EP4308759A1 - Verfahren zur herstellung eines formkörpers aus kunststoffabfällen und naturfasern - Google Patents

Abstract

Bei einem Verfahren wird aus Kunststoffabfällen und thermoplastischen Kunststoff umfassend Naturfaserbestandteile oder thermoplastischen Kunststoff und Naturfasern (2) ein Formkörper (1) bereitgestellt. Hierbei werden Kunststoffabfälle und thermoplastischer Kunststoff umfassend Naturfaserbestandteile oder thermoplastischer Kunststoff und Naturfasern in eine Mischvorrichtung eingebracht. Die eingebrachten Materialien werden anschließend derart gemischt, dass die Materialien zerkleinert werden und zumindest teilweise aufschmelzen, so dass nach dem Mischen eine im Wesentlichen formbare Grundmasse bereitsteht. Diese zumindest teilweise aufgeschmolzene Grundmasse wird in eine Form zur Formgebung des Formkörpers (1) überführt.

Description

VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES FORMKORPERS AUS KUNSTSTOFFABFÄLLEN UND NATURFASERN

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, bei dem aus Kunststoffabfällen und Naturfasern ein Formkörper hergestellt wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Eisenbahnschwelle als nach dem Verfahren hergestellter Formkörper.

Ein entsprechender Formkörper in Form einer Eisenbahnschwelle ist der DE 69929 819 T2 zu entnehmen. Die Eisenbahnschwelle weist einen harten Innenkern als Bewehrung in Form eines langgestreckten Verstärkungselements auf, das seinerseits von einem Außengehäuse aus einem verformbaren Verbundwerkstoff umgeben ist. Das Außengehäuse ist zweischalig ausgebildet und besteht aus Polyethylen und gemahlenen Gummipartikeln.

Durch die Zweischaligkeit ergeben sich konstruktive und herstellungsbedingte Nachteile, wobei insbesondere eine geometrische Anpassung von Verstärkungselement und Gehäuseschalen erforderlich ist, um eine umfangsseitig geschlossene Schwelle zur Verfügung zu stellen.

Der DE 69938308 T2 ist eine synthetische Schwelle zu entnehmen, die aus einem Verbundwerkstoff besteht. Der Verbundwerkstoff weist eine Kernschicht sowie eine Oberflächenschicht auf, die ein hitzehärtbares Harz enthält, das durch Langfasern verstärkt wird.

Ein ähnliches Konstrukt offenbart DE 60032241 T2, nämlich u. a. einen Verbundstoff mit einem texturiertem Fasermaterial, der ein Zellulose- oder ligninhaltiges Zellulosematerial mit internen Fasern und einem Harz umfasst, wobei die internen Fasern freigelegt sind. Aus der DE 102011 117760 A1 ist ein thermoplastischer Werkstoff enthaltend Recycling-Polyolefin und Glasfasern bekannt. Aus dem Werkstoff kann ein Formkörper in Form einer Eisenbahnschwelle hergestellt werden. Durch die Verwendung von Glasfasern ist zum einen der Nachteil gegeben, dass beim Compoundieren ein starker Verschleiß der Wellen auftreten kann. Als Recyclematerial ist der Formkörper aufgrund der enthaltenen Glasfasern nicht geeignet.

BRMU8502972U beschreibt eine Eisenbahnschwelle mit schichtartigem Aufbau.

DE 202010009863 U offenbart eine Eisenbahnschwelle aus Beton, in die Textilien zur Bewehrung eingearbeitet sind.

Aus EP 2925929 B1 ist eine schichtartig aufgebaute Eisenbahnschwelle bekannt, die aus verklebten Steingut- und Naturfaserschichten besteht.

Formkörper können mit Mischern hergestellt werden. Aus US 5895790 A und EP 3608014 A1 sind thermokinetische Mischer bekannt, die zum Schmelzmischen verwendet werden. Hierbei werden Polymermischungen und thermogehärtetes Abfallmaterial zu nutzbaren Produkten zurückverwandelt durch erstes Formen eines thermogehärteten Materials von voraussagbare Qualität aus ungleichartigen Polymeren und nachfolgendes Schmelzmischen des thermogehärteten Materials mit einem thermoplastischen Material zu nutzbaren Produkten.

Problematisch bei den bekannten Formkörpern ist, dass die Fierstellung sehr aufwendig und kostenintensiv ist. Außerdem sind die Formkörper nicht zu recyceln. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers aus Kunststoffabfällen zur Verfügung zu stellen, der eine hinreichende Biegesteifigkeit bzw. Festigkeit aufweist.

Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers bereitgestellt wird, umfassend folgende Schritte: a. Einbringen von Kunststoffabfällen und thermoplastischen Kunststoff umfassend Naturfaserbestandteile oder thermoplastischen Kunststoff und Naturfasern in eine Mischvorrichtung, b. Mischen der eingebrachten Materialien derart, dass die Materialien nach a. zerkleinert werden und zumindest teilweise Aufschmelzen, so dass nach dem Mischen eine im Wesentlichen formbare Grundmasse bereitsteht, c. Überführen der zumindest teilweise aufgeschmolzenen Grundmasse in eine Form zur Formgebung und Pressen der Grundmasse in eine Außengeometrie des Formkörpers.

Der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Formkörper besteht aus einem Kunststoff, in dem quasi chaotisch Naturfaserpartikel vorliegen. Das heißt, die Naturfaserpartikel liegen ungeordnet im Kunststoff vor. Die Naturfaserpartikel werden im Wesentlichen formschlüssig von dem Kunststoff umschlossen. Vorteil des erfindungsgemäßen Formkörpers ist mitunter, dass Naturfasern zum Einsatz kommen, deren Handhabung wesentlich einfacher und vor allem ungefährlicher als beispielsweise Bewehrungen aus Glasfaser oder Stahl ist. Außerdem ist die Gestaltungsfreiheit größer und vielfältiger, da die Naturfasern im Wesentlichen als Fragmente oder Partikel in dem Formkörper integriert vorliegen und somit nicht auf eine reproduzierbare Herstellung geachtet werden muss. Es hat sich auch gezeigt, dass die so hergestellten Formkörper im Nachhinein leicht bearbeitbar sind. Sie können beispielsweise, aber nicht abschließend, gesägt, gefräst oder auch geschweißt werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Formkörper nach Fierstellung, jedoch vor seinem Einsatz (und ggf. Vorort) noch bearbeitet bzw. an den Verwendungszweck angepasst werden muss.

Die Mischung wird in der Mischvorrichtung in einer bevorzugten Ausgestaltung bei 1200-2700, insbesondere 1500-2500 Umdrehungen pro Minute gemischt. Als besonders vorteilhaft hat sich eine Mischzeit von 5-60 Sekunden, insbesondere 10-20 Sekunden herausgestellt. Das bedeutet, mit dem bevorzugten Verfahren sind sehr kurze Mischzeiten möglich, so dass eine geringe Taktzeit erreichbar ist. Durch die bevorzugten Umdrehungen können auf der einen Seite hohe Scherkräfte auf die Mischung ausgeübt und folglich ausreichend Energie für die Vermischung der Materialien eingebracht werden. Auf der anderen Seite kann eine übermäßige Erhitzung und folglich auch unerwünschte chemische Prozesse, insbesondere durch eine geringe Mischzeit, verhindert werden.

Des Weiteren handelt es sich bei der Naturfaser um ein Naturprodukt, also um einen nachwachsenden Rohstoff, das mit Kunststoffabfällen zu einem neuen Produkt geformt wird. Das Recycling eines durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Formkörpers gestaltet sich folglich unproblematisch, da der Formkörper einfach wieder geschreddert und erneut dem Verfahren zugeführt werden kann.

Die Naturfaserpartikel werden durch Vermischung mit den Grundstoffen und dem entsprechenden Anschmelzen der Kunststoffe von diesen umschlossen und in ihrer Lage bzw. Position fixiert. Hierdurch kann ein Formkörper mit einer hohen Biegesteifigkeit bzw. Festigkeit bereitgestellt werden. lm Sinne der Erfindung kann eine Mischvorrichtung ein Extruder oder ein thermokinetischer Mischer (Compounder) sein.

Ein Formkörper im Sinne der Erfindung ist ein Körper, der durch das erfindungsgemäße Verfahren herstellbar ist und dessen geometrische Form insbesondere durch Pressen der Grundmasse in eine entsprechend geometrisch geformte Außengeometrie erreicht wird.

In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Bestandteile gemäß Schritt a. vor Einbringen in die Mischvorrichtung geschreddert werden. Dies kann vorteilhaft sein, um beispielsweise eine Vorabreinigung der Materialien einfacher zu gestalten oder einfach nur, um die Flandhabung der Materialien zu vereinfachen.

Es hat sich zudem als vorteilhaft herausgestellt, dass aus den Bestandteilen gemäß Schritt a. vor Einbringen in die Mischvorrichtung, insbesondere nach dem Schreddern oder vor dem Schreddern Metalle und Zellstoffe aussortiert werden. Metalle und Zellstoffe, wie z. B. Zellulose können der Integrität des Formkörpers schaden und sich bei der Verarbeitung als problematisch heraussteilen. In einer bevorzugten Ausgestaltung werden Metalle und Zellstoffe vor dem Einbringen durch physikalische oder chemische Verfahren aus den einzubringenden Materialien aussortiert. Die hierdurch hergestellten Formkörper weisen eine höhere Reinheit, bzw. Güte auf.

Es kann vorgesehen sein, dass die Bestandteile gemäß Schritt a. vor Einbringen in die Mischvorrichtung oder vor oder nach dem Aussortieren von Metallen und Zellstoffen entstaubt werden. Durch das Entstauben, z. B. durch Einblasen von Druckluft oder durch sonstige physikalische Verfahren, wird die Reinheit der Formkörper verbessert. Außerdem hat sich gezeigt, dass die Temperatur beim Mischen dann konstanter und somit leichter zu kontrollieren bzw. zu steuern ist. Es ist bevorzugt, dass als thermoplastisches Material eine Mischung aus Polymeren, insbesondere Polyolefinen, insbesondere einer oder mehreren Materialien aus der Gruppe Polyethylen, LDPE- und/oder HDPE-Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polyethylenerphtalat, Polycarbonat, Polyamid, Acrylnitril-Butadin-Styrol, Polymethylmicroacrylat, Polysteren verwendet wird. Als besonders vorteilhaft haben sich Polyolefine herausgestellt, wobei auch andere Kunststoffe verwendbar sind. Unerwünschte oder weniger gewünschte Kunststoffverbindungen können beispielsweise als Füllmaterial benutzt werden, was insbesondere für das Recycling vorteilhaft sein kann.

Als vorteilhaft für das Verfahren hat sich eine mittlere Größe der Kunststoffe, insbesondere der geschredderten Kunststoffe zwischen 1 ,0 cm und 3,0 cm herausgestellt. Hierdurch wird eine schnelle und gute Vermischung und eine gute Scherrate erreicht.

Als thermoplastisches Material kann vorzugsweise eine Mischung aus vorsortierten recycelten und insbesondere geschredderten Kunststoffmaterialien verwendet werden, die vorteilhafterweise bereits Naturfasern umfassen. Zweckdienlich sind insbesondere Abfallprodukte, die neben thermoplastischen Kunststoffen auch Naturfasern beinhalten. Dieses Produkt wird vorteilhafterweise mit weiteren Kunststoffabfällen vermischt.

Es ist bevorzugt, dass die Partikel in der Mischvorrichtung auf eine maximale Temperatur T mit 130 °C < T > 250 °C, insbesondere T « 150 °C, erwärmt werden. Dabei sollte die Temperatur während des gesamten Mischens im Wesentlichen gleichbleibend gehalten werden. Unabhängig hiervon wirkt auf die Komponenten in der Vorrichtung eine Temperatur, durch die ein zumindest oberflächliches Anschmelzen und nicht zwingend ein Durchschmelzen erfolgt, gleich wenn einzelne Komponenten oder Partikel auch vollständig geschmolzen werden können. Durch das nur teilweise Schmelzen ergibt sich der Vorteil, dass langkettige Polymermoleküle geschont werden, mit der Folge, dass das Material an sich bereits in erstarrtem Zustand im Vergleich zu Materialien, die durch Extrudieren hergestellt werden, eine höhere Festigkeit besitzt.

Um chemische oder physikalische Eigenschaften des mit dem Verfahren hergestellten Formkörpers zu ändern und beispielsweise schon während der Fierstellung an einen definierten Verwendungszweck anzupassen, können im Schritt b. chemische Zuschlagstoffe hinzugefügt werden. Diese Zuschlagstoffe können in Mengen von etwa 0,5 bis etwa 20-30 Gew.-% zugesetzt werden. Beispiele für nützliche Zuschlagstoffe sind beispielsweise Calciumcarbonat oder Siliciumdioxid.

In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst der thermoplastische Kunststoff bereits Naturfasern in Gestalt eines bei der Automobilindustrie anfallenden Abfallstoffes. Bei diesem Abfallstoff sind die Naturfasern in dem thermoplastischen Kunststoff verpresst. Da jedoch die Naturfasern in dem thermoplastischen Kunststoff in dieser Ausgestaltung in Gestalt von Matten vorliegen, ist es vorteilhaft, wenn der thermoplastische Kunststoff mit den Naturfasern vor Verwendung geschreddert wird. Es kann jedoch auch vorteilhaft sein, wenn nicht eine Kombination aus thermoplastischem Kunststoff und Naturfasern verwendet wird, sondern diese separat in die Mischvorrichtung eingebracht werden.

Es können beispielsweise thermoplastische Abfallprodukte und zum Beispiel Naturfaserpellets genutzt werden. Unabhängig von der Verwendungsform der Naturfasern ist ein Anteil der Naturfasern im Endprodukt von ca. 10 Gew.-% bis 50 Gew.-% bevorzugt. Es hat sich herausgestellt, dass ein derartiger Anteil leicht bearbeitbar sowie zu einer stabilen Form führt. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn der thermoplastische Kunststoff Naturfasern zu einem Anteil von 10 Gew.-% bis 50 Gew.-% umfasst. Als Naturfasern können beispielsweise Flachs und/oder Hanf herangezogen werden. Die Naturfasern können einzeln oder als Kombination in dem Formkörper vorliegen.

Es hat sich als bevorzugt herausgestellt, dass die Partikelgröße der Naturfaserpartikel im Bereich von 1 mm bis 20 mm, bevorzugt im Bereich von 5 mm bis 15 mm und besonders bevorzugt im Bereich von 3 mm bis 10 mm liegt. Naturfaserpartikel mit einer Größe von 3 mm bis 10 mm werden optimal von dem Kunststoff umschlossen und erreichen nahezu die gleichen physikalischen Eigenschaften wie bekannte Verstärkungen. Naturfaserpartikel mit einer Größe von 1 mm bis 20 mm verhaken sich miteinander, sodass im Wesentlichen eine Matrix aus Naturfasern in dem Formkörper aufbaut wird. Gleiches gilt im Wesentlichen für die Naturfaserpartikel mit einer Größe von 5 mm bis 15 mm, bei denen jedoch die Interaktionen untereinander nicht so stark und nicht so ausgeprägt sind, sodass auch einzelne Naturfasern vorliegen.

Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Formkörper, insbesondere eine Eisenbahnschwelle hergestellt durch das Verfahren, mit einem Grundkörper aus thermoplastischen Kunststoff und Kunststoffabfall, in dem als Bewehrung Naturfaserpartikel insbesondere unstrukturiert, insbesondere ungeordnet vorliegen. Der Grundkörper der Eisenbahnschwelle besteht aus einem Kunststoff, in dem quasi chaotisch Naturfaserpartikel vorliegen. Das heißt, die Naturfaserpartikel liegen insbesondere ungeordnet im Kunststoff vor. Die Naturfaserpartikel werden im Wesentlichen formschlüssig von dem Kunststoff umschlossen. Vorteil der erfindungsgemäßen Schwelle ist mitunter, dass Naturfasern zum Einsatz kommen, deren Handhabung wesentlich einfacher und vor allem ungefährlicher als beispielsweise Bewehrungen aus Glasfaser sind. Außerdem ist die Gestaltungsfreiheit größer und vielfältiger, da die Naturfasern im Wesentlichen als Fragmente oder Partikel in der Schwelle integriert vorliegen und somit nicht auf eine reproduzierbare Herstellung geachtet werden muss. Des Weiteren handelt es sich hierbei um ein Naturprodukt, also um einen nachwachsenden Rohstoff. Das Recycling einer erfindungsgemäßen Schwelle gestaltet sich somit unproblematisch, da der Kunststoff einfach wieder geschmolzen werden kann.

Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass durch die Verwendung der Naturfasern als Bewehrung ein thermischer

Längenausdehnungskoeffizient erreicht wird, der im Wesentlichen dem von Eisenbahnschwellen entspricht, die als Bewehrung z. B. Metallstäbe aufweisen oder glasfaserverstärkt sind. Das heißt, die thermische Längenausdehnung des Kunststoffes wird durch die ungeordnete Einbettung der Naturfasern im Wesentlichen verhindert, wodurch wiederum die gewünschte Biegesteifigkeit und Festigkeit der Eisenbahnschwelle gewährleistet ist. Der Grundkörper der bevorzugten Ausgestaltung umfasst neben einem Anteil an Kunststoffabfall auch einen Anteil an thermoplastischem Kunststoff. Es hat sich herausgestellt, dass eine Mischung beider Kunststoffe zu einer Eisenbahnschwelle führt, die die notwendigen physikalischen Eigenschaften aufweist und zudem leicht formbar ist. Gerade die nachträgliche Bearbeitbarkeit der Schwelle ist vorteilhaft, denn die Schwelle kann beispielsweise vor Einbau noch zugeschnitten oder in sonstiger Weise bearbeitet werden. Der thermoplastische Kunststoff liegt insbesondere zu einem Anteil von 10 Gew.-% bis 90 Gew.-% vor. Ein derartiger Mengenanteil an thermoplastischen Kunststoff hat sich als vorteilhaft erwiesen, da hierdurch eine Grundmasse generiert werden kann, die gut zu bearbeiten bzw. zu formen ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels der Erfindung näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist.

Figur 1 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung eines durch das Verfahren hergestellten Formkörpers in Quaderform. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Eisenbahnschwelle oder einen sonstigen rechteckigen Formkörper 1 handeln. Der dargestellte Formkörper 1 stellt lediglich ein Beispiel dar und beschränkt die Offenbarung nicht hierauf, denn auch sonstige Formkörper 1 mit anderen geometrischen Formen sind mit dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbar. Beispiele hierfür sind Baggermatten, Paletten, Brückenpfeiler, Baumaterialien, usw.

Der Formkörper 1 kann eine Quaderform aufweisen und einen Grundkörper 2 aus einem Kunststoff umfassen, in dem Naturfasern 3 unstrukturiert in einer chaotischen Anordnung vorliegen.

Der Formkörper 1 besteht aus einem Matrixmaterial und umfasst als Kunststoffmaterial Kunststoffabfall mit einem Anteil von circa 90 Gew.-% bis 10 Gew.-% und einen thermoplastischen Kunststoff. Der thermoplastische Kunststoff ist insbesondere ausgewählt aus der Gruppe umfassend Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polyethylenerphtalat,

Polycarbonat, Polyamid, Arcylnitril-Butadin-Styrol, Polymethylmicroacrylat, Polysteren. Entweder umfasst der thermoplastische Kunststoff bereits Naturfasern, was dann der Fall sein kann, wenn ein Abfallprodukt der Automobilindustrie benutzt wird. H ierbei können für die Fierstellung der Formkörper 1 überraschenderweise Matten aus einem thermoplastischen Material, insbesondere Polypropylen und Naturfasern herangezogen werden, die in der Automobilindustrie u. a. als Bestandteil der Karosserie verwendet werden. Bei diesen Matten liegen Naturfaserschichten eingebettet von Thermoplast vor und zwar insbesondere in einem Verhältnis von 50/50, d. h. insbesondere 50 Gew.-% Thermoplast und 50 Gew.-% Naturfasern. Dieses Abfallprodukt in Gestalt von Naturfasern und Thermoplast kann in einem Anteil von 10 Gew.% bis 90 Gew.% mit einer entsprechenden Menge an Kunststoffabfall gemischt werden. Versuche haben gezeigt, dass im Prinzip auch 100 Gew.-% dieses Produkts für das bevorzugte Verfahren zur Fierstellung eines Formkörpers 1 nutzbar sind.

Es kann jedoch auch vorteilhaft sein, keine Verbindung von Thermoplast und Naturfasern zu nutzen, sondern diese separat in die Mischvorrichtung einzubringen. Hierbei können die Naturfasern z. B. in Gestalt von Pellets verwendet werden.

Für die Herstellung des Formkörpers 1, beispielsweise einer Eisenbahnschwelle werden zunächst entsprechende gebrauchte Materialien vorsortiert, geschreddert und getrocknet, wobei die einzelnen geschredderten Fragmente eine mittlere Größe zwischen 1,0 mm und 15,0 mm, insbesondere zwischen 1,0 mm und 3,0 mm aufweisen können. Das heißt, auch die zuvor beschriebenen Matten aus Thermoplast und Naturfasern werden zerkleinert. Vor dem Einbringen der Materialien in die Mischvorrichtung und vor oder nach dem Schreddern werden Metalle und Zellstoffe aussortiert. Gerade das Aussortieren von Zellstoff hat sich für die Eigenschaften des Formkörpers 1 als vorteilhaft herausgestellt. Denn bei der Verarbeitung von Zellstoff in einer Mischvorrichtung ergeben sich oftmals Probleme, da z. B. der Zellstoff die Mischer der Mischvorrichtung verstopft und somit den Mischprozess nachteilig beeinflusst. Hierdurch kann ein entsprechender Formkörper 1 eine Unregelmäßigkeit im Grundmaterial umfassen, die die physikalische Eigenschaft des Formkörpers nachteilig beeinflussen kann. Abschließend und vorzugsweise direkt vor dem Einbringen der Materialien in die Mischvorrichtung erfolgt eine Entstaubung, so dass Staub, insbesondere leichte Zellstoffe aus dem Material entfernt werden. Dies hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, da hierdurch die Temperatur während des Mischvorgangs besser kontrolliert werden kann und dies wiederum zu einem Formkörper höherer Qualität führt.

Im gewünschten Mischungsverhältnis - ggf. unter Beimischung von Talkum und/oder einem Vernetzungsmittel und/oder einem Antioxidationsmittel - werden die Materialien sodann einer thermokinetischen Mischvorrichtung zugeführt, die beispielsweise in der EP 3608014 A1 oder der WO 2021/155875 A1 beschrieben ist, auf deren Offenbarung ausdrückliche Bezug genommen wird. Ergänzend ist auch nachdrücklich auf die Offenbarung der US 5895790 A zu verweisen, die ebenfalls zur Offenbarung der vorliegenden Anmeldung gehört. Alternativ können die Materialien auch einem Extruder beigefügt werden.

In der thermokinetischen Mischvorrichtung erfolgt ein Compoundieren der Partikel derart, dass nicht sämtliche Partikel vollständig durchschmelzen, sondern nur in ihren Oberflächen anschmelzen, so dass ein Zusammenhaften, also Agglomerieren geschieht. Dadurch, dass nicht sämtliche Partikel vollständig aufgeschmolzen sind, wird ein Zerstören langkettiger Polymermoleküle verhindert bzw. reduziert, so dass das Material selbst bereits eine im Vergleich zu ansonsten aus thermoplastischem Material hergestellter Formkörper 1 eine höhere Festigkeit aufweist. Zudem werden die Naturfasern 3 zerkleinert und zwar zu einer bevorzugten Partikelgröße von 1 mm bis 20 mm. Die Partikelgröße kann zum Beispiel durch die Dauer des Mischens beeinflusst werden. Alternativ können die Naturfasern 3 auch vor dem Einbringen in die Mischvorrichtung auf die bevorzugte Größe zerkleinert werden.

Die gewünschte Biegesteifigkeit bzw. Festigkeit des Formkörpers 1 , beispielsweise einer Eisenbahnschwelle selbst ergibt sich sodann durch die Naturfasern 3. Als Materialien für die Bewehrung aus Naturfaser 3 kommt insbesondere Flachs, Flanf oder eine Kombination hieraus in Frage. Entsprechende Formkörper 1 sind also problemlos recycelbar.

Zur Fierstellung der Formkörper 1 kann ein Werkzeug benutzt werden, dessen Innengeometrie der Außengeometrie des herzustellenden Formkörpers 1 entspricht. In dem in Figur 1 dargestellten Beispiel weist der Formkörper 1 eine Quaderform auf. Das Werkzeug kann beispielsweise eine Kastenform mit insbesondere hohlquaderförmiger Geometrie aufweisen, in das der zumindest teilweise aufgeschmolzene Kunststoff aus dem Mischer eingefüllt wird.

Ein Vorteil des Verfahrens ist, dass aufgrund der Außenstruktur der Naturfaser 3 ein formschlüssiges Umschließen der Naturfasern 3 durch das erstarrte Kunststoffmaterial erfolgt, so dass ungeachtet der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten eine Längsverschiebung zueinander unterbleibt, wodurch wiederum die gewünschte Biegesteifigkeit und Festigkeit des Formkörpers 1 gewährleistet ist.

Ein weiterer Vorteil der Verwendung der aus Kunststoff bestehenden Formkörper 1 ist auch, dass eine nachträgliche Bearbeitung des Formkörpers 1 ohne Schädigung der Integrität des Formkörpers 1 möglich ist. Es kann beispielsweise vorteilhaft sein, wenn Eisenbahnschwellen nachträglich vorort noch abgelängt werden, damit sie besser passen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers (1 ) umfassend folgende Schritte: a. Einbringen von Kunststoffabfällen und thermoplastischen Kunststoff umfassend Naturfaserbestandteile oder thermoplastischen Kunststoff und Naturfasern in eine Mischvorrichtung, b. Mischen der eingebrachten Materialien derart, dass die Materialien nach a. zerkleinert werden und zumindest teilweise Aufschmelzen, so dass nach dem Mischen eine im Wesentlichen formbare Grundmasse bereitsteht, c. Überführen der zumindest teilweise aufgeschmolzenen Grundmasse in eine Form zur Formgebung und Pressen der Grundmasse in eine Außengeometrie des Formkörpers (1).

2. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestandteile gemäß Schritt a. vor Einbringen in die Mischvorrichtung geschreddert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Bestandteilen gemäß Schritt a. vor Einbringen in die Mischvorrichtung oder vor dem Schreddern Metalle und Zellstoffe aussortiert werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestandteile gemäß Schritt a. vor Einbringen in die Mischvorrichtung oder vor oder nach dem Aussortieren von Metallen und Zellstoffen entstaubt werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als thermoplastisches Material eine Mischung aus Polymeren, insbesondere Polyolefinen, insbesondere einer oder mehreren Materialien aus der Gruppe Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polyethylenerphtalat, Polycarbonat, Polyamid, Acrylnitril-Butadin-Styrol, Polymethylmicroacrylat, Polysterenverwendet verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass eine mittlere Größe der Partikel zwischen 1,0 cm und 3,0 cm liegt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung gemäß Schritt b. gekühlt wird, so dass sich die Mischung auf eine maximale Temperatur T mit 130 °C < T > 250 °C, insbesondere T « 150 °C, erwärmt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt b. chemische Zuschlagstoffe hinzugefügt werden.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der thermoplastische Kunststoff zu einem Anteil von 10 Gew.-% bis 90 Gew.-% vorliegt.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der thermoplastische Kunststoff Naturfasern zu einem Anteil von 10 Gew.-% bis 50 Gew.-% umfasst.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Naturfasern Flachs und/oder Hanf sind.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikelgröße der Naturfaserpartikel (3) im Bereich von 1 mm bis 20 mm liegt.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffabfälle Mischkunststoffe, Polymermischungen und/oder thermogehärtete Abfallstoffe umfassen.

14. Eisenbahnschwelle (1) hergestellt durch das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, mit einem Grundkörper aus thermoplastischen Kunststoff und Kunststoffabfall, in dem als Bewehrung Naturfaserpartikel (3) ungeordnet vorliegen.