EP3242910A1 - Biological composite material - Google Patents

Biological composite material

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Publication number
EP3242910A1
EP3242910A1 EP16701421.6A EP16701421A EP3242910A1 EP 3242910 A1 EP3242910 A1 EP 3242910A1 EP 16701421 A EP16701421 A EP 16701421A EP 3242910 A1 EP3242910 A1 EP 3242910A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
filler
compound according
weight
biomineral
plastic compound
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP16701421.6A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Hans-Peter Meyerhoff
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Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP3242910A1 publication Critical patent/EP3242910A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K11/00Use of ingredients of unknown constitution, e.g. undefined reaction products
    • C08K11/005Waste materials, e.g. treated or untreated sewage sludge
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34Silicon-containing compounds
    • C08K3/36Silica
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/04Homopolymers or copolymers of ethene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/10Homopolymers or copolymers of propene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/40Compounds of aluminium
    • C09C1/405Compounds of aluminium containing combined silica, e.g. mica
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00Specific properties of additives
    • C08K2201/002Physical properties
    • C08K2201/005Additives being defined by their particle size in general

Definitions

  • the invention relates to plastics with biological Standstof ⁇ fen.
  • Biomaterials are plastics which are fully ⁇ or based on relevant proportions on renewable raw materials. In view of rising oil costs, the use of biomaterials is interesting not only for sustainability reasons but also for economic reasons.
  • biomaterials mostly oil-based plastics with a certain proportion of biologically produced fillers and / or fibers.
  • a relatively new area is the replacement of plastics by plastics from renewable raw materials or waste products, such.
  • plastics from renewable raw materials or waste products, such.
  • polypropylene or polyethylene from sugar cane fats or oils.
  • biological fillers based on wood are used.
  • thermostability A common problem of such biomaterials is the often inadequate thermostability.
  • the hydrophobic environment is also problematic in biological fillers with high inorganic content, especially if a highly filled plastic is to be produced.
  • biomaterials which overcome the disadvantages of the known bio-materials and in particular have a low uptake of water and swelling, and to the extent mög ⁇ Lich a high impact resistance and good chemical resistance.
  • previous fillers are often obtained from non-renewable ⁇ sources or come from fossil sources such as talc and chalk called as an example.
  • the object of the invention is to provide a plastic composition with a biological filler, which avoids the disadvantages of the prior art.
  • the plastics produced can also be highly filled plastics.
  • the object is achieved by a plastic compound with a biological component, wherein the plastic compound at least (a) min ⁇ least a biomineral filler, and (b) at least one polymer.
  • the biological filler can come from many different sources worldwide.
  • Biomineralische fillers are bi ⁇ yogurgi fillers with a high proportion of inorganic Be ⁇ constituents, in particular from renewable raw materials.
  • Particularly preferred are organic fillers having a Aschegeh ⁇ ago from about 5 percent by weight, preferably of more than 10 mass pro ⁇ percent (ash content 815 ° C according to DIN 51719). All information from Nor ⁇ men in the measurement of properties, eg. B. DIN 51719, refer to the latest version of the respective standard at the time of registration.
  • a high proportion of silicon dioxide and a concomitant lower proportion of bioorganic materials ensure that the water absorption of the compositions according to the invention is low. Preference is given to a water absorption of ⁇ 0.3% by mass, preferably ⁇ 0.2 (measured according to ISO 62). It may be necessary to dry the biomineral filler before use.
  • It is preferably a biological filler or biomineral filler which is obtained from an infinitely growing raw material.
  • the biological filler is preferably obtained from Reishül ⁇ sen, rice husks, sisal, hemp, cotton, pine, kenaf, bamboo, flax, pine wood and / or sugar cane.
  • the biomineral filler is preferably the ash obtained from rice hulls, rice husks, sisal, hemp, cotton, pine, kenaf, bamboo, flax, pine and / or sugar cane, more preferably ash from rice hulls and / or rice peas, most preferably the ash from rice hulls (RHA).
  • Rice hull ash has the particular advantage that it is available as a waste product in rice production in large quantities.
  • the structure of the rice causes the ashes to be very fine-grained. It can also be obtained in different quality levels.
  • the content can be from 80% by weight to 99% by weight, preferably from 80% by weight to 98% by weight. Particularly preferred at 90 wt .-% to 99 wt .-%.
  • a color of black, anthracite, light gray to dark gray or white ⁇ have.
  • more than 50% by weight of the silica is amorphous silica, in particular more than 80% by weight, or more than 90% by weight.
  • the proportion of carbon is in the biomineral filler at from 0 to 10 wt .-%, preferably 0 to 6 wt .-%, particularly before Trains t ⁇ at 0 to 3 wt .-%.
  • rice hull ash has a high proportion of amor ⁇ PHEM silica.
  • the proportion of crystalline SiO 2 in particular of cristobalite, can be minimized, in particular to below 20% by weight, preferably below 10% by weight, very particularly preferably below 5% by weight.
  • the ash is mainly used as an additive for concretes or steel.
  • the heat generated during the production can be used to generate energy.
  • the biological filling material still comprises up to 30% by weight. ⁇ 6 other ingredients, preferably up to 20 wt .-%. Preference is given to further oxides of Fe, Al, Zr, Na, K, Mg, Mn, Ca, each with an ⁇ share of 0 to 10 wt .-%, preferably 0 to 5 wt .-%, particularly preferably with proportions of 0 to 3% by weight. In one embodiment of the invention, the others include
  • an oxide selected from the group of Fe, Al, Zr, Na, K, Mg, Mn, Ca in each case amounts of 0.1 to 10 wt .-%, preferably 0.1 to 5 wt .-%, particularly preferably with proportions of 0.1 to 3 wt .-%.
  • the oxide is selected from the group of Fe and Al. This does not rule out that other oxides occur in similar or lower proportions, the data always being 100% complementary with the content of the other constituents.
  • the biological filling material comprises at least the following components:
  • biomineral filler it is clearly a biomineral filler.
  • further constituents such as 0 to 10% by weight of carbon, preferably 0 to 5% by weight, particularly preferably 0 to 1% by weight, may always also be present.
  • impurities and small amounts of moisture may still be present.
  • the biological filling material comprises at least the following constituents:
  • the proportion of VOCs is preferably less than 1% by weight (105 ° C., 20 hours, weight 8 g).
  • the filler material to a temperature biomineralische ⁇ turstabiltician of at least 1000 ° C.
  • Fillers with a high content of so S1O 2 have not only a ge ⁇ rings water absorption capacity, they also allow for higher temperatures during processing. Therefore, such fillers can be incorporated into many thermoplastics. Thus, processing temperatures of over 150 ° C or over 450 ° C, especially well over 450 ° C, possible. This allows ⁇ example, the incorporation into polyamides such as polyamide-6, 6th
  • the biomineralische filler has a mean particle size of up to 500 ym on, preferably between 5 and 400 ym ym (measured with light scattering ⁇ ). This specification refers to the particle size in the finished composition.
  • the particles of the filler when added to the composition have a particle size of less than 400 ym (90% value measured with laser diffraction), particularly preferably additionally with a 50% value of less than 300 ym.
  • the biological filler has a 95% value of less than 600 ym, preferably zusharm ⁇ Lich a 50% value of less than 300 ym.
  • all particles measured in the filler by laser diffraction are smaller than 1.5 mm, preferably additionally with a 90% value of less than 400 ⁇ m and a 50% value of less than 300 ⁇ m.
  • the biomineral filler preferably has a specific gravity of between 0.08 and 3.2 g / cm 3 , preferably between 1.5 and 2.5 g / cm 3 .
  • the biological filling material has a density of up to 2.5 g / cm 3 , preferably up to 2.4 g / cm 3 , preferably up to 2.3 g / cm 3 .
  • a density of at least 1.8 g / cm 3 is preferred.
  • the density is therefore preferably in a range from 1.8 g / cm 3 to 2.5 g / cm 3 , in particular from 1.8 g / cm 3 to 2.3 g / cm 3 , very particularly from 1.8 to 2 , 2 g / cm 3 .
  • Preferred is a density of 2.0 to 2.4 g / cm 3 .
  • the density refers to the density of the material (specific gravity) not the bulk density.
  • the particles of the biological filler are preferably slightly porous. It preferably has a specific surface area of 15 to 30 m 2 / g (BET measurement with nitrogen).
  • rice hull ash has a low specific gravity of up to 2.3 g / cm 3 , in particular from 1.8 to 2.2 g / cm 3 .
  • the density can be influenced accordingly by the manufacturing process. Together with the high content of silicon dioxide, it is possible to produce similar highly filled composites, which in comparison to conventional fossil filling materials such as talc or chalk, mica, wollastonite, etc., have a lower density.
  • the biological filling material is present as a powder. Preferred with a bulk density of 200 to 800 kg / m 3 .
  • the filler may have a certain size distribution. This can be done by sieving
  • biomineral filler with a certain size distribution.
  • all particles having a size of more than 100 ⁇ m, preferably more than 80 ⁇ m, in particular more than 60 ⁇ m can be removed by a sieving step.
  • This sieved biomineral filler is particularly well suited.
  • suspensions of the biological filler in water have a pH of 4-7 in another embodiment of 6-8 (each measured as 5 wt% at room temperature).
  • At least 50% of the particles of the filler are spherical in number, preferably at least 60%, in particular at least 80% (determined by microscopy). This means that these particles can be ⁇ be written near ⁇ approximated by a sphere or an ellipsoid of revolution, wherein the aspect ratio of the axes is not greater than 3: 1, more preferably not greater than 1.5: 1.
  • the proportion of the biomineral filler is preferably at least 15% by weight, based on the compound, particularly preferably Trains t is at least 20 wt .-% preferably, more preferably from 15 wt% to 90 wt .-%, in particular 15 wt .-% to 80 wt .-%, Sonders be ⁇ a proportion of 10 parts by weight % to 40% by weight.
  • the biomineral filler also increases the content of renewable raw materials in the composite material. As a result, the most oil-based plastics can be saved.
  • ash-based fillers can be combined with other biological fillers.
  • the at least one further filler is preferably selected from rice husks, rice husks, wood, Si sal, hemp, cotton, pine, kenaf, bamboo, flax, Pi ⁇ nienholz and / or sugar cane.
  • ash from rice hulls or rice husks can be combined with other biological fillers.
  • the additional biological filler may also comprise fibers, for example wood fibers, sisal fibers, hemp fibers, jute fibers, cotton fibers.
  • the biological filler comprises at least 30 wt .-% organic filler ⁇ materials on the basis of the ash, preferably at least 50 wt .-%, more preferably at least 60 wt.%, Based on all used biological fillers.
  • the at least one polymer is preferably a thermoplastic or crosslinkable polymer, thermoset or a thermoplastic elastomer.
  • thermoplastic polymer or thermoplastic elastomer (b) are any thermoplastically deformable poly- understood that may be new or recyclate / regrind from old thermoplastic polymers.
  • Preference is given to thermoplastics having a viscosity corresponding to a melt index (MFI, 230 ° C./2.16 kg) of polypropylene (PP) of at least 20 g / 10 min.
  • MFI melt index
  • Preference is given to those whose viscosity corresponds to an MFI of PP of from 20 to 300 g / 10 min, more preferably from 50 g / 10 min to 200 g / 10 min corresponds.
  • polyolefins such as polyethylene, polypropylene, polybutylene, polyisobutylene and poly-4-methyl-1-pentene
  • polyolefin copolymers such as Luflexen® (Basel), Nordel® (Dow) and Engage® (DuPont) can be used.
  • Cycloolefincopolyme ⁇ re as Topas® (Celanese), polytetrafluoroethylene (PTFE), ethylene len / tetrafluoroethylene copolymers (ETFE), Polyvinylidendifluo- chloride (PVDF), polyvinyl chloride (PVC), polyvinylidene chloride, polyvinyl lyvinylalkohole, polyvinyl esters such as polyvinyl acetate, Vinyl ester copolymers, such as ethylene / vinyl acetate copolymers (EVA), polyvinylalkanals, such as polyvinyl acetal and polyvinyl butyral, (PVB), polyvinyl ketals, polyamides, such as Polyamed-6, polyamide-12, polyamide-6, 6, PA 6.66 triple 6 , or mixtures of PA 66 recyclate with PA 6 or other proportions of PA, polyamide-6, 10, polyimides, polystyrenes, poly
  • Polyphenylene sulfide such as polyoxymethylene (POM), polyaryls such as polyhenylene, polyarylenevinylenes, silicones, low-density polyethylene (LDPE), high density polyethylene (HDPE), ionomers, thermoplastic and thermosetting polyurethanes and mixtures thereof.
  • POM polyoxymethylene
  • polyaryls such as polyhenylene, polyarylenevinylenes, silicones, low-density polyethylene (LDPE), high density polyethylene (HDPE), ionomers, thermoplastic and thermosetting polyurethanes and mixtures thereof.
  • the polyamides can Triple 6.66 and PA 66 PA 6 with proportions, mixtures and ent ⁇ speaking copolymers are used, for example polyamide-6, polyamide-66.
  • the at least one thermoplastic may also be part of a blend, for example in blends of styrene polymers such as SAN with polymethacrylonitrile (PMI) or chlorinated polyethylene, or polyvinyl chloride with methyl acrylate-butadiene-styrene copolymer (MBS), ASA and / or ABS. It is important that the resulting mixture is still a thermoplastic.
  • styrene polymers such as SAN with polymethacrylonitrile (PMI) or chlorinated polyethylene, or polyvinyl chloride with methyl acrylate-butadiene-styrene copolymer (MBS), ASA and / or ABS.
  • At least one thermoplastic is a polyolefin, special ⁇ DERS preferably polypropylene (PP) or polyethylene (PE) and de- ren copolymers or copolymers such as EPDM
  • thermoset polymers comprising the aforementioned polymers, wel ⁇ che are additionally crosslinked with each other. This can be done by appropriate choice of monomers and / or addition of at least ei ⁇ nes crosslinker.
  • thermoset ⁇ resins such as diallyl phthalate resins (PDAP), epoxy resins (EP), amino noplaste (eg.
  • urea resins melamine resins, Dicyandiamidhar- ze), phenolic resins (eg., Phenol resins, for example phenol-formaldehyde resin), furfuryl alcohol formaldehyde resins (FF), Unge ⁇ saturated polyester resins (UP), polyurethane resins (PU), Reakti ⁇ onsspritzgegossene polyurethane resins (RIM-PU), furan resins, vinyl nylesterharze (VE VU), polyester-melamine Resins, blends of diallyl phthalate (PDAP) or diallyl isophthalate (PDAIP) resins, silicone resins.
  • Phenol resins for example phenol-formaldehyde resin
  • FF furfuryl alcohol formaldehyde resins
  • UP Unge ⁇ saturated polyester resins
  • PU polyurethane resins
  • RIM-PU Reakti ⁇ onsspritzgegossene polyurethane resins
  • plastics based on polylactate are also possible.
  • the polymers used must be processable at the temperatures used. It may be crystalline or amorphous polyolefin.
  • At least 50% by weight, 60% by weight, 70% by weight, 90% by weight, preferably 100% by weight of the polymer and / or elastomer used is at least one polyolefin.
  • the polyolefin is at least partly also made from renewable sources.
  • len, z. As sugarcane, fats or oils, won. Together with the biological filler, a composite material can thus be obtained which has been produced at more than 30% by weight, preferably more than 50% by weight, particularly preferably more than 65% by weight, from renewable sources.
  • sources are, for example, plants, such as sugar cane, but it can also be fats or oils, which are also produced as waste products.
  • the thermoplastic (b) has an average molecular weight M w in the range of 10,000 to 200,000 (measured by ultracentrifuge), preferably from 100,000 to 200,000.
  • polyethylene and polypropylene also include copolymers of ethylene or propylene with one or more ⁇ -olefins or styrene.
  • polyethylene copolymers comprised, the (wt least 50th ⁇ 6) in addition to ethylene as the principal monomer one or copolymerized more comonomers, preferably selected from styrene, vinyl acetate or ⁇ -olefins such as Example ⁇ , propylene, 1-butene, 1-hexene, 4-methyl-1-pentene, 1-octene, 1-decene, 1-dodecene, n-aC 22 H 44 , n-aC 24 H 48 and NaC 2 oH 4 o.
  • polypropylene also includes copolymers containing, as the main monomer in addition to propylene (at least 50 wt .-%) containing one or more comonomers einpolymeri ⁇ Siert, preferably selected from styrene, ethylene, 1-butene, 1-hexene, 4-methyl-1-pentene, 1-octene, 1-decene, 1-dodecene, n- ⁇ -C22H 44 , n- ⁇ -C24H 48 and Na-C2oH 4 o.
  • the compound preferably comprises at least 5% by weight.
  • the compo ⁇ component (a) preferably from 5 wt .-% to 80 wt .-%.
  • the glass transition temperature (T G , determinable as inflection point in the DSC diagram) for the at least one thermoplastic is preferably below 150 ° C., preferably between 60 ° C. and 120 ° C.
  • At least one compatibilizing additive (c) may also be processed.
  • Such compatibilizers or coupler are preferably compounds based on maleic anhydride ⁇ , maleated polyethylene or maleated Polyp- ropylene, or copolymers acid from ethylene or propylene and acrylic, methacrylic acid, or trimellitic acid.
  • the content of such couplers is preferably between 0 and 8% by weight.
  • organosiloxanes can increase the compatibility.
  • Functional organosiloxanes eg.
  • organylorganyloxysilanes are in this context those silanes which carry at least one organic radical bound to the silicon atom via a carbon atom, which in turn may contain a functional group. The easier dispersion is likely to be due to be ⁇ worked through the silane waterproofing the surface of the biological filling material. Preference is therefore given to silanes which carry at least one hydrolyzable radical and at least one nonhydrolyzable radical.
  • silanes are used having at least one crosslinkable group
  • these groups may contain silanes with at least one ungesreli ⁇ saturated carbon bond, for example vinyl, Ac triacrylate or methacrylate groups.
  • crosslinkers if substances with crosslinkable groups are added.
  • the solvent may also be water, for example to hydrolyze added silanes.
  • the composition further comprises at least one additive (d).
  • additives are stabilizers, in particular light and UV stabilizers, for example sterically hindered amines (HALS), 2, 2, 6, 6-tetramethylmorpholine-N-oxides or 2, 2, 6, 6-tetramethylpiperidine-N-oxides (TEMPO) and other N-oxide derivatives such as NOR.
  • HALS sterically hindered amines
  • TEMPO 2, 2, 6, 6-tetramethylmorpholine-N-oxides
  • TEMPO 2, 2, 6, 6-tetramethylpiperidine-N-oxides
  • NOR N-oxide derivatives
  • suitable additives are UV absorbers such as benzophenone or benzotriazoles.
  • suitable additives are pigments, which can also cause a stabilization against UV light, such as titanium dioxide (for. Example, as a white pigment), or suitable substitute of white pigments, carbon black, iron oxide, other Me ⁇ -metal oxides and organic pigments, for example azo and phthalocyanine pigments.
  • suitable additives are biocides, in particular fungicides.
  • Further examples of suitable additives are spearurefän ⁇ ger, for example, alkaline earth metal hydroxides or alkaline earth metal oxides or fatty acid salts of metals, in particular metal stearates, be ⁇ Sonders preferably zinc stearate and calcium stearate, and further Chalk and hydrotalcite.
  • some fatty acid salts of metals, especially zinc stearate and calcium stearate also act as a lubricant in the processing.
  • Further examples of additives are antioxidants z.
  • phenols such as alkylated phenols, bisphenols, bicyclic phenols or antioxidants based on benzofuranones, organic sulfides and / or diphenylamines.
  • suitable additives are Weichma ⁇ cher, z.
  • esters of dicarboxylic acids such as phthalates, organic phosphates, polyesters and polyglycol derivatives.
  • Suitable additives are impact modifiers (for example polyamides, polybutylene terephthalates
  • PBT flame retardant
  • flame retardants in particular polycarbonate-based compositions are Ha ⁇ homologous compounds, containing in particular based on chlorine and bromine, and phosphorus compounds.
  • the compositions preferably contain phosphorus-containing flame retardants from the groups of the mono- and oligomeric phosphoric and phosphonic acid esters, phosphonatoamines and phosphazenes, it also being possible to use mixtures of a plurality of components selected from one or more of these groups as flame retardants.
  • Other phosphorus compounds not specifically mentioned herein may be used alone or in any combination with others
  • Flame retardants are used.
  • Other flame retardants may include organic halogen compounds such as Decabrombisphe- vinyl ether, tetrabromobisphenol, inorganic halogen compounds such as ammonium bromide, nitrogen compounds such as melamine, melamine minformaldehyd resins, inorganic hydroxide compounds, such as Mg, Al hydroxide, inorganic compounds such as antimony oxides, Ba ⁇ riummetaborat, hydroxoantimonate, zirconia , Zirconium hydroxide, Molybdenum oxide, ammonium, zinc borate, ammonium borate, Bari ⁇ ummetaborat, talc, silicate, silicon oxide and tin oxide, and Si be loxanriven.
  • organic halogen compounds such as Decabrombisphe- vinyl ether, tetrabromobisphenol
  • inorganic halogen compounds such as ammonium bromide, nitrogen compounds such as melamine, melamine minform
  • the flame retardants are often used in combination with so-called anti-drip agents, which reduce the tendency of the material for burning dripping in case of fire.
  • compounds of the substance classes of the fluorinated polyolefins, the silicones and aramid fibers may be mentioned here. These can also be used in the compositions according to the invention.
  • Fluorinated polyolefins are preferably used as antiperspirants.
  • additives are inorganic fillers which are present in particles and / or layer form, such as
  • Talc chalk, kaolin, mica, wollastonite, kaolin, Kieselkla ⁇ reindeer, magnesium carbonate, magnesium hydroxide, calcium carbonate, feldspar, barium sulfate, ferrite, iron oxide, metallic powder, oxides, chromates, glass beads, hollow glass beads, pigments, silica, hollow globular silicate fillers and / or phyllosilicates. These preferably have a particle size between 2 and 500 ym (measured with light scattering).
  • composition may also contain additional crosslinkers, which can lead to crosslinking of the thermoplastic or thermoset, for example by irradiation or heating.
  • chemical or physical blowing agent may be introduced in liquid or solid form in the Georgiaset ⁇ pollution, acid or sodium bicarbonate, for example, with Citronen Text- thermolabile carbamates.
  • This en ⁇ dotherme foaming agents are preferably used.
  • Another way, too to reach a foaming, is ren the use of Mikrosphot which are filled for example with gases or vaporizable liquid ⁇ speeds.
  • Suitable fillers are, in particular, alkanes, such as butane, pentane or hexane, but also their halogenated derivatives, such as, for example, dichloromethane or perfluoropentane.
  • foaming may also be achieved by adjustment of appropriate process parameters (extrusion temperature, full profile cooling rate) if the composition contains substances that become gaseous under the process conditions (e.g., water, hydrocarbons, etc.). Preferably, these are closed pores.
  • Mixtures of aggregates can also be used.
  • short glass fibers, carbon ⁇ fibers (carbon fibers, graphite fibers), boron fibers, aramid as further reinforcing materials as additives were in ⁇ way of example glass fibers, (p- or m-aramid fibers (eg Kevlar ® or Nomex ®, DuPont) or mixtures thereof), and basalt fibers called, wherein said reinforcing fibers can be used as long fibers or filaments with the usual ratios (length to diameter), also in the form of a mixture of different fibers.
  • thermoplastic fibers for example of PP, PA, PET, PP silicon fibers, etc., or vegetable fibers, natural fibers or fibers of natural polymers. Examples are jute, cotton, sisal and hemp fibers.
  • the compound produced comprises long glass fibers having a length of at least 0.5 mm and a diameter of 3 to 25 ⁇ m. In a further embodiment of the invention, the compound produced does not comprise long glass fibers with a length of at least 0.5 mm and a diameter of 3 to 25 ⁇ m.
  • the viscosity of Com pounds ⁇ after processing is not does not fall below a value corresponding to a MFI of PP of less than 10 g / 10 min.
  • the additives are preferably present in a content of 0 to 30 wt .-%, preferably, a content of 0 to 20 wt .-%.
  • the compounds of the invention can be used for the production of moldings of any kind. These can be produced by injection molding, extrusion and blow molding. Another form of processing is the production of moldings by deep drawing from previously prepared plates or films.
  • Another object of the present invention is a master terbatch comprising at least the components (a) and (b), with the difference that the masterbatch in particular has high levels of biomineralisches filler.
  • a proportion of biological filler of at least 30 wt .-%, preferably 30 to 90% wt .-%, preferably at least 50 wt .-%, in particular 50 wt .-% to 90 wt .-%.
  • constituents can 5 to 30 wt .-% component (b) and 0 to 6 wt .-% additives, preferably 0.5 wt .-% to 6 wt .-%, its hold ⁇ ent. All with the proviso that the proportions of the ingredients add up to 100% by weight.
  • the masterbatch is preferably prepared by the process according to the invention. It is also possible to produce cable compounds, in particular based on PVC. Due to the inorganic biological content, the proportion of non-biological additives for insulation and / or flame retardance can be reduced.
  • the object is also achieved by a method for producing a plastic with organic fraction, wherein Minim ⁇ least (a) min ⁇ least one polymer are processed into a compound at least one biomineralischer filler, and (b).
  • Minim ⁇ least (a) min ⁇ least one polymer are processed into a compound at least one biomineralischer filler, and (b).
  • the preferred embodiments correspond to those of the above-described plastic compound.
  • Method may also include other, not mentioned steps.
  • the compounding takes place in a mixing apparatus with high shear forces.
  • the mixing apparatus corresponds to an internal mixer ⁇ or a one- or multi-part / -well kneader.
  • Particularly preferred mixing apparatuses are kneterartige Re ⁇ actuators, one or more parts kneader, single- or multi-screw kneaders, mixers or mills. Very particular preference is single or multi-shaft kneaders.
  • the mixing apparatus is a screw kneader, such as a single-screw kneader (eg Ko-kneader, single-screw extruder with mixing and shearing parts), two-shaft Kneader (eg twin-screw extruder type ZSK or ZE, Kombiplast extruder, twin-screw kneading mixer MPC, two-stage mixer FCM, kneading screw extruder KEX, heavy-roller extruder).
  • kneaders with or without a punch, trough kneaders and banbury mixers Preference is given kneaders with a rotational and a translational (forward / backward) movement.
  • the mixing apparatus corresponds to a co-kneader, e.g. from Buss Compounding Systems AG (Pratteln, Switzerland).
  • the kneading time is usually 0.5 to 24 hours.
  • the temperatures in the mixing apparatus are generally from 20 ° C to 350 ° C, depending on the polymer used, preferably at 20 ° C to 230 ° C.
  • the temperature may change in the course of the mixing application, for example by one or more differently tempered zones.
  • the compound is obtained in the form of granules. This can be obtained by cutting the extrudate accordingly. As a result, for example, cylindrical granules can be obtained with a maximum extension of up to 20 mm, for example 1 mm to 5 mm. It can also discs or balls are obtained.
  • the manufacturing process may have other common
  • the invention also relates to the use of the invention shown SEN biomineral filler material according to the embodiments described above, particularly with a silica content of at least 60 wt .-%, preferably Minim ⁇ least 80 wt .-%, particularly preferably rice hull ash, especially prefers white rice hull ash, as filler in
  • Composite plastics in particular according to the inventive composition or the masterbatch.
  • Examples of the composite material according to the invention manufacturing asked shaped articles are films (as an anti-blocking agent), Professional ⁇ le, housing parts of all kinds, for example for the automobile interior such as instrument panels, household appliances, such as juice presses, coffee machines and mixers; for office machines such as monitors, printers, copiers; for panels, pipes, electrical installation ducts, windows, doors and profiles for the construction sector, interior work and exterior applications, such as building interior or exterior parts; in the field of electrical engineering as for switches and plugs.
  • films as an anti-blocking agent
  • Professional ⁇ le housing parts of all kinds, for example for the automobile interior such as instrument panels, household appliances, such as juice presses, coffee machines and mixers; for office machines such as monitors, printers, copiers; for panels, pipes, electrical installation ducts, windows, doors and profiles for the construction sector, interior work and exterior applications, such as building interior or exterior parts; in the field of electrical engineering as for switches and plugs.
  • Examples of building interior parts are railings, for example for stairs in the interior, and panels.
  • Examples of Gebudeau ⁇ golfier are roofs, facades, roof structures, window frames, porches, railings for external stairs, decking and cladding, for example, for buildings or parts of buildings.
  • Examples of profile parts are technical profiles, connecting hinges, moldings for interior applications such as moldings with complex geometries, multifunction profiles or packaging parts and decorative parts, furniture profiles and soil ⁇ profile.
  • composite materials according to the invention for Packaging suitable, for example, for boxes and boxes.
  • Another object of the present invention is the use of composite materials according to the invention as or for the production of furniture, such as tables, chairs, especially garden furniture and benches such as park ⁇ benches, for the production of profile parts and for the production of hollow bodies such as hollow sections for decking or window sills.
  • Inventive moldings show excellent Wittêtsbestän ⁇ speed, still excellent grip and very good mechanical properties and low water absorption, resulting in good weather dependence. Measurement results of the filler and the moldings produced are shown in the figures.
  • Fig. 2 Grain size distribution of filler II (ACS 901);
  • Fillers according to the invention were incorporated into different Ge ⁇ weight shares in polypropylene.
  • the properties of the samples are shown in Tables 1 and 2. Thereby be distinguished ⁇ A sample in which constituents> 60 ym were removed by a sieving method, while B shows the characteristics of samples with unscreened filler. Comparative samples containing 20% by weight of talc as filler show a higher density of 1.11 g / cm 3 . Comparative samples containing 30% by weight of talc as filler show a higher density of 1.15 g / cm 3 . Comparative samples with 40% by weight talc as filler show a higher density of 1.26 g / cm 3 .
  • PA 66 polyamide 6, 6
  • A denotes samples in which constituents> 60 ⁇ m are produced by a sieving process.
  • B show the properties of unsupported filler samples. Comparative samples containing 30% by weight tungstonite as filler show a density of 1.36 g / cm 3 and with 40% by weight wollastonite a density of 1.48 g / cm 3 . The excavation leads to a significant improvement in the properties.
  • the bending test was carried out according to DIN EN ISO 178 (ISO standard rods (80x10x4 in mm); Sample preparation: storage for 16 to 24 hours at 23 ° C in a closed vessel for temperature control, tester: Instron 4466, test speed: 2 mm / min; ⁇ width: 64mm, test temperature: 23 ° C, number of samples: 2 - 3).
  • the impact strength according to Charpy was measured according to DIN EN ISO 179/1 (test equipment: pendulum impact tester with replaceable pendulums (Zwick)) specimens: ISO standard rods (80x10x5mm 3 ); sample preparation: storage for 16 to 24 hours at 23 ° C in closed vessel for tempering; tester: pendulum impact tester 5J; test conditions: leu; specimen type 1; e ⁇ for schmalseiti ger shock; fürtemeratur: -30 ° C; number of samples: 5).
  • Tests according to DIN EN ISO 527-2 were carried out with tension rods according to DIN EN ISO 527-2 as test specimen.
  • the test specimens were 16 stored up to 24 hours at 23 ° C in a closed vessel for controlling the temperature (tester: Instron Universal 5900R; Test speed: 1 mm / min and 5 mm / min; exctempe ⁇ temperature: 80 ° C; number of samples: 4).
  • FIGS. 5 to 8 show tensile tests according to DIN EN ISO 527-2 for various samples.
  • TD20 stands for PP with 20% by weight of talc.
  • For the other samples is z.
  • FIGS. 7 and 8 show test specimens with a test body with 20% by weight filler and 20% by weight long glass fiber in PP in comparison with test specimens with PA6 with 30% by weight long glass fiber and PP with 40% by weight. -% long glass fiber.
  • Vb ACS 951 (95 wt% Si0 2 ) 90% 36.71 ym

Landscapes

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Abstract

The invention relates to a plastics compound with a biological content. In said compound, at least (a) at least one bio-mineral filler and (b) at least one polymer are processed to form a compound. A renewable bio-mineral filler with a high content of silicon dioxide is used in this process.

Description

Biologischer Verbundwerkstoff  Biological composite material
Beschreibung description
Gebiet der Erfindung Field of the invention
Die Erfindung betrifft Kunststoffe mit biologischen Füllstof¬ fen . The invention relates to plastics with biological Füllstof ¬ fen.
Als Biowerkstoffe werden Kunststoffe bezeichnet, welche voll¬ ständig oder zu relevanten Anteilen auf nachwachsenden Rohstoffen basieren. Im Hinblick auf steigende Kosten für Öl ist der Einsatz von Biowerkstoffen nicht nur aus Gründen der Nachhal- tigkeit interessant, sondern auch aufgrund von wirtschaftlichen Überlegungen . Biomaterials are plastics which are fully ¬ or based on relevant proportions on renewable raw materials. In view of rising oil costs, the use of biomaterials is interesting not only for sustainability reasons but also for economic reasons.
Aus jüngerer Zeit gibt es viele Beispiele für Biowerkstoffe, meistens ölbasierte Kunststoffe mit einem bestimmten Anteil an biologisch erzeugten Füllstoffen und/oder Fasern. More recently, there are many examples of biomaterials, mostly oil-based plastics with a certain proportion of biologically produced fillers and / or fibers.
Ein relativ neues Gebiet ist der Ersatz der Kunststoffe durch Kunststoffe aus nachwachsenden Rohstoffen oder aus Abfallprodukten, z. B. Polypropylen oder Polyethylen aus Zuckerrohr, Fetten oder Ölen. Sehr häufig werden biologische Füllstoffe auf der Basis von Holz verwendet. A relatively new area is the replacement of plastics by plastics from renewable raw materials or waste products, such. As polypropylene or polyethylene from sugar cane, fats or oils. Very often, biological fillers based on wood are used.
Ein häufiges Problem von solchen Biowerkstoffen ist die oft un- zureichende Thermostabilität . A common problem of such biomaterials is the often inadequate thermostability.
Außerdem führt das Einbringen eines meistens hydrophilem Materials in eine hydrophobe Umgebung, wie Kunststoffe, dazu, dass die Biowerkstoffe zur Wasseraufnahme neigen. Diese geht meis- tens mit einer Veränderung im Volumen einher, z. B. um 1 bis 6 %. Das macht diese Werkstoffe ungeeignet für Anwendungen im Außenbereich oder für feuchte Umgebungen. In addition, the introduction of a mostly hydrophilic material in a hydrophobic environment, such as plastics, causes the biomaterials tend to absorb water. This is usually accompanied by a change in volume, eg. B. by 1 to 6%. This makes these materials unsuitable for outdoor applications or humid environments.
Die hydrophobe Umgebung ist auch bei biologischen Füllstoffen mit hohen anorganischen Anteilen problematisch, insbesondere wenn ein hochgefüllter Kunststoff hergestellt werden soll. The hydrophobic environment is also problematic in biological fillers with high inorganic content, especially if a highly filled plastic is to be produced.
Auch die UV-Beständigkeit von solchen Werkstoffen ist ein Problem. Also, the UV resistance of such materials is a problem.
Es besteht daher ein Bedarf an Biowerkstoffen, welche die Nachteile der bekannten Biowerkstoffe überwinden und insbesondere eine geringe Aufnahme von Wasser bzw. Quellung, und soweit mög¬ lich eine hohe Schlagzähigkeit und eine gute Chemikalienbestän- digkeit aufweisen. There is therefore a need for biomaterials, which overcome the disadvantages of the known bio-materials and in particular have a low uptake of water and swelling, and to the extent mög ¬ Lich a high impact resistance and good chemical resistance.
Auch werden bisherige Füllstoffe häufig aus nicht nachwachsen¬ den Quellen gewonnen oder kommen aus fossilen Quellen wie Talkum und Kreide als Beispiel genannt. Also, previous fillers are often obtained from non-renewable ¬ sources or come from fossil sources such as talc and chalk called as an example.
Aufgabe Aufgabe der Erfindung ist es, eine KunststoffZusammensetzung mit einem biologischen Füllstoff bereitzustellen, welche die Nachteile des Stands der Technik vermeidet. Die hergestellten Kunststoffe können dabei auch hochgefüllte Kunststoffe sein. task The object of the invention is to provide a plastic composition with a biological filler, which avoids the disadvantages of the prior art. The plastics produced can also be highly filled plastics.
Lösung solution
Diese Aufgabe wird durch die Erfindungen mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. DerThis object is achieved by the inventions having the features of the independent claims. Advantageous developments of the inventions are characterized in the subclaims. Of the
Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird hiermit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht. Die Erfindungen umfassen auch alle sinnvollen und insbesondere alle erwähnten Kombinati¬ onen von unabhängigen und/oder abhängigen Ansprüchen. The wording of all claims is hereby incorporated by reference into the content of this description. The inventions also include all meaningful and in particular all-mentioned combination Nati ¬ ones of independent and / or dependent claims.
Die Aufgabe wird durch ein KunststoffCompound mit biologischem Anteil gelöst, wobei der KunststoffCompound mindestens (a) min¬ destens einen biomineralischen Füllstoff und (b) mindestens ein Polymer umfasst. The object is achieved by a plastic compound with a biological component, wherein the plastic compound at least (a) min ¬ least a biomineral filler, and (b) at least one polymer.
Der biologische Füllstoff kann aus vielen unterschiedlichen weltweiten Quellen stammen. Biomineralische Füllstoffe sind bi¬ ologische Füllstoffe mit einem hohen Anteil anorganischer Be¬ standteile, insbesondere aus nachwachsenden Rohstoffen. Beson- ders bevorzugt sind biologische Füllstoffe mit einem Aschegeh¬ alt von über 5 Massenprozent, bevorzugt von über 10 Massenpro¬ zent (Aschegehalt 815 °C nach DIN 51719) . Alle Angaben von Nor¬ men bei der Messung von Eigenschaften, z. B. DIN 51719, beziehen sich auf die zum Zeitpunkt der Anmeldung neueste Version der jeweiligen Norm. The biological filler can come from many different sources worldwide. Biomineralische fillers are bi ¬ ologische fillers with a high proportion of inorganic Be ¬ constituents, in particular from renewable raw materials. Particularly preferred are organic fillers having a Aschegeh ¬ ago from about 5 percent by weight, preferably of more than 10 mass pro ¬ percent (ash content 815 ° C according to DIN 51719). All information from Nor ¬ men in the measurement of properties, eg. B. DIN 51719, refer to the latest version of the respective standard at the time of registration.
Besonders bevorzugt sind pflanzliche Quellen mit einem hohen Anteil an Siliziumdioxid, besonders bevorzugt mit einem Anteil von mindestens 3 Gew.-%, bevorzugt mindestens 5 Gew.-% (bezogen auf den biologischen Füllstoff, gemessen mit Röntgenfluores- zenzanalyse) , bevorzugt mindestens 10 Gew.-%, besonders bevor¬ zugt über 15 Gew.-% oder über 25 Gew.-%. Bevorzugt sind daher Quellen mit einem Anteil von 5 bis 98 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 98 Gew.-%, besonders bevorzugt 15 bis 98 Gew.-% oder 20 bis 98 Gew . -% . Particularly preferred are vegetable sources with a high proportion of silicon dioxide, more preferably with one share of at least 3 wt .-%, preferably at least 5 wt .-% (based on the biological filler measured by dispersive x-ray fluorescence analysis), preferably at least 10 wt .-%, particularly before Trains t ¬ about 15 wt .-% or about 25 wt .-%. Preference is therefore given to sources with a content of 5 to 98 wt .-%, preferably 10 to 98 wt .-%, particularly preferably 15 to 98 wt .-% or 20 to 98 wt. -%.
Ein hoher Anteil an Siliziumdioxid und ein damit einhergehender geringerer Anteil an bioorganischen Materialien sorgen dafür, dass die Wasseraufnahme der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen gering ist. Bevorzugt ist eine Wasseraufnahme von < 0,3 Massen- %, bevorzugt ^ 0,2 (gemessen nach ISO 62) . Es kann erforderlich sein, den biomineralischen Füllstoff vor dem Einsatz zu trocknen. A high proportion of silicon dioxide and a concomitant lower proportion of bioorganic materials ensure that the water absorption of the compositions according to the invention is low. Preference is given to a water absorption of <0.3% by mass, preferably ^ 0.2 (measured according to ISO 62). It may be necessary to dry the biomineral filler before use.
Bevorzugt handelt es sich um einen biologischen Füllstoff, bzw. biomineralischen Füllstoff, welcher aus einem unendlich nach- wachsenden Rohstoff gewonnen wird. It is preferably a biological filler or biomineral filler which is obtained from an infinitely growing raw material.
Der biologische Füllstoff wird bevorzugt gewonnen aus Reishül¬ sen, Reisspelzen, Sisal, Hanf, Baumwolle, Kiefernholz, Kenaf, Bambus, Flachs, Pinienholz und/oder Zuckerrohr. The biological filler is preferably obtained from Reishül ¬ sen, rice husks, sisal, hemp, cotton, pine, kenaf, bamboo, flax, pine wood and / or sugar cane.
Der biomineralische Füllstoff ist bevorzugt die Asche, gewonnen aus Reishülsen, Reisspelzen, Sisal, Hanf, Baumwolle, Kiefernholz, Kenaf, Bambus, Flachs, Pinienholz und/oder Zuckerrohr, besonders bevorzugt die Asche aus Reishülsen und/oder Reisspel- zen, ganz besonders bevorzugt die Asche aus Reishülsen (rice hull ash, RHA) . Reishülsenasche hat dabei den besonderen Vorteil, dass sie als Abfallprodukt bei der Reisproduktion in großen Mengen zur Verfügung steht. Außerdem führt die Struktur des Reises dazu, dass die Asche schon sehr feinkörnig ist. Sie kann außerdem in ver- schiedenen Qualitätsstufen gewonnen werden. The biomineral filler is preferably the ash obtained from rice hulls, rice husks, sisal, hemp, cotton, pine, kenaf, bamboo, flax, pine and / or sugar cane, more preferably ash from rice hulls and / or rice peas, most preferably the ash from rice hulls (RHA). Rice hull ash has the particular advantage that it is available as a waste product in rice production in large quantities. In addition, the structure of the rice causes the ashes to be very fine-grained. It can also be obtained in different quality levels.
Bevorzugt ist ein Gehalt an Siliziumdioxid im Füllstoff von mindestens 20 Gew.-%, bevorzugt mindestens 40 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 60 Gew.-%. Desweiteren bevorzugt ist ein Anteil von 40 bis 98 Gew.-% (bestimmt mit Röntgenfluoreszenz- spektroskopie) , bevorzugt von 60 Gew.-% bis 98 Gew.-%, beson¬ ders bevorzugt von 80 Gew.-% bis 98 Gew.-%. Der Anteil kann auch im Bereich von 75 Gew.-% bis 98 Gew.-% liegen, bevorzugt im Bereich von 85 Gew.-% bis 98 Gew.-%. A content of silicon dioxide in the filler of at least 20% by weight, preferably at least 40% by weight, particularly preferably at least 60% by weight, is preferred. Further preferably a proportion of 40 to 98 wt .-% (determined with X-ray fluorescence spectroscopy), preferably from 60 wt .-% to 98 wt .-%, special ¬ DERS preferably from 80 wt .-% to 98 wt %. The proportion may also be in the range from 75% by weight to 98% by weight, preferably in the range from 85% by weight to 98% by weight.
Besonders bevorzugt ist ein biomineralisches Füllmaterial mit einem Gehalt an S1O2 von mindestens 80 Gew.-%, bevorzugt mindes¬ tens 90 Gew.-%. Der Gehalt kann dabei bei 80 Gew.-% bis 99 Gew.-%, bevorzugt 80 Gew.-% bis 98 Gew.-% liegen. Besonders be- vorzugt bei 90 Gew.-% bis 99 Gew.-%. Particularly preferred is a filler biomineralisches containing S1O 2 of at least 80 wt .-%, preferably Minim ¬ least 90 wt .-%. The content can be from 80% by weight to 99% by weight, preferably from 80% by weight to 98% by weight. Particularly preferred at 90 wt .-% to 99 wt .-%.
Abhängig insbesondere vom Gehalt an Kohlenstoff kann der Füll¬ stoff eine Farbe von schwarz, anthrazit, hellgrau bis dunkel¬ grau oder weiß aufweisen. Depending in particular on the carbon content of the filling material can ¬ a color of black, anthracite, light gray to dark gray or white ¬ have.
Bevorzugt ist mehr als 50 Gew.-% des Siliziumdioxids amorphes Siliziumdioxid, insbesondere mehr als 80 Gew.-%, oder mehr als 90 Gew.-%. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt der Anteil an Kohlenstoff in dem biomineralischen Füllstoff bei 0 bis 10 Gew.-%, bevorzugt bei 0 bis 6 Gew.-%, besonders bevor¬ zugt bei 0 bis 3 Gew.-%. Insbesondere Reishülsenasche weist einen hohen Anteil an amor¬ phem Siliziumdioxid auf. Abhängig von der Herstellung kann der Anteil von kristallinem Si02, insbesondere von Cristobalit mini- miert werden, insbesondere auf unter 20 Gew.-%, bevorzugt unter 10 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt auf unter 5 Gew.-%. Preferably, more than 50% by weight of the silica is amorphous silica, in particular more than 80% by weight, or more than 90% by weight. In a preferred embodiment of the invention, the proportion of carbon is in the biomineral filler at from 0 to 10 wt .-%, preferably 0 to 6 wt .-%, particularly before Trains t ¬ at 0 to 3 wt .-%. Especially rice hull ash has a high proportion of amor ¬ PHEM silica. Depending on the preparation, the proportion of crystalline SiO 2 , in particular of cristobalite, can be minimized, in particular to below 20% by weight, preferably below 10% by weight, very particularly preferably below 5% by weight.
Viele der vorgenannten Komponenten fallen als Nebenprodukt oder Abfallprodukt an. Sie stehen daher häufig in unendlichen Mengen wirtschaftlich zur Verfügung. Many of the aforementioned components are by-produced or by-product. They are therefore often economically available in infinite quantities.
Auch bleibt durch die Verwendung der Reishülsen eine Konkurrenz mit der Nahrungsmittelproduktion aus. Gleichzeitig ist das Pro¬ dukt in sehr großen Mengen weltweit verfügbar. Die Asche wird vor allem als Zusatzstoff für Betone oder Stahl eingesetzt. Also, by using the rice hulls, there is no competition with food production. At the same time the pro ¬ domestic product in large quantities is available worldwide. The ash is mainly used as an additive for concretes or steel.
Auch kann die bei der Herstellung entstehende Wärme zur Energieerzeugung eingesetzt werden.  Also, the heat generated during the production can be used to generate energy.
Das biologische Füllmaterial umfasst noch bis zu 30 Gew . ~6 wei tere Bestandteile, bevorzugt bis zu 20 Gew.-%. Bevorzugt sind weitere Oxide von Fe, AI, Zr, Na, K, Mg, Mn, Ca mit jeweils An¬ teilen von 0 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt mit Anteilen von 0 bis 3 Gew.-%. In einer Ausführungsform der Erfindung umfassen die weiterenThe biological filling material still comprises up to 30% by weight. ~ 6 other ingredients, preferably up to 20 wt .-%. Preference is given to further oxides of Fe, Al, Zr, Na, K, Mg, Mn, Ca, each with an ¬ share of 0 to 10 wt .-%, preferably 0 to 5 wt .-%, particularly preferably with proportions of 0 to 3% by weight. In one embodiment of the invention, the others include
Bestandteile ein Oxid ausgewählt aus der Gruppe von Fe, AI, Zr, Na, K, Mg, Mn, Ca mit jeweils Anteilen von 0,1 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt mit Anteilen von 0,1 bis 3 Gew.-%. Bevorzugt ist das Oxid ausgewählt aus der Gruppe von Fe und AI. Die schließt nicht aus, dass andere Oxide zu ähnlichen oder geringeren Anteilen vorkommen, wobei sich die Angaben zusammen mit dem Gehalt der anderen Bestandteile immer zu 100 % ergänzen. In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das biologische Füllmaterial mindestens folgende Bestandteile: Ingredients an oxide selected from the group of Fe, Al, Zr, Na, K, Mg, Mn, Ca in each case amounts of 0.1 to 10 wt .-%, preferably 0.1 to 5 wt .-%, particularly preferably with proportions of 0.1 to 3 wt .-%. Preferably, the oxide is selected from the group of Fe and Al. This does not rule out that other oxides occur in similar or lower proportions, the data always being 100% complementary with the content of the other constituents. In one embodiment of the invention, the biological filling material comprises at least the following components:
Es handelt sich eindeutig um einen biomineralischen Füllstoff. Zusätzlich können immer auch noch weitere Bestandteile, wie 0 bis 10 Gew.-% Kohlenstoff, bevorzugt 0 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0 bis 1 Gew.-%, enthalten sein. Des Weiteren können noch Verunreinigungen und in geringen Mengen Feuchtigkeit vorhanden sein. It is clearly a biomineral filler. In addition, further constituents, such as 0 to 10% by weight of carbon, preferably 0 to 5% by weight, particularly preferably 0 to 1% by weight, may always also be present. Furthermore, impurities and small amounts of moisture may still be present.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst das bi ologische Füllmaterial mindestens folgende Bestandteile: In a further embodiment of the invention, the biological filling material comprises at least the following constituents:
Gew. -%  Weight%
Si02 80-99 Si0 2 80-99
Fe203 0,1-1,5 Fe 2 0 3 0.1-1.5
CaO 0,1-1  CaO 0.1-1
MgO 0,1-2  MgO 0.1-2
K20 0,1-5 K 2 0 0,1-5
Na20 0,1-5 Na 2 0 0,1-5
Zr02 0-5 Zusätzlich können immer auch noch weitere Bestandteile, wie 0 bis 10 Gew.-% Kohlenstoff, bevorzugt 0 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0 bis 1 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 0,1 bis 1 Gew.-%, enthalten sein. Des Weiteren können noch Verunreinigun- gen und in geringen Mengen Feuchtigkeit vorhanden sein. Zr0 2 0-5 In addition, further constituents, such as 0 to 10 wt.% Carbon, preferably 0 to 5 wt.%, Particularly preferably 0 to 1 wt.%, Very particularly preferably 0.1 to 1 wt. be included. Furthermore, impurities may still be present and in small quantities moisture.
Der Anteil an VOC (volatile organic Compounds) liegt bevorzugt bei unter 1 Gew.-% (105 °C, 20 Stunden; Einwaage 8 g) . Bevorzugt weist das biomineralische Füllmaterial eine Tempera¬ turstabilität von mindestens 1000 °C auf. The proportion of VOCs (volatile organic compounds) is preferably less than 1% by weight (105 ° C., 20 hours, weight 8 g). Preferably, the filler material to a temperature biomineralische ¬ turstabilität of at least 1000 ° C.
Füllstoffe mit so hohem Gehalt an S1O2 weisen nicht nur eine ge¬ ringe Wasseraufnahmefähigkeit auf, sie erlauben auch höhere Temperaturen bei der Verarbeitung. Daher können solche Füllstoffe in viele Thermoplaste eingearbeitet werden. So sind auch Verarbeitungstemperaturen von über 150 °C oder über 450 °C, insbesondere weit über 450 °C, möglich. Dies erlaubt beispiels¬ weise die Einarbeitung in Polyamide wie Polyamid-6, 6. Fillers with a high content of so S1O 2 have not only a ge ¬ rings water absorption capacity, they also allow for higher temperatures during processing. Therefore, such fillers can be incorporated into many thermoplastics. Thus, processing temperatures of over 150 ° C or over 450 ° C, especially well over 450 ° C, possible. This allows ¬ example, the incorporation into polyamides such as polyamide-6, 6th
In einer nicht bevorzugten Ausführungsform weist der biomineralische Füllstoff eine mittlere Teilchengröße von bis zu 500 ym auf, bevorzugt zwischen 5 ym und 400 ym (gemessen mit Licht¬ streuung) . Dabei bezieht sich diese Angabe auf die Teilchengrö- ße in der fertigen Zusammensetzung. In a non-preferred embodiment, the biomineralische filler has a mean particle size of up to 500 ym on, preferably between 5 and 400 ym ym (measured with light scattering ¬). This specification refers to the particle size in the finished composition.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen mindestens 90 % der Teilchen des Füllstoffs bei Zusatz zur Zusammensetzung eine Teilchengröße von unter 400 ym auf (90 % Wert gemessen mit La- serbeugung) , insbesondere bevorzugt mit zusätzlich einem 50 %- Wert von unter 300 ym. In einer weiteren Ausführungsform weist der biologische Füllstoff einen 95 % Wert von unter 600 ym auf, bevorzugt zusätz¬ lich einen 50 % Wert von unter 300 ym. In einer weiteren Ausführungsform sind alle durch Laserbeugung gemessenen Teilchen im Füllstoff kleiner als 1,5 mm, bevorzugt zusätzlich mit einem 90 % Wert von unter 400 ym und einem 50 % Wert von unter 300 ym. Der biomineralische Füllstoff weist bevorzugt eine spezifische Dichte zwischen 0,08 und 3,2 g/cm3 auf, bevorzugt zwischen 1,5 und 2 , 5 g/cm3. In a preferred embodiment, at least 90% of the particles of the filler when added to the composition have a particle size of less than 400 ym (90% value measured with laser diffraction), particularly preferably additionally with a 50% value of less than 300 ym. In a further embodiment, the biological filler has a 95% value of less than 600 ym, preferably zusätz ¬ Lich a 50% value of less than 300 ym. In a further embodiment, all particles measured in the filler by laser diffraction are smaller than 1.5 mm, preferably additionally with a 90% value of less than 400 μm and a 50% value of less than 300 μm. The biomineral filler preferably has a specific gravity of between 0.08 and 3.2 g / cm 3 , preferably between 1.5 and 2.5 g / cm 3 .
Bevorzugt weist das biologische Füllmaterial eine Dichte von bis zu 2,5 g/cm3 auf, bevorzugt bis zu 2,4 g/cm3, bevorzugt von bis zu 2,3 g/cm3. Bevorzugt ist eine Dichte von mindestens 1,8 g/cm3. Die Dichte liegt daher bevorzugt in einem Bereich von 1,8 g/cm3 bis 2,5 g/cm3, insbesondere 1,8 g/cm3 bis 2,3 g/cm3, ganz besonders von 1,8 bis 2,2 g/cm3. Bevorzugt ist eine Dichte von 2,0 bis 2,4 g/cm3. Die Dichte bezieht sich dabei auf die Dichte des Materials (spezifische Dichte) nicht die Schüttdichte. Preferably, the biological filling material has a density of up to 2.5 g / cm 3 , preferably up to 2.4 g / cm 3 , preferably up to 2.3 g / cm 3 . A density of at least 1.8 g / cm 3 is preferred. The density is therefore preferably in a range from 1.8 g / cm 3 to 2.5 g / cm 3 , in particular from 1.8 g / cm 3 to 2.3 g / cm 3 , very particularly from 1.8 to 2 , 2 g / cm 3 . Preferred is a density of 2.0 to 2.4 g / cm 3 . The density refers to the density of the material (specific gravity) not the bulk density.
Die Partikel des biologischen Füllstoffs sind bevorzugt leicht porös. Bevorzugt hat es eine spezifische Oberfläche von 15 bis 30 m2/g (BET-Messung mit Stickstoff) . The particles of the biological filler are preferably slightly porous. It preferably has a specific surface area of 15 to 30 m 2 / g (BET measurement with nitrogen).
Insbesondere Reishülsenasche weist eine geringe spezifische Dichte von bis zu 2,3 g/cm3 auf, insbesondere von 1,8 bis 2,2 g/cm3. Die Dichte kann entsprechend durch das Herstellungsver- fahren beeinflusst werden. Zusammen mit dem hohen Gehalt an Siliziumdioxid ist es möglich ähnliche hoch gefüllte Komposite herzustellen, welche im Vergleich zu üblichen fossilen Füllma- terialien wie Talg oder Kreide, Glimmer, Wollastonit usw., eine geringere Dichte aufweisen. In particular, rice hull ash has a low specific gravity of up to 2.3 g / cm 3 , in particular from 1.8 to 2.2 g / cm 3 . The density can be influenced accordingly by the manufacturing process. Together with the high content of silicon dioxide, it is possible to produce similar highly filled composites, which in comparison to conventional fossil filling materials such as talc or chalk, mica, wollastonite, etc., have a lower density.
In einer Ausführungsform der Erfindung liegt das biologische Füllmaterial als Pulver vor. Bevorzugt mit einer Schüttdichte von 200 bis 800 kg/m3. In one embodiment of the invention, the biological filling material is present as a powder. Preferred with a bulk density of 200 to 800 kg / m 3 .
Es kann vorteilhaft sein, dass der Füllstoff eine bestimmte Größenverteilung aufweist. Dies kann durch Siebvorgänge It may be advantageous for the filler to have a certain size distribution. This can be done by sieving
und/oder Mahlvorgänge erreicht werden. and / or grinding operations can be achieved.
Abhängig von der Anwendung kann es vorteilhaft sein, biomineralischen Füllstoff mit einer bestimmten Größenverteilung einzusetzen. So können beispielsweise auf dem Füllstoff in einem vorgelagerten Schritt alle Teilchen mit einer Größe über 100 ym, bevorzugt über 80 ym, insbesondere über 60 ym, durch einen Siebschritt entfernt werden. Dieser gesiebte biomineralische Füllstoff ist besonders gut geeignet. Bevorzugt haben Suspensionen des biologischen Füllmaterials in Wasser einen pH von 4-7 in einer anderen Ausführungsform von 6- 8 (jeweils gemessen als 5 Gew.-% bei Raumtemperatur) . Depending on the application, it may be advantageous to use biomineral filler with a certain size distribution. Thus, for example, on the filler in an upstream step, all particles having a size of more than 100 μm, preferably more than 80 μm, in particular more than 60 μm, can be removed by a sieving step. This sieved biomineral filler is particularly well suited. Preferably, suspensions of the biological filler in water have a pH of 4-7 in another embodiment of 6-8 (each measured as 5 wt% at room temperature).
In einer bevorzugten Ausführungsform sind mindestens 50 % der Teilchen des Füllstoffs kugelförmig bezogen auf die Anzahl, bevorzugt mindestens 60 % insbesondere mindestens 80 % (bestimmt über Mikroskopie) . Dies bedeutet, dass diese Partikel nähe¬ rungsweise durch eine Kugel oder einen Rotationsellipsoid be¬ schrieben werden können, wobei das Aspektverhältnis der Achsen nicht größer als 3:1 ist, insbesondere nicht größer als 1,5:1. In a preferred embodiment, at least 50% of the particles of the filler are spherical in number, preferably at least 60%, in particular at least 80% (determined by microscopy). This means that these particles can be ¬ be written near ¬ approximated by a sphere or an ellipsoid of revolution, wherein the aspect ratio of the axes is not greater than 3: 1, more preferably not greater than 1.5: 1.
Der Anteil des biomineralischen Füllstoffs liegt bevorzugt bei mindestens 15 Gew.-% bezogen auf den Compound, besonders bevor- zugt bei mindestens 20 Gew.-%, besonders bevorzugt von 15 Gew.- % bis 90 Gew.-%, insbesondere bei 15 Gew.-% bis 80 Gew.-%, be¬ sonders bevorzugt ist ein Anteil von 10 Gew.-% bis 40 Gew.-%. Durch den biomineralischen Füllstoff wird auch der Gehalt an nachwachsenden Rohstoffen im Verbundwerkstoff erhöht. Dadurch können die meistens ölbasierten Kunststoffe eingespart werden. The proportion of the biomineral filler is preferably at least 15% by weight, based on the compound, particularly preferably Trains t is at least 20 wt .-% preferably, more preferably from 15 wt% to 90 wt .-%, in particular 15 wt .-% to 80 wt .-%, Sonders be ¬ a proportion of 10 parts by weight % to 40% by weight. The biomineral filler also increases the content of renewable raw materials in the composite material. As a result, the most oil-based plastics can be saved.
Es können auch Mischungen mehrerer biologischer Füllstoffe ver- wendet werden. So können Füllstoffe aus der Basis von Asche mit anderen biologischen Füllstoffen kombiniert werden. Bevorzugt ist dabei mindestens ein biologischer Füllstoff, ein Füllstoff auf der Basis von Asche. Der mindestens eine weitere Füllstoff ist bevorzugt ausgewählt aus Reishülsen, Reisspelzen, Holz, Si- sal, Hanf, Baumwolle, Kiefernholz, Kenaf, Bambus, Flachs, Pi¬ nienholz und/oder Zuckerrohr. So kann beispielsweise Asche aus Reishülsen oder Reisspelzen mit anderen biologischen Füllstoffen kombiniert werden. Der weitere biologische Füllstoff kann auch Fasern umfassen, beispielsweise Holzfasern, Sisalfasern, Hanffasern, Jutefasern, Baumwollfasern. Mixtures of several biological fillers can also be used. For example, ash-based fillers can be combined with other biological fillers. Preference is given to at least one biological filler, a filler based on ash. The at least one further filler is preferably selected from rice husks, rice husks, wood, Si sal, hemp, cotton, pine, kenaf, bamboo, flax, Pi ¬ nienholz and / or sugar cane. For example, ash from rice hulls or rice husks can be combined with other biological fillers. The additional biological filler may also comprise fibers, for example wood fibers, sisal fibers, hemp fibers, jute fibers, cotton fibers.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der biologische Füllstoff mindestens zu 30 Gew.-% biologische Füll¬ stoffe auf der Basis von Asche, bevorzugt mindestens 50 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 60 Gew.%, bezogen auf sämtliche verwendeten biologischen Füllstoffe. In a preferred embodiment of the invention, the biological filler comprises at least 30 wt .-% organic filler ¬ materials on the basis of the ash, preferably at least 50 wt .-%, more preferably at least 60 wt.%, Based on all used biological fillers.
Das mindestens eine Polymer ist bevorzugt ein thermoplastisches oder vernetzbares Polymer, Duroplast oder ein thermoplastisches Elastomer. The at least one polymer is preferably a thermoplastic or crosslinkable polymer, thermoset or a thermoplastic elastomer.
Dabei werden unter thermoplastischem Polymer oder thermoplastischem Elastomer (b) beliebige thermoplastisch verformbare Poly- mere verstanden, die neu oder Recyclat/Mahlgüter aus alten thermoplastischen Polymeren sein können. Bevorzugt sind Thermoplasten mit einer Viskosität entsprechend einem Schmelzindex (MFI, 230 °C / 2,16 kg) von Polypropylen (PP) von mindestens 20 g/10 Min. Bevorzugt sind solche, deren Viskosität einem MFI von PP von 20 bis 300 g/10 min, besonders bevorzugt von 50 g/10 min bis 200 g/10 min, entspricht. Under thermoplastic polymer or thermoplastic elastomer (b) are any thermoplastically deformable poly- understood that may be new or recyclate / regrind from old thermoplastic polymers. Preference is given to thermoplastics having a viscosity corresponding to a melt index (MFI, 230 ° C./2.16 kg) of polypropylene (PP) of at least 20 g / 10 min. Preference is given to those whose viscosity corresponds to an MFI of PP of from 20 to 300 g / 10 min, more preferably from 50 g / 10 min to 200 g / 10 min corresponds.
Verwendet werden können beispielsweise Polyolefine, wie Po- lyethylen, Polypropylen, Polybutylen, Polyisobutylen und Poly- 4- methyl-l-penten, Polyolefincopolymere, wie Luflexen® (Ba- sell) , Nordel® (Dow) und Engage® (DuPont) , Cycloolefincopolyme¬ re, wie Topas® (Celanese) , Polytetrafluoroethylen (PTFE) , Ethy- len/Tetrafluoroethylen-Copolymere (ETFE) , Polyvinylidendifluo- rid (PVDF) , Polyvinylchlorid (PVC) , Polyvinylidenchlorid, Po- lyvinylalkohole, Polyvinylester, wie Polyvinylacetat , Vinyles- tercopolymere, wie Ethylen/Vinylacetat-Copolymere (EVA) , Po- lyvinylalkanale, wie Polyvinylacetal und Polyvinylbutyral , (PVB) , Polyvinylketale, Polyamide, wie Polyamed-6, Polyamid-12, Polyamid-6, 6, PA 6.66 Triple 6, oder Mischungen aus PA 66 Rezyk- lat mit PA 6 oder anderen Anteilen an PA, Polyamid-6, 10, Po- lyimide, Polystyrole, Polycarbonat , Polycarbonat-Copolymere und physikalische Blends von Polycarbonaten mit Acryl-Butadien- Styrol-Copolymeren, Acrylnitril-Styrol-Acrylester-Copolymeren, Polymethylmethacrylaten, Polybutylacrylaten, Polybutylmethac- rylaten, Polybutylenterephthalaten und Polyethylenterephthala- ten, Polyester wie Polyethylenterephthalat (PET) , Polybutylen- terephthalat (PBT) und Polyethylennaphthalat (PEN) , Copolymeri- sate, Umesterungsprodukte und physikalische Gemische (Blends) der zuvor genannten Polyalkylenterephthalate, Po- ly (meth) acrylate, Polyacrylamide, Polyacrylnitril , Po- ly (meth) acrylat/ Polyvinylidendifluorid-Blends , Polyurethane,For example, polyolefins such as polyethylene, polypropylene, polybutylene, polyisobutylene and poly-4-methyl-1-pentene, polyolefin copolymers such as Luflexen® (Basel), Nordel® (Dow) and Engage® (DuPont) can be used. Cycloolefincopolyme ¬ re as Topas® (Celanese), polytetrafluoroethylene (PTFE), ethylene len / tetrafluoroethylene copolymers (ETFE), Polyvinylidendifluo- chloride (PVDF), polyvinyl chloride (PVC), polyvinylidene chloride, polyvinyl lyvinylalkohole, polyvinyl esters such as polyvinyl acetate, Vinyl ester copolymers, such as ethylene / vinyl acetate copolymers (EVA), polyvinylalkanals, such as polyvinyl acetal and polyvinyl butyral, (PVB), polyvinyl ketals, polyamides, such as Polyamed-6, polyamide-12, polyamide-6, 6, PA 6.66 triple 6 , or mixtures of PA 66 recyclate with PA 6 or other proportions of PA, polyamide-6, 10, polyimides, polystyrenes, polycarbonate, polycarbonate copolymers and physical blends of polycarbonates with acrylic-butadiene-styrene copolymers, acrylonitrile -styrene acrylics terpolymers, polymethyl methacrylates, polybutyl acrylates, polybutyl methacrylates, polybutylene terephthalates and polyethylene terephthalates, polyesters such as polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT) and polyethylene naphthalate (PEN), copolymers, transesterification products and physical blends of the above mentioned polyalkylene terephthalates, poly (meth) acrylates, polyacrylamides, polyacrylonitrile, poly (meth) acrylate / polyvinylidene difluoride blends, polyurethanes,
Polystyrol, Styrolcopolymere, wie Styrol/ Butadien-Copolymere, Styrol/-Acrylnitril-Copolymere (SAN) , Acrylester-Styrol- Acrylnitril (ASA) , Alphamethyl-Styrol-Acrylnitril-Copolymerisat (AMSAN) , Styrol-Butadien-Styrol (SBS) , Styrol/Ethylmethacrylat- Copolymere, Styrol/Butadien/Ethylacrylat-Copolymere, Sty- rol/Acrylnitril/Methacrylat-Copolymere, Acryl- nitril/Butadien/Styrol-Copolymere (ABS) und Methac- rylat/Butadien/- Styrol-Copolymere (MBS) , Polyether wie Poly- phenylenoxid, Polyetherketone, Vinylestercopolymere, Polysulfo- ne, wie z. B. Polyethylenterephthalat oder Polybutylentereph- thalate, Polyethersulfone, Polyetherimide, Polyphenylenoxid,Polystyrene, styrene copolymers, such as styrene / butadiene copolymers, Styrene / acrylonitrile copolymers (SAN), acrylic ester-styrene-acrylonitrile (ASA), alpha-methyl-styrene-acrylonitrile copolymer (AMSAN), styrene-butadiene-styrene (SBS), styrene / ethyl methacrylate copolymers, styrene / butadiene / ethyl acrylate Copolymers, styrene / acrylonitrile / methacrylate copolymers, acrylonitrile / butadiene / styrene copolymers (ABS) and methacrylate / butadiene / styrene copolymers (MBS), polyethers such as polyphenylene oxide, polyether ketones, vinyl ester copolymers, Polysulfone ne, such as. Polyethylene terephthalate or polybutylene terephthalate, polyethersulfone, polyetherimide, polyphenylene oxide,
Polyphenylensulfid, Polyglykole wie Polyoxymethylen (POM) , Po- lyaryle wie Polyhenylen, Polyarylenvinylene, Silicone, Low den- sity-Polyethylen (LDPE) , high density Polyethylen (HDPE) , Iono- mere, thermoplastische und duroplastische Polyurethane sowie deren Mischungen. Polyphenylene sulfide, polyglycols such as polyoxymethylene (POM), polyaryls such as polyhenylene, polyarylenevinylenes, silicones, low-density polyethylene (LDPE), high density polyethylene (HDPE), ionomers, thermoplastic and thermosetting polyurethanes and mixtures thereof.
Als Polyamide können beispielsweise Polyamid-6, Polyamid-66, Triple 6.66 und PA 66 mit Anteilen PA 6, Mischungen und ent¬ sprechende Copolymerisate eingesetzt werden. The polyamides can Triple 6.66 and PA 66 PA 6 with proportions, mixtures and ent ¬ speaking copolymers are used, for example polyamide-6, polyamide-66.
Der mindestens eine Thermoplast kann auch Teil eines Blends sein, beispielsweise in Blends aus Styrolpolymeren wie SAN mit Polymethacrylnitril (PMI) oder chloriertem Polyethylen, oder Polyvinylchlorid mit Methylacrylat-Butadien-Styrol- Copolymerisat (MBS), ASA und/oder ABS. Wichtig ist dabei, dass die erhaltene Mischung noch ein Thermoplast ist. The at least one thermoplastic may also be part of a blend, for example in blends of styrene polymers such as SAN with polymethacrylonitrile (PMI) or chlorinated polyethylene, or polyvinyl chloride with methyl acrylate-butadiene-styrene copolymer (MBS), ASA and / or ABS. It is important that the resulting mixture is still a thermoplastic.
Bevorzugt ist mindestens ein Thermoplast ein Polyolefin, beson¬ ders bevorzugt Polypropylen (PP) oder Polyethylen (PE) und de- ren Copolymerisate oder Mischpolymerisate wie etwa mit EPDMPreferably at least one thermoplastic is a polyolefin, special ¬ DERS preferably polypropylene (PP) or polyethylene (PE) and de- ren copolymers or copolymers such as EPDM
(Ethylen-Propylen-Dien) modifiziertes PP, Ethylen-Vinylacetat- Copolymer (EVA) , Kautschukmischungen oder auch im Reaktor PP- EPDM hergestellte Typen, z.B. nach Kaskadenprinzip jede Stufe bringt z.B. + 5 % EPDM. (Ethylene-propylene-diene) modified PP, ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA), rubber mixtures or in the reactor PP- EPDM manufactured types, eg cascade principle each stage brings eg + 5% EPDM.
Es kann auch ein Duroplast verwendet werden. Dies sind bevor- zugt Polymere umfassend die vorstehend genannten Polymere, wel¬ che zusätzlich untereinander vernetzt sind. Dies kann durch entsprechende Wahl der Monomere und/oder Zusatz mindestens ei¬ nes Vernetzers geschehen. Beispiele sind duroplastische Kunst¬ harze wie Diallylphthalat-Harze (PDAP) , Epoxidharze (EP) , Ami- noplaste (z. B. Harnstoffharze, Melaminharze, Dicyandiamidhar- ze) , Phenoplaste (z. B. Phenolharze beispielsweise Phenol- Formaldehydharz) , Furfurylalkohol-Formaldehyd-Harze (FF) , Unge¬ sättigte Polyesterharze (UP) , Polyurethan-Harze (PU) , Reakti¬ onsspritzgegossene Polyurethan-Harze (RIM-PU) , Furanharze, Vi- nylesterharze (VE, VU) , Polyester-Melamin-Harze, Gemische von Diallylphthalat- (PDAP) oder Diallyl-isophthalat (PDAIP)- Harzen, Silikonharze. It can also be used a thermoset. These are forthcoming Trains t polymers comprising the aforementioned polymers, wel ¬ che are additionally crosslinked with each other. This can be done by appropriate choice of monomers and / or addition of at least ei ¬ nes crosslinker. Examples are thermoset ¬ resins such as diallyl phthalate resins (PDAP), epoxy resins (EP), amino noplaste (eg. As urea resins, melamine resins, Dicyandiamidhar- ze), phenolic resins (eg., Phenol resins, for example phenol-formaldehyde resin), furfuryl alcohol formaldehyde resins (FF), Unge ¬ saturated polyester resins (UP), polyurethane resins (PU), Reakti ¬ onsspritzgegossene polyurethane resins (RIM-PU), furan resins, vinyl nylesterharze (VE VU), polyester-melamine Resins, blends of diallyl phthalate (PDAP) or diallyl isophthalate (PDAIP) resins, silicone resins.
Ebenfalls möglich sind Kunststoffe auf der Basis von Po- lylactat. Also possible are plastics based on polylactate.
Die verwendeten Polymere müssen bei den eingesetzten Temperaturen verarbeitbar sein. Es kann sich um kristallines oder amorphes Polyolefin handeln. The polymers used must be processable at the temperatures used. It may be crystalline or amorphous polyolefin.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist mindestens 50 Gew.-%, 60 Gew.-%, 70 Gew.-%, 90 Gew.-%, bevorzugt 100 Gew.- % des eingesetzten Polymers und/oder Elastomers mindestens ein Polyolefin. In a preferred development of the invention, at least 50% by weight, 60% by weight, 70% by weight, 90% by weight, preferably 100% by weight of the polymer and / or elastomer used is at least one polyolefin.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das Polyolefin mindestens anteilig ebenfalls aus nachwachsenden Quel- len, z. B. Zuckerrohr, Fetten oder Ölen, gewonnen. Zusammen mit dem biologischen Füllstoff kann so ein Verbundmaterial erhalten werden, das zu mehr als 30 Gew.-%, bevorzugt mehr als 50 Gew.- %, besonders bevorzugt mehr als 65 Gew.-% aus nachwachsenden Quellen hergestellt wurde. Solche Quellen sind beispielsweise Pflanzen, wie Zuckerrohr, es können aber auch Fette oder Öle sein, welche auch als Abfallprodukte anfallen. In a further embodiment of the invention, the polyolefin is at least partly also made from renewable sources. len, z. As sugarcane, fats or oils, won. Together with the biological filler, a composite material can thus be obtained which has been produced at more than 30% by weight, preferably more than 50% by weight, particularly preferably more than 65% by weight, from renewable sources. Such sources are, for example, plants, such as sugar cane, but it can also be fats or oils, which are also produced as waste products.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist der Thermoplast (b) ein mittleres Molekulargewicht Mw im Bereich von 10.000 bis 200.000 auf (gemessen durch Ultrazentrifuge), bevorzugt von 100.000 bis 200.000. In one embodiment of the invention, the thermoplastic (b) has an average molecular weight M w in the range of 10,000 to 200,000 (measured by ultracentrifuge), preferably from 100,000 to 200,000.
Dabei schließen Polyethylen und Polypropylen jeweils auch Copo- lymere des Ethylens bzw. Propylens mit einem oder mehreren a- Olefin oder Styrol mit ein. So werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter Polyethylen auch Copolymere mit umfasst, die neben Ethylen als Hauptmonomer (mindestens 50 Gew . ~6 ) ein oder mehrere Comonomere einpolymerisiert enthalten, bevorzugt gewählt aus Styrol, Vinylacetat oder α-Olefine wie beispiels¬ weise Propylen, 1-Buten, 1-Hexen, 4-Methyl-l-Penten, 1-Octen, 1-Decen, 1-Dodecen, n- a-C22H44, n- a-C24H48 und n-a-C2oH4o. Im Rah¬ men der vorliegenden Erfindung werden unter Polypropylen auch Copolymere mit umfasst, die neben Propylen als Hauptmonomer (mindestens 50 Gew.-%) ein oder mehrere Comonomere einpolymeri¬ siert enthalten, bevorzugt gewählt aus Styrol, Ethylen, 1- Buten, 1-Hexen, 4-Methyl-l-Penten, 1-Octen, 1-Decen, 1-Dodecen, n- a-C22H44, n- a-C24H48 und n-a-C2oH4o. Der Compound umfasst bevorzugt mindestens 5 Gew.-% der Kompo¬ nente (a) , bevorzugt von 5 Gew.-% bis 80 Gew.-%. Bevorzugt beträgt die Glasübergangstemperatur (TG, bestimmbar als Wendepunkt im DSC-Diagramm) für den mindestens einen Thermoplasten unter 150 °C, bevorzugt liegt sie zwischen 60 °C und 120 °C. In this case, polyethylene and polypropylene also include copolymers of ethylene or propylene with one or more α-olefins or styrene. Thus, in the context of the present invention, polyethylene copolymers comprised, the (wt least 50th ~ 6) in addition to ethylene as the principal monomer one or copolymerized more comonomers, preferably selected from styrene, vinyl acetate or α-olefins such as Example ¬, propylene, 1-butene, 1-hexene, 4-methyl-1-pentene, 1-octene, 1-decene, 1-dodecene, n-aC 22 H 44 , n-aC 24 H 48 and NaC 2 oH 4 o. In the Rah ¬ men of the present invention are polypropylene also includes copolymers containing, as the main monomer in addition to propylene (at least 50 wt .-%) containing one or more comonomers einpolymeri ¬ Siert, preferably selected from styrene, ethylene, 1-butene, 1-hexene, 4-methyl-1-pentene, 1-octene, 1-decene, 1-dodecene, n-α-C22H 44 , n-α-C24H 48 and Na-C2oH 4 o. The compound preferably comprises at least 5% by weight. the compo ¬ component (a), preferably from 5 wt .-% to 80 wt .-%. The glass transition temperature (T G , determinable as inflection point in the DSC diagram) for the at least one thermoplastic is preferably below 150 ° C., preferably between 60 ° C. and 120 ° C.
Bei der Compoundierung kann auch noch mindestens ein kompatibi- litätsforderndes Additiv (c) verarbeitet werden. During compounding, at least one compatibilizing additive (c) may also be processed.
Solche Verträglichkeitsvermittler oder Koppler (coupling agents) sind bevorzugt Verbindungen auf der Basis von Malein¬ säureanhydrid, maleinierte Polyethylene oder maleinierte Polyp- ropylene, oder Copolymere aus Ethylen oder Propylen und Acryl- säure, Methacrylsäure oder Trimellitsäure . Der Gehalt an sol¬ chen Kopplern liegt bevorzugt zwischen 0 und 8 Gew.-%. Such compatibilizers or coupler (coupling agents) are preferably compounds based on maleic anhydride ¬, maleated polyethylene or maleated Polyp- ropylene, or copolymers acid from ethylene or propylene and acrylic, methacrylic acid, or trimellitic acid. The content of such couplers is preferably between 0 and 8% by weight.
Als Verträglichkeitsvermittler können auch gesättigte oder ungesättigte Organosilane eingesetzt werden. Funktionelle Organo- siloxane können die Verträglichkeit erhöhen. Funktionelle Orga- nosiloxane, z. B. Organylorganyloxysilane, sind in diesem Zu- sammenhang solche Silane, die mindestens einen über ein Kohlenstoffatom an das Siliziumatom gebundenen organischen Rest tragen, der seinerseits eine funktionelle Gruppe enthalten kann. Die leichtere Dispergierung dürfte auf eine durch das Silan be¬ wirkte Hydrophobierung der Oberfläche des biologischen Füll- Stoffs zurückzuführen sein. Bevorzugt sind daher Silane, welche mindestens einen hydrolysierbaren Rest und mindestens einen nicht hydrolysierbaren Rest tragen. As a compatibilizer also saturated or unsaturated organosilanes can be used. Functional organosiloxanes can increase the compatibility. Functional organosiloxanes, eg. For example, organylorganyloxysilanes are in this context those silanes which carry at least one organic radical bound to the silicon atom via a carbon atom, which in turn may contain a functional group. The easier dispersion is likely to be due to be ¬ worked through the silane waterproofing the surface of the biological filling material. Preference is therefore given to silanes which carry at least one hydrolyzable radical and at least one nonhydrolyzable radical.
Falls Silane mit mindestens einer vernetzbaren Gruppe verwendet werden, können diese Silane Reste mit mindestens einer ungesät¬ tigten Kohlenstoffbindung enthalten, beispielsweise Vinyl-, Ac- rylat oder Methacrylatgruppen . Es können auch Epoxidgruppen vorhanden sein. Es kann erforderlich sein zusätzlich Vernetzer zuzugeben, wenn Substanzen mit vernetzbaren Gruppen zugegeben werden. Außerdem kann es erforderlich sein mindestens ein Lösungsmittel zuzugeben. Das Lösungsmittel kann auch Wasser sein, beispielsweise um zugegebene Silane zu hydrolysieren . If silanes are used having at least one crosslinkable group, these groups may contain silanes with at least one ungesät ¬ saturated carbon bond, for example vinyl, Ac triacrylate or methacrylate groups. There may also be epoxide groups. It may be necessary to additionally add crosslinkers if substances with crosslinkable groups are added. In addition, it may be necessary to add at least one solvent. The solvent may also be water, for example to hydrolyze added silanes.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Zusammensetzung weiterhin mindestens einen Zuschlagstoff (d) . Beispiele für Zuschlagstoffe sind Stabilisatoren, insbesondere Licht- und UV-Stabilisatoren, beispielsweise sterisch gehinderte Amine (HALS), 2 , 2 , 6, 6-Tetramethylmorpholin-N-Oxide oder 2 , 2 , 6, 6-Tetramethylpiperidin-N-Oxide (TEMPO) und andere N- Oxydderivate wie NOR. In one embodiment of the present invention, the composition further comprises at least one additive (d). Examples of additives are stabilizers, in particular light and UV stabilizers, for example sterically hindered amines (HALS), 2, 2, 6, 6-tetramethylmorpholine-N-oxides or 2, 2, 6, 6-tetramethylpiperidine-N-oxides ( TEMPO) and other N-oxide derivatives such as NOR.
Weitere Beispiele für geeignete Zuschlagstoffe sind UV-Absorber wie beispielsweise Benzophenon oder Benzotriazole. Weitere Beispiele für geeignete Zuschlagstoffe sind Pigmente, die ebenfalls eine Stabilisierung gegen UV-Licht bewirken können, wie beispielsweise Titandioxid (z. B. als Weißpigment), bzw. geeignete Ersatzweißpigmente, Ruß, Eisenoxid, andere Me¬ talloxide und organische Pigmente, beispielsweise Azo- und Phthalocyanin-Pigmente . Further examples of suitable additives are UV absorbers such as benzophenone or benzotriazoles. Further examples of suitable additives are pigments, which can also cause a stabilization against UV light, such as titanium dioxide (for. Example, as a white pigment), or suitable substitute of white pigments, carbon black, iron oxide, other Me ¬-metal oxides and organic pigments, for example azo and phthalocyanine pigments.
Weitere Beispiele für geeignete Zuschlagstoffe sind Biozide, insbesondere Fungizide. Weitere Beispiele für geeignete Zuschlagstoffe sind Säurefän¬ ger, beispielsweise Erdalkalihydroxide oder Erdalkalioxide oder Fettsäuresalze von Metallen, insbesondere Metallstearate, be¬ sonders bevorzugt Zinkstearat und Calciumstearat, und weiterhin Kreide und Hydrotalcite. Dabei können einige Fettsäuresalze von Metallen, insbesondere Zinkstearat und Calciumstearat , auch als Schmiermittel bei der Verarbeitung wirken. Weitere Beispiele für Zuschlagstoffe sind Antioxidantien z. B. auf Basis von Phenolen, wie alkylierte Phenole, Bisphenole, bicyclische Phenole oder Antioxidantien auf Basis von Benzo- furanonen, organischen Sulfiden und/oder Diphenylaminen . Weitere Beispiele für geeignete Zuschlagstoffe sind Weichma¬ cher, z. B. Ester von Dicarbonsäuren wie Phthalate, organische Phosphate, Polyester und Polyglycolderivate . Further examples of suitable additives are biocides, in particular fungicides. Further examples of suitable additives are Säurefän ¬ ger, for example, alkaline earth metal hydroxides or alkaline earth metal oxides or fatty acid salts of metals, in particular metal stearates, be ¬ Sonders preferably zinc stearate and calcium stearate, and further Chalk and hydrotalcite. In this case, some fatty acid salts of metals, especially zinc stearate and calcium stearate, also act as a lubricant in the processing. Further examples of additives are antioxidants z. Based on phenols, such as alkylated phenols, bisphenols, bicyclic phenols or antioxidants based on benzofuranones, organic sulfides and / or diphenylamines. Further examples of suitable additives are Weichma ¬ cher, z. As esters of dicarboxylic acids such as phthalates, organic phosphates, polyesters and polyglycol derivatives.
Weitere Beispiele für geeignete Zuschlagstoffe sind Schlag- zähmodifikatoren (z. B. Polyamide, PolybutylenterephthalateFurther examples of suitable additives are impact modifiers (for example polyamides, polybutylene terephthalates
(PBT) ) und Flammschutzmittel. Beispiele für Flammschutzmittel, insbesondere polycarbonatbasierende Zusammensetzungen, sind Ha¬ logenverbindungen, insbesondere auf Basis von Chlor und Brom sowie Phosphor enthaltende Verbindungen. Bevorzugt enthalten die Zusammensetzungen phosphorhaltige Flammschutzmittel aus den Gruppen der mono- und oligomeren Phosphor- und Phosphonsäurees- ter, Phosphonatamine und Phosphazene, wobei auch Mischungen von mehreren Komponenten ausgewählt aus einer oder verschiedenen dieser Gruppen als Flammschutzmittel zum Einsatz kommen können. Auch andere hier nicht speziell erwähnte Phosphorverbindungen können alleine oder in beliebiger Kombination mit anderen (PBT)) and flame retardants. Examples of flame retardants, in particular polycarbonate-based compositions are Ha ¬ homologous compounds, containing in particular based on chlorine and bromine, and phosphorus compounds. The compositions preferably contain phosphorus-containing flame retardants from the groups of the mono- and oligomeric phosphoric and phosphonic acid esters, phosphonatoamines and phosphazenes, it also being possible to use mixtures of a plurality of components selected from one or more of these groups as flame retardants. Other phosphorus compounds not specifically mentioned herein may be used alone or in any combination with others
Flammschutzmitteln eingesetzt werden. Weitere Flammschutzmittel können organische Halogenverbindungen wie Decabrombisphe- nylether, Tetrabrombisphenol , anorganische Halogenverbindungen wie Ammoniumbromid, StickstoffVerbindungen, wie Melamin, Mela- minformaldehyd-Harze, anorganische Hydroxidverbindungen wie Mg- , Al-Hydroxid, anorganische Verbindungen wie Antimonoxide, Ba¬ riummetaborat, Hydroxoantimonat , Zirkonoxid, Zirkonhydroxid, Molybdenoxid, Ammoniummolybdat , Zinkborat, Ammoniumborat, Bari¬ ummetaborat, Talk, Silikat, Siliziumoxid und Zinnoxid sowie Si- loxanverbindungen sein. Die Flammschutzmittel werden oft in Kombination mit sogenannten Antidrippingmitteln verwendet, welche die Neigung des Materials zum brennenden Abtropfen im Brandfall verringern. Beispielhaft seien hier Verbindungen der Substanzklassen der fluorierten Po- lyolefine, der Silikone sowie Aramidfasern genannt. Diese kön- nen auch in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen zum Einsatz kommen. Bevorzugt werden fluorierte Polyolefine als Antidrip- pingmittel eingesetzt. Flame retardants are used. Other flame retardants may include organic halogen compounds such as Decabrombisphe- vinyl ether, tetrabromobisphenol, inorganic halogen compounds such as ammonium bromide, nitrogen compounds such as melamine, melamine minformaldehyd resins, inorganic hydroxide compounds, such as Mg, Al hydroxide, inorganic compounds such as antimony oxides, Ba ¬ riummetaborat, hydroxoantimonate, zirconia , Zirconium hydroxide, Molybdenum oxide, ammonium, zinc borate, ammonium borate, Bari ¬ ummetaborat, talc, silicate, silicon oxide and tin oxide, and Si be loxanverbindungen. The flame retardants are often used in combination with so-called anti-drip agents, which reduce the tendency of the material for burning dripping in case of fire. By way of example, compounds of the substance classes of the fluorinated polyolefins, the silicones and aramid fibers may be mentioned here. These can also be used in the compositions according to the invention. Fluorinated polyolefins are preferably used as antiperspirants.
Weitere Beispiele für Zuschlagstoffe sind anorganische Füll- Stoffe, die in Teilchen und/oder Schichtform vorliegen, wieFurther examples of additives are inorganic fillers which are present in particles and / or layer form, such as
Talkum, Kreide, Kaolin, Mica, Wollastonit, Kaolin, Kieselsäu¬ ren, Magnesiumkarbonat, Magnesiumhydroxid, Kalziumkarbonat, Feldspat, Bariumsulfat, Ferrit, Eisenoxid, Metallpulver, Oxide, Chromate, Glaskugeln, Hohlglaskugeln, Pigmente, Silica, hohl- kuglige Silikatfüllstoffe und/oder Schichtsilikate. Diese haben bevorzugt eine Partikelgröße zwischen 2 und 500 ym (gemessen mit Lichtstreuung) . Talc, chalk, kaolin, mica, wollastonite, kaolin, Kieselsäu ¬ reindeer, magnesium carbonate, magnesium hydroxide, calcium carbonate, feldspar, barium sulfate, ferrite, iron oxide, metallic powder, oxides, chromates, glass beads, hollow glass beads, pigments, silica, hollow globular silicate fillers and / or phyllosilicates. These preferably have a particle size between 2 and 500 ym (measured with light scattering).
Die Zusammensetzung kann auch zusätzlich Vernetzer enthalten, welche zu einer Vernetzung des Thermoplasts oder Duroplasts, beispielsweise bei Bestrahlung oder Erwärmung führen können. The composition may also contain additional crosslinkers, which can lead to crosslinking of the thermoplastic or thermoset, for example by irradiation or heating.
Falls die aus der Zusammensetzung hergestellten Formmassen aufgeschäumt sein sollen, können chemische oder physikalische Treibmittel in flüssiger oder fester Form in die Zusammenset¬ zung eingeführt werden, z.B. Natriumbicarbonat mit Citronensäu- re oder thermolabile Carbamate . Vorzugsweise werden hierzu en¬ dotherme Schäummittel verwendet. Eine weitere Möglichkeit, zu einer Schäumung zu gelangen, ist die Verwendung von Mikrosphä- ren, die beispielsweise mit Gasen oder verdampfbaren Flüssig¬ keiten gefüllt sind. Zur Füllung eignen sich besonders Alkane wie Butan, Pentan oder Hexan, aber auch deren halogenierte De- rivate, wie beispielsweise Dichlormethan oder Perfluorpentan . If the molding produced from the composition to be foamed, chemical or physical blowing agent may be introduced in liquid or solid form in the Zusammenset ¬ pollution, acid or sodium bicarbonate, for example, with Citronensäu- thermolabile carbamates. This en ¬ dotherme foaming agents are preferably used. Another way, too to reach a foaming, is ren the use of Mikrosphä- which are filled for example with gases or vaporizable liquid ¬ speeds. Suitable fillers are, in particular, alkanes, such as butane, pentane or hexane, but also their halogenated derivatives, such as, for example, dichloromethane or perfluoropentane.
Alternativ kann die Schäumung auch durch Einstellung entsprechender Verfahrensparameter (Temperatur der Extrusion, Abkühlungsrate des Vollprofils) erreicht werden, wenn die Zusammen- setzung Stoffe enthält, die unter den Verfahrensbedingungen gasförmig werden (z.B. Wasser, Kohlenwasserstoffe, etc.). Vorzugsweise handelt es sich dabei um geschlossene Poren. Alternatively, foaming may also be achieved by adjustment of appropriate process parameters (extrusion temperature, full profile cooling rate) if the composition contains substances that become gaseous under the process conditions (e.g., water, hydrocarbons, etc.). Preferably, these are closed pores.
Es können auch Mischungen von Zuschlagstoffen verwendet werden. Mixtures of aggregates can also be used.
Als weitere Verstärkungsstoffe als Zuschlagstoffe seien bei¬ spielhaft Glasfasern, insbesondere Kurzglasfasern, Kohlenstoff¬ fasern (Carbonfasern, Graphitfasern) , Borfasern, Aramid- (p- oder m-Aramidfasern (z.B. Kevlar ® oder Nomex ® , DuPont) oder deren Gemische) und Basaltfasern genannt, wobei die genannten Verstärkungsfasern als Langfasern oder Filamente mit den üblichen Verhältnissen (Länge zu Durchmesser) , auch in Form einer Mischung von verschiedenen Fasern eingesetzt werden können. Es können auch thermoplastische Fasern z.B. aus PP, PA, PET, PP- Siliziumfasern usw. oder Pflanzenfasern, Naturfasern oder Fasern aus natürlichen Polymeren zugegeben werden. Beispiele dafür sind Jute-, Baumwoll-, Sisal- und Hanffasern. In particular, short glass fibers, carbon ¬ fibers (carbon fibers, graphite fibers), boron fibers, aramid as further reinforcing materials as additives were in ¬ way of example glass fibers, (p- or m-aramid fibers (eg Kevlar ® or Nomex ®, DuPont) or mixtures thereof), and basalt fibers called, wherein said reinforcing fibers can be used as long fibers or filaments with the usual ratios (length to diameter), also in the form of a mixture of different fibers. It is also possible to add thermoplastic fibers, for example of PP, PA, PET, PP silicon fibers, etc., or vegetable fibers, natural fibers or fibers of natural polymers. Examples are jute, cotton, sisal and hemp fibers.
In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der hergestellte Compound Langglasfasern mit einer Länge von mindestens 0,5 mm und einem Durchmesser von 3 bis 25 ym. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst der hergestellte Compound keine Langglasfasern mit einer Länge von mindestens 0,5 mm und einem Durchmesser von 3 bis 25 ym. Bei der Zugabe eines Zuschlagstoffs insbesondere eines Füll¬ stoffs ist jedoch zu beachten, dass die Viskosität des Com¬ pounds bei der Verarbeitung nicht unter einen Wert entsprechend einem MFI von PP von nicht unter 10 g /10 min sinkt. Die Zuschlagstoffe liegen vorzugsweise mit einem Gehalt von 0 bis 30 Gew.-% vor, bevorzugt ist ein Gehalt an 0 bis 20 Gew.-%. In one embodiment of the invention, the compound produced comprises long glass fibers having a length of at least 0.5 mm and a diameter of 3 to 25 μm. In a further embodiment of the invention, the compound produced does not comprise long glass fibers with a length of at least 0.5 mm and a diameter of 3 to 25 μm. Upon addition of an aggregate of a particular filling material ¬ is noted, however, that the viscosity of Com pounds ¬ after processing is not does not fall below a value corresponding to a MFI of PP of less than 10 g / 10 min. The additives are preferably present in a content of 0 to 30 wt .-%, preferably, a content of 0 to 20 wt .-%.
Die erfindungsgemäßen Compounds können zur Herstellung von Formkörpern jeder Art verwendet werden. Diese können durch Spritzguss, Extrusion und Blasformverfahren hergestellt werden. Eine weitere Form der Verarbeitung ist die Herstellung von Formkörpern durch Tiefziehen aus zuvor hergestellten Platten oder Folien. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Mas- terbatch umfassend mindestens die Komponenten (a) und (b) , mit dem Unterschied, dass der Masterbatch insbesondere hohe Anteile an biomineralischem Füllstoff aufweist. So ist im Masterbatch ein Anteil an biologischem Füllstoff von mindestens 30 Gew.-% enthalten, bevorzugt 30 bis 90 %-Gew.-%, bevorzugt mindestens 50 Gew.-%, insbesondere 50 Gew.-% bis 90 Gew.-%. Als weitere Bestandteile können 5 bis 30 Gew.-% Komponente (b) und 0 bis 6 Gew.-% Zuschlagstoffe, bevorzugt 0,5 Gew.-% bis 6 Gew.-%, ent¬ halten sein. Alles mit der Maßgabe, dass sich die Anteile der Bestandteile zu 100 Gew.-% ergänzen. Der Masterbatch wird bevorzugt mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt. Es können auch Kabelcompounds hergestellt werden, insbesondere auf Basis von PVC . Durch den anorganischen biologischen Anteil kann der Anteil an nicht-biologischen Zusatzstoffen für Isolation und/oder Flammschutz reduziert werden. The compounds of the invention can be used for the production of moldings of any kind. These can be produced by injection molding, extrusion and blow molding. Another form of processing is the production of moldings by deep drawing from previously prepared plates or films. Another object of the present invention is a master terbatch comprising at least the components (a) and (b), with the difference that the masterbatch in particular has high levels of biomineralisches filler. Thus, in the masterbatch a proportion of biological filler of at least 30 wt .-%, preferably 30 to 90% wt .-%, preferably at least 50 wt .-%, in particular 50 wt .-% to 90 wt .-%. As further constituents can 5 to 30 wt .-% component (b) and 0 to 6 wt .-% additives, preferably 0.5 wt .-% to 6 wt .-%, its hold ¬ ent. All with the proviso that the proportions of the ingredients add up to 100% by weight. The masterbatch is preferably prepared by the process according to the invention. It is also possible to produce cable compounds, in particular based on PVC. Due to the inorganic biological content, the proportion of non-biological additives for insulation and / or flame retardance can be reduced.
Die Aufgabe wird außerdem durch ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffs mit biologischem Anteil gelöst, wobei mindes¬ tens (a) mindestens ein biomineralischer Füllstoff und (b) min¬ destens ein Polymer zu einem Compound verarbeitet werden. Die bevorzugten Ausführungsformen entsprechen denen des vorstehend beschriebenen KunststoffCompounds . The object is also achieved by a method for producing a plastic with organic fraction, wherein Minim ¬ least (a) min ¬ least one polymer are processed into a compound at least one biomineralischer filler, and (b). The preferred embodiments correspond to those of the above-described plastic compound.
Im Folgenden werden einzelne Verfahrensschritte näher beschrie¬ ben. Die Schritte müssen nicht notwendigerweise in der angege- benen Reihenfolge durchgeführt werden, und das zu schilderndeIndividual method steps are closer beschrie ¬ ben. The steps do not necessarily have to be performed in the order given, and the steps to be described
Verfahren kann auch weitere, nicht genannte Schritte aufweisen. Method may also include other, not mentioned steps.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Compoundierung in einer Mischapparatur mit hohen Scherkräften. Besonders bevorzugt entspricht die Mischapparatur einem Innen¬ mischer oder einem ein- oder mehrteiligen/-welligen Kneter. Insbesondere bevorzugte Mischapparaturen sind kneterartige Re¬ aktoren, ein- oder mehrteilige Kneter, ein- oder mehrwellige Kneter, Mischer oder Mühlen. Ganz besonders bevorzugt sind ein- oder mehrwellige Kneter. In a preferred embodiment of the invention, the compounding takes place in a mixing apparatus with high shear forces. Particularly preferably, the mixing apparatus corresponds to an internal mixer ¬ or a one- or multi-part / -well kneader. Particularly preferred mixing apparatuses are kneterartige Re ¬ actuators, one or more parts kneader, single- or multi-screw kneaders, mixers or mills. Very particular preference is single or multi-shaft kneaders.
Es wurde gefunden, dass mit üblichen ein- oder mehrwelligen Extrudern keine ausreichende Vermischung der Komponenten erreicht wird. It has been found that with conventional single- or multi-shaft extruders, no adequate mixing of the components is achieved.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Mischapparatur ein Schneckenkneter, etwa einwelliger Kneter (z.B. Ko-Kneter, Einschneckenextruder mit Misch- und Scherteilen) , zweiwelliger Kneter (z.B. Zweischneckenextruder Typ ZSK oder ZE, Kombiplast- Extruder, Doppelschnecken-Knetmischer MPC, zweistufige Mischer FCM, Knetschneckenextruder KEX, Schwerwalzenextruder) . Ebenso sind Kneter mit oder ohne Stempel geeignet, Trogkneter und Ban- bury-Mischer . Bevorzugt sind Kneter mit einer rotatorischen und einer translatorischen (vor/zurück) Bewegung. In a preferred embodiment, the mixing apparatus is a screw kneader, such as a single-screw kneader (eg Ko-kneader, single-screw extruder with mixing and shearing parts), two-shaft Kneader (eg twin-screw extruder type ZSK or ZE, Kombiplast extruder, twin-screw kneading mixer MPC, two-stage mixer FCM, kneading screw extruder KEX, heavy-roller extruder). Also suitable are kneaders with or without a punch, trough kneaders and banbury mixers. Preference is given kneaders with a rotational and a translational (forward / backward) movement.
In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung entspricht die Mischapparatur einem Ko-Kneter, z.B. von der Firma Buss Compounding Systems AG (Pratteln, Schweiz) . In a most preferred embodiment of the invention, the mixing apparatus corresponds to a co-kneader, e.g. from Buss Compounding Systems AG (Pratteln, Switzerland).
Die Knetdauer liegt üblicherweise bei 0,5 bis 24 Stunden. The kneading time is usually 0.5 to 24 hours.
Die Temperaturen in der Mischapparatur liegen im Allgemeinen bei 20 °C bis 350 °C, abhängig von dem verwendeten Polymer, bevorzugt bei 20 °C bis 230 °C. The temperatures in the mixing apparatus are generally from 20 ° C to 350 ° C, depending on the polymer used, preferably at 20 ° C to 230 ° C.
Die Temperatur kann sich im Verlauf der Mischappatur verändern, beispielsweise durch einen oder mehrere unterschiedlich tempe- rierte Zonen. The temperature may change in the course of the mixing application, for example by one or more differently tempered zones.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Compound in Form eines Granulats erhalten. Dies kann dadurch erhalten werden, dass das Extrudat entsprechend geschnitten wird. Dadurch können beispielweise zylindrische Granulate mit einer maximalen Ausdehnung von bis zu 20 mm, beispielsweise 1 mm bis 5 mm erhalten werden. Es können auch Scheiben oder Kugeln erhalten werden. Dem Herstellungsprozess können sich noch weitere übliche In a preferred embodiment of the invention, the compound is obtained in the form of granules. This can be obtained by cutting the extrudate accordingly. As a result, for example, cylindrical granules can be obtained with a maximum extension of up to 20 mm, for example 1 mm to 5 mm. It can also discs or balls are obtained. The manufacturing process may have other common
Schritte anschließen, um Granulate falscher Größe auszusortie¬ ren, oder auch Trocknungsschritte. Überraschenderweise wurde gefunden, dass durch die Verwendung von Mischappaturen mit hoher Scherwirkung, wie Ko-Kneter, eine zufriedenstellende Compoundierung möglich war. Die Erfindung betrifft auch die Verwendung des erfindungsgemä¬ ßen biomineralischen Füllmaterials entsprechend den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen, insbesondere mit einem Gehalt an Siliziumdioxid von mindestens 60 Gew.-%, bevorzugt mindes¬ tens 80 Gew.-%, besonders bevorzugt Reishülsenasche, ganz be- sonders bevorzugt weiße Reishülsenasche, als Füllmaterial inConnect steps to auszusortie ¬ granules wrong size, or even drying steps. It has surprisingly been found that a satisfactory compounding was possible by using high shear mixing devices such as co-kneaders. The invention also relates to the use of the invention shown SEN biomineral filler material according to the embodiments described above, particularly with a silica content of at least 60 wt .-%, preferably Minim ¬ least 80 wt .-%, particularly preferably rice hull ash, especially prefers white rice hull ash, as filler in
Kompositkunststoffen, insbesondere gemäß der erfindungsgemäßen Zusammensetzung oder des Masterbatches . Composite plastics, in particular according to the inventive composition or the masterbatch.
Beispiele für aus dem Verbundwerkstoff gemäß der Erfindung her- gestellte Formkörper sind Folien (als Antiblockmittel ) , Profi¬ le, Gehäuseteile jeder Art, z.B. für den Automobilinnenraum wie Instrumententafeln, Haushaltsgeräte wie Saftpressen, Kaffeemaschinen, Mixer; für Büromaschinen wie Monitore, Drucker, Kopierer; für Platten, Rohre, Elektroinstallationskanäle, Fenster, Türen und Profile für den Bausektor, Innenausbau und Außenanwendungen, wie Gebäudeinnen- oder -außenteile; auf dem Gebiet der Elektrotechnik wie für Schalter und Stecker. Examples of the composite material according to the invention manufacturing asked shaped articles are films (as an anti-blocking agent), Professional ¬ le, housing parts of all kinds, for example for the automobile interior such as instrument panels, household appliances, such as juice presses, coffee machines and mixers; for office machines such as monitors, printers, copiers; for panels, pipes, electrical installation ducts, windows, doors and profiles for the construction sector, interior work and exterior applications, such as building interior or exterior parts; in the field of electrical engineering as for switches and plugs.
Beispiele für Gebäudeinnenteile sind Geländer, beispielsweise für Treppen im Innenraum, und Paneele. Beispiele für Gebäudeau¬ ßenteile sind Dächer, Fassaden, Dachkonstruktionen, Fensterrahmen, Veranden, Geländer für Außentreppen, Terrassendielen und Verkleidungen beispielsweise für Gebäude oder Gebäudeteile. Beispiele für Profilteile sind technische Profile, Verbindungs- Scharniere, Formteile für Innenanwendungen wie beispielsweise Formteile mit komplexen Geometrien, Multifunktionsprofile oder Verpackungsteile und Dekorationsteile, Möbelprofile und Boden¬ profile. Weiterhin sind erfindungsgemäße Verbundwerkstoffe für Verpackungen geeignet, beispielsweise für Kästen und Kisten. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung von erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffen als oder zur Herstellung von Möbeln, beispielsweise von Tischen, Stühlen, insbesondere Gartenmöbeln und Bänken wie beispielsweise Park¬ bänken, zur Herstellung von Profilteilen und zur Herstellung von Hohlkörpern wie beispielsweise Hohlkammerprofilen für Terrassendielen oder Fensterbänke. Erfindungsgemäße Formteile zeigen vorzügliche Witterungsbestän¬ digkeit auf, weiterhin einen hervorragenden Griff und sehr gute mechanische Eigenschaften und eine geringe Wasseraufnahme, was zu einer guten Witterungsabhängigkeit führt. Messergebnisse des Füllstoffs und der hergestellten Formkörper sind in den Figuren dargestellt. Examples of building interior parts are railings, for example for stairs in the interior, and panels. Examples of Gebudeau ¬ ßenteile are roofs, facades, roof structures, window frames, porches, railings for external stairs, decking and cladding, for example, for buildings or parts of buildings. Examples of profile parts are technical profiles, connecting hinges, moldings for interior applications such as moldings with complex geometries, multifunction profiles or packaging parts and decorative parts, furniture profiles and soil ¬ profile. Furthermore, composite materials according to the invention for Packaging suitable, for example, for boxes and boxes. Another object of the present invention is the use of composite materials according to the invention as or for the production of furniture, such as tables, chairs, especially garden furniture and benches such as park ¬ benches, for the production of profile parts and for the production of hollow bodies such as hollow sections for decking or window sills. Inventive moldings show excellent Witterungsbestän ¬ speed, still excellent grip and very good mechanical properties and low water absorption, resulting in good weather dependence. Measurement results of the filler and the moldings produced are shown in the figures.
Fig. 1 Korngrößenverteilung von Füllstoff I (ACS 851) ; Fig. 1 Grain size distribution of filler I (ACS 851);
Fig. 2 Korngrößenverteilung von Füllstoff II (ACS 901);  Fig. 2 Grain size distribution of filler II (ACS 901);
Fig. 3 Korngrößenverteilung von Füllstoff III (ACS 931);  Fig. 3 Grain size distribution of filler III (ACS 931);
Fig. 4 Korngrößenverteilung von Füllstoff IVa (ACS 952);  Fig. 4 Grain size distribution of filler IVa (ACS 952);
Fig. 5 Zugversuche nach DIN EN ISO 527-2 bei 1,8 N/mm2; Fig. 5 tensile tests according to DIN EN ISO 527-2 at 1.8 N / mm 2 ;
Fig. 6 Zugversuche nach DIN EN ISO 527-2 bei 8 N/mm2; Fig. 6 tensile tests according to DIN EN ISO 527-2 at 8 N / mm 2 ;
Fig. 7 Zugversuche nach DIN EN ISO 527-2 bei 8 N/mm2; Fig. 7 tensile tests according to DIN EN ISO 527-2 at 8 N / mm 2 ;
Fig. 8 Zugversuche nach DIN EN ISO 527-2 bei 20 N/mm2; Fig. 8 tensile tests according to DIN EN ISO 527-2 at 20 N / mm 2 ;
Beispiele : Examples:
Es wurden Versuche mit reinen und gemischten Proben an Reishülsenasche mit unterschiedlichem Gehalt an Siliziumdioxid durch¬ geführt. Die Korngrößenverteilungen der einzelnen Proben I bis V sind in den Tabellen 5 und 6 aufgeführt. Korngrößenverteilungen der Proben sind in den Figuren 1 (I), 2 (II), 3 (III) und 4 (IVa) gezeigt. Die Figuren zeigen die Größe in ym (Si- ze(Microns) gegen den durchgelassenen Anteil Passing alsExperiments were carried out with pure and mixed samples of rice hull ash with different content of silicon dioxide ¬ . The particle size distributions of the individual samples I to V are listed in Tables 5 and 6. Grain size distributions of the samples are shown in FIGS. 1 (I), 2 (II), 3 (III) and 4 (IVa) shown. The figures show the quantity in ym (set (Microns) against the transmitted portion Passing as
Balken) und den % Anteil der Messwerte (%Channel; Linie) . Die Werte wurden mittels Laserbeugung ermittelt. Der Füllstoff IV wurde als IVb und IVc zusätzlich mit einem anderen Gerät Bars) and the percentage of measured values (% Channel; line). The values were determined by means of laser diffraction. The filler IV was added as IVb and IVc in addition to another device
(ANALYSETTE 22 NanoTec plus, Laserbeugung) vermessen. Auch der Füllstoff V wurde zweimal mit dem vorgenannten Gerät vermessen. Die Werte in der Tabelle geben die Größen an, unter welche X % der gemessenen Partikel fallen, z. B. 90 % 45,56 ym bedeutet, dass für 90 % der gemessenen Partikel eine Größe von kleiner als 45,56 ym bestimmt wurde.  (ANALYSETTE 22 NanoTec plus, laser diffraction). The filler V was measured twice with the aforementioned device. The values in the table indicate the sizes below which X% of the measured particles fall, e.g. B. 90% 45.56 ym means that for 90% of the measured particles a size of less than 45.56 ym was determined.
Die genauen Größenverteilungen sind in den Tabellen 7, 8 und 9 angeführt . The exact size distributions are given in Tables 7, 8 and 9.
Erfindungsgemäße Füllstoffe wurden in unterschiedlichen Ge¬ wichtsanteilen in Polypropylen eingearbeitet. Die Eigenschaften der Proben sind in den Tabellen 1 und 2 dargestellt. Dabei be¬ zeichnet A Proben, bei welchen Bestandteile >60 ym durch ein Siebverfahren entfernt wurden, während B die Eigenschaften von Proben mit ungesiebtem Füllstoff zeigen. Vergleichsproben mit 20 Gew.-% Talkum als Füllstoff zeigen eine höhere Dichte von 1,11 g/cm3. Vergleichsproben mit 30 Gew.-% Talkum als Füllstoff zeigen eine höhere Dichte von 1,15 g/cm3. Vergleichsproben mit 40 Gew.-% Talkum als Füllstoff zeigen eine höhere Dichte von 1,26 g/cm3. Fillers according to the invention were incorporated into different Ge ¬ weight shares in polypropylene. The properties of the samples are shown in Tables 1 and 2. Thereby be distinguished ¬ A sample in which constituents> 60 ym were removed by a sieving method, while B shows the characteristics of samples with unscreened filler. Comparative samples containing 20% by weight of talc as filler show a higher density of 1.11 g / cm 3 . Comparative samples containing 30% by weight of talc as filler show a higher density of 1.15 g / cm 3 . Comparative samples with 40% by weight talc as filler show a higher density of 1.26 g / cm 3 .
Die Versuche mit den Füllstoffen I bis V auch in Mischungen ergaben ähnliche Ergebnisse. The experiments with the fillers I to V in mixtures gave similar results.
Die Eigenschaften von Proben mit Polyamid-6, 6 (PA 66) sind in den Tabellen 3 und 4 dargestellt. Dabei bezeichnet A Proben, bei welchen Bestandteile >60 ym durch ein Siebverfahren ent- fernt wurden, während B die Eigenschaften von Proben mit unge- siebtem Füllstoff zeigen. Vergleichsproben mit 30 Gew.-% Wol- lastonit als Füllstoff zeigen eine Dichte von 1,36 g/cm3, bzw. mit 40 Gew.-% Wollastonit eine Dichte von 1,48 g/cm3. Das Aus- sieben führt zu einer deutliche Verbesserung der Eigenschaften. The properties of polyamide 6, 6 (PA 66) samples are shown in Tables 3 and 4. A denotes samples in which constituents> 60 μm are produced by a sieving process. while B show the properties of unsupported filler samples. Comparative samples containing 30% by weight tungstonite as filler show a density of 1.36 g / cm 3 and with 40% by weight wollastonite a density of 1.48 g / cm 3 . The excavation leads to a significant improvement in the properties.
Der Biegeversuch wurde nach DIN EN ISO 178 durchgeführt (ISO- Normstäbe (80x10x4 in mm); Probenvorbereitung: Lagerung von 16 bis 24 Stunden bei 23°C im geschlossenen Gefäß zum Temperieren; Prüfgerät: Instron 4466; Prüfgeschwindigkeit : 2 mm/min; Stütz¬ weite: 64mm; Prüftemperatur : 23°C; Probenzahl: 2 - 3) . The bending test was carried out according to DIN EN ISO 178 (ISO standard rods (80x10x4 in mm); Sample preparation: storage for 16 to 24 hours at 23 ° C in a closed vessel for temperature control, tester: Instron 4466, test speed: 2 mm / min; ¬ width: 64mm, test temperature: 23 ° C, number of samples: 2 - 3).
Die Schlägzähigkeit nach Charpy wurde gemäß DIN EN ISO 179/1 gemessen (Prüfgerät: Pendelschlagwerk mit auswechselbaren Pendeln (Fa. Zwick); Probekörper: ISO-Normstäbe ( 80x10x5mm3 ) ; Probenvorbereitung: Lagerung von 16 bis 24 Stunden bei 23°C im geschlossenen Gefäß zum Temperieren; Prüfgerät: Pendelschlagwerk 5J; Prüfbedingungen : leU; Probekörpertyp 1; e für schmalseiti¬ ger Schlag; Prüftemeratur : -30°C; Probenzahl: 5). The impact strength according to Charpy was measured according to DIN EN ISO 179/1 (test equipment: pendulum impact tester with replaceable pendulums (Zwick)) specimens: ISO standard rods (80x10x5mm 3 ); sample preparation: storage for 16 to 24 hours at 23 ° C in closed vessel for tempering; tester: pendulum impact tester 5J; test conditions: leu; specimen type 1; e ¬ for schmalseiti ger shock; Prüftemeratur: -30 ° C; number of samples: 5).
Zugversuche nach DIN EN ISO 527-2 wurden mit Zugstäben nach DIN EN ISO 527-2 als Probekörper durchgeführt. Die Probekörper wurden 16 bis 24 Stunden bei 23°C im geschlossenen Gefäß zum Temperieren gelagert (Prüfgerät: Instron Universalprüfmaschine 5900R; Prüfgeschwindigkeit : 1 mm/min und 5 mm/min; Prüftempe¬ ratur: 80°C; Probenzahl: 4). Tensile tests according to DIN EN ISO 527-2 were carried out with tension rods according to DIN EN ISO 527-2 as test specimen. The test specimens were 16 stored up to 24 hours at 23 ° C in a closed vessel for controlling the temperature (tester: Instron Universal 5900R; Test speed: 1 mm / min and 5 mm / min; Prüftempe ¬ temperature: 80 ° C; number of samples: 4).
Die Figuren 5 bis 8 zeigen Zugversuche nach DIN EN ISO 527-2 für verschiedene Proben. Dabei steht für TD20 für PP mit 20 Gew.-% Talkum. Bei den anderen Proben steht z. B. PP 60-40-1 für einen Gehalt von PP 60 % und Füllstoff 40 % (jeweils Gew.- %) . Es wurden daher Prüfkörper mit 20 bis 60 Gew.-% Füllstoff getestet. Alle zeigen keine Nachteile gegenüber Talkum. In den Figuren 7 und 8 sind Versuche mit Prüfkörpern gezeigt, mit einem Prüfkörper mit 20 Gew.-% Füllstoff und 20 Gew.-% Langglasfaser in PP im Vergleich zu Prüfkörpern mit PA6 mit 30 Gew.-% Langglasfaser und PP mit 40 Gew.-% Langglasfaser. FIGS. 5 to 8 show tensile tests according to DIN EN ISO 527-2 for various samples. Here, TD20 stands for PP with 20% by weight of talc. For the other samples is z. B. PP 60-40-1 for a content of PP 60% and filler 40% (in each case% by weight). Therefore, specimens were tested with 20 to 60 wt .-% filler. All show no disadvantages compared to talc. FIGS. 7 and 8 show test specimens with a test body with 20% by weight filler and 20% by weight long glass fiber in PP in comparison with test specimens with PA6 with 30% by weight long glass fiber and PP with 40% by weight. -% long glass fiber.
Matrix Anteil Zugmodul Zugmodul Zugfestig¬ Zugfestig¬ Matrix proportion tensile modulus tensile modulus tensile strength ¬ tensile strength ¬
Füllstoff A B keit A keit BFiller A Bility A B
[Gew. -%] [GPa] [GPa] [MPa] [MPa][Wt. -%] [GPa] [GPa] [MPa] [MPa]
F PP-20 20 20,7 19, 3 26 25F PP-20 20 20,7 19, 3 26 25
F PP-30 30 23,7 22, 3 25 25F PP-30 30 23,7 22, 3 25 25
F PP-40 40 29, 6 28,5 24 23F PP-40 40 29, 6 28.5 24 23
F PP-50 50 36, 2 35, 4 24 23F PP-50 50 36, 2 35, 4 24 23
F PP-60 60 48,4 47,7 24 22 F PP-60 60 48.4 47.7 24 22
Tabelle 1 Table 1
Tabelle 2 Table 2
Matrix Anteil Zugmodul Zugmodul Zugfestig¬ Zugfestig¬ Matrix proportion tensile modulus tensile modulus tensile strength ¬ tensile strength ¬
Füllstoff A B keit A keit BFiller A Bility A B
[Gew. -%] [GPa] [GPa] [MPa] [MPa][Wt. -%] [GPa] [GPa] [MPa] [MPa]
F PA 66 20 4,4 4,2 36 34 - 20 F PA 66 20 4,4 4,2 36 34 - 20
F PA 66 30 5,1 4,5 35 34 - 30  F PA 66 30 5.1 4.5 35 34 - 30
F PA 66 40 5, 8 5,2 37 36 - 40  F PA 66 40 5, 8 5,2 37 36 - 40
F PA 66 50 7,1 6, 5 40 38 - 50  F PA 66 50 7,1 6, 5 40 38 - 50
F PA 66 65 10,1 9,2 43 41 - 65  F PA 66 65 10.1 9.2 43 41 - 65
PA 66 - 1,4 - 35 - PA 66 - 1.4 - 35 -
PA GF 30 GF 5, 6 - 130 - PA GF 30 GF 5, 6 - 130 -
Tabelle 3 Table 3
Tabelle 4 Probe Table 4 sample
I: ACS 851 (85 Gew.-% Si02) 90 % 387,7 ym I: ACS 851 (85 wt% Si0 2 ) 90% 387.7 ym
95 % 502,1 ym  95% 502.1 ym
50 % 217,8 ym 50% 217.8 ym
MV 244,3; MN 75,51, MA 177,5; MV 244.3; MN 75.51, MA 177.5;
SD 102.1  SD 102.1
II: ACS 901 (90 Gew.-% Si02) 90 % 226, 8 ym II: ACS 901 (90% by weight of Si0 2 ) 90% 226.8 ym
95 % 269,6 ym 95% 269.6 yards
50 % 125,0 ym 50% 125.0 ym
MV 133,0 MN 19,8, MA 84,05; SD  MV 133.0 MN 19.8, MA 84.05; SD
69, 69  69, 69
III: ACS 931 (93 Gew.-I Si02) 90 % 372,3 ym III: ACS 931 (93% by weight Si0 2 ) 90% 372.3 ym
95 % 480,5 ym  95% 480.5 ym
50 % 196,9 ym 50% 196.9 ym
MV 220,2 MN 34,92, MA 130,2;  MV 220.2 MN 34.92, MA 130.2;
SD 114, 6  SD 114, 6
IVa: ACS 952 (95 Gew.-% Si02) 90 % 45,29 ym IVa: ACS 952 (95 wt% Si0 2 ) 90% 45.29 ym
95 % 56, 37 ym  95% 56, 37 ym
50 % 19,89 ym 50% 19.89 ym
MV 23,39; MN 2,097; MA 10,52;  MV 23:39; MN 2.097; MA 10.52;
SD 15, 94  SD 15, 94
Tabelle 5 Probe Table 5 sample
IVb: ACS 952 (95 Gew.-% Si02) 90 % 45,56 ym IVb: ACS 952 (95 wt% Si0 2 ) 90% 45.56 ym
50 % 18,11 ym 10 % 2,86 ym 50% 18.11 ym 10% 2.86 ym
IVc: ACS 952 (95 Gew.-% Si02) 90 % 45,24 ym IVc: ACS 952 (95 wt% Si0 2 ) 90% 45.24 ym
50 % 18,25 ym 10 % 2,82 ym 50% 18.25 ym 10% 2.82 ym
Va: ACS 951 (95 Gew.-% Si02) 90 % 36, 87 ym Va: ACS 951 (95% by weight Si0 2 ) 90% 36, 87 ym
50 % 17,42 ym 10 % 2,38 ym 50% 17.42 ym 10% 2.38 ym
Vb: ACS 951 (95 Gew.-% Si02) 90 % 36,71 ym Vb: ACS 951 (95 wt% Si0 2 ) 90% 36.71 ym
50 % 16,99 ym 10 % 2,22 ym 50% 16.99 ym 10% 2.22 ym
Tabelle 6 Table 6
Tabelle 7 Größe [ym] I II III IVaTable 7 Size [ym] I II III IVa
% Pass % Pass % Pass % Pass% Pass% Pass% Pass% Pass
1408 100,0 100,0 100,0 100,01408 100.0 100.0 100.0 100.0
1184 99, 75 100,0 99, 77 100,01184 99, 75 100.0 99, 77 100.0
995, 6 99,48 100,0 99, 53 100,0995, 6 99.48 100.0 99, 53 100.0
837, 2 98, 79 100,0 98, 90 100,0837, 2 98, 79 100.0 98, 90 100.0
704,0 97, 84 100,0 98, 05 100,0704.0 97, 84 100.0 98, 05 100.0
592, 0 96, 64 100,0 96, 98 100,0592, 0 96, 64 100.0 96, 98 100.0
497, 8 94, 9 100,0 95, 42 100,0497, 8 94, 9 100.0 95, 42 100.0
418, 6 92, 01 99, 51 92, 86 100,0418, 6 92, 01 99, 51 92, 86 100.0
352, 0 86,59 98, 56 88,21 100,0352, 0 86.59 98, 56 88.21 100.0
296, 0 76, 88 96, 68 80,19 100,0296, 0 76, 88 96, 68 80.19 100.0
248, 9 62, 51 93, 06 68, 49 100,0248, 9 62, 51 93, 06 68, 49 100.0
209, 3 46, 34 86, 60 54, 79 100,0209, 3 46, 34 86, 60 54, 79 100.0
176, 0 32, 12 76, 44 41,78 100,0176, 0 32, 12 76, 44 41.78 100.0
148,0 21,74 63, 24 31,58 100,0148.0 21.74 63, 24 31.58 100.0
124, 5 14,74 49,70 24,41 99, 90124, 5 14,74 49,70 24,41 99, 90
104,7 10,01 38, 12 19, 43 99,48104.7 10.01 38, 12 19, 43 99.48
88,00 6, 73 29, 32 15,71 98, 8888.00 6, 73 29, 32 15.71 98, 88
74,00 4,44 22, 65 12, 62 97, 9574.00 4.44 22, 65 12, 62 97, 95
62, 23 2,88 17,34 9, 88 96, 3862, 23 2,88 17,34 9, 88 96, 38
52, 33 1,83 13, 01 7,44 93, 6652, 33 1.83 13, 01 7.44 93, 66
44,00 1, 12 9,59 5, 37 89, 1144.00 1, 12 9.59 5, 37 89, 11
37, 00 0, 61 7,04 3,73 82,2437, 00 0, 61 7.04 3.73 82.24
31, 11 0, 22 5,20 2,49 73,3831, 11 0, 22 5,20 2,49 73,38
26,16 0,00 3,86 1, 57 63, 9026,16 0,00 3,86 1, 57 63, 90
22, 00 0,00 2,85 0,89 54, 7922, 00 0.00 2.85 0.89 54, 79
18,50 0,00 2,06 0,38 46, 8018.50 0.00 2.06 0.38 46.80
15,56 0,00 1,42 0,00 39, 92 15.56 0.00 1.42 0.00 39, 92
Tabelle 8 Größe [ym] I II III IVaTable 8 Size [ym] I II III IVa
% Pass % Pass % Pass % Pass% Pass% Pass% Pass% Pass
13, 08 0,00 0, 90 0,00 33, 9013, 08 0.00 0, 90 0.00 33, 90
11,00 0,00 0,47 0,00 28, 5411.00 0.00 0.47 0.00 28, 54
9, 25 0,00 0,11 0,00 23,749, 25 0.00 0.11 0.00 23.74
7,78 0,00 0,00 0,00 19,487.78 0.00 0.00 0.00 19.48
6, 54 0,00 0,00 0,00 15,776, 54 0.00 0.00 0.00 15.77
5,50 0,00 0,00 0,00 12, 595.50 0.00 0.00 0.00 12, 59
4, 62 0,00 0,00 0,00 9, 914, 62 0.00 0.00 0.00 9, 91
3,89 0,00 0,00 0,00 7, 673.89 0.00 0.00 0.00 7, 67
3,27 0,00 0,00 0,00 5, 813.27 0.00 0.00 0.00 5, 81
2,750 0,00 0,00 0,00 4,282,750 0.00 0.00 0.00 4.28
2,312 0,00 0,00 0,00 3, 042,312 0,00 0,00 0,00 3, 04
1, 945 0,00 0,00 0,00 2,071, 945 0.00 0.00 0.00 2.07
1, 635 0,00 0,00 0,00 1, 321, 635 0.00 0.00 0.00 1, 32
1, 375 0,00 0,00 0,00 0,751, 375 0.00 0.00 0.00 0.75
1,156 0,00 0,00 0,00 0, 321.156 0.00 0.00 0.00 0.32
0, 972 0,00 0,00 0,00 0,00 0, 972 0.00 0.00 0.00 0.00
Tabelle 9 Table 9

Claims

Patentansprüche claims
1. KunststoffCompound mit biologischem Anteil umfassend min¬ destens (a) mindestens einen biomineralischen Füllstoff und (b) mindestens ein Polymer. 1. plastic compound with organic fraction comprising min ¬ least (a) at least one biomineral filler, and (b) at least one polymer.
2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das biomineralische Füllmaterial aus einem nachwachsenden Rohstoff gewonnen wird. 2. Composition according to claim 1, characterized in that the biomineralic filler material is obtained from a renewable raw material.
3. KunststoffCompound nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der biomineralische Füllstoff ei¬ nen Gehalt an Siliziumdioxid von mindestens 20 Gew.-% umfasst. 3. Plastic compound according to one of claims 1 or 2, characterized in that the biomineral filler ei ¬ nen content of silicon dioxide of at least 20 wt .-% comprises.
4. KunststoffCompound nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der biomineralische Füllstoff Asche aus Reishülsen und/oder Reisspelzen umfasst. 4. plastic compound according to one of claims 1 to 3, characterized in that the biomineral filler comprises ash from rice hulls and / or rice husks.
5. KunststoffCompound nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Polymer ein thermoplastisches oder vernetzbares Polymer, Duroplast oder ein thermoplastisches Elastomer ist. 5. Plastic compound according to one of claims 1 to 4, characterized in that the at least one polymer is a thermoplastic or crosslinkable polymer, thermoset or a thermoplastic elastomer.
6. KunststoffCompound nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil am biomineralischen Füllstoff bei 15 bis 90 Gew.-% liegt. 6. Plastic compound according to one of claims 1 to 5, characterized in that the proportion of the biomineral filler is 15 to 90 wt .-%.
7. KunststoffCompound nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 90 % der Teilchen des Füllstoffs eine Teilchengröße von unter 400 ym (gemessen mit Laserbeugung) aufweisen. 7. Plastic compound according to one of claims 1 to 6, characterized in that at least 90% of the particles of the filler have a particle size of less than 400 ym (measured by laser diffraction).
8. KunststoffCompound nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass er 8. plastic compound according to one of claims 1 to 7, characterized in that it
zusätzlich zu (a) und (b) noch (c) mindestens ein kompatibi- litätsforderndes Additiv umfasst.  in addition to (a) and (b) still (c) at least one compatibilizing requirement additive comprises.
9. KunststoffCompound nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Compound in Form eines Granu¬ lats vorliegt. 9. Plastic compound according to one of claims 1 to 8, characterized in that the compound is in the form of a Granu ¬ lats.
10. Verfahren zur Herstellung eines KunststoffCompounds mit biologischem Anteil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei mindestens (a) mindestens ein biomineralischer Füllstoff und (b) mindestens ein Polymer zu einem Compound verarbeitet wer¬ den . 10. A method for producing a plastic compounds with organic fraction according to any one of claims 1 to 9 wherein at least (a) at least one biomineralischer filler, and (b) at least one polymer processed into a compound ¬ the.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Compoundierung in einer Mischapparatur mit hohen Scherkräften erfolgt. 11. The method according to claim 10, characterized in that the compounding takes place in a mixing apparatus with high shear forces.
12. Formkörper hergestellt unter Verwendung eines Compounds gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9. 12. Shaped body produced using a compound according to any one of claims 1 to 9.
13. Masterbatch umfassend einen Compound nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Gehalt von mindestens 20 % Gew.-% an biologischem Füllstoff aufweist. 13. Masterbatch comprising a compound according to any one of claims 1 to 9, characterized in that it has a content of at least 20% wt .-% of biological filler.
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