EP2997079A1

EP2997079A1 - Biowerkstoffprodukt auf basis von sonnenblumenkernschalen bzw. sonnenblumenkernhülsen

Info

Publication number: EP2997079A1
Application number: EP14724723.3A
Authority: EP
Inventors: Ulrich Wendeln; Ulrich Meyer
Original assignee: SPC Sunflower Plastic Compound GmbH
Current assignee: SPC Sunflower Plastic Compound GmbH
Priority date: 2013-05-14
Filing date: 2014-05-14
Publication date: 2016-03-23
Also published as: WO2014184273A1; KR20160029744A; CA2912457A1; JP2016517911A; US20160108187A1; EA201592168A1; CN105377964A; BR112015028603A2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Biowerkstoffprodukt auf Basis von Sonnenblumenkernschalen bzw. Sonnenblumenkernhülsen. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, statt Holz, Bambus oder anderen, holzähnlichen Faserprodukten, Sonnenblumenkernschalen bzw. Sonnenblumenkernhülsen als Ausgangsmaterial für die Biowerkstoffprodukte 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

Biowerkstoffprodukt auf Basis von Sonnenblumenkernschalen bzw.

Sonnenblumenkernhülsen

Die Erfindung betrifft ein Biowerkstoffprodukt auf Basis von Sonnenblumenkernschalen bzw. Sonnenblumenkernhülsen. Basis solcher Produkte sind Biowerkstoffe bzw. Biokom- posite, welche zum Beispiel schon als "Wood-Plastic-Composites" (kurz "WPC"), also - Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffe bekannt sind. 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 - Kunststoffen 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 Holzfaseranteil oder Holzmehlanteil bei 50 bis 90% liegt und diese Materialien in einer Kunststoff matrix 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 WPCs werden auf Basis thermoplastisch verarbeiteter Duroplaste wie modifiziertes Melaminharz ebenfalls in der Entwick- lung 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 Spanplatten oder Sperrholz sind die freie, dreidimensionale Formbarkeit des Werk- Stoffs 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 Wasserauf- nähme 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 (Ter- rassen, 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 tech- nischen Bereich als Profile zur elektrischen Isolation Einsatz und in der Automobilindustrie insbesondere als Türinnenverkleidung und Hutablagen.

US 2009/01 10654 A1 offenbart ein Bio-Plastik-Komposit auf Grundlage einer Reihe von biologischen Materialien abgesehen von Holz, u.a. auch auf Grundlage von Sonnenblu- menbestandteilen wie Sonnenblumenkernschalen. Das Plastikmaterial kann dabei auch aus der Gruppe der Polyolefine, Polyacetale, Polyamide, Polyester oder Cellulose-Ester und -Ether stammen. Der Anteil an pflanzlicher Faser liegt hierbei regelmäßig zwischen 25 und 50%, bei hydrolysiertem pflanzlichem Material kann der Anteil sogar noch bedeutend höher liegen. Es wird das Ziel verfolgt, ein geruchsarmes bzw. geruchskontrolliertes Bio-Plastik-Komposit herzustellen, auch unter Zugabe von geruchskontrollierenden Reagenzien.

US 2002/0151622 A1 offenbart ein Plastikkomposit für die Absorption von flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs), wofür cellulosehaltige Materialien wie u.a. auch Sonnenblumenkernschalen in einem sehr breit gefassten Rahmen (3 - 80%) zum Einsatz kommen.

Bei den in US 2009/01 10654 A1 sowie US 2002/0151622 A1 offenbarten, u.a. auf Sonnenblumenkernschalen basierenden Bio-Plastik-Kompositen finden lediglich Verarbeitungstemperaturen von bis zu 204°C Anwendung. Höhere Temperaturen werden aufgrund möglicher Schäden am Komposit ausdrücklich nicht empfohlen. Schließlich präsentierten Ulven et al. 2010 auf der National Farm Management Conference die Herstellung eines Bio-Plastik-Komposits auf Basis von Kunststoffen wie u.a. PP, PE, ABS und auch PMMA, in welchen pflanzliche Fasern wie Sonnenblumenkernschalen in einem Anteil zwischen 5 und 50% eingesetzt werden. Eine Aussage zur Temperaturbeständigkeit des Biokunststoffes wurde jedoch nicht getroffen. Auch eine genaue Be- Schreibung bzw. Eingrenzung von Parametern bezüglich der Beschaffenheit der Sonnenblumenkernschalen wurde nicht aufgeführt.

Primäre Aufgabe der Erfindung ist es, die bisherigen WPC Biowerkstoffe als Basis für entsprechende Biowerkstoffprodukte zu verbessern, insbesondere auch kostengünstiger zu gestalten und ihre Materialeigenschaften zu verbessern. Zusätzlich soll eine Spritz- guss-Verarbeitung des erfindungsgemäß compoundierten Materials ermöglicht werden. Diese gestellten primäre Aufgabe wird gelöst durch ein Biowerkstoffprodukt mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausführungen werden in den Unteransprüchen offenbart und beansprucht.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, statt Holz, Bambus oder anderen holzähnlichen Faserprodukten insbesondere Sonnenblumenkernschalen bzw. Sonnenblumenkernhül- sen als Ausgangsmaterial (Basis) für einen Biowerkstoff zu verwenden und zur Herstellung solcher Produkte einzusetzen.

Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe gelöst durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines Biowerkstoffprodukts (Biowerkstoff) auf Basis von Sonnenblumenkernschalen bzw. Sonnenblumenkernhülsen umfassend folgende Schritte:

Bereitstellen oder Herstellen eines compoundierten Materials, wobei

das Material durch Compoundieren eines Sonnenblumenkernschalenma- terials bzw. Sonnenblumenkernhülsenmaterials mit einem Kunststoffmaterial resultiert,

und

Verarbeitung des compoundierten Materials oder eines daraus durch Behandlung resultierenden compoundierten Materials bei einer Temperatur von 260°C oder weniger zu einem Biowerkstoffprodukt,

wobei der Gesamtanteil aus Sonnenblumenkernschalenmaterials bzw. Sonnenblumenkernhülsenmaterials in dem Biowerkstoffprodukt im Bereich von 20 bis 60 Gew.% liegt bezogen auf die Gesamtmasse des Biowerkstoffprodukts und

wobei vorzugsweise das Biowerkstoffprodukt

eine Dichte von 1 g/cm³ oder größer als 1g/cm³ und/oder,

ein Elastizitäts-Modul von 1000 MPa oder größer als 1000 MPa und/oder,

eine Zugfestigkeit von 10 MPa oder größer als 10 MPa und/oder eine Bruchdehnung von 3% oder größer als 3%, besitzt. Besonders bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie es vorstehend oder nachfolgend als „bevorzugt" bezeichnet ist), wobei der Anteil des Sonnenblumenkern- schalenmaterials bzw. des Sonnenblumenkernhülsenmaterials in dem Biowerkstoffprodukt im Bereich von 30 bis 50 Gew.% liegt bezogen auf die Gesamtmasse des Biowerk- Stoffprodukts, vorzugsweise 45 Gew.% beträgt bezogen auf die Gesamtmasse des B iowe rkstoff prod u kts .

Sonnenblumen als ursprüngliche biologische Quelle der Sonnenblumenkernschalen bzw. Sonnenblumenkernhülsen, welche als Basis eines erfindungsgemäßen Biowerkstoffprodukts eingesetzt werden, werden in allen Gegenden dieser Welt angebaut. Das Hauptziel der Sonnenblumenproduktion besteht grundsätzlich darin, Sonnenblumenkerne und insbesondere deren Inhalte zu gewinnen. Bevor die Kerne verarbeitet werden, muss der Sonnenblumenkern geschält werden, das heißt, dass der eigentliche Sonnenblumenkern von seiner Schale bzw. Hülse befreit wird. Diese Schalen bzw. Hülsen fallen in der Son- nenblumenkernproduktion in großen Mengen an und können als unerwünschtes Neben- produkt der Sonnenblumenkernproduktion auch für andere Einsatzzwecke verwendet werden, zum Beispiel als Viehfutter oder Bestandteil von Viehfutter, als Brennstoff, als Biomasse in Biogasanlagen etc.

Der Vorteil der Sonnenblumenkernschalen bzw. Sonnenblumenkernhülsen besteht zunächst einmal darin, dass sie nicht nur in großen Mengen 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 Ausgangsmaterial (erfindungsgemäß Sonnenblumenkernschalenmaterial bzw. Sonnen- blumenkernhülsenmaterial) für ein ebenso erfindungsgemäßes compoundiertes Material ("SPC", "Sunflower-Plastic-Composite", Biokomposit), welches bei einer Temperatur von 260°C oder weniger zu einem Biowerkstoffprodukt verarbeitet wird, zu bilden. Mithin ist die Zerkleinerung bzw. Zermahlung der Sonnenblumenkernschalen bzw. Sonnenblumenkernhülsen mit deutlich geringerem Energieaufwand verbunden als die Herstellung von Holzmehl für die WPC-Produktion.

Der besondere Vorteil des Einsatzes und der Verwendung von Sonnenblumenkernscha- len bzw. Sonnenblumenkernhülsen besteht auch darin, dass diese überaus geeignet sind, auch für ein SPC Verwendung zu finden, welches zur Herstellung einer Verpackung, zum Beispiel einer Flasche, Dose, dient, insbesondere einer Nahrungsmittelverpackung. Somit betrifft die vorliegende Erfindung auch die Verwendung eines compoundierten Materials (SPC, Sunflower-Plastic-Composites) wie vorstehend oder nachfolgend definiert zur Herstellung eines Biowerkstoffprodukts (wie vorstehend oder nachfolgend definiert und als „bevorzugt" bezeichnet), wobei vorzugsweise das Biowerkstoffprodukt Bestandteil einer Verpackung, eines Mobiliars, eines verlegbaren Flächenelements und eines Autoteils ist oder diese(s) bildet.

Vor allem aber hat sich in einem ersten Versuch gezeigt, dass sich zerkleinerte bzw. gemahlene Sonnenblumenkernschalen bzw. Sonnenblumenkernhülsen vorzüglich für eine Verarbeitung als SPC eignen und sich damit vorzüglich Nahrungsmittelverpackun- gen herstellen lassen, die in keiner Weise den Geschmack des aufbewahrten Nahrungsmittels ungünstig oder in irgendeiner Weise verändern.

Bevorzugt ist demnach ebenso eine erfindungsgemäße Verwendung eines compoundierten Materials (SPC, Sunflower-Plastic-Composites) wie vorstehend oder nachfolgend definiert zur Herstellung eines Biowerkstoffprodukts (wie vorstehend oder nachfolgend definiert und als„bevorzugt" bezeichnet), wobei die Verpackung eine Nahrungsmittelverpackung ist, vorzugsweise eine Dose oder eine Flasche oder eine Folie.

Somit stellt die Erfindung auch einen sehr nachhaltigen Ansatz dar, ressourcenschonend Verpackungsmaterial oder Ähnliches herzustellen.

Bevorzugt ist zudem eine erfindungsgemäße Verwendung eines compoundierten Materi- als (SPC, Sunflower-Plastic-Composites) wie vorstehend oder nachfolgend definiert zur Herstellung eines Biowerkstoffprodukts (wie vorstehend oder nachfolgend definiert und als„bevorzugt" bezeichnet), wobei das Mobiliar ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Türen, Töpfe, Blumenübertöpfe, Kästen, Transportkästen und Behälter.

Zusätzlich ganz besonders bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Verwendung eines compoundierten Materials (SPC, Sunflower-Plastic-Composites) wie vorstehend oder nachfolgend definiert zur Herstellung eines Biowerkstoffprodukts (wie vorstehend oder nachfolgend definiert und als„bevorzugt" bezeichnet), wobei das verlegbare Flächenelement eine Boden- oder Terrassendiele ist, vorzugsweise ein Decking.

Die Verarbeitung der zerkleinerten bzw. zermahlenen Sonnenblumenkernschalen bzw. Sonnenblumenkernhülsen kann vorteilhafterweise erfolgen wie bei der Herstellung von Wood-Plastic-Composites. Der Anteil der Sonnenblumenkernschalen bzw. Sonnenblumenkernhülsen kann dabei 30 bis 90% des Biowerkstoffprodukts betragen, wobei die Kunststoff matrix des Biowerkstoffprodukts, in der vorliegenden Offenbarung auch als Kunststoffmaterial oder Polymermatrix bezeichnet, bevorzugt einen, zwei oder mehrere Bestandteile umfasst, wobei die Bestandteile ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus: Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polymilchsäure (PLA), Polystyrol (PS), Polyvinyl (PV), Polyvinylchlorid (PVC), Polyamid (PA, vorzugsweise vom Typ PA6), Cellulose, Celluloseacetat (CA), Celluloid, Cellophan, Vulkanfiber, Cellulosenitrat, Celluloseproprionat, Celluloseacetobutyrat, Stärke, Lignin, Chitin, Casein, Gelatine und Polyhydroxyalkanoat (PHA).

Bevorzugt ist eine erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das Kunststoffmaterial ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), Polyvinylchlorid (PVC), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polylactid (PLA), Polystyrol (PS), Polyamid (PA) und Mischungen hieraus. Kunststoffe basierend auf Polyhydroxyalkanoaten (PHA), auch als Polyhydroxyfettsäuren (PHF) bezeichnet, sind als solche bereits bekannt. PHA sind natürlich vorkommende meist lineare, selten verzweigte Polyester, welche aus gesättigten und ungesättigten Hydroxyalkansäuren (auch: Hydroxyfettsäuren) bestehen. Somit ist generell eine Vielzahl an Kombinationen verschiedener Hydroxyalkansäuremonomere möglich, so dass PHA nicht nur als Mono-, sondern auch als Copolymere vorliegen können. Diese Vielzahl an verschiedensten PHA aufbauenden Monomeren sorgt durch Variationsmöglichkeiten ihrer Verknüpfung(en) untereinander sowie ihres (Mengen)Verhältnisses zueinander im Polymer wiederum für eine Vielzahl möglicher PHA-Kunststoffe unterschiedlichster Eigenschaften mit einer Fülle von Anwendungsfeldern. Allgemein sind PHA wasserunlös- lieh, thermoplastisch verformbar, nicht toxisch und biologisch abbaubar.

Sonnenblumenkernschalen bzw. Sonnenblumenkernhülsen können als Bestandteil eines compoundierten Materials aufgrund ihrer thermischen Empfindlichkeit durchaus bei Temperaturen von 260°C verarbeitet werden.

Besonders bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die Verarbeitung des compoundierten Materials bei einer Temperatur von 255 °C oder weniger, 250°C oder weniger, 240°C oder weniger, besonders bevorzugt bei einer Temperatur im Bereich von 100 °C bis 260°C, vorzugsweise im Bereich von 150 °C bis 250 °C erfolgt. Verarbeitungen des compoundierten Materials bei Temperaturen im Bereich von 210°C bis 240°C, vorzugsweise von 230°C oder weniger, sind möglich, bei Temperaturen im Bereich von 240 °C und mehr 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 Sonnenblu- menkernhülsen bzw. Sonnenblumenkernschalen und dem Kunststoff, die Fließfähigkeit des compoundierten Materials, den Brandschutz, die Farbgestaltung und besonders für Lebensmittelanwendungen die Öl-, UV- und Schädlingsbeständigkeit. Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend oder nachfolgend definiert und als „bevorzugt" bezeichnet), wobei das Biowerkstoffprodukt ein Elastizitäts- Modul von 2000 MPa oder größer als 2000 MPa besitzt.

Zusätzlich bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend oder nachfolgend definiert und als „bevorzugt" bezeichnet), wobei das Biowerkstoffprodukt eine Zugfestigkeit von 20 MPa oder größer als 20 MPa besitzt.

Ebenso bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend oder nachfolgend definiert und als „bevorzugt" bezeichnet), wobei das Biowerkstoffprodukt eine Erweichungstemperatur im Bereich von 50 bis 80 °C, vorzugsweise nicht größer als 75 °C hat. Besonders bevorzugt ist ein compoundiertes Material aus PP (Polypropylen) und/oder PE (Polyethylen) und/oder ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol)- Kunststoff einerseits und Sonnenblumenkernschalen bzw. Sonnenblumenkernhülsen andererseits zu je 50%. Bei einem solchen compoundierten Material wird z.B. einerseits eine Fraktion aus PP und andererseits eine Fraktion aus (gemahlenen) Sonnenblumenkernschalen bzw. Sonnen- blumenkernhülsen in der gleichen Quantität eingesetzt, wobei die Sonnenblumenkernschalen bzw. Sonnenblumenkernhülsen die in der vorliegenden Anmeldung beschriebenen Eigenschaften besitzen hinsichtlich ihrer Korngröße, ihres Wassergehalt, ihres Ölge- halts (in vorliegender Anmeldung auch Fettanteil definiert) etc. Statt der beschriebenen Kunststoffe wie PP, PE oder ABS können auch PVC (Polyvinylchlorid) oder PS (Polysty- rol) oder PLA (Polylactid) eingesetzt werden. Mitunter ist dann die Verarbeitungstemperatur durch die Kunststoffkomponente bestimmt, wenn deren maximale Verarbeitungstemperatur unterhalb der des Schalenmaterials liegt. Ganz besonders bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend oder nachfolgend definiert und als „bevorzugt" bezeichnet), wobei das Material durch Compoundieren eines Sonnenblumenkernschalenmaterials bzw. Sonnenblumenkernhül- senmaterials mit einem Polyamid, vorzugsweise vom Typ PA6, sowie einem, zwei oder mehr als zwei Additiven, vorzugsweise vom Typ Irgafos 168 und/oder Irganox 1076 und/oder Licocene, vorzugsweise vom Typ PP MA, 7452 TP, resultiert,

wobei

der Anteil des Polyamids im Bereich von 65 bis 75 Gew.% liegt bezogen auf die Gesamtmasse des Biowerkstoffprodukts und der Anteil des Sonnenblumenkernschalenmaterials bzw. Sonnenblumen- kernhülsenmaterials im Bereich von 28 bis 35 Gew.% liegt bezogen auf die Gesamtmasse des Biowerkstoffprodukts. Das erfindungsgemäße compoundierte Material (Sunflower-Plastic-Composite, SPC, in der vorliegenden Anmeldung auch als Biowerkstoff bzw. Biokomposit definiert) 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.

Ganz besonders bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die Verarbeitung des compoundierten Materials oder eines daraus durch Behandlung resultierenden compoundierten Materials zu einem Biowerkstoffprodukt mittels eines, mehrerer oder sämtlicher Verfahren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Extrusion, Spritzgießen, Rotationsguss, Presstechniken, Thermoformverfahren und

Tiefziehverfahren

erfolgt.

Beim Spritzgießen muss das compoundierte Material, also das Mischmaterial, bestehend aus Kunststoff einerseits und zerkleinerten bzw. zermahlenen Sonnenblumenkernschalen bzw. Sonnenblumenkernhülsen andererseits homogen und problemfrei dosierbar sein, damit alle Teile der Schmelze eine gute Fließfähigkeit aufweisen.

Deshalb ist eine Korngröße des Sonnenblumenkernschalenmaterials bzw. Sonnenblu- menkernhülsenmaterials im Bereich von 0,05 mm bis 2 mm bevorzugt, besonders bevor- zugt eine Korngröße unterhalb von 1 mm. Insbesondere bevorzugt ist eine Korngröße des Sonnenblumenkernschalenmaterials bzw. Sonnenblumenkernhülsenmaterials im Bereich von 0,01 bis 0,5 mm, ganz besonders bevorzugt ist eine Korngröße im Bereich von 0, 1 bis 0,3 mm, wobei im Bedarfsfall eine solche Korngröße auch erreicht ist, wenn ein 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 Sonnenblumenkernschalenmaterials bzw. Sonnenblumenkernhülsen- materials einen hohen Trocknungsgrad, d.h. es hat einen Wasseranteil im Bereich von 1 bis 10 Gew.%, vorzugsweise im Bereich von 4 bis 8 Gew.%, besonders bevorzugt im Bereich von 5 bis 7 Gew.% jeweils bezogen auf die Gesamtmasse des Sonnenblumen- kernschalen materials bzw. Sonnenblumenkernhülsenmaterials.

Auch besitzt das Sonnenblumenkernschalenmaterials bzw. Sonnenblumenkernhülsen- materialseinen einen Fettanteil von 6 Gew.% oder weniger, vorzugsweise von 4 Gew.% oder weniger, besonders bevorzugt im Bereich zwischen 1 bis 2 Gew.% , jeweils bezogen auf die Gesamtmasse des Sonnenblumenkernschalenmaterials bzw. Sonnenblu- menkernhülsenmaterials.

Bevorzugt ist somit zusätzlich ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das Sonnenblu- menkernschalenmaterial bzw. Sonnenblumenkernhülsenmaterial einen Wasseranteil im Bereich von 1 bis 10 Gew.%, vorzugsweise im Bereich von 4 bis 8 Gew.%, besonders bevorzugt im Bereich von 5 bis 7 Gew.% und/oder eine Korngröße im Bereich von 3 mm oder weniger, vorzugsweise im Bereich von 0,01 bis 1 mm, besonders bevorzugt im Bereich 0, 1 bis 0,3 mm, so dass das Elastizitäts-Modul und/oder die Zugfestigkeit des Biowerkstoffprodukts vergrößert wird, und/oder einen Fettanteil von 6 Gew.% oder weniger, vorzugsweise von 4 Gew.% oder weniger, besonders bevorzugt im Bereich zwischen 1 bis 2 Gew.% besitzt, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse des Sonnenblumenkernschalenmateri- als bzw. Sonnenblumenkernhülsenmaterials.

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 Temperatu- ren entformt werden.

Die Erfindung eignet sich wie bereits vorstehend beschrieben insbesondere dafür, ein SPC zur Herstellung einer Verpackung, vorzugsweise einer Nahrungsmittelverpackung, besonders bevorzugt einer Dose, einer Flasche oder dergleichen, einzusetzen. Eine solche Verpackung kann bedarfsweise noch innen- bzw. außenseitig mit einer Beschich- tung 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 bzw. 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 Polye- thylen (PE), Polypropylen (PP), Polystyrol (PS) oder Polyvinylchlorid (PVC), sind jedoch unter anderem wegen ihres Kriechverhaltens und ihrer niedrigen Wärmeformbeständig- keit 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 Spritzguss oder dergleichen. Tragende Elemente aus Wood-Plastic- Composit Material müssen auch signifikant bessere mechanische Eigenschaften aufwei- sen 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 der 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 compoundierte Material erhältlich durch Verarbeitung eines vorstehend und nachfolgend definierten Sonnenblumenkernschalenmaterials bzw. Son- nenblumenkernhülsenmaterials lässt sich vorzüglich einsetzen und anwenden für die Herstellung von Biowerkstoffprodukten, welche als Bestandteil oder sogar als kompletter Ersatz bisherig verwendeter bzw. eingesetzter Kunststoffprodukte unter anderem im Automotivebereich oder in Form von Folien wie auch Tüten, Verpackungen, Industrie- und Konsumgüter, Dielen, Deckings, Behälter, Körbe, Mülltonnen, Möbel dienen können.

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 Sonnenblumenkernscha- lenmaterials einerseits und/oder dessen Korngröße andererseits sich die Schlagzähigkeit des erfindungsgennäßen Biowerkstoffs in eine gewünschte Art und Weise einstellen lassen. Wie erwähnt, enthält das erfindungsgemäße Biowerkstoffprodukt bzw. das erfindungsgemäße compoundierte Material (Biokomposit) Sonnenblumenkernschalen bzw. Son- nenblumenkernhülsen, so dass also das erfindungsgemäße Biowerkstoffprodukt bzw. das erfindungsgemäße Biokomposit als Basismaterial Sonnenblumenkernschalen bzw. Sonnenblumenkernhülsen aufweist. Soweit in der vorliegenden Anmeldung von Sonnen- blumenkernhülsenmaterial die Rede ist, so ist dies gleichbedeutend mit Sonnenblumenschalen, Sonnenblumenkernschalen, Sonnenblumenhülsen. Stets handelt es sich um das Schalenmaterial von Sonnenblumenkernen.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Biowerkstoffprodukt herstellbar nach einem vorstehend oder nachfolgend definierten Verfahren. 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 Wasser- gehalt 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/SPC 30"

520 kg ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol), 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 diesen Materialien wird dann wie üblich einer Compoundierung zugeführt, so dass dann aus dem daraus resultierenden compoundierten Material das ge- wünschte Biowerkstoffprodukt in der gewünschten Form hergestellt werden kann, bspw. mittels Extrusion oder Spritzgießen oder Rotationsguss oder Presstechniken oder Ther- moformverfahren.

Als Haftvermittler-Additiv ist bspw. das Produkt "SCONA TPPP 81 12 FA" (Haftungsmodifikator für Polypropylen-Naturfaser-Compounds und in TPE-S- Compounds) der Firma BYK, Additives & Instruments, Technisches Merkblatt, Stand 07/1 1 , 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.

2. Ausführungsbeispiel:

Eine weitere Zusammensetzung eines anderen compoundierten Materials (Biowerkstof- fes) mit der internen Bezeichnung "PP/SPC 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 81 12 FA, Pu, 2,5%

Die vorgenannten Bestandteile werden wie üblich compoundiert und das hieraus resultierende compoundierte Material kann anschließend zur Herstelllung eines gewünschten Biowerkstoffprodukts mittels eines in der vorliegenden Anmeldung vorstehend oder nachfolgend beschriebenen Verfahrens, z.B. Extrusion, Spritzgießen, Tiefziehen, Rotati- onsguss, Presstechniken, Thermoformverfahren, verarbeitet werden.

Soweit in der vorliegenden Anmeldung von Compoundieren oder von Compoundierung die Rede ist, so ist damit die Verarbeitung eines Sonnenblumenkernschalenmaterials bzw. Sonnenblumenkernhülsenmaterials mit einem Kunststoffmaterial gemeint und das bedeutet konkret, der Veredelungsprozess, wobei dieser auch die Beimischung von Zuschlagstoffen (Füllstoffe, Additive etc.) die gezielte Optimierung der Eigenschaftsprofile des erfindungsgemäßen Biowerkstoffes umfasst. 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, Dispergie- ren, Mischen, Entgasen und Druckaufbau.

Der Zweck des Compoundierens ist aus einem Kunststoff rohstoff eine Kunststoffformmasse mit den bestmöglichen Eigenschaften für die Verarbeitung und Anwendung bereitzustellen. Durch das Compoundieren wird letztendlich ein Ausgangsbiowerkstoff (vorstehend oder nachfolgend als compoundiertes Material definiert) 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 Material (Biowerkstoff)t als Zwischenprodukt in Form eines Pellet oder dergleichen produziert, so dass es in einer Kunststoffverarbeitungsmaschine dann zur Herstellung des gewünschten Biowerkstoffprodukt weiter zu verarbeiten ist, z.B. in einer Spritzgussmaschine. 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 compoundierten Materials (Biokomposits bzw. Biowerkstoffs) auch den C0₂ 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, ein compoundiertes Material (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 Sonnenblumenkernschalen (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 zusätzlich ein compoundiertes Material (Biokomposit) unter Schutz stellen, welches nachfolgend als PP/SPC 50 bezeichnet wird. Damit ist besonders gemeint ein Biokomposit bzw. Biowerkstoff auf Basis von Sonnenblumenkernschalen bzw. Sonnenblumenkern-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 Material, welches aus Sonnenblumenkernhülsenmaterial besteht, wel- ches 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% oder weniger aufweisen soll, so liegt es immer noch im erfindungsgemäßen Rahmen, wenn die Feuchtigkeit auch 10% oder weniger, oder 6% oder weniger ist und der Restölgehalt unter 3% bzw. unter 5% liegt.

Eine exakte Rezeptur des compoundierten Materials ist als Tabelle 8 beigefügt, wobei auch dort gilt, dass Abweichungen von bis zu 20% sowohl nach oben als auch nach unten 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 bis zu 20% sowohl nach oben als auch nach unten 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 beschrieben. Bei dem Kunststoffmaterial PP Moplen EP300K handelt es sich um ein Polypropylenmaterial, welches auch in Tabelle 5 beschrieben wird. Das erfindungsgemäße compoundierte Material (d.h. 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.

Vorliegende Anmeldung offenbart als weiteres compoundiertes Material zur Herstellung eines Biowerkstoffprodukts gemäß Anspruch 1auch einen Biowerkstoff, welcher nachfol- gend als PLA/SPC45 bezeichnet wird. Hierbei handelt es sich um ein compoundiertes Material (Biowerkstoff bzw. Biokomposit), welches aus einem Bio-Polymer (z.B. Ingeo 2003D) mit einem Masseanteil im Bereich von 50 bis 60%, vorzugsweise 55%, besteht und welcher mit einem mit Sonnenblumenschalenmaterial mit einem Masseanteil im Bereich von 40 bis 50%, vorzugsweise 45%, zu einem Compound entwickelt und produziert ist. Die präzisen Angaben einer erfindungsgemäßen Ausführungsform sind in Tabelle 10 beschrieben. In Tabelle 1 1 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™ Biopolymer 2003D der Fa. NatureWorks LLC gemeint. Das Datenblatt und die einzelnen Angaben dieses Naturkunststoffprodukts Ingeo™ 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™ Biopolymer 2003D ist als Tabelle 13 beigefügt. Bei dem Ingeo™ 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. Bevorzugt ist zudem ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend oder nachfolgend definiert und als„bevorzugt" bezeichnet), wobei das Material des Biowerkstoffprodukts eine Streckspannung von 20 MPa und mehr, vorzugsweise von 40 MPa und mehr besitzt.

Bevorzugt ist zusätzlich ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend oder nachfol- gend definiert und als „bevorzugt" bezeichnet), wobei das Biowerkstoffprodukt eine Bruchdehnung von 3% oder größer als 3%, vorzugsweise im Bereich von 4 bis 8%, besonders bevorzugt im Bereich der in der vorliegenden Anmeldung genannten Beispiele. Ganz besonders bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend oder nachfolgend definiert und als „bevorzugt" bezeichnet), wobei das Biowerkstoffprodukt eine Erweichungstemperatur im Bereich von 60 bis 80°C, vorzugsweise im Bereich von 70 bis75°C, besonders bevorzugt von 75°C besitzt.. Dabei ist eine Wärmeformbeständig- keit des erfindungsgemäßen compoundieren Materials (Biowerkstoffs bzw. Biokomposits) noch bei Temperaturen bis 80°C gewährleistet und die Wasseraufnahme (wird getestet durch Kochen über fünf Stunden) liegt lediglich im Bereich von0,5 bis 3%, vorzugsweise bei 1 ,5%.

Bei dem Biokomposit vom Typ PLA/SPC45, wie er in der vorliegenden Anmeldung be- schrieben 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 sowie 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) mate- rial, 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 Sonnenblumen- Schalenmaterials 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, ca. 0,2% Irganox 1076, ca. 1 % Licocene, vorzugsweise Licocene vom Typ 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.

Für alle vorstehenden erfindungsgemäßen SPC-Ausführungen gilt, dass durch die Einbindung der Sonnenblumenschalenfaser in den Ausgangskunststoff, also z.B. PP, PE, PVC, ABS, PLA, PS, PA usw. sich die Steifigkeit des fertigen Kunststoffprodukts, z.B. nach Spritzgießen, Extrudieren etc., gezielt erhöhen lässt bei gleichzeitig gleicher oder erhöhter Festigkeit des Biowerkstoffkunststoffprodukts.

Diese verbesserten Eigenschaften gegenüber dem Ursprungskunststoffmaterial, also PP, PE, PVC, ABS, PLA, PS, PA etc. sind außerordentlich vorteilhaft und überraschend und lassen sich bei gleichzeitig deutlich niedrigeren Ausgangskosten erreichen, denn die Kosten für eine Tonne Schalenmaterial liegen bei einem Bruchteil von einer Tonne Rohöl als Ausgangsmaterial für das Kunststoffmaterial (PP, PE etc.).

Wie bereits ausgeführt - Nachstehendes gilt ebenfalls für alle in der vorliegenden Anmeldung offenbarten Biowerkstoffzusammensetzungen - werden die Sonnenblumenschalen in einem Schälprozess vom Inneren (Kernkörper) des Sonnenblumenkerns getrennt. Dabei kann es vorkommen, dass noch Kernreste an der Schale haften bleiben und diese somit einen hohen Fettanteil von bis zu 8% bedingen.

Schließlich kann es dadurch auch dazu kommen, dass die Schalen wie auch nicht aufbereitete Fasern der Schalen noch einen Wasseranteil bis zu 12% aufweisen, was für die Herstellung eines Komposits aus Kunststoff und den Schalen nicht optimal ist.

Durch eine Optimierung des Schälprozesses kann nun der Fettanteil in den Schalen gezielt auf unter 4% reduziert werden und gleichzeitig kann dafür gesorgt werden, dass die Schalen, die in Mühlen vermählen werden, dabei auch gleichzeitig so weit getrocknet werden, dass sich dabei ein Wassergehalt einstellt, wie er gewünscht ist, z.B. ein Was- sergehalt von unter 2%.

Nach dem Schälen werden die Schalenanteile vermählen und die eingestellte Größe, also im Ergebnis die Korngröße oder auch Faserlänge, hat dann einen gewünschten Einfluss auf das E-Modul und die Zugfestigkeit des erfindungsgemäßen Biowerkstoffs.

Je höher dabei die Faserlänge ist, umso höher kann auch das E-Modul und die Zugfes- tigkeit des erfindungsgemäßen Biowerkstoffs erreicht werden. Dieser Zusammenhang ist in Fig. 1 schematisch aufgezeigt.

Es gilt also wenigstens der Grundsatz, dass je grober die Faser (= je länger die Faser), desto steifer das Biowerkstoffmaterial ist.

Der Einsatz einer bestimmten Faserlänge wirkt sich also auch auf die gewünschten mechanischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Biowerkstoffbauteile aus.

In Fig. 2 ist dies auch für die Charpy Schlagzähigkeit/Kerbschlagzähigkeit aufgezeigt.

Schließlich können auch durch die Auswahl des Haftvermittlers die Fasereigenschaften bzw. die SPC-Materialeigenschaften und das Matrixmaterial angepasst werden.

Die Fig. 3 und 4 zeigen den Einfluss des Haftvermittlers und dessen Menge auf das E- Modul und die Zugfestigkeit und dabei ist deutlich zu erkennen, dass beispielsweise mit einem erhöhten Einsatz des Haftvermittlers die Zugfestigkeit immer größer ist als wenn man weniger Haftvermittler einsetzt.

Dies ist besonders deutlich, wenn man betrachtet, wie groß das E-Modul und die Zugfestigkeit bei einem SPC ohne Haftvermittler (HV) ist.

Vor allem fällt auch auf, dass sich durch den Einsatz des Haftvermittlers das E-Modul gegenüber einem PP ohne Haftvermittler bzw. einem SPC ohne Haftvermittler deutlich erhöhen lässt.

Die Fig. 5 und 6 zeigen in einem Diagramm, durch welche Maßnahmen sich das E-Modul beispielsweise ausgehend von dem originären Kunststoffprodukt wie PP (Polypropylen) hinsichtlich der Zugfestigkeit bzw. Zugfestigkeit/Schlagzähigkeit beeinflussen lässt.

So zeigt Fig. 5, dass sich, ausgehend vom originären PP, durch eine erhöhte Faserlänge das E-Modul deutlich erhöhen lässt, so dass sich beispielsweise bei einem SPC mit 50% Fasern ohne Haftvermittler bereits das E-Modul von der Zugfestigkeit erheblich erhöht. Durch den Einsatz eines entsprechenden Haftvermittlers kann das E-Modul dann noch einmal erhöht werden.

Das Diagramm zeigt auch, dass durch den Einsatz der Fasern, ausgehend vom originären PP-Produkt sich die Zugfestigkeit zunächst einmal verringert, diese jedoch durch den Einsatz eines entsprechenden Haftvermittlers wieder fast auf den originären Betrag angehoben werden kann.

Die entsprechenden Zusammenhänge zeigt dann auch Fig. 6. Ausgehend vom originären Polypropylenkunststoff (PP) wird durch den Zusatz von Fasern, z.B. 50% Sonnenblu- menschalenfaser, zunächst die Zugfestigkeit verringert (dies ist auch aus der Fig. 5 schon bekannt) und durch den Zusatz eines entsprechenden Haftvermittlers kann dann dafür gesorgt werden, dass die Zugfestigkeit wieder auf ihren quasi vorherigen Wert des originären PP gelangt.

Gleichzeitig ist aber die Schlagzähigkeit des SPC-Produkts mit 50% Fasern und mit Haftvermittlern gegenüber dem originären PP-Produkt herabgesetzt, im dargestellten Beispiel von ca. 12 kJ/m² auf ca. 4 kJ/m².

Wie schon ausgeführt, sind als Haftvermittler neben anderen Maleinsäureanhydrid (MAH) gepfropfte Polymere geeignet. Maleinsäureanhydrid reagiert unter Wasserabspaltung mit den OH-Gruppen der Naturfaser, im Beispiel der vorliegenden Anmeldung also mit der Faser der Sonnenblumenschale, und bildet dabei eine kovalente Bindung aus. Diese Bindung sorgt für eine gute Haftung zwischen Faser und Matrix.

Fig. 7 zeigt ein Beispiel hierfür.

Maleinsäureanhydrid (MAH) lässt sich allerdings nicht in beliebiger Menge auf Polymerketten pfropfen. Typische Haftvermittler haben MAH-Gehalte zwischen 0,5% und 1 ,5%, einige deutlich über 2%. Die Effektivität der Haftvermittler lässt sich jedoch nicht allein am MAH-Gehalt ablesen.

Die Kompatibilität der Haftvermittler mit der Polymermatrix spielt also ebenso eine Rolle wie das Fließverhalten der Haftvermittler, sowie Ort und Art der Zudosierung in das Compound.

Die erfindungsgemäßen SPCs werden auf modernen, gleichläufigen Doppelschneckenextrudern mit hohem spezifischen Drehmoment und großen L/D produziert. Die Faserzudosierung erfolgt dabei möglichst stromaufwärts, um viel Zeit zur Entgasung und scherarmen Dispergierung der Faser in der Schmelze zu haben. Die Granulierung des SPC-Zwischenprodukts erfolgt in der Regel mit Unterwasser- und Wasserringgranu- lierung, auch eine Stranggranulierung ist möglich. Fig. 8 zeigt das Beispiel eines Standard produkts in Spritzgießqualität auf Grundlage eines PP Random Copolymers (PP Copo) im Vergleich zu einem erfindungsgemäßen PP SPC 45 Material, also einem Material, welches zu 45% Sonnenblumenschalenfaser aufweist.

Das erfindungsgemäße PP SPC 45 Material weicht bei den Werten wie Biegefestigkeit, Dichte und Wärmeformbeständigkeit wie auch bei Zugfestigkeit, kaum von dem PP Copo Copolymer Material ab.

Hingegen weist es beim E-Modul sowie beim Biegemodul deutlich erhöhte Eigenschaften auf, hingegen liegt die Schlagzähigkeit bei und unterhalb der von PP Copo.

Fig. 9 zeigt die Darstellung eines PLA SPC 30 im Vergleich zu einem PLA Standard. Das PLA SPC 30 weist dabei eine deutlich höhere Zugfestigkeit und Reißdehnung gegenüber dem PLA Standardmaterial auf.

In der Fig. 10 ist die Gegenüberstellung von ABS SPC 30 und PP SPC 45 aufgezeigt.

Fig. 1 1 zeigt schließlich die Gegenüberstellung eines PP SPC 60 XC und eines Standard PP Copolymer. PP SPC 60 XC bedeutet dabei, dass 60% des Materials durch Sonnen- blumenschalenfasermaterial gebildet wird. Hier wiederum ist zu erkennen, dass die Biegefestigkeit, die Wärmeformbeständigkeit, das E-Modul und das Biegemodul deutlich gegenüber dem PP Copolymer erhöht sind, hingegen die Kerbschlagzähigkeit leicht und die Schlagzähigkeit deutlich reduziert ist. Die Zugfestigkeit ist dabei praktisch unverändert. Wie erwähnt, können bei allen vorbeschriebenen Beispielen die Werte für E-Modul, Zugfestigkeit, Schlagzähigkeit, Kerbschlagzähigkeit, Biegemodul, Biegefestigkeit, Dichte und Wärmeformbeständigkeit durch die Auswahl des Haftvermittlers, dessen Menge wie auch durch die gewählte Faserlängenqualität bzw. der Menge des Faseranteils in der gewünschten Weise beeinflusst werden, damit ein Biokompositwerkstoff erzeugt wird, der sich sowohl beim Spritzgießen als auch beim Extrudieren in der gewünschten Weise zu einem Kunststoffendprodukt verarbeiten lässt, welches die in den vorbeschriebenen Figuren aufgezählten gewünschten Eigenschaften aufweist.

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 Trocknungs- MSA- in g/10min vertust in % Gehalt (MFI 190OC, 2,16kg) 3h/11Q0C 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

Signifikante Verbesserung der

SCONA TPPP 8112 FA • mechanischen Eigenschaften in

Polypropylen-Naturfaser-Compounds

• Reduzierung der Wasseraufnahme in Polypropylen-Naturfaser-Compounds

• Gut zur Baten herstellung geeignet

Hinweise

Lieferform: Pulver

Lagerung und Transport

• Lagertemperatur max. 35° C

SCONA TPPP 8112 FA • 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 MVR nach ISO 1133 Schüttdichte in °C cm³/10min kg/m³

BYK-P 4200 160 25 370

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

Polypropylen Polyethylen ABS

BYK-P 4200 ■ ■ □

■ besonders empfohlenes Einsatzgebiet

□ empfohlenes Einsatzgebiet

Wirkungsweise

Durch Zugabe von BYK-P 4200 werden geruchs- und emissionsver- ursachende Bestandteile des Compounds während der Vakuumentgasung reduziert oder sogar ganz entfernt.

Eigenschaften und Vorteile

• starke Reduzierung von Geruch und VOC-Emissionen m keine negative Beeinflussung der mechanischen und optischen Eigenschaften

BYK-P 4200

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 Mopleo EP300K

Home Impressum Über

Material Data Center ist ein weltweit führendes Informationssystem für Kunststoffe und bietet eine umfangreiche Kunststoffdatenbank, Berechnungsprogramme, GAE 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:

ideologische Eigenschaften Wert Einheit Test Standard ISO Daten

Schmelzevolumenrate (MVR) 5,4 cm³/10min ISO 1133

Temperatur 230 °C ISO 1133

Belastung 2.16 kg ISO 1133

Schmelzindex (MFI) 4 g/10min 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-Kerbschlagzähigkeit (+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 50N) 71 c ISO 306

Andere Eigenschaften Wert Einheit Test Standard

ISO Daten

Dichte 900 kg/m³ IS0 1183

Merkmaie

Verarbeitungsmethoden

Spritzgießen, übrige Extrusion, Thermoformen

Besondere Kennwerte

Schlagzäh/schlagzäh modifiziert

Merkmaie

Impact Copolymer

Anwendungen

Mehrzweck

Regionale Verfügbarkeit

Europa, Nahost/Afrika

Haftungsausschluss

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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+lndustries/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 C02-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 IS0 1183 g/CM³ 1,07

MVR IS0 1183 (190°C/2,16kg) cm³/10min 1,2

E-Modul ISO 527 MPa 2400

Zugfestigkeit ISO 527 MPa 24,5

Bruchdehnung, nominell ISO 527 Wo 4,1

Biegemodu! IS0 178 MPa 2400

Biegefestigkeit IS0 178 MPa 40

Dehnung bei Biegespannung (max.) IS0 178 % 4,5

Charpy Schlagzähigkeit 23°C IS0 179/1 eU kJ/m² 12

Charpy Kerbschlagzähigkeit 23°C IS0 179/1 eA kJ/m² 3,6

Thermische Eigenschaften / Sonstige:

Vicat Erweichungstemperatur / B ISO 306 °C 75

Wärmeform beständigkeit ISO 75-1 (0,45 MPa) °C 79

Wasseraufnahme (kochen 5h) 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 10:4031735000463

Ursprung des Rohstoffes: Europa

Produktbeschreibung: fein gemahlene Sonnenblumenschalen

Herstellungsverfahren: Bei der Schälung von ausgelesenen Sonnenblumenkernen anfallende Schalen mechanisch in Pelletform gepresst und dann vermählen. 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

HD Mindesthaltbarkeit: ohne Begrenzung unter Normalbedignungen 20°C,

geschlossenes Behältnis

Verwendung: als biologischer Füllstoff bei der Kunststoffliersteilung

Sensorische Eigenschaften:

* Form mehlartig mit Korngröße <300ηΐμ (Folienanwendung) /

<700ηΐμ (Spritzguß)

⁸ Farbe graubraun

⁸ Struktur feines Mehl, staubt beim Umschlag

⁹ Geruch angenehm, typisch nach Sonnenblume,

ohne Fremdgerüche Physikalische Eigenschaften:

• Feuchtigkeit < 8 %

• Restölgehalt < 4 %

• Schüttgewicht < 1 kg/!

• 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 Sonnenblumenschalenmeh! ist nicht toxisch und biologisch abbaubar.

Erhöht bei Gewässern den chemischen (CBS) und biologischen (BSB) Sauerstoffbedarf.

Verringert im Erdreich die Wasserpenetration. Tabelle 8

PPPP//SSPPCC 5500

a auuff BBaassiiss ffiinnaalleerr RReezzeeppttuurr 1133..0055..22001133

BBaassiiss:: 11 TToonnnnee

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

Extruder: Leistritz ZSE 27 MX - 40D Schneckenkonfiguration: Standard Werkzeug: Runddüse einfach, .4mm Seiteneinspeisung: Doppelschnecke

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 1 1

-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 0,5mm

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 8h bei 70°C

Trocknung Sonnenblume ~2% Feuchteanteil Trocknung im Vakuumofen

Anfahrschwierigkeiten (Abzug, Strangkühlung und reissen) dauert 2h 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 Dateoblatt NaKy 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) ISO 180/1A kJ/m² n.a.

Bruchdehnung DIN 534525 % 6,7

3 Thermische Eigenschaften:

Testinhalt Test Methode Einheit Wert

Wärmeförmbeständigkeit 1 ,89 Mpa DIN 53461 °C n.a.

4 Sonstige Eigenschaften

Farbe braun

Claims

Patentansprüche

1 . Verfahren zum Herstellen eines Biowerkstoffprodukts auf Basis von

Sonnenblumenkernschalen bzw. Sonnenblumenkernhülsen umfassend folgende Schritte:

Bereitstellen oder Herstellen eines compoundierten Materials, wobei

und

wobei der Gesamtanteil aus Sonnenblumenkernschalenmaterials bzw. Son- nenblumenkernhülsenmaterials in dem Biowerkstoffprodukt im Bereich von 20 bis 60 Gew.% liegt bezogen auf die Gesamtmasse des Biowerkstoffprodukts und

wobei vorzugsweise das Biowerkstoffprodukt

eine Dichte von 1 g/cm³ oder größer als 1 g/cm³ und/oder,

ein Elastizitäts-Modul von 1000 MPa oder größer als 1000 MPa und/oder,

eine Zugfestigkeit von 10 MPa oder größer als 10 MPa und/oder eine Bruchdehnung von 3% oder größer als 3%, besitzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei

der Anteil des Sonnenblumenkernschalenmaterials bzw. des Sonnenblumenkern- hülsenmaterials in dem Biowerkstoffprodukt im Bereich von 30 bis 50 Gew.% liegt bezogen auf die Gesamtmasse des Biowerkstoffprodukts, vorzugsweise 45 Gew.% beträgt bezogen auf die Gesamtmasse des Biowerkstoffprodukts.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei

das Kunststoffmaterial ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), Polyvinylchlorid (PVC), Acrylnitril-Butadien- Styrol (ABS), Polylactid (PLA), Polystyrol (PS), Polyamid (PA) und Mischungen hieraus.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei

die Verarbeitung des compoundierten Materials bei einer Temperatur von 255 °C oder weniger, 250°C oder weniger, 240°C oder weniger, besonders bevorzugt bei einer Temperatur im Bereich von 100 °C bis 260°C, vorzugsweise im Bereich von 150 °C bis 250 °C erfolgt.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei

das Biowerkstoffprodukt ein Elastizitäts-Modul von 2000 MPa oder größer als 2000 MPa besitzt.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei

das Biowerkstoffprodukt eine Zugfestigkeit von 20 MPa oder größer als 20 MPa besitz.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei

die Verarbeitung des compoundierten Materials oder eines daraus durch Behandlung resultierenden compoundierten Materials zu einem Biowerkstoffprodukt mittels eines, mehrerer oder sämtlicher Verfahren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus

Extrusion, Spritzgießen, Rotationsguss, Presstechniken, Thermoformverfah- ren und Tiefziehverfahren

erfolgt.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Sonnenblumenkern- schalenmaterial bzw. Sonnenblumenkernhülsenmaterial einen Wasseranteil im Bereich von 1 bis 10 Gew.%, vorzugsweise im Bereich von 4 bis 8 Gew.%, besonders bevorzugt im Bereich von 5 bis 7 Gew.% und/oder eine Korngröße im Bereich von 3 mm oder weniger, vorzugsweise im Bereich von 0,01 bis 1 mm, besonders bevorzugt im Bereich 0,1 bis 0,3 mm, so dass das Elastizitäts-Modul und/oder die Zugfestigkeit des Biowerkstoffprodukts vergrößert wird, und/oder einen Fettanteil von 6 Gew.% oder weniger, vorzugsweise von 4 Gew.% oder weniger, besonders bevorzugt im Bereich zwischen 1 bis 2 Gew.% besitzt, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse des Sonnenblumenkernschalenmateri- als bzw. Sonnenblumenkernhülsenmaterials.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Biowerkstoff produkt eine Erweichungstemperatur im Bereich von 50 bis 80 °C, vorzugsweise nicht größer als 75 °C hat.

10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Material durch Compoundieren eines Sonnenblumenkernschalenma- terials bzw. Sonnenblumenkernhülsenmaterials mit einem Polyamid, vorzugsweise vom Typ PA6, sowie einem, zwei oder mehr als zwei Additiven, vorzugsweise vom Typ Irgafos 168 und/oder Irganox 1076 und/oder Licocene, vorzugsweise vom Typ PP MA, 7452 TP, resultiert,

wobei

der Anteil des Polyamids im Bereich von 65 bis 75 Gew.% liegt bezogen auf die Gesamtmasse des Biowerkstoffprodukts und der Anteil des Sonnenblumenkernschalenmaterials bzw. Son- nenblumenkernhülsenmaterials im Bereich von 28 bis 35 Gew.% liegt bezogen auf die Gesamtmasse des Biowerkstoffprodukts.

1 1 . Verwendung eines compoundierten Materials (SPC, Sunflower-Plastic-Composites) wie in einem der Ansprüche 1 bis 9 definiert zur Herstellung eines Biowerkstoffprodukts wie in einem der Ansprüche 1 bis 9 definiert, wobei vorzugsweise

das Biowerkstoffprodukt Bestandteil einer Verpackung, eines Mobiliars, eines verlegbaren Flächenelements und eines Autoteils ist oder diese(s) bildet.

12. Verwendung nach Anspruch 1 1 , wobei

die Verpackung eine Nahrungsmittelverpackung ist, vorzugsweise eine Dose oder eine Flasche oder eine Folie.

13. Verwendung nach Anspruch 1 1 oder 12, wobei das compoundierte Material zur Herstellung

von Türen, Töpfe, Blumenübertöpfe, Kästen, Transportkästen oder Behälter eingesetzt wird.

14. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13, wobei

das verlegbare Flächenelement eine Boden- oder Terrassendiele ist, vorzugsweise ein Decking.

15. Biowerkstoffprodukt herstellbar nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10.