen werden.1 kg gypsum flour grain size 0.05 to 1.0 mm (calcium sulfate dihydrate) comes with 50 g corn starch and 1 g hydroxypropyl cellulose as well 0.1 g of amylase mixed dry and with 50 to 100 g of water kneaded into a firm, malleable dough. This mass can be modeled and with a layer of setting gypsum paste to be enveloped. After 3 to 5 days the amylase has the bandage medium decomposes so that the inner core through an opening as Powder can be removed and the cavity thus formed with a casting compound, for example brass or bronze, ge fills and after removing the outer form a lifelike Image of the original lost model can be obtained can. To stick the lost form together with the Avoiding the external plaster form, the lost form can too next be coated with a hydrophobic oil.

4. Plasticine for children's toys

1 kg Polyethylenpuler Körnung 0,05 bis 0,2 mm werden mit 30 g kaltlöslicher Kartoffelstärke, 0,5 bis 1 g Johannisbrotkernmehl und der gleichen Menge Xanthan gründlich vermischt. Zum Ge brauch wird die Masse mit 10 bis 15% Wasser vermischt, gründ lich durchgeknetet und zu den gewünschten Formen ausgeformt. Nach dem Trocknen können diese mit Öl- oder Lackfarben bemalt und damit gegen Feuchtigkeit geschützt werden.1 kg of polyethylene powder grain size 0.05 to 0.2 mm are with 30 g cold-soluble potato starch, 0.5 to 1 g locust bean gum and thoroughly mixed the same amount of xanthan. To Ge the mass is mixed with 10 to 15% water, thoroughly kneaded and shaped into the desired shapes. After drying, these can be painted with oil or lacquer paints and thus be protected against moisture.

Claims

1. Formable compositions with granular material and a hardenable binder, characterized in that the granular material consists of sand, clay, lime or gypsum flour or metal chips as inorganic products or starch granules, wood flour, sawdust, cellulose fibers or plastic powders as inorganic products , the binder is a 20 to 60 wt .-% solution or suspension of a cold-swellable or soluble starch in water and is contained in an amount of 0.5 to 10 wt .-%, based on the granular material.

2. Formable compositions according to claim 1, characterized records that a hydrocolloid in an amount of 0.5 to 5 wt .-% of the binder is included.

3. Formable compositions according to any one of claims 1-2, characterized characterized in that amylase in an amount of 0.01 up to 0.5 wt .-% of the binder is included.

4. Formable compositions according to claims 1-3, characterized records that additional dyes or pigments are included.

5. Use of moldable compositions according to claims 1-4 for the production of moldings.