WO2002010283A1 - Natural resin based thermoplastic material - Google Patents

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WO2002010283A1
WO2002010283A1 PCT/EP2001/008826 EP0108826W WO0210283A1 WO 2002010283 A1 WO2002010283 A1 WO 2002010283A1 EP 0108826 W EP0108826 W EP 0108826W WO 0210283 A1 WO0210283 A1 WO 0210283A1
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WO
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thermoplastic composition
composition according
resin
protein
thermoplastic
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PCT/EP2001/008826
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Norbert Mundigler
Markus Eibl
Original Assignee
Norbert Mundigler
Markus Eibl
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L89/00Compositions of proteins; Compositions of derivatives thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L89/00Compositions of proteins; Compositions of derivatives thereof
    • C08L89/04Products derived from waste materials, e.g. horn, hoof or hair
    • C08L89/06Products derived from waste materials, e.g. horn, hoof or hair derived from leather or skin, e.g. gelatin
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L93/00Compositions of natural resins; Compositions of derivatives thereof

Definitions

  • the invention relates to a thermoplastic composition containing a resin and a protein, a process for their preparation and moldings obtainable therefrom.
  • thermoplastic material mass of the type mentioned is known from EP-B - 0 675 920 and FR-B - 837.617.
  • the composition that can be used as a material for injection molding contains at least one natural resin and one or more natural products containing starches and / or protein. Copals, damar resins and gilsonite are used as natural resins.
  • the composition according to FR-B - 837.617 comprises a substance selected from the group of proteins, starches and their derivatives and colloidally soluble in water, a resinous material such as a natural or synthetic resin, a solvent for the resinous material, an alkali and a organic aluminum salt.
  • Natural resins are to be understood here as resins of plant or animal origin, whereby plant-based natural resins are based on excretions (exudates) from special plants, mostly trees, which flow out as sticky masses after natural or artificial injuries and are more volatile in the air due to evaporation Solidify components as well as polymerization and oxidation reactions.
  • Fossil natural resins such as Copals, Kaurikopale or amber are found worldwide as deposits.
  • Freshly obtained natural resins are known, for example, under the names acaroid resins, Canada balm, Japanese lacquer, damar resin, dragon blood, myrrh, Venetian turpentine, rosin etc.
  • Natural resins mainly contain resin acids and have a certain surface stickiness.
  • the unfavorable properties of the natural resins include low temperature and aging resistance, in particular low resistance to oxygen, which leads to unsightly products due to discoloration, and poor light resistance and tackiness. Another problem with the use of natural resins can be seen in their high tendency to crystallize, which leads to strong embrittlement after a short storage period of the products.
  • the invention aims to avoid these disadvantages and difficulties and has as its object to provide a thermoplastic composition which essentially contains biodegradable substances, but nevertheless has known properties in its properties, for example water resistance, rigidity, etc. synthetic nature is comparable or can be adapted to specific requirements.
  • the problems that arise when using natural resins should be avoided.
  • the thermoplastic composition should be easy to process with known means and have good mold release or mold separation.
  • thermoplastic composition according to the invention contains a natural resin and a protein, the resin being a chemically modified natural resin.
  • the term “chemical modification” is understood to mean a change in the covalent (electron pair) bond of the natural resin, which is brought about by breaking existing or by forming new covalent bonds.
  • this term does not include the formation of Salts, for example Ca or Zn resinates, comprise, since these are bonds of an ionic character in which the acid number can only be reduced to about 40 mg KOH / g.
  • Chemically modified natural resins have so far only been used as so-called tackifiers in the production of paints, for printing inks and in particular for adhesives ("adhesive resins"). These include tackifying substances with the aid of which adhesives can be formulated from suitable backbone polymers, ie the adhesive resins confer the Backbone polymers include adhesive, wetting, tackifying properties.
  • polypeptides have hydrophilic and hydrophobic side chains, the prerequisite for good compatibility with both hydrophilic polymers, for example starch, and with hydrophobic polymers, for example rubber or synthetic plastics, is given. Due to the free groups (-NH 2 , -COOH, -OH, -SH) of the amino acids in the polymer chains of the proteins, the proteins can be modified, react with other components in the material or catalyze reactions. Alkali or slightly reducing agents can be used for the modification.
  • the thermoplastic composition according to the invention can thus be varied over a wide range with regard to rigidity and elasticity.
  • the chemically modified natural resin component of the thermoplastic composition according to the invention advantageously brings about an increase in water resistance.
  • EP-B-0 712 428 discloses a thermoplastic molding which is based on a molding compound made from particles of a vegetable fiber material and which are embedded in a matrix of a biopolymer converted into a gel-melt-like state at elevated temperature and pressure, and on further additives based, the fibers are impregnated with a resin acid component.
  • resin acid component resin acids, such as those obtained when working up natural resins, resin acid derivatives and modified, e.g. resin acids esterified with polyols.
  • thermoplastic composition according to the invention contains a chemical modified natural resin so that it is not necessary to extract resin acids from the natural resins.
  • the chemically modified natural resin is non-polar. If necessary, the chemical modification is an esterification with a mono- or polyhydric alcohol; a di-oligo or polymerization; Hydrogenation, dehydrogenation; or a Diels-Alder reaction.
  • the resin is a disproportionated, hydrogenated or polymerized rosin or a rosin derivative.
  • This also includes resin esters, for example maleate resins, and resin alcohols.
  • polyterpenes include polymers based on naturally occurring cycloaliphatic compounds, e.g. To understand alpha-pinene or beta-pinene, which consist of (C ⁇ o) units.
  • thermoplastic composition according to the invention.
  • resin acids such as abietic, neoabietic, levopimaric, pimaric, isopimaric, palustric or dehydroabietic acid, are also to be counted as "natural resins" in the sense of the present invention.
  • Both vegetable proteins preferably a concentrate with at least 50% protein content (N x 6.25) or an isolate with at least 70% protein content, for example proteins which are obtained as by-products in the starch industry, such as wheat gluten, corn protein, potato protein, are advantageously used as proteins , or proteins from the oil industry, such as rapeseed meal or legume proteins such as soy protein, as well as animal proteins, among which waste from the leather-producing industry, such as shavings and Glue leather, leather sanding dust, hair, wool, cotton, silk, or by-products from milk, blood and meat processing, such as collagens, gelatins and keratins, are to be understood.
  • the leather waste is said to come from heavy metal-free tanning, preferably from vegetable tanning.
  • Some animal proteins such as collagen or proteins made of leather, silk, hair or wool, have a linear structure with which they can give the thermoplastic mass strength through additional crosslinking.
  • the tertiary structure of the proteins which is stabilized by S-bridges, among other things, can be opened easily and reversibly, which makes the polymer chains easier to access and more densely packed, and thus a high strength or stiffness of the thermoplastic mass can be achieved.
  • Animal and vegetable proteins for example leather and gluten
  • the strength of the thermoplastic mass can be varied and adjusted with the proportion of animal proteins in the protein mixture.
  • Mixtures of leather and vegetable protein also have a particularly good heat resistance, so that they are used in thermal forming, e.g. Injection molding, less shrinkage than masses with only animal protein content.
  • the mass ratio of chemically modified natural resin to protein is preferably between 1.0: 1.5 and 1.0: 4.0.
  • the thermoplastic composition can contain at least one filler.
  • This can be from the known group of inorganic fillers, which are also used in plastics or in the paper industry. Suitable inorganic fillers are, for example, mica, kaolin, titanium dioxide, chalk, talc, etc. By adding graphite, a conductive material can be obtained without the thermoplastic composition becoming brittle due to the inorganic additive. These fillers are particularly advantageous in the production of very rigid products and also have an additional positive effect in mold separation.
  • fibers based on cellulose-containing materials such as wood, man-made fibers, flax, hemp, coconut, etc.
  • Fillers can also be used as fillers, especially if the product weight is low and the ash content in the In the event of thermal recycling to be achieved.
  • Organic fillers bind water, reduce expansion and increase strength.
  • the addition of resin-rich woods improves the swelling of the thermoplastic mass.
  • Elastomers for example rubbers, which are in powder or granule form, are also possible as additives.
  • Rubber latices are not so suitable as additives or fillers, since they are not very resistant to aging and, because of their emulsified or dispersed character, also introduce too much liquid into the overall mixture. With water contents of 5% or more in the total mass, there are already expansions due to foaming at the extruder nozzle and no dense granules are obtained.
  • the thermoplastic composition can also contain a modified rubber.
  • modified solid rubber By adding modified solid rubber, high elasticities and elongation values can be achieved. An additional effect is an increase in water resistance.
  • thermoplastic elastomers for example, thermoplastic elastomer
  • TPE Elastomers
  • styrene block copolymers especially based on styrene block copolymers, or styrene-butadiene rubber, are suitable as additives. Due to their high hydrophobicity, styrene block copolymers are well compatible with the thermoplastic composition according to the invention.
  • a semi-drying or drying oil such as e.g. Linseed oil, optionally with a siccative, or a modified vegetable oil, e.g. epoxidized linseed oil added in the manufacture of the thermoplastic mass.
  • This measure can also very well improve water resistance. Via the reactive group of the oils there is a connection to the proteins, which increases the hydrophobicity and prevents the oil from exuding.
  • thermoplastic composition can also contain plasticizers, for example polyols such as glycerol or sorbitol, as further additives. These reduce the tendency to expand and lead to less bending-resistant products. Dyes and pigments, for example titanium oxide and / or biocides, can also advantageously be contained in the thermoplastic composition.
  • thermoplastic composition according to the invention can be added to the thermoplastic composition according to the invention.
  • further processing aids such as lubricants, release agents, plasticizers, etc., which are known from plastics production, can be added to the thermoplastic composition according to the invention.
  • Processing aids include, for example, fatty acids and fatty acid derivatives such as hydrogenated fatty acids, amidated fatty acids, alkanolamides, metal soaps, e.g. Calcium stearate.
  • the proportion of protein and chemically modified natural resin can make up 20 to 90% by weight of the total mass in preferred embodiments of the invention, protein being 10 to 60% by weight and chemically modified resin can be contained to 10 to 30 wt .-% of the total mass.
  • thermoplastic composition is claimed with the proviso that it does not contain any vegetable fiber material.
  • the invention also relates to moldings which can be obtained by thermally deforming a thermoplastic composition according to the invention.
  • Shaped bodies can be obtained, for example, by injection molding, casting, pressing, extruding, drawing or calendering a thermoplastic composition according to the invention.
  • the moldings can be in the foamed state.
  • thermoplastic composition can be produced, for example, by combining the mixture of the individual substances, chemically modified natural resin, protein and, if appropriate, filler or additive (s) in a heatable kneader or an extruder, breaking them up or melting and, if appropriate, shaping them into granules become.
  • Liquid such as plasticizer or vegetable oil, can also be added during processing. To prevent degradation of the proteins, excessive temperatures and excessive shear should be avoided during processing. The processing can take place in a temperature range from 50 to 180 ° C, preferably between 80 and 130 ° C.
  • a suitable method for preventing foaming is degassing during extrusion. To do this, it is sufficient to open the extruder in a heated section and to allow the volatile constituents of the mass, in particular the water, to escape through the high temperature, the vacuum which may be applied and the intensive circulation of the screw.
  • pelleting of the thermoplastic mass is provided prior to extrusion.
  • the mass of beaters are pressed through a die, formed into endless strands and cut to the desired length with knives.
  • thermoplastic composition according to the invention is very easily bindable to hydrophilic (e.g. leather) and hydrophobic (e.g. plastic) materials. Therefore, it is well suited for the back molding of fabrics.
  • thermoplastic composition can be used in many fields of application. Injection molding can be used to produce toys, parts for the garden and the automotive industry, watch straps, fastening straps or clips in fruit and wine growing, as well as screw caps. By extrusion, films or sheets for further thermal Processing in the deep-drawing or pressing process, plates as sealing lips and much more can be produced.
  • thermoplastic composition according to the invention is biodegradable and the moldings produced therefrom can be recycled.
  • thermoplastic composition according to the invention is explained in more detail below with the aid of examples, the difference between the thermoplastic composition according to the invention and the prior art and the advantages of the invention being illustrated in the following examples and comparative examples.
  • the injection molding samples described in the following examples were produced on conventional Engel and Battenfeld injection molding machines.
  • the cylinder temperature was 80-150 ° C, the injection pressure approx. 1000 bar, and a holding pressure adapted to the mixture was used.
  • the tool temperature was 20 ° C. If not explicitly described in the examples, both the drawing in of the granules and the demolding of the injection molded parts were problem-free.
  • the measurements were carried out on a universal testing machine from Frank.
  • the puncture attempt is marked with a conical stamp spherical tip (diameter 10 mm) and a circular support (diameter 40 mm) measured.
  • the penetration work is calculated from the maximum force and the path in the event of breakage.
  • the tensile test is measured on shoulder bars according to DIN 53455.
  • the specific tensile work results from the maximum force, the path at break and the cross-sectional area.
  • the bending strength is determined according to DIN 53452.
  • a mixture of 172.5 g of Dertoline TM SG2 (esterified rosin, softening point 85 ° C), 250 g of Heyplast TM NC 90 (granular natural rubber from Tiefenbacher), 300 g of mica and 327.5 g of wheat gluten is run in a counter-rotating twin-screw extruder at temperatures processed between 50 and 130 ° C.
  • the melt temperature is 125 ° C
  • the melt pressure is 80 bar.
  • the strands obtained are regular and of high strength.
  • the strands are then granulated.
  • the granulate is processed into test bars in an injection molding machine.
  • Table 1 The properties of the moldings obtained are summarized in Table 1.
  • balsam resin Natural rosin, softening point 85 ° C.
  • the strands obtained are irregular and of low strength.
  • the strands cannot be pulled through the water bath and then granulated.
  • the strand fragments are crushed manually for further processing on the injection molding machine.
  • the strand fragments are processed into test bars in an injection molding machine. The pulling behavior is problematic.
  • Table 1 The properties of the moldings obtained are summarized in Table 1.
  • Comparative Examples 1 and 2 produce extremely fragile strands of low strength during extrusion and can therefore not be drawn through the water bath and then granulated.
  • the injection molded parts made from it have low strength and are not elastic.
  • Examples and comparative examples 3-5 describe the influence of the protein on the stickiness of the extrudates and the shrinkage of the injection molded parts.
  • a mixture of 100 g Dercolyte TM M115 (polyterpene from DRT), 100 g PC 10 (powdered natural rubber from Weber and Schaer), 300 g mica and 200 g wheat gluten is in a counter-rotating twin-screw extruder at temperatures between 50 and 130 ° C processed.
  • the melt temperature is 125 ° C, the melt pressure is 85 bar.
  • the strands obtained are regular and of high strength.
  • the strands are then granulated.
  • the granulate is processed into test bars in an injection molding machine.
  • Table 2 The properties of the moldings obtained are summarized in Table 2.
  • Strands are regular, highly elastic, but sticky.
  • the strands can only be granulated using massive talc as a release agent. When stored, the granules clump relatively quickly despite the release agent.
  • the granulate is processed into test bars in an injection molding machine. The pull-in behavior is problematic due to the stickiness of the granules.
  • Table 2 The properties of the moldings obtained are summarized in Table 2.
  • Comparative Example 3 Like Comparative Example 3, except that twice the amount of natural resin is used. The mass pressure is 36 bar. The strands obtained are regular and sticky. The strands cannot be granulated and processed even when using release agents.
  • Examples 6 - 8 describe typical mixtures for the production of protein-containing thermoplastic materials. Proteins of animal as well as vegetable origin can be used. The mixture from example 7 contains an inorganic filler, the mixture in example 8 contains an organic filler.
  • Table 3 shows the values for the penetration work of conditioned samples ("before”; storage at 50% relative humidity and 23 ° C.) and wet samples ("after”; after storage of the previously conditioned samples in water for two hours). This shows the excellent water resistance of these patterns.
  • a mixture of 325 g of Dercolyte TM M115 (polyterpene resin from DRT), 500 g of PC 10 (powdered natural rubber from Weber & Schaer), 600 g of folded leather shavings (12% moisture) and 6 g of calcium stearate is added in a counter-rotating twin-screw extruder Temperatures between 50 and 130 ° C processed. The melt temperature is 130 ° C, the melt pressure is 130 bar. The strands obtained are then granulated. Granules are obtained which are suitable for further processing in injection molding machines, presses, extruders, etc. The granules are processed in an injection molding machine with 14 x 14 cm and 3 mm thick plate tools. The properties of the moldings obtained are summarized in Table 3.
  • thermoplastic compositions according to the invention which have particularly good properties with regard to formability, water resistance, expandability and coloring.
  • a mixture of 800 g Dercolyte TM M115 (polyterpene from DRT), 500 g epoxidized linseed oil and 1500 g leather shavings is processed in a co-rotating twin screw extruder at temperatures between 50 and 130 ° C.
  • the melt temperature is 125 ° C, the melt pressure is 14 bar.
  • the strands obtained are regular and are then granulated.
  • a mixture of 6550 g wheat gluten, 3450 g Dercolyte TM M115, 5000 g Heypiast TM NC 90, 6000 g kaolin, 100 g calcium stearate and 200 g titanium dioxide is in a counter-rotating twin screw extruder at temperatures between 50 and 140 ° C with a throughput of 20 kg / h extruded.
  • 1.13 kg / h of a mixture of glycerol / water (99: 1 part by weight) is pumped in by means of a liquid metering.
  • the melt temperature is 130 ° C, the melt pressure 85 bar. Dense, unexpanded strands with high elasticity are obtained. The strands are granulated and can be processed accordingly.
  • a mixture of 6550 g wheat gluten, 3450 g Dercolyte TM M115, 5000 g Heypiast TM NC 90, 6000 g kaolin, 100 g calcium stearate and 200 g titanium dioxide is in a counter-rotating twin screw extruder at temperatures between 50 and 140 ° C with a throughput of 20 kg / h extruded through a slot die with a lip width of 2 mm.
  • 1.13 kg / h of water are pumped in by means of a liquid metering, corresponding to a water content of 8.2% by weight.
  • the melt temperature is 130 ° C, the
  • a mixture of 260 g Dertoline SG TM 2 (esterified rosin from DRT), 400 g PC 10 (powdered natural rubber from Weber & Schaer), 600 g mica, 800 g soy protein isolate and 45 g Solar Scarlet TM 2G (direct dye from Clariant) is processed in a counter-rotating twin screw extruder at temperatures between 50 and 130 ° C.
  • the melt temperature is 125 ° C, the melt pressure is 40 bar.
  • the strands obtained are then granulated. Red granules suitable for further processing in injection molding machines, presses, extruders, etc. are obtained.
  • Examples 13 to 20 illustrate the outstanding suitability of the thermoplastic composition according to the invention for the production of a wide variety of moldings and its recyclability.
  • Example 6 The granules from Example 6 are melted in a counter-rotating twin-screw extruder and fed to a calender through a slot die (60 mm). Film strips with a thickness of 300 ⁇ m and good strength are obtained.
  • Example 6 The granules from Example 6 are melted in a counter-rotating twin-screw extruder and extruded through a slot die (300 mm) and placed on a conveyor belt. 3 mm thick flexible plates are obtained.
  • Example 6 the granules are processed in an injection molding machine with a 14 x 14 cm and 3 mm thick plate tool.
  • a 14 x 14 cm, 1 mm thick beech wood veneer is inserted into the side of the tool opposite the sprue. The veneer is thus back-injected.
  • the adhesion of the thermoplastic mass to the veneer is excellent.
  • leather stains, plastic films, Lyocell ® (cellulose fiber) tiles and polyester fabric pieces are inserted instead of the veneer. The adhesion to these materials is very good.
  • a mixture of 2.5 kg Dercolyte TM S 135 (polyterpene from DRT) and 4.2 kg Heypiast TM NC 50 is kneaded to a homogeneous mass at a jacket temperature of 145 ° C. in a double Z kneader with a discharge screw.
  • the jacket temperature is reduced to 135 ° C., and 5.5 kg of shaved leather shavings (moisture 12%) are added.
  • a homogeneous thermoplastic mass is formed, to which 1.2 kg of Lyocell ® fibers (15 dtex short cut 6 mm) are added.
  • the fibers distribute themselves in the mass in a short time. It is then pressed out through the discharge screw through a perforated nozzle. These strands are passed through a heated calender and a film strip with a thickness of 1 mm is obtained.
  • Dercolyte TM M115 polyterpene from DRT
  • 6000 g of wheat gluten (moisture 12%) and 60 g of sodium sulfite are added. After a short time, a homogeneous thermoplastic mass is created. It is then pressed out through the discharge screw through a perforated nozzle. The strands are shredded and then pressed into translucent thin foils in a plate press.
  • the film strips from Example 16 are processed into trays in a deep-drawing machine.
  • Example 14 Two 20 x 20 cm plates from Example 14 are heated on each surface with an IR radiator. These surfaces are then placed on top of each other and pressed in a Collin plate press with 10 bar hydraulic pressure. The resulting laminate has an excellent bond.
  • Example 21 The sprues from Example 15 are shredded and added to the granules from Example 1 by injection molding. Complete recycling is possible.
  • Example 21
  • the pellets are mixed with 22 kg of thermoplastic elastomer (Thekaflex TM from Schaefer Polymer) and 80 kg of wood shavings and extruded into a profile in a counter-rotating, conical twin-screw extruder at a melt temperature of 175 ° C.
  • the profile is well formed, the properties of the test specimens cut out are comparable to those from Example 23.
  • a raw material mixture consisting of 65% by weight of shaved leather shavings (moisture 12% by weight), 22% by weight of fully esterified maleinated rosin (Erkamar TM 2102; acid number less than or equal to 20 mg KOH / g), 12% by weight of natural rubber and 1% by weight of calcium stearate is processed into a strand by extrusion without degassing, the strand is then granulated and the granules are injection molded into test bars.
  • Erkamar TM 2102 fully esterified maleinated rosin
  • a raw material mixture consisting of 65% by weight of leather shavings
  • Mass is degassed, processed into a strand, the strand is then granulated and the granules are injection molded into test bars.
  • Table 5 with the comparison of Examples 25 and 26 shows that the expansion can be prevented by degassing and the metering time of the injection molding machine in these examples thus drops from over 9 s to approx. 3 s.
  • Example 26 The addition of polyalcohols and alkalis in Example 26 could improve the digestion of the leather and thus increase the tensile strength.
  • a raw material mixture consisting of 62.5% by weight of shaved leather shavings (moisture 12% by weight), 21.2% by weight of fully esterified, maleated rosin (Erkamar TM 2102), 11.5% by weight of natural rubber 0.9 %
  • shaved leather shavings moisture 12% by weight
  • 21.2% by weight of fully esterified, maleated rosin Erkamar TM 2102
  • 11.5% by weight of natural rubber 0.9 %
  • calcium stearate and 3.9% by weight of glycerol are processed into a strand by extrusion without degassing, the strand is then granulated and the granules are injection molded into test bars.
  • a raw material mixture consisting of 62.5% by weight of folded leather shavings (moisture 12% by weight), 21.2% by weight of fully esterified, maleated
  • Rosin (Erkamar TM 2102), 11.5% by weight of natural rubber, 0.9% by weight of calcium stearate and 3.9% by weight of glycerin is processed into a strand by extrusion with degassing in the second of three zones, the The strand is then granulated and the granules are injection molded into test bars.
  • a raw material mixture consisting of 62.5% by weight of shaved leather shavings (moisture 12% by weight), 21.0% by weight of fully esterified, maleated rosin (Erkamar TM 2102), 11.4% by weight of natural rubber, 0, 95% by weight of calcium stearate, 3.8% by weight of glycerol and 0.95% by weight of KOH are processed into a strand by extrusion without degassing, the strand is granulated and the granules are injection molded into test bars.
  • a raw material mixture consisting of 62.5% by weight of shaved leather shavings (moisture 12% by weight), 21.0% by weight of fully esterified, maleated rosin (Erkamar TM 2102), 11.4% by weight of natural rubber, 0, 95% by weight of calcium stearate, 3.8% by weight of glycerol and 0.95% by weight of KOH is processed into a strand by extrusion with degassing in the second of three zones, the strand is granulated and the granules become Injection molded test rods.

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Abstract

The invention relates to a highly deformable bio-degradable thermoplastic material, containing a protein and a chemically modified natural resin. Moulded bodies can be produced for various applications by said recyclable thermoplastic material, particularly by means of injection moulding.

Description

THERMOPLASTISCHE MASSE AUF NATURHARZBASISTHERMOPLASTIC MEASUREMENT BASED ON NATURAL RESIN
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die Erfindung betrifft eine thermoplastische Masse enthaltend ein Harz und ein Protein, ein Verfahren zu deren Herstellung sowie daraus erhältliche Formkörper.The invention relates to a thermoplastic composition containing a resin and a protein, a process for their preparation and moldings obtainable therefrom.
HINTERGRUND UND ALLGEMEINER STAND DER TECHNIKBACKGROUND AND GENERAL PRIOR ART
Es ist eine grosse Anzahl von synthetischen, teilweise Naturstoffe enthaltenden Werkstoffen für die verschiedensten Zwecke, insbesondere für Zubehörteile, Möbelelemente jeglicher Art, und für die verschiedensten Branchen und Gewerbebereiche bekannt, die jedoch den Nachteil aufweisen, dass sie wenig umweltfreundlich entsorgbar und zumindest zu wesentlichen Teilen nicht biologisch abbaubar sind.A large number of synthetic materials, some of which contain natural substances, are known for a wide variety of purposes, in particular for accessories, furniture elements of all kinds, and for a wide variety of industries and commercial areas, but they have the disadvantage that they are not environmentally friendly to dispose of and at least to a significant extent are not biodegradable.
In letzter Zeit werden daher verstärkt Anstrengungen unternommen, Werkstoffe zur Verfügung zu stellen, die vollständig oder wenigstens zum grössten Teil aus Naturstoffen bestehen und eine ebenso gute Formbarkeit sowie vergleichbare Eigenschaften wie die bekannten Werkstoffe aufweisen. Ein weiteres Kriterium bei der Entwicklung solcher Stoffe ist die Verarbeitbarkeit dieser neuen formbaren Stoffe mit herkömmlichen Verfahren und in bereits bestehenden Anlagen.Recently, efforts have been made to provide materials that consist entirely or at least for the most part of natural materials and that have the same good formability and comparable properties as the known materials. Another criterion in the development of such substances is the processability of these new moldable substances using conventional processes and in existing plants.
Eine thermoplastische Werkstoffmasse der eingangs genannten Art ist aus der EP- B - 0 675 920 und der FR-B - 837.617 bekannt.A thermoplastic material mass of the type mentioned is known from EP-B - 0 675 920 and FR-B - 837.617.
Gemäss EP-B - 0 675 920 enthält die als Werkstoff für den Spritzguss verwendbare Zusammensetzung mindestens ein Naturharz und ein oder mehrere Stärken und/oder Eiweiss enthaltende Naturprodukte. Als Naturharz finden hierbei Kopale und Dammarharze sowie Gilsonit Verwendung. Die Zusammensetzung gemäß FR-B - 837.617 umfasst eine aus der Gruppe der Proteine, Stärken und ihrer Derivate ausgewählte und in Wasser kolloidal lösliche Substanz, ein harziges Material, wie ein Natur- oder Kunstharz, ein Lösungsmittel für das harzige Material, ein Alkali und ein organisches Aluminiumsalz.According to EP-B-0 675 920, the composition that can be used as a material for injection molding contains at least one natural resin and one or more natural products containing starches and / or protein. Copals, damar resins and gilsonite are used as natural resins. The composition according to FR-B - 837.617 comprises a substance selected from the group of proteins, starches and their derivatives and colloidally soluble in water, a resinous material such as a natural or synthetic resin, a solvent for the resinous material, an alkali and a organic aluminum salt.
Unter Naturharzen sind hierbei Harze pflanzlicher oder tierischer Herkunft zu verstehen, wobei pflanzliche natürliche Harze auf Ausscheidungen (Exsudaten) von speziellen Pflanzen, meist Bäumen, basieren, die nach natürlichen oder künstlich herbeigeführten Verletzungen als meist klebrige Massen ausfliessen und an der Luft infolge der Verdunstung flüchtiger Komponenten sowie von Polymerisations- und Oxidationsreaktionen erstarren. Fossile natürliche Harze, wie z.B. Kopale, Kaurikopale oder Bernstein, werden weltweit als Ablagerungen gefunden. Frisch gewonnene Naturharze sind zum Beispiel unter den Bezeichnungen Acaroid-Harze, Canadabalsam, Japanlack, Dammarharz, Drachenblut, Myrrhe, Venezianischer Terpentin, Kolophonium etc. bekannt.Natural resins are to be understood here as resins of plant or animal origin, whereby plant-based natural resins are based on excretions (exudates) from special plants, mostly trees, which flow out as sticky masses after natural or artificial injuries and are more volatile in the air due to evaporation Solidify components as well as polymerization and oxidation reactions. Fossil natural resins such as Copals, Kaurikopale or amber are found worldwide as deposits. Freshly obtained natural resins are known, for example, under the names acaroid resins, Canada balm, Japanese lacquer, damar resin, dragon blood, myrrh, Venetian turpentine, rosin etc.
Naturharze enthalten überwiegend Harzsäuren und verfügen über eine gewisse Oberflächenklebrigkeit.Natural resins mainly contain resin acids and have a certain surface stickiness.
Zu den unvorteilhaften Eigenschaften der Naturharze zählen eine geringe Temperatur- und Alterungsbeständigkeit, inbesondere eine geringe Beständigkeit gegenüber Sauerstoff, welche durch Verfärbungen zu unansehnlichen Produkten führt, sowie mangelnde Lichtbeständigkeit und Klebrigkeit. Ein weiteres Problem bei der Verwendung von Naturharzen ist in deren hoher Kristallisationsneigung zu sehen, welche bereits nach kurzer Lagerzeit der Produkte zu einer starken Versprödung führt.The unfavorable properties of the natural resins include low temperature and aging resistance, in particular low resistance to oxygen, which leads to unsightly products due to discoloration, and poor light resistance and tackiness. Another problem with the use of natural resins can be seen in their high tendency to crystallize, which leads to strong embrittlement after a short storage period of the products.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF THE INVENTION
Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile und Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, eine thermoplastische Masse bereitzustellen, die im wesentlichen biologisch abbaubare Stoffe enthält, aber trotzdem in ihren Eigenschaften, z.B. Wasserresistenz, Steifigkeit etc., bekannten Formmassen synthetischer Natur vergleichbar ist bzw. bestimmten Anforderungen angepasst werden kann. Insbesondere sollen die Probleme, die bei der Verwendung von Naturharzen auftreten, vermieden werden. Weiters soll die thermoplastische Masse leicht mit bekannten Mitteln verarbeitbar sein und eine gute Entformbarkeit bzw. Formtrennung aufweisen.The invention aims to avoid these disadvantages and difficulties and has as its object to provide a thermoplastic composition which essentially contains biodegradable substances, but nevertheless has known properties in its properties, for example water resistance, rigidity, etc. synthetic nature is comparable or can be adapted to specific requirements. In particular, the problems that arise when using natural resins should be avoided. Furthermore, the thermoplastic composition should be easy to process with known means and have good mold release or mold separation.
Die erfindungsgemässe thermoplastische Masse enthält ein Naturharz und ein Protein, wobei das Harz ein chemisch modifiziertes Naturharz ist.The thermoplastic composition according to the invention contains a natural resin and a protein, the resin being a chemically modified natural resin.
Unter dem Begriff „chemische Modifizierung" ist im Sinne der Erfindung eine Änderung der kovalenten (Elektronenpaar-) Bindung des Naturharzes zu verstehen, welche durch ein Brechen bestehender oder durch ein Ausbilden neuer kovalenter Bindungen bewirkt wird. Von diesem Begriff ist jedoch nicht die Bildung von Salzen, z.B. Ca- oder Zn-Resinaten, umfasst, da es sich hierbei um Bindungen ionischen Charakters handelt, bei denen die Säurezahl nur bis auf ca. 40 mg KOH/g reduzierbar ist. Ebenfalls nicht umfasst sind modifizierte Harze, bei denen durch das Modifizierungsmittel die ursprünglichen Eigenschaften des Naturharzes so verändert wurden, dass es in seinen Merkmalen den Grundeigenschaften des Modifizierungsmittels weitgehend nahekommt und somit den Kunstharzen zuzuordnen ist.In the context of the invention, the term “chemical modification” is understood to mean a change in the covalent (electron pair) bond of the natural resin, which is brought about by breaking existing or by forming new covalent bonds. However, this term does not include the formation of Salts, for example Ca or Zn resinates, comprise, since these are bonds of an ionic character in which the acid number can only be reduced to about 40 mg KOH / g. Modified resins in which the Modifying agent the original properties of the natural resin were changed so that its characteristics are largely similar to the basic properties of the modifying agent and can therefore be assigned to the synthetic resins.
Chemisch modifizierte Naturharze wurden bislang nur bei der Herstellung von Anstrichmitteln, für Druckfarben und insbesondere für Klebstoffe („Klebharze") als sogenannte Tackifier verwendet. Darunter sind klebrigmachende Stoffe zu verstehen, mit deren Hilfe aus geeigneten Rückgratpolymeren Klebstoffe formulierbar werden, d.h. die Klebharze verleihen den Rückgratpolymeren u. a. adhäsive, benetzende, klebrigmachende Eigenschaften.Chemically modified natural resins have so far only been used as so-called tackifiers in the production of paints, for printing inks and in particular for adhesives ("adhesive resins"). These include tackifying substances with the aid of which adhesives can be formulated from suitable backbone polymers, ie the adhesive resins confer the Backbone polymers include adhesive, wetting, tackifying properties.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass beim Mischen der beiden an sich klebrigen Substanzen Protein und Naturharz nicht klebrige Mischungen mit guter Entformbarkeit erhalten werden können. Durch die chemische Modifikation der Naturharze wird ein breiteres Anwendungsspektrum, Oxidationsstabilität und ein erweiterter Temperaturbereich erzielt. Weiters wird die Säurezahl und die Kristallisationsneigung der Naturharze durch die chemische Modifikation reduziert. Während das Protein eine an sich nicht thermoplastische Substanz ist, sondern in Verbindung mit Flüssigkeiten nur einen stark klebrigen Teig ergibt, wird es beim Mischen mit dem chemisch modifizierten Naturharz zu einer thermoplastischen Masse, die immer wieder durch Erhitzen flüssig bis pastös wird und beim Erkalten erstarrt. Die Proteine verleihen der thermoplastischen Masse weiters eine gute Formbeständigkeit, so dass sich gefertigte Teile nicht verziehen und nicht schrumpfen. Da Polypeptide hydrophile und hydrophobe Seitenketten besitzen, ist die Voraussetzung für eine gute Verträglichkeit sowohl mit hydrophilen Polymeren, beispielsweise Stärke, als auch mit hydrophoben Polymeren, beispielsweise Kautschuk oder synthetischen Kunststoffen, gegeben. Aufgrund der freien Gruppen (-NH2, -COOH, -OH, -SH) der Aminosäuren in den Polymerketten der Proteine können die Proteine modifiziert werden, im Werkstoff mit anderen Komponenten reagieren oder Reaktionen katalysieren. Für die Modifizierung können Alkalien oder leicht reduzierende Agenzien verwendet werden. Somit lässt sich die erfindungsgemässe, thermoplastische Masse über einen weiten Bereich hinsichtlich Steifheit und Elastizität variieren.Surprisingly, it has been shown that mixing the two inherently sticky substances protein and natural resin can give non-sticky mixtures with good mold release properties. The chemical modification of the natural resins achieves a wider range of applications, oxidation stability and an extended temperature range. Furthermore, the acid number and the tendency of the natural resins to crystallize are reduced by the chemical modification. While the protein is not a thermoplastic substance per se, but when combined with liquids it only results in a very sticky dough, when mixed with the chemically modified natural resin it becomes a thermoplastic mass that repeatedly becomes liquid to pasty when heated and solidifies on cooling , The proteins also give the thermoplastic composition good dimensional stability so that finished parts do not warp and do not shrink. Since polypeptides have hydrophilic and hydrophobic side chains, the prerequisite for good compatibility with both hydrophilic polymers, for example starch, and with hydrophobic polymers, for example rubber or synthetic plastics, is given. Due to the free groups (-NH 2 , -COOH, -OH, -SH) of the amino acids in the polymer chains of the proteins, the proteins can be modified, react with other components in the material or catalyze reactions. Alkali or slightly reducing agents can be used for the modification. The thermoplastic composition according to the invention can thus be varied over a wide range with regard to rigidity and elasticity.
Der erfindungsgemässe chemisch modifizierte Naturharzbestandteil der thermoplastischen Masse bringt vorteilhaft eine Erhöhung der Wasserresistenz mit sich.The chemically modified natural resin component of the thermoplastic composition according to the invention advantageously brings about an increase in water resistance.
Aus der EP-B - 0 712 428 ist ein thermoplastischer Formkörper bekannt, der auf einer Formmasse aus Partikeln eines pflanzlichen Fasermaterials, welche in einer bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck in einen gelschmelzartigen Zustand überführten Matrix aus einem Biopolymer eingebettet sind, sowie auf weiteren Zusätzen basiert, wobei die Fasern von einer Harzsäurekomponente durchtränkt sind. Als Harzsäurekomponente werden Harzsäuren, wie sie bei der Aufarbeitung von natürlichen Harzen anfallen, Harzsäurederivate und modifizierte, z.B. mit Polyolen veresterte Harzsäuren, verwendet.EP-B-0 712 428 discloses a thermoplastic molding which is based on a molding compound made from particles of a vegetable fiber material and which are embedded in a matrix of a biopolymer converted into a gel-melt-like state at elevated temperature and pressure, and on further additives based, the fibers are impregnated with a resin acid component. As the resin acid component, resin acids, such as those obtained when working up natural resins, resin acid derivatives and modified, e.g. resin acids esterified with polyols.
Abgesehen davon, dass bei dieser Formmasse zwingend pflanzliche Fasern vorgesehen sind, werden als weitere Komponente Harzsäuren, die als Produkt aus natürlichen Harzen gewonnen werden, oder modifizierte Harzsäuren eingesetzt. Die erfindungsgemässe thermoplastische Masse enthält jedoch ein chemisch modifiziertes Naturharz, so dass eine Gewinnung von Harzsäuren aus den Naturharzen nicht nötig ist.In addition to the fact that vegetable fibers are mandatory in this molding composition, resin acids obtained as a product from natural resins or modified resin acids are used as a further component. However, the thermoplastic composition according to the invention contains a chemical modified natural resin so that it is not necessary to extract resin acids from the natural resins.
Zur chemischen Modifizierung sind jene Reaktionen geeignet, die dem Naturharz eine ausreichende Licht- und Oxidationsbeständigkeit verleihen, gegebenenfalls die aerobe Weiteroxidation des Harzes verhindern, und die Säurezahl des Naturharzes auf kleiner oder gleich30 mg KOH/g senken. In einer Ausgestaltung der Erfindung ist das chemisch modifizierte Naturharz unpolar. Gegebenenfalls ist die chemische Modifizierung eine Veresterung mit einem ein- oder mehrwertigen Alkohol; eine Di- Oligo- oder Polymerisierung; Hydrierung, Dehydrierung; oder eine Diels-Alder-Reaktion.For chemical modification, those reactions are suitable which give the natural resin sufficient light and oxidation resistance, possibly prevent further aerobic oxidation of the resin, and reduce the acid number of the natural resin to less than or equal to 30 mg KOH / g. In one embodiment of the invention, the chemically modified natural resin is non-polar. If necessary, the chemical modification is an esterification with a mono- or polyhydric alcohol; a di-oligo or polymerization; Hydrogenation, dehydrogenation; or a Diels-Alder reaction.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Harz ein disproportioniertes, hydriertes oder polymerisiertes Kolophonium oder ein Kolophoniumderivat. Hierzu zählen auch Harzester, beispielsweise Maleinatharze, und Harzalkohole.In one embodiment of the invention, the resin is a disproportionated, hydrogenated or polymerized rosin or a rosin derivative. This also includes resin esters, for example maleate resins, and resin alcohols.
Eine weitere Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass das Naturharz ein Polyterpen ist. Unter Polyterpenen sind Polymerisate, auf Basis natürlich vorkommender cycloaliphatischer Verbindungen, z.B. alpha-Pinen oder beta-Pinen, die aus (Cιo)-Einheiten bestehen, zu verstehen.Another embodiment is characterized in that the natural resin is a polyterpene. Polyterpenes include polymers based on naturally occurring cycloaliphatic compounds, e.g. To understand alpha-pinene or beta-pinene, which consist of (Cιo) units.
Selbstverständlich können auch zwei oder mehrere chemisch modifizierte Harze in der erfindungsgemässen thermoplastischen Masse zum Einsatz kommen.Of course, two or more chemically modified resins can also be used in the thermoplastic composition according to the invention.
Darüber hinaus sind im Sinne der gegenständlichen Erfindung zu "Naturharze" auch einzelne Harzsäuren, wie beispielsweise Abietin-, Neoabietin, Levopimar-, Pimar-, Isopimar-, Palustrin- oder Dehydroabietinsäure, zu zählen.In addition, individual resin acids, such as abietic, neoabietic, levopimaric, pimaric, isopimaric, palustric or dehydroabietic acid, are also to be counted as "natural resins" in the sense of the present invention.
Als Protein werden vorteilhaft sowohl pflanzliche Proteine, vorzugsweise ein Konzentrat mit mindestens 50 % Proteingehalt (N x 6,25) oder ein Isolat mit mindestens 70 % Proteingehalt, beispielsweise Proteine, die als Nebenprodukte in der Stärkeindustrie anfallen, wie z.B. Weizengluten, Maisprotein, Kartoffelprotein, oder Proteine aus der Ölindustrie, wie z.B. Rapsextraktionsschrot oder Leguminosenproteine wie Sojaprotein, als auch tierische Proteine eingesetzt, unter welchen Abfälle aus der Leder-erzeugenden Industrie, wie Falzspäne und Leimleder, Lederschleifstaub, Haare, Wolle, Baumwolle, Seide, oder Nebenprodukte aus der Milch-, Blut- und Fleischverarbeitung, wie Kollagene, Gelatine und Keratine, zu verstehen sind. Die Lederabfälle sollen aus schwermetallfreier Gerbung stammen, vorzugsweise stammen sie aus vegetabiler Gerbung. Einige tierische Proteine ("Skieroproteine"), wie Kollagen oder Proteine aus Leder, Seide, Haare oder Wolle, verfügen über eine lineare Struktur, mit der sie der thermoplastischen Masse durch zusätzliche Vernetzung Festigkeit verleihen können. Die Tertiärstruktur der Proteine, die unter Anderem durch S-Brücken stabilisiert wird, lässt sich leicht und reversibel öffnen, wodurch die Polymerketten leichter zugänglich und dichter gepackt werden können, und damit eine hohe Festigkeit bzw. Steifheit der thermoplastischen Masse erzielbar ist.Both vegetable proteins, preferably a concentrate with at least 50% protein content (N x 6.25) or an isolate with at least 70% protein content, for example proteins which are obtained as by-products in the starch industry, such as wheat gluten, corn protein, potato protein, are advantageously used as proteins , or proteins from the oil industry, such as rapeseed meal or legume proteins such as soy protein, as well as animal proteins, among which waste from the leather-producing industry, such as shavings and Glue leather, leather sanding dust, hair, wool, cotton, silk, or by-products from milk, blood and meat processing, such as collagens, gelatins and keratins, are to be understood. The leather waste is said to come from heavy metal-free tanning, preferably from vegetable tanning. Some animal proteins ("skieroproteins"), such as collagen or proteins made of leather, silk, hair or wool, have a linear structure with which they can give the thermoplastic mass strength through additional crosslinking. The tertiary structure of the proteins, which is stabilized by S-bridges, among other things, can be opened easily and reversibly, which makes the polymer chains easier to access and more densely packed, and thus a high strength or stiffness of the thermoplastic mass can be achieved.
Tierische und pflanzliche Proteine, beispielsweise Leder und Gluten, sind auch miteinander kombiniert einsetzbar. Beispielsweise kann mit dem Anteil an tierischen Proteinen in der Proteinmischung, die Festigkeit der thermoplastischen Masse variiert und eingestellt werden. Mischungen aus Leder und pflanzlichem Protein besitzen weiters eine besonders gute Wärmeformbeständigkeit, so dass sie bei der thermischen Umformung, z.B. Spritzguss, weniger schrumpfen als Massen mit ausschliesslich tierischem Proteinanteil.Animal and vegetable proteins, for example leather and gluten, can also be used in combination. For example, the strength of the thermoplastic mass can be varied and adjusted with the proportion of animal proteins in the protein mixture. Mixtures of leather and vegetable protein also have a particularly good heat resistance, so that they are used in thermal forming, e.g. Injection molding, less shrinkage than masses with only animal protein content.
Vorzugsweise ist das Masseverhältnis von chemisch modifizierten Naturharz zu Protein zwischen 1 ,0 : 1 ,5 und 1 ,0 : 4,0.The mass ratio of chemically modified natural resin to protein is preferably between 1.0: 1.5 and 1.0: 4.0.
Die thermoplastische Masse kann zumindest einen Füllstoff enthalten. Dieser kann aus der bekannten Gruppe der anorganischen Füllstoffe sein, die auch in Kunststoffen oder in der Papierindustrie Verwendung finden. Als anorganische Füllstoffe eignen sich beispielsweise Glimmer, Kaolin, Titandioxid, Kreide, Talkum, etc. Durch Zugabe von Graphit kann man ein leitfähiges Material erhalten ohne dass dabei die thermoplastische Masse durch den anorganischen Zusatz spröde wird. Diese Füllstoffe sind vor allem bei der Erzeugung sehr steifer Produkte von Vorteil und bewirken auch einen zusätzlichen positiven Effekt in der Formtrennung.The thermoplastic composition can contain at least one filler. This can be from the known group of inorganic fillers, which are also used in plastics or in the paper industry. Suitable inorganic fillers are, for example, mica, kaolin, titanium dioxide, chalk, talc, etc. By adding graphite, a conductive material can be obtained without the thermoplastic composition becoming brittle due to the inorganic additive. These fillers are particularly advantageous in the production of very rigid products and also have an additional positive effect in mold separation.
Es können jedoch auch Fasern auf Basis zellulosehältiger Materialien, wie Holz, Chemiefasern, Flachs, Hanf, Kokos etc., als Füllstoff Anwendung finden, insbesondere wenn ein geringes Produktgewicht und geringerer Aschegehalt im Fall einer thermischen Verwertung erreicht werden soll. Organische Füllstoffe binden Wasser, verringern die Expansion und verstärken die Festigkeit. Der Zusatz harzreicher Hölzer verbessert die Quellung der thermoplastischen Masse.However, fibers based on cellulose-containing materials, such as wood, man-made fibers, flax, hemp, coconut, etc., can also be used as fillers, especially if the product weight is low and the ash content in the In the event of thermal recycling to be achieved. Organic fillers bind water, reduce expansion and increase strength. The addition of resin-rich woods improves the swelling of the thermoplastic mass.
Elastomere, beispielsweise Kautschuke, welche in Pulver- oder Granulatform vorliegen, sind ebenfalls als Zusatzstoff möglich. Kautschuk-Latices sind als Zusatzstoffe bzw. Füllmittel nicht so gut geeignet, da sie wenig alterungsbeständig sind und außerdem aufgrund ihres emulgierten oder dispergierten Charakters zu viel Flüssigkeit in die Gesamtmischung einbringen. Bei Wassergehalten ab 5 % in der Gesamtmasse kommt es bereits zu Expansionen durch Aufschäumen an der Extruderdüse und man erhält keine dichten Granulate.Elastomers, for example rubbers, which are in powder or granule form, are also possible as additives. Rubber latices are not so suitable as additives or fillers, since they are not very resistant to aging and, because of their emulsified or dispersed character, also introduce too much liquid into the overall mixture. With water contents of 5% or more in the total mass, there are already expansions due to foaming at the extruder nozzle and no dense granules are obtained.
Die thermoplastische Masse kann auch einen modifizierten Kautschuk enthalten. Durch die Zugabe von modifiziertem Fest-Kautschuk sind hohe Elastizitäten und Dehnungswerte zu erreichen. Als zusätzlicher Effekt tritt eine Erhöhung der Wasserresistenz auf.The thermoplastic composition can also contain a modified rubber. By adding modified solid rubber, high elasticities and elongation values can be achieved. An additional effect is an increase in water resistance.
Unter den synthetischen Elastomeren sind, beispielsweise thermoplastischeAmong the synthetic elastomers are, for example, thermoplastic
Elastomere (TPE), insbesondere auf der Basis von Styrol-Block-Copolymeren, oder Styrol-Butadien Rubber, als Zusatzstoff geeignet. Styrol-Block-Copolymere sind aufgrund ihrer hohen Hydrophobizität gut kompatibel mit der erfindungsgemässen thermoplastischen Masse.Elastomers (TPE), especially based on styrene block copolymers, or styrene-butadiene rubber, are suitable as additives. Due to their high hydrophobicity, styrene block copolymers are well compatible with the thermoplastic composition according to the invention.
Zweckmässig wird ein halbtrocknendes oder trocknendes Öl, wie z.B. Leinöl, gegebenenfalls mit einem Sikkativ, oder ein modifiziertes Pflanzenöl, z.B. epoxidiertes Leinöl bei der Herstellung der thermoplastischen Masse zugesetzt. Durch diese Massnahme lässt sich ebenfalls sehr gut die Wasserresistenz verbessern. Über die Reaktivgruppe der Öle kommt es zu einer Anbindung an die Proteine, welche die Hydrophobizität erhöht und ein Ausschwitzen des Öls verhindert.A semi-drying or drying oil, such as e.g. Linseed oil, optionally with a siccative, or a modified vegetable oil, e.g. epoxidized linseed oil added in the manufacture of the thermoplastic mass. This measure can also very well improve water resistance. Via the reactive group of the oils there is a connection to the proteins, which increases the hydrophobicity and prevents the oil from exuding.
Als weitere Zusatzstoffe kann die thermoplastische Masse auch Weichmacher, beispielsweise Polyole wie Glycerin oder Sorbitol, enthalten. Diese verringern die Expansionsneigung und führen zu weniger biegefesten Produkten. Farbstoffe und Pigmente, z.B. Titanoxid und/oder Biozide können ebenfalls vorteilhaft in der thermoplastischen Masse enthalten sein.The thermoplastic composition can also contain plasticizers, for example polyols such as glycerol or sorbitol, as further additives. These reduce the tendency to expand and lead to less bending-resistant products. Dyes and pigments, for example titanium oxide and / or biocides, can also advantageously be contained in the thermoplastic composition.
Gegebenenfalls können der erfindungsgemässen thermoplastischen Masse noch weitere - aus der Kunststoffherstellung bekannte - Verarbeitungshilfen wie Gleitmittel, Trennmittel, Weichmacher, etc. zugesetzt werden. Zu solchenIf necessary, further processing aids, such as lubricants, release agents, plasticizers, etc., which are known from plastics production, can be added to the thermoplastic composition according to the invention. To such
Verarbeitungshilfen gehören, beispielsweise, Fettsäuren und Fettsäurederivate wie hydrierte Fettsäuren, amidierte Fettsäuren, Alkanolamide, Metallseifen, z.B. Calziumstearat.Processing aids include, for example, fatty acids and fatty acid derivatives such as hydrogenated fatty acids, amidated fatty acids, alkanolamides, metal soaps, e.g. Calcium stearate.
Abhängig von den, gegebenenfalls, eingesetzten Füll- und Zusatzstoffen bzw. Verarbeitungshilfen kann in bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung der Anteil aus Protein und chemisch modifiziertem Naturharz 20 bis 90 Gew.-% der Gesamtmasse ausmachen, wobei Protein zu 10 bis 60 Gew.-% und chemisch modifiziertes Harz zu 10 bis 30 Gew.-% der Gesamtmasse enthalten sein können.Depending on the fillers and additives or processing aids used, if appropriate, the proportion of protein and chemically modified natural resin can make up 20 to 90% by weight of the total mass in preferred embodiments of the invention, protein being 10 to 60% by weight and chemically modified resin can be contained to 10 to 30 wt .-% of the total mass.
Zur Erzeugung geschäumter, leichter Teile aus der thermoplastischen Masse muss der Wassergehalt entsprechend angehoben werden. Die Gleichgewichtsfeuchte bei 50 Gew.-% rel. Feuchtigkeit und 23°C liegt in Abhängigkeit von der Rezeptur etwa bei 2-5 Gew.-% Wasser.To produce foamed, light parts from the thermoplastic mass, the water content must be increased accordingly. The equilibrium moisture at 50 wt .-% rel. Depending on the recipe, moisture and 23 ° C are around 2-5% by weight of water.
Als bevorzugte Ausgestaltung wird eine thermoplastische Masse mit der Massgabe beansprucht, dass kein pflanzliches Fasermaterial enthalten ist.As a preferred embodiment, a thermoplastic composition is claimed with the proviso that it does not contain any vegetable fiber material.
Die Erfindung betrifft auch Formkörper, die durch thermisches Verformen einer erfindungsgemässen thermoplastischen Masse erhältlich sind. Formkörper können, beispielsweise, durch Spritzgiessen, Giessen, Pressen, Extrudieren, Ziehen oder Kalandrieren einer erfindungsgemässen thermoplastischen Masse erhalten werden.The invention also relates to moldings which can be obtained by thermally deforming a thermoplastic composition according to the invention. Shaped bodies can be obtained, for example, by injection molding, casting, pressing, extruding, drawing or calendering a thermoplastic composition according to the invention.
Die Formkörper können im geschäumtem Zustand vorliegen.The moldings can be in the foamed state.
Zur Erzeugung geschäumter, leichter Teile aus der thermoplastischen Masse muss der Wassergehalt entsprechend angehoben werden. Die Gleichgewichtsfeuchte bei 50 Gew.-% rel. Feuchtigkeit und 23°C liegt in Abhängigkeit von der Rezeptur etwa bei 2-5 Gew.-% Wasser. Die Herstellung der thermoplastischen Masse kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Mischung der Einzelsubstanzen, chemisch modifiziertes Naturharz, Protein sowie gegebenenfalls Füllstoff bzw. Zusatzstoff (e), in einem beheizbaren Kneter oder einem Extruder vereinigt, aufgeschlossen bzw. geschmolzen und gegebenenfalls zu einem Granulat geformt werden. Während der Bearbeitung kann auch Flüssigkeit, z.B. Weichmacher oder Pflanzenöl, zudosiert werden. Um einen Abbau der Proteine zu verhindern, sollten bei der Bearbeitung zu hohe Temperaturen und zu starke Scherung vermieden werden. Die Bearbeitung kann in einem Temperaturbereich von 50 bis 180°C, vorzugsweise zwjschen 80 und 130°C, erfolgen.To produce foamed, light parts from the thermoplastic mass, the water content must be increased accordingly. The equilibrium moisture at 50 wt .-% rel. Depending on the recipe, moisture and 23 ° C are around 2-5% by weight of water. The thermoplastic composition can be produced, for example, by combining the mixture of the individual substances, chemically modified natural resin, protein and, if appropriate, filler or additive (s) in a heatable kneader or an extruder, breaking them up or melting and, if appropriate, shaping them into granules become. Liquid, such as plasticizer or vegetable oil, can also be added during processing. To prevent degradation of the proteins, excessive temperatures and excessive shear should be avoided during processing. The processing can take place in a temperature range from 50 to 180 ° C, preferably between 80 and 130 ° C.
Die gegebenenfalls hohe Ausgangsfeuchte proteinreicher Rohstoffe kann bei der Extrusion zu einem Aufschäumen führen, das für die Herstellung kompakter, nicht geschäumter Artikel hinderlich ist. Ein geeignetes Verfahren zum Unterbinden des Aufschäumens ist die Entgasung während der Extrusion. Hierzu ist es bereits ausreichend, den Extruder in einem beheizten Teilbereich zu öffnen und die flüchtigen Bestandteile der Masse, insbesondere das Wasser, durch die hohe Temperatur, das gegebenenfalls angelegte Vakuum und die intensive Umwälzung der Schnecke entweichen zu lassen.The possibly high initial moisture content of protein-rich raw materials can lead to foaming during extrusion, which is an obstacle to the production of compact, non-foamed articles. A suitable method for preventing foaming is degassing during extrusion. To do this, it is sufficient to open the extruder in a heated section and to allow the volatile constituents of the mass, in particular the water, to escape through the high temperature, the vacuum which may be applied and the intensive circulation of the screw.
In einer Ausführungsform des Herstellungsverfahrens, ist ein Pelletieren der thermoplastischen Masse vor der Extrusion vorgesehen. Dazu werden die Masse von Kollern durch eine Matrize gedrückt, zu endlosen Strängen geformt und mit Messern in die gewünschte Länge geschnitten.In one embodiment of the manufacturing process, pelleting of the thermoplastic mass is provided prior to extrusion. For this purpose, the mass of beaters are pressed through a die, formed into endless strands and cut to the desired length with knives.
Die erfindungsgemässe thermoplastische Masse ist sehr gut an hydrophile (z.B. Leder) und hydrophobe (z.B. Kunststoff) Materialien bindbar. Daher eignet sie sich gut zum Hinterspritzen von Flächengebilden.The thermoplastic composition according to the invention is very easily bindable to hydrophilic (e.g. leather) and hydrophobic (e.g. plastic) materials. Therefore, it is well suited for the back molding of fabrics.
Die thermoplastische Masse kann in vielen Anwendungsgebieten Verwendung finden. Mittels Spritzguss können zum Beispiel Spielzeuge, Teile für den Gartenbereich und die Automobilindustrie, Uhrenarmbänder, Befestigungsbänder oder Klammern im Obst- und Weinbau sowie Schraubverschlüsse erzeugt werden. Durch Extrusion können Folien oder Platten für die weitere thermische Verarbeitung im Tiefzieh- oder Pressverfahren, Platten als Dichtungslippen und vieles mehr hergestellt werden.The thermoplastic composition can be used in many fields of application. Injection molding can be used to produce toys, parts for the garden and the automotive industry, watch straps, fastening straps or clips in fruit and wine growing, as well as screw caps. By extrusion, films or sheets for further thermal Processing in the deep-drawing or pressing process, plates as sealing lips and much more can be produced.
Die erfindungsgemässe thermoplastische Masse ist biologisch abbaubar und die daraus hergestellten Formkörper sind rezyklierbar.The thermoplastic composition according to the invention is biodegradable and the moldings produced therefrom can be recycled.
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DER ERFINDUNGEMBODIMENTS OF THE INVENTION
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert, wobei in den folgenden Beispielen und Vergleichsbeispielen der Unterschied zwischen der erfindungsgemässen thermoplastischen Masse und dem Stand der Technik sowie die Vorteile der Erfindung veranschaulicht wird.The invention is explained in more detail below with the aid of examples, the difference between the thermoplastic composition according to the invention and the prior art and the advantages of the invention being illustrated in the following examples and comparative examples.
Technische Daten zu den Beispielen:Technical data for the examples:
Extrusion - Herstellung von Granulaten:Extrusion - production of granules:
Es wurden gegenläufige Doppelschneckenextruder der Firmen Collin und Cincinnati und ein gleichläufiger Extruder der Firma Werner Pfleiderer verwendet. Die Zylindertemperaturen lagen zwischen 30 und 175°C. Wenn in den Beispielen nicht explizit beschrieben, wurden die extrudierten Stränge in einem Wasserbad gekühlt, mit einem Gebläse getrocknet und mit Stranggranulator geschnitten.Counter-rotating twin-screw extruders from Collin and Cincinnati and a co-rotating extruder from Werner Pfleiderer were used. The cylinder temperatures were between 30 and 175 ° C. If not explicitly described in the examples, the extruded strands were cooled in a water bath, dried with a blower and cut with a strand pelletizer.
Spritz ussSpray uss
Die in den folgenden Beispielen beschriebenen Spritzgussmuster wurden auf konventionellen Spritzgussmaschinen der Firma Engel und Battenfeld hergestellt. Die Zylindertemperatur betrug 80 - 150°C, der Einspritzdruck ca. 1000 bar, und es wurde ein der Mischung angepasster Nachdruck verwendet. Die Werkzeugtemperatur betrug 20°C. Wenn in den Beispielen nicht explizit beschrieben, war sowohl der Einzug der Granulate wie auch die Entformung der gespritzten Teile problemlos.The injection molding samples described in the following examples were produced on conventional Engel and Battenfeld injection molding machines. The cylinder temperature was 80-150 ° C, the injection pressure approx. 1000 bar, and a holding pressure adapted to the mixture was used. The tool temperature was 20 ° C. If not explicitly described in the examples, both the drawing in of the granules and the demolding of the injection molded parts were problem-free.
Physikalische MessungenPhysical measurements
Die Messungen wurden an einer Universalprüfmaschine der Fa. Frank durchgeführt. Der Durchstossversuch wird mit einem konischen Stempel mit einer kugelförmigen Spitze (Durchmesser 10 mm) und einem kreisförmigen Auflager (Durchmesser 40 mm) gemessen. Aus der Maximalkraft und dem Weg bei Bruch wird die Durchstossarbeit errechnet. Die Zugprüfung wird an Schulterstäben nach DIN 53455 gemessen. Die spezifische Zugarbeit ergibt sich aus der Maximalkraft, dem Weg bei Bruch und der Querschnittsfläche. Die Biegefestigkeit wird nach DIN 53452 bestimmt.The measurements were carried out on a universal testing machine from Frank. The puncture attempt is marked with a conical stamp spherical tip (diameter 10 mm) and a circular support (diameter 40 mm) measured. The penetration work is calculated from the maximum force and the path in the event of breakage. The tensile test is measured on shoulder bars according to DIN 53455. The specific tensile work results from the maximum force, the path at break and the cross-sectional area. The bending strength is determined according to DIN 53452.
In den Beispielen bzw. Vergleichsbeispielen 1 und 2 werden naturbelassenes Kolophonium bzw. das Calciumsalz des Kolophoniums (Calciumresinat), chemisch modifizierten unpolaren Naturharzen gegenübergestellt. Als Beispiele für die chemisch modifizierten Harze dienen ein verestertes Kolophoniumharz und ein Polyterpen (hergestellt aus und ß Pinen).In the examples or comparative examples 1 and 2, natural rosin or the calcium salt of rosin (calcium resinate) are compared with chemically modified non-polar natural resins. An esterified rosin and a polyterpene (made from and ß pinene) serve as examples of the chemically modified resins.
Beispiel 1example 1
Eine Mischung aus 172,5 g Dertoline™ SG2 (verestertes Kolophoniumharz, Erweichungspunkt 85°C), 250g Heyplast™ NC 90 (granulatförmiger Naturkautschuk der Fa. Tiefenbacher), 300 g Glimmer und 327,5 g Weizengluten wird in einem gegenläufigen Doppelschneckenextruder bei Temperaturen zwischen 50 und 130°C verarbeitet. Die Massetemperatur liegt bei 125°C, der Massedruck bei 80 bar. Die dabei erhaltenen Stränge sind regelmässig und von hoher Festigkeit. Die Stränge werden anschliessend granuliert. Das Granulat wird in einer Spritzgiessmaschine zu Prüfstäben verarbeitet. Die Eigenschaften der dabei erhaltenen Formkörper sind in Tabelle 1 zusammengefasst.A mixture of 172.5 g of Dertoline ™ SG2 (esterified rosin, softening point 85 ° C), 250 g of Heyplast ™ NC 90 (granular natural rubber from Tiefenbacher), 300 g of mica and 327.5 g of wheat gluten is run in a counter-rotating twin-screw extruder at temperatures processed between 50 and 130 ° C. The melt temperature is 125 ° C, the melt pressure is 80 bar. The strands obtained are regular and of high strength. The strands are then granulated. The granulate is processed into test bars in an injection molding machine. The properties of the moldings obtained are summarized in Table 1.
Vergleichsbeispiel 1Comparative Example 1
Wie Beispiel 1 mit der Ausnahme, dass anstelle von Dertoline™ SG2 172,5 g Balsamharz (naturbelassenes Kolophonium, Erweichungspunkt 85°C) eingesetzt werden. Die dabei erhaltenen Stränge sind unregelmässig und von geringer Festigkeit. Die Stränge können nicht durch das Wasserbad gezogen und anschliessend granuliert werden. Für die Weiterverarbeitung an der Spritzgussmaschine werden die Strangbruchstücke manuell zerkleinert. Die Strangbruchstücke werden in einer Spritzgiessmaschine zu Prüfstäben verarbeitet. Das Einziehverhalten ist problematisch. Die Eigenschaften der dabei erhaltenen Formkörper sind in Tabelle 1 zusammengefasst.As example 1, except that 172.5 g of balsam resin (natural rosin, softening point 85 ° C.) are used instead of Dertoline ™ SG2. The strands obtained are irregular and of low strength. The strands cannot be pulled through the water bath and then granulated. The strand fragments are crushed manually for further processing on the injection molding machine. The strand fragments are processed into test bars in an injection molding machine. The pulling behavior is problematic. The properties of the moldings obtained are summarized in Table 1.
Beispiel 2Example 2
Wie Beispiel 1 , mit der Ausnahme, dass anstelle von Dertoline™ SG2 172,5 g Dercolyte™ M115 (Polyterpen der Fa. DRT, Erweichungspunkt 115°C, Säurezahl kleiner als 1 mg KOH/g) eingesetzt werden. Die dabei erhaltenen Stränge sind regelmässig und von hoher Festigkeit. Die Stränge werden anschliessend granuliert. Das Granulat wird in einer Spritzgiessmaschine zu Prüfstäben verarbeitet. Die Eigenschaften der dabei erhaltenen Formkörper sind in Tabelle 1 zusammengefasst.As example 1, except that 172.5 g of Dercolyte ™ M115 (polyterpene from DRT, softening point 115 ° C., acid number less than 1 mg KOH / g) are used instead of Dertoline ™ SG2. The strands obtained are regular and of high strength. The strands are then granulated. The granulate is processed into test bars in an injection molding machine. The properties of the moldings obtained are summarized in Table 1.
Vergleichsbeispiel 2Comparative Example 2
Wie Beispiel 1 , mit der Ausnahme, dass anstelle von Dertoline™ SG2 172,5 g Erkazit™ 10 (Calciumresinat der Fa. Kraemer, Erweichungspunkt 110°C, Säurezahl=70-80 mg KOH/g) eingesetzt werden. Die dabei erhaltenen Stränge sind spröde und brechen leicht. Die Strangbruchstücke werden anschliessend manuell zerkleinert. Die Strangbruchstücke werden in einer Spritzgiessmaschine zu Prüfstäben verarbeitet. Die Eigenschaften der dabei erhaltenen Formkörper sind in Tabelle 1 zusammengefasst.As example 1, except that 172.5 g of Erkazit ™ 10 (calcium resinate from Kraemer, softening point 110 ° C., acid number = 70-80 mg KOH / g) are used instead of Dertoline ™ SG2. The strands obtained are brittle and break easily. The strand fragments are then crushed manually. The strand fragments are processed into test bars in an injection molding machine. The properties of the moldings obtained are summarized in Table 1.
Tabelle 1Table 1
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Die in den Vergleichsbeispielen 1 und 2 beschriebenen Mischungen ergeben bei der Extrusion äusserst brüchige Stränge geringer Festigkeit und können daher nicht durch das Wasserbad gezogen und anschliessend granuliert werden. Die daraus hergestellten Spritzgussteile haben eine geringe Festigkeit und sind nicht elastisch.
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The mixtures described in Comparative Examples 1 and 2 produce extremely fragile strands of low strength during extrusion and can therefore not be drawn through the water bath and then granulated. The injection molded parts made from it have low strength and are not elastic.
Die in den Beispielen 1 und 2 beschriebenen Mischungen hingegen ergeben Spritzgussteile hoher Festigkeit und Elastizität. Als Mass für die Festigkeit wird die spezifische Zugarbeit herangezogen. Das elastische Verhalten wird mittels wiederholter Biegebelastung beschrieben.The mixtures described in Examples 1 and 2, on the other hand, give injection molded parts of high strength and elasticity. The specific tensile strength is used as a measure of the strength. The elastic behavior is described by means of repeated bending loads.
In den Beispielen bzw. Vergleichsbeispielen 3 - 5 wird der Einfluss des Proteins auf die Klebrigkeit der Extrudate und der Schwindung der Spritzgussteile beschrieben.Examples and comparative examples 3-5 describe the influence of the protein on the stickiness of the extrudates and the shrinkage of the injection molded parts.
Beispiel 3Example 3
Eine Mischung aus 100 g Dercolyte™ M115 (Polyterpen der Fa. DRT), 100 g PC 10 (pulverförmiger Naturkautschuk der Fa. Weber und Schaer), 300 g Glimmer und 200 g Weizengluten wird in einem gegenläufigen Doppelschneckenextruder bei Temperaturen zwischen 50 und 130°C verarbeitet. Die Massetemperatur liegt bei 125°C, der Massedruck bei 85 bar. Die dabei erhaltenen Stränge sind regelmässig und von hoher Festigkeit. Die Stränge werden anschliessend granuliert. Das Granulat wird in einer Spritzgiessmaschine zu Prüfstäben verarbeitet. Die Eigenschaften der dabei erhaltenen Formkörper sind in Tabelle 2 zusammengefasst.A mixture of 100 g Dercolyte ™ M115 (polyterpene from DRT), 100 g PC 10 (powdered natural rubber from Weber and Schaer), 300 g mica and 200 g wheat gluten is in a counter-rotating twin-screw extruder at temperatures between 50 and 130 ° C processed. The melt temperature is 125 ° C, the melt pressure is 85 bar. The strands obtained are regular and of high strength. The strands are then granulated. The granulate is processed into test bars in an injection molding machine. The properties of the moldings obtained are summarized in Table 2.
Verqleichsbeispiel 3Comparative Example 3
Wie Beispiel 3 mit der Ausnahme, dass die doppelte Menge an Kautschuk und kein Protein eingesetzt werden. Der Massedruck liegt bei 60 bar. Die erhaltenenAs in Example 3, except that double the amount of rubber and no protein are used. The mass pressure is 60 bar. The received
Stränge sind regelmässig, von hoher Elastizität, jedoch klebrig. Die Stränge können nur unter massivem Einsatz von Talkum als Trennmittel granuliert werden. Bei Lagerung verklumpen die Granulate trotz Trennmittel relativ schnell. Das Granulat wird in einer Spritzgiessmaschine zu Prüfstäben verarbeitet. Das Einziehverhalten ist aufgrund der Klebrigkeit der Granulate problematisch. Die Eigenschaften der dabei erhaltenen Formkörper sind in Tabelle 2 zusammengefasst.Strands are regular, highly elastic, but sticky. The strands can only be granulated using massive talc as a release agent. When stored, the granules clump relatively quickly despite the release agent. The granulate is processed into test bars in an injection molding machine. The pull-in behavior is problematic due to the stickiness of the granules. The properties of the moldings obtained are summarized in Table 2.
Beispiel 4Example 4
Eine Mischung aus 100 g Dercolyte™ M115 (Polyterpen der Fa. DRT), 130 g Glimmer und 200 g Weizengluten wird in einem gegenläufigenA mixture of 100 g of Dercolyte ™ M115 (polyterpene from DRT), 130 g of mica and 200 g of wheat gluten is mixed in a counterflow
Doppelschneckenextruder bei Temperaturen zwischen 50 und 130°C verarbeitet. Die Massetemperatur liegt bei 125°C, der Massedruck bei 90 bar. Die dabei erhaltenen Stränge sind regelmässig und relativ spröde, jedoch von hoher Festigkeit. Die Stränge werden anschliessend granuliert. Das Granulat wird in einer Spritzgiessmaschine zu Prüfstäben verarbeitet. Die Eigenschaften der dabei erhaltenen Formkörper sind in Tabelle 2 zusammengefasst.Twin screw extruder processed at temperatures between 50 and 130 ° C. The melt temperature is 125 ° C, the melt pressure is 90 bar. The strands obtained are regular and relatively brittle, but of high strength. The strands are then granulated. The granulate is processed into test bars in an injection molding machine. The properties of the moldings obtained are summarized in Table 2.
Vergleichsbeispiel 5Comparative Example 5
Wie Vergleichsbeispiel 3 mit der Ausnahme, dass die doppelte Menge an Naturharz eingesetzt wird. Der Massedruck liegt bei 36 bar. Die erhaltenen Stränge sind regelmässig und klebrig. Die Stränge können auch bei Einsatz von Trennmittel nicht granuliert und weiterverarbeitet werden.Like Comparative Example 3, except that twice the amount of natural resin is used. The mass pressure is 36 bar. The strands obtained are regular and sticky. The strands cannot be granulated and processed even when using release agents.
Tabelle 2Table 2
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In den Beispielen 6 - 8 werden typische Mischungen für die Herstellung von proteinhältigen thermoplastischen Werkstoffen beschrieben. Es können Proteine tierischer wie auch pflanzlicher Herkunft verwendet werden. Die Mischung aus Beispiel 7 beinhaltet einen anorganischen Füllstoff, die Mischung in Beispiel 8 einen organischen Füllstoff.
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Examples 6 - 8 describe typical mixtures for the production of protein-containing thermoplastic materials. Proteins of animal as well as vegetable origin can be used. The mixture from example 7 contains an inorganic filler, the mixture in example 8 contains an organic filler.
In der Tabelle 3 sind Werte für die Durchstossarbeit von konditionierten Proben ("vorher"; Lagerung bei 50% relativer Feuchtigeit und 23°C) und nassen Proben ("nachher"; nach Lagerung der zuvor konditionierten Proben in Wasser für zwei Stunden) angegeben. Daraus erkennt man die hervorragende Wasserbeständigkeit dieser Muster.Table 3 shows the values for the penetration work of conditioned samples ("before"; storage at 50% relative humidity and 23 ° C.) and wet samples ("after"; after storage of the previously conditioned samples in water for two hours). This shows the excellent water resistance of these patterns.
Beispiel 6Example 6
Eine Mischung aus 325 g Dercolyte™ M115 (Polyterpen harz der Fa. DRT), 500 g PC 10 (pulverförmiger Naturkautschuk der Fa. Weber & Schaer), 600 g Falzlederspäne (12% Feuchte) und 6 g Calciumstearat wird in einem gegenläufigen Doppelschneckenextruder bei Temperaturen zwischen 50 und 130°C verarbeitet. Die Massetemperatur liegt bei 130°C, der Massedruck bei 130 bar. Die dabei erhaltenen Stränge werden anschliessend granuliert. Man erhält ein für die weitere Verarbeitung in Spritzgussmaschinen, Pressen, Extrudern etc. geeignetes Granulat. Das Granulat wird in einer Spritzgiessmaschine mit 14 x 14 cm grossem und 3 mm dickem Plattenwerkzeug verarbeitet. Die Eigenschaften der dabei erhaltenen Formkörper sind in Tabelle 3 zusammengefasst.A mixture of 325 g of Dercolyte ™ M115 (polyterpene resin from DRT), 500 g of PC 10 (powdered natural rubber from Weber & Schaer), 600 g of folded leather shavings (12% moisture) and 6 g of calcium stearate is added in a counter-rotating twin-screw extruder Temperatures between 50 and 130 ° C processed. The melt temperature is 130 ° C, the melt pressure is 130 bar. The strands obtained are then granulated. Granules are obtained which are suitable for further processing in injection molding machines, presses, extruders, etc. The granules are processed in an injection molding machine with 14 x 14 cm and 3 mm thick plate tools. The properties of the moldings obtained are summarized in Table 3.
Beispiel 7Example 7
Eine Mischung aus 260 g Dertoline™ SG 2 (verestertes Kolophoniumharz der Fa. DRT), 400 g PC 10 (pulverförmiger Naturkautschuk der Fa. Weber & Schaer), 600 g Glimmer, 800 g Weizengluten und 20 g Titandioxid wird in einem gegenläufigen Doppelschneckenextruder bei Temperaturen zwischen 50 und 130°C verarbeitet. Die Massetemperatur liegt bei 125°C, der Massedruck bei 40 bar. Die dabei erhaltenen Stränge werden anschliessend granuliert. Man erhält ein für die weitere Verarbeitung in Spritzgussmaschinen, Pressen, Extrudern etc. geeignetes Granulat. Das Granulat wird in einer Spritzgiessmaschine mit 14 x 14 cm grossem und 3 mm dickem Plattenwerkzeug verarbeitet. Die Eigenschaften der dabei erhaltenen Formkörper sind in Tabelle 3 zusammengefasst.A mixture of 260 g of Dertoline ™ SG 2 (esterified rosin from DRT), 400 g of PC 10 (powdered natural rubber from Weber & Schaer), 600 g of mica, 800 g of wheat gluten and 20 g of titanium dioxide is added in a counter-rotating twin-screw extruder Temperatures between 50 and 130 ° C processed. The melt temperature is 125 ° C, the melt pressure is 40 bar. The strands obtained are then granulated. Granules are obtained which are suitable for further processing in injection molding machines, presses, extruders, etc. The granules are in an injection molding machine with a size of 14 x 14 cm and 3 mm thick plate tool processed. The properties of the moldings obtained are summarized in Table 3.
Beispiel 8Example 8
Wie Beispiel 7, mit der Ausnahme, dass anstelle von Glimmer Holzspäne eingesetzt werden. Die Eigenschaften der dabei erhaltenen Formkörper sind in Tabelle 3 zusammengefasst.As example 7, except that wood chips are used instead of mica. The properties of the moldings obtained are summarized in Table 3.
Tabelle 3Table 3
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Die Beispiele 9-12 veranschaulichen die Herstellung bevorzugterExamples 9-12 illustrate the preparation more preferred
Ausführungsformen von erfindungsgemässen thermoplastischen Massen, die besonders gute Eigenschaften hinsichtlich Formbarkeit, Wasserresistenz, Expandierbarkeit und Färbung aufweisen.Embodiments of thermoplastic compositions according to the invention which have particularly good properties with regard to formability, water resistance, expandability and coloring.
Beispiel 9Example 9
Eine Mischung aus 800 g Dercolyte™ M115 (Polyterpen der Fa. DRT), 500 g epoxidiertem Leinöl und 1500 g Lederspäne wird in einem gleichläufigen Doppelschneckenextruder bei Temperaturen zwischen 50 und 130°C verarbeitet. Die Massetemperatur liegt bei 125°C, der Massedruck bei 14 bar. Die dabei erhaltenen Stränge sind regelmässig und werden anschliessend granuliert.A mixture of 800 g Dercolyte ™ M115 (polyterpene from DRT), 500 g epoxidized linseed oil and 1500 g leather shavings is processed in a co-rotating twin screw extruder at temperatures between 50 and 130 ° C. The melt temperature is 125 ° C, the melt pressure is 14 bar. The strands obtained are regular and are then granulated.
Beispiel 10Example 10
Eine Mischung von 6550 g Weizengluten, 3450 g Dercolyte™ M115, 5000 g Heypiast™ NC 90, 6000 g Kaolin, 100 g Caiciumstearat und 200 g Titandioxid wird in einem gegenläufigen Doppelschneckenextruder bei Temperaturen zwischen 50 und 140°C mit einem Durchsatz von 20 kg/h extrudiert. In der zweiten Zone des Extruders wird mittels einer Flüssigkeitsdosierung 1 ,13 kg/h einer Mischung Glycerin/Wasser (99:1 Gewichtsanteil) zugepumpt. Die Massetemperatur beträgt 130°C, der Massedruck 85 bar. Man erhält dichte, nicht expandierte Stränge mit hoher Elastizität. Die Stränge werden granuliert und können entsprechend weiterverarbeitet werden.A mixture of 6550 g wheat gluten, 3450 g Dercolyte ™ M115, 5000 g Heypiast ™ NC 90, 6000 g kaolin, 100 g calcium stearate and 200 g titanium dioxide is in a counter-rotating twin screw extruder at temperatures between 50 and 140 ° C with a throughput of 20 kg / h extruded. In the second zone of the extruder, 1.13 kg / h of a mixture of glycerol / water (99: 1 part by weight) is pumped in by means of a liquid metering. The melt temperature is 130 ° C, the melt pressure 85 bar. Dense, unexpanded strands with high elasticity are obtained. The strands are granulated and can be processed accordingly.
Beispiel 11Example 11
Eine Mischung von 6550 g Weizengluten, 3450 g Dercolyte™ M115, 5000 g Heypiast™ NC 90, 6000 g Kaolin, 100 g Caiciumstearat und 200 g Titandioxid wird in einem gegenläufigen Doppelschneckenextruder bei Temperaturen zwischen 50 und 140°C mit einem Durchsatz von 20 kg/h durch eine Breitschlitzdüse mit einer Lippenweite von 2 mm extrudiert. In der zweiten Zone des Extruders werden mittels einer Flüssigkeitsdosierung 1 ,13 kg/h Wasser zugepumpt, entsprechend einem Wassergehalt von 8,2 Gew.-%. Die Massetemperatur beträgt 130°C, derA mixture of 6550 g wheat gluten, 3450 g Dercolyte ™ M115, 5000 g Heypiast ™ NC 90, 6000 g kaolin, 100 g calcium stearate and 200 g titanium dioxide is in a counter-rotating twin screw extruder at temperatures between 50 and 140 ° C with a throughput of 20 kg / h extruded through a slot die with a lip width of 2 mm. In the second zone of the extruder, 1.13 kg / h of water are pumped in by means of a liquid metering, corresponding to a water content of 8.2% by weight. The melt temperature is 130 ° C, the
Massedruck 85 bar. Man erhält geschäumte Bänder mit einer Dicke von 4 mm und mit guter Festigkeit.Melt pressure 85 bar. Foamed strips with a thickness of 4 mm and with good strength are obtained.
Beispiel 12Example 12
Eine Mischung aus 260 g Dertoline SG™ 2 (verestertes Kolophoniumharz der Fa. DRT), 400 g PC 10 (pulverförmiger Naturkautschuk der Fa. Weber & Schaer), 600 g Glimmer, 800 g Sojaproteinisolat und 45 g Solar Scharlach™ 2G (Direktfarbstoff der Fa. Clariant) wird in einem gegenläufigen Doppelschneckenextruder bei Temperaturen zwischen 50 und 130°C verarbeitet. Die Massetemperatur liegt bei 125°C, der Massedruck bei 40 bar. Die dabei erhaltenen Stränge werden anschliessend granuliert. Man erhält ein für die weitere Verarbeitung in Spritzgussmaschinen, Pressen, Extrudern etc. geeignetes rotes Granulat.A mixture of 260 g Dertoline SG ™ 2 (esterified rosin from DRT), 400 g PC 10 (powdered natural rubber from Weber & Schaer), 600 g mica, 800 g soy protein isolate and 45 g Solar Scarlet ™ 2G (direct dye from Clariant) is processed in a counter-rotating twin screw extruder at temperatures between 50 and 130 ° C. The melt temperature is 125 ° C, the melt pressure is 40 bar. The strands obtained are then granulated. Red granules suitable for further processing in injection molding machines, presses, extruders, etc. are obtained.
Die Beispiele 13 bis 20 veranschaulichen die hervorragende Eignung der erfindungsgemässen thermoplastischen Masse zur Herstellung verschiedenster Formkörper sowie deren Rezyklierbarkeit.Examples 13 to 20 illustrate the outstanding suitability of the thermoplastic composition according to the invention for the production of a wide variety of moldings and its recyclability.
Beispiel 13Example 13
Das Granulat aus Beispiel 6 wird in einem gegenläufigen Doppelschneckenextruder aufgeschmolzen und durch eine Schlitzdüse (60 mm) einem Kalander zugeführt. Man erhält Folienbänder mit 300μm Dicke und guter Festigkeit.The granules from Example 6 are melted in a counter-rotating twin-screw extruder and fed to a calender through a slot die (60 mm). Film strips with a thickness of 300 μm and good strength are obtained.
Beispiel 14Example 14
Das Granulat aus Beispiel 6 wird in einem gegenläufigen Doppelschneckenextruder aufgeschmolzen und durch eine Breitschlitzdüse (300 mm) extrudiert und auf einem Förderband abgelegt. Man erhält 3 mm starke flexible Platten.The granules from Example 6 are melted in a counter-rotating twin-screw extruder and extruded through a slot die (300 mm) and placed on a conveyor belt. 3 mm thick flexible plates are obtained.
Beispiel 15Example 15
Entsprechend Beispiel 6 wird das Granulat in einer Spritzgussmaschine mit einem 14 x 14 cm und 3 mm starken Plattenwerkzeug verarbeitet. In die dem Anguß gegenüberliegende Seite des Werkzeugs wird ein 14 x 14 cm großes, 1 mm dickes Buchenholzfurnier eingelegt. Das Furnier wird somit hinterspritzt. Die Haftung der thermoplastischen Masse an dem Furnier ist ausgezeichnet. In weiteren Versuchen werden statt dem Furnier Lederflecken, Kunststofffolien, Lyocell®(Zellulosefaser)- fliese und Polyestergewebestücke eingelegt. Die Haftung an diesen Materialien ist sehr gut.According to Example 6, the granules are processed in an injection molding machine with a 14 x 14 cm and 3 mm thick plate tool. A 14 x 14 cm, 1 mm thick beech wood veneer is inserted into the side of the tool opposite the sprue. The veneer is thus back-injected. The adhesion of the thermoplastic mass to the veneer is excellent. In further tests, leather stains, plastic films, Lyocell ® (cellulose fiber) tiles and polyester fabric pieces are inserted instead of the veneer. The adhesion to these materials is very good.
Beispiel 16Example 16
In einem Doppel-Z-Kneter mit Austragsschnecke wird eine Mischung von 2,5 kg Dercolyte™ S 135 (Polyterpen der Fa. DRT) und 4,2 kg Heypiast™ NC 50 bei 145°C Manteltemperatur zu einer homogenen Masse geknetet. Die Manteltemperatur wird auf 135°C gesenkt, und es werden 5,5 kg Falzlederspäne (Feuchte 12 %) zugegeben. Nach kurzer Zeit entsteht eine homogene thermoplastische Masse, der 1 ,2 kg Lyocell®fasern (15 dtex Kurzschnitt 6 mm) zugegeben werden. Die Fasern verteilen sich in kurzer Zeit in der Masse. Anschliessend wird durch die Austragsschnecke durch eine Lochdüse ausgepresst. Diese Stränge werden durch einen beheizten Kalander gefahren, und man erhält ein Folienband mit 1 mm Stärke.A mixture of 2.5 kg Dercolyte ™ S 135 (polyterpene from DRT) and 4.2 kg Heypiast ™ NC 50 is kneaded to a homogeneous mass at a jacket temperature of 145 ° C. in a double Z kneader with a discharge screw. The The jacket temperature is reduced to 135 ° C., and 5.5 kg of shaved leather shavings (moisture 12%) are added. After a short time, a homogeneous thermoplastic mass is formed, to which 1.2 kg of Lyocell ® fibers (15 dtex short cut 6 mm) are added. The fibers distribute themselves in the mass in a short time. It is then pressed out through the discharge screw through a perforated nozzle. These strands are passed through a heated calender and a film strip with a thickness of 1 mm is obtained.
Beispiel 17Example 17
In einem Doppel-Z-Kneter mit Austragsschnecke werden 3000 g Dercolyte™ M115 (Polyterpen der Fa. DRT) bei 130°C Manteltemperatur aufgeschmolzen. Anschliessend werden 6000 g Weizengluten (Feuchte 12 % ) und 60 g Natriumsulfit zugegeben. Nach kurzer Zeit entsteht eine homogene thermoplastische Masse. Anschliessend wird durch die Austragsschnecke durch eine Lochdüse ausgepresst. Die Stränge werden zerkleinert und anschließend in einer Plattenpresse zu durchscheinenden dünnen Folien gepresst.3000 g of Dercolyte ™ M115 (polyterpene from DRT) are melted at a jacket temperature of 130 ° C. in a double-Z kneader with a discharge screw. Then 6000 g of wheat gluten (moisture 12%) and 60 g of sodium sulfite are added. After a short time, a homogeneous thermoplastic mass is created. It is then pressed out through the discharge screw through a perforated nozzle. The strands are shredded and then pressed into translucent thin foils in a plate press.
Beispiel 18Example 18
Die Folienbänder aus Beispiel 16 werden in einer Tiefziehmaschine zu Schalen verarbeitet.The film strips from Example 16 are processed into trays in a deep-drawing machine.
Beispiel 19Example 19
Zwei 20 x 20 cm große Platten aus Beispiel 14 werden an jeweils einer Oberfläche mit einem IR-Strahler erwärmt. Anschließend werden diese Flächen aufeinander gelegt und in einer Collin-Plattenpresse mit 10 bar Hydraulikdruck verpresst. Das entstehende Laminat hat einen ausgezeichneten Verbund.Two 20 x 20 cm plates from Example 14 are heated on each surface with an IR radiator. These surfaces are then placed on top of each other and pressed in a Collin plate press with 10 bar hydraulic pressure. The resulting laminate has an excellent bond.
Beispiel 20Example 20
Die Angüsse aus Beispiel 15 werden geschreddert und dem Granulat aus Beispiel 1 beim Spritzguss zugesetzt. Es ist eine vollständige Wiederverwertung möglich. Beispiel 21The sprues from Example 15 are shredded and added to the granules from Example 1 by injection molding. Complete recycling is possible. Example 21
60 kg Lederfalzspäne mit 8% Wassergehalt, 29 kg maleiniertes Festharz mit einer Säurezahl von kleiner als 25 mg KOH/g und einem Schmelzpunkt von ca. 110°C (Erkamar™ 2200 der Fa. Kraemer), 50 kg Naturkautschuk (Neorub™ 12F der Fa. Weber& Schaer), 1 ,2 kg Ca-Stearat und 4 kg Titanoxid werden trocken gemischt und in einem gegenläufigen, konischen Doppelschneckenextruder mit angeschlossener Nassgranulierung bei einer Massetemperatur von 165°C aufgeschmolzen und zu einem Granulat geformt. Die Eigenschaften der daraus hergestellten Spritzgussprüfkörper sind Tabelle 4 zu entnehmen. Die Mischung zeichnet sich durch hohe Elastizität aus.60 kg leather shavings with 8% water content, 29 kg maleated solid resin with an acid number of less than 25 mg KOH / g and a melting point of approx. 110 ° C (Erkamar ™ 2200 from Kraemer), 50 kg natural rubber (Neorub ™ 12F der Weber & Schaer), 1, 2 kg of Ca stearate and 4 kg of titanium oxide are dry mixed and melted in a counter-rotating, conical twin-screw extruder with connected wet granulation at a melt temperature of 165 ° C and formed into granules. The properties of the injection molded test specimens produced therefrom are shown in Table 4. The mixture is characterized by high elasticity.
Beispiel 22Example 22
64 kg Lederfalzspäne mit 50% Wassergehalt, 20 kg maleiniertes Festharz mit einer Säurezahl von kleiner als 25 mg KOH/g und einem Schmelzpunkt von ca. 110°C (Erkamar™ 2200 der Fa. Kraemer), 102 kg Holzspäne, 48 kg Maismehl 1 ,4 kg Ca-Stearat und 3 kg Titanoxid werden trocken gemischt und in einem Einschneckenextruder mit Heissabschlag bei einer Massetemperatur von 150°C aufgeschmolzen und zu einem Granulat geformt. Die Eigenschaften der daraus hergestellten Spritzgussprüfkörper sind Tabelle 4 zu entnehmen. Die Mischung hat durch den hohen Füllstoffanteil zwar sehr gute Festigkeitswerte, die Quellungseigenschaften sind jedoch ungünstig.64 kg of leather shavings with 50% water content, 20 kg of maleated solid resin with an acid number of less than 25 mg KOH / g and a melting point of approx. 110 ° C (Erkamar ™ 2200 from Kraemer), 102 kg of wood shavings, 48 kg of corn meal 1 , 4 kg of Ca stearate and 3 kg of titanium oxide are mixed dry and melted in a single-screw extruder with hot cutting at a melt temperature of 150 ° C. and formed into granules. The properties of the injection molded test specimens produced therefrom are shown in Table 4. The mixture has very good strength values due to the high proportion of filler, but the swelling properties are unfavorable.
Beispiel 23Example 23
60 kg Lederfalzspäne mit 8% Wassergehalt, 33 kg maleiniertes Festharz mit einer Säurezahl von kleiner als 25 mg KOH/g und einem Schmelzpunkt von ca. 130°C (Erkamar™ 2300 der Fa. Kraemer), 22 kg thermoplastisches Elastomer (Thekaflex™ der Fa. Schaefer Polymer), 0,8 kg Ca Stearat und 2 kg Titanoxid werden trocken gemischt und in einem gegenläufigen, konischen Doppelschneckenextruder bei einer Massetemperatur von 175°C aufgeschmolzen. Die Stränge expandieren nicht und werden mit Heissabschlag zu einem Granulat geschnitten. Die Eigenschaften der daraus hergestellten Spritzgussprüfkörper sind Tabelle 4 zu entnehmen. Die Mischung zeichnet sich durch hohe Biegespannung aus, bei leicht vermindeter Quellung.60 kg leather shavings with 8% water content, 33 kg maleated solid resin with an acid number of less than 25 mg KOH / g and a melting point of approx. 130 ° C (Erkamar ™ 2300 from Kraemer), 22 kg thermoplastic elastomer (Thekaflex ™ der Fa. Schaefer Polymer), 0.8 kg Ca stearate and 2 kg titanium oxide are mixed dry and melted in a counter-rotating, conical twin-screw extruder at a melt temperature of 175 ° C. The strands do not expand and are cut into granules with a hot cut. The properties of those made from it Injection molded test specimens are shown in Table 4. The mixture is characterized by high bending stress with slightly reduced swelling.
Beispiel 24Example 24
60 kg Lederfalzspäne mit 8% Wassergehalt, 33 kg maleiniertes Festharz mit einer Säurezahl von kleiner als 25 mg KOH/g und einem Schmelzpunkt von ca. 130°C (Erkamar™ 2300 der Fa. Kraemer), 0,8 kg Ca-Stearat und 2 kg Titanoxid werden trocken gemischt und in einem Pelletierer (Fa. Kahl) auf einer Matrize mit 5 mm Lochweite zu Pellets geformt. Lederfalzspäne aus trockenem Lederschleifstaub (Feuchtigkeit kleiner als 10 Gew.-%) besitzen ein sehr geringes Schüttgewicht und neigen zum Zusammenballen. Um sie zu dosieren, werden sie vorpelletiert. Die Pellets werden mit 22 kg thermoplastischem Elastomer (Thekaflex™ der Fa. Schaefer Polymer) und 80 kg Holzspänen vermengt und in einem gegenläufigen, konischen Doppelschneckenextruder bei einer Massetemperatur von 175°C zu einem Profil extrudiert. Das Profil ist gut ausgeformt, die Eigenschaften herausgeschnittener Prüfkörper sind mit denen aus Beispiel 23 vergleichbar.60 kg leather shavings with 8% water content, 33 kg maleated solid resin with an acid number of less than 25 mg KOH / g and a melting point of approx. 130 ° C (Erkamar ™ 2300 from Kraemer), 0.8 kg Ca stearate and 2 kg of titanium oxide are mixed dry and formed into pellets in a pelletizer (from Kahl) on a die with a 5 mm hole size. Leather shavings from dry leather sanding dust (moisture less than 10% by weight) have a very low bulk density and tend to clump together. In order to dose them, they are pre-pelleted. The pellets are mixed with 22 kg of thermoplastic elastomer (Thekaflex ™ from Schaefer Polymer) and 80 kg of wood shavings and extruded into a profile in a counter-rotating, conical twin-screw extruder at a melt temperature of 175 ° C. The profile is well formed, the properties of the test specimens cut out are comparable to those from Example 23.
Tabelle 4Table 4
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Beispiel 25
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Example 25
Eine Rohstoffmischung bestehend aus 65 Gew.-% Falzlederspänen (Feuchtigkeit 12 Gew.-%), 22 Gew.-% voll verestertem maleiniertem Kolophoniumharz (Erkamar™ 2102; Säurezahl kleiner oder gleich 20 mg KOH/g), 12 Gew.-% Naturkautschuk und 1 Gew.-% Caiciumstearat wird durch Extrusion ohne Entgasung zu einem Strang verarbeitet, der Strang wird anschliessend granuliert und die Granulate werden zu Prüfstäben spritzgegossen.A raw material mixture consisting of 65% by weight of shaved leather shavings (moisture 12% by weight), 22% by weight of fully esterified maleinated rosin (Erkamar ™ 2102; acid number less than or equal to 20 mg KOH / g), 12% by weight of natural rubber and 1% by weight of calcium stearate is processed into a strand by extrusion without degassing, the strand is then granulated and the granules are injection molded into test bars.
Beispiel 26Example 26
Eine Rohstoffmischung bestehend aus 65 Gew.-% FalzlederspänenA raw material mixture consisting of 65% by weight of leather shavings
(Feuchtigkeitsgehalt 12 Gew.-%), 22 Gew.-% voll verestertem, maleiniertem Kolophoniumharz (Erkamar™ 2102), 12 Gew.-% Naturkautschuk und 1 Gew.-% Caiciumstearat wird durch Extrusion, wobei in der zweiten von drei Zonen die Masse entgast wird, zu einem Strang verarbeitet, der Strang wird anschliessend granuliert und die Granulate werden zu Prüfstäben spritzgegossen.(Moisture content 12% by weight), 22% by weight of fully esterified, maleinated rosin (Erkamar ™ 2102), 12% by weight of natural rubber and 1% by weight of calcium stearate is obtained by extrusion, the. In the second of three zones Mass is degassed, processed into a strand, the strand is then granulated and the granules are injection molded into test bars.
Tabelle 5Table 5
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Tabelle 5 mit dem Vergleich der Beispiele 25 und 26 zeigt, daß die Expansion durch eine Entgasung unterbunden werden kann und dadurch die Dosierzeit der Spritzgussmaschine in diesen Beispielen von über 9 s auf ca. 3 s sinkt.
Figure imgf000023_0001
Table 5 with the comparison of Examples 25 and 26 shows that the expansion can be prevented by degassing and the metering time of the injection molding machine in these examples thus drops from over 9 s to approx. 3 s.
Durch die Zugabe von Polyalkoholen und Alkalien in Beispiel 26 könnte man den Aufschluß des Leders verbessern und damit die Zugfestigkeit erhöhen.The addition of polyalcohols and alkalis in Example 26 could improve the digestion of the leather and thus increase the tensile strength.
Beispiel 27Example 27
Eine Rohstoffmischung bestehend aus 62,5 Gew.-% Falzlederspänen (Feuchtigkeit 12 Gew.-%), 21 ,2 Gew.-% voll verestertem, maleiniertem Kolophoniumharz (Erkamar™ 2102), 11 ,5 Gew.-% Naturkautschuk 0,9 Gew.-% Caiciumstearat und 3,9 Gew.-% Glycerin wird durch Extrusion ohne Entgasung zu einem Strang verarbeitet, der Strang wird anschliessend granuliert und die Granulate werden zu Prüfstäben spritzgegossen.A raw material mixture consisting of 62.5% by weight of shaved leather shavings (moisture 12% by weight), 21.2% by weight of fully esterified, maleated rosin (Erkamar ™ 2102), 11.5% by weight of natural rubber 0.9 % By weight of calcium stearate and 3.9% by weight of glycerol are processed into a strand by extrusion without degassing, the strand is then granulated and the granules are injection molded into test bars.
Beispiel 28Example 28
Eine Rohstoffmischung bestehend aus 62,5 Gew.-% Falzlederspänen (Feuchtigkeit 12 Gew.-%), 21 ,2 Gew.-% voll verestertem, maleiniertemA raw material mixture consisting of 62.5% by weight of folded leather shavings (moisture 12% by weight), 21.2% by weight of fully esterified, maleated
Kolophoniumharz (Erkamar™ 2102), 11 ,5 Gew.-% Naturkautschuk 0,9 Gew.-% Caiciumstearat und 3,9 Gew.-% Glycerin wird durch Extrusion mit einer Entgasung in der zweiten von drei Zonen zu einem Strang verarbeitet, der Strang wird anschliessend granuliert und die Granulate werden zu Prüfstäben spritzgegossen.Rosin (Erkamar ™ 2102), 11.5% by weight of natural rubber, 0.9% by weight of calcium stearate and 3.9% by weight of glycerin is processed into a strand by extrusion with degassing in the second of three zones, the The strand is then granulated and the granules are injection molded into test bars.
Beispiel 29Example 29
Eine Rohstoffmischung bestehend aus 62,5 Gew.-% Falzlederspänen (Feuchtigkeit 12 Gew.-%), 21 ,0 Gew.-% voll verestertem, maleiniertem Kolophoniumharz (Erkamar™ 2102), 11 ,4 Gew.-% Naturkautschuk, 0,95 Gew.- % Caiciumstearat, 3,8 Gew.-% Glycerin und 0,95 Gew.-% KOH wird durch Extrusion ohne Entgasung zu einem Strang verarbeitet, der Strang wird granuliert und die Granulate werden zu Prüfstäben spritzgegossen. Beispiel 30A raw material mixture consisting of 62.5% by weight of shaved leather shavings (moisture 12% by weight), 21.0% by weight of fully esterified, maleated rosin (Erkamar ™ 2102), 11.4% by weight of natural rubber, 0, 95% by weight of calcium stearate, 3.8% by weight of glycerol and 0.95% by weight of KOH are processed into a strand by extrusion without degassing, the strand is granulated and the granules are injection molded into test bars. Example 30
Eine Rohstoffmischung bestehend aus 62,5 Gew.-% Falzlederspänen (Feuchtigkeit 12 Gew.-%), 21 ,0 Gew.-% voll verestertem, maleiniertem Kolophoniumharz (Erkamar™ 2102), 11 ,4 Gew.-% Naturkautschuk, 0,95 Gew.- % Caiciumstearat, 3,8 Gew.-% Glycerin und 0,95 Gew.-% KOH wird durch Extrusion mit einer Entgasung in der zweiten von drei Zonen zu einem Strang verarbeitet, der Strang wird granuliert und die Granulate werden zu Prüfstäben spritzgegossen.A raw material mixture consisting of 62.5% by weight of shaved leather shavings (moisture 12% by weight), 21.0% by weight of fully esterified, maleated rosin (Erkamar ™ 2102), 11.4% by weight of natural rubber, 0, 95% by weight of calcium stearate, 3.8% by weight of glycerol and 0.95% by weight of KOH is processed into a strand by extrusion with degassing in the second of three zones, the strand is granulated and the granules become Injection molded test rods.
Tabelle 6Table 6
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Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Thermoplastische Masse enthaltend zumindest ein chemisch modifiziertes Naturharz und zumindest ein Protein.1. Thermoplastic composition containing at least one chemically modified natural resin and at least one protein.
2. Thermoplastische Masse nach Anspruch 1 , wobei die chemische2. Thermoplastic composition according to claim 1, wherein the chemical
Modifizierung eine Hydrierung, Dehydrierung, Veresterung mit einem Alkohol, eine Di- oder Polymerisierung oder eine Diels-Alder-Reaktion ist.Modification is a hydrogenation, dehydrogenation, esterification with an alcohol, a polymerization or a polymerization or a Diels-Alder reaction.
3. Thermoplastische Masse nach Anspruch 2, wobei das Harz ein disproportioniertes, hydriertes oder polymerisiertes Kolophonium oder ein Kolophoniumderivat ist.3. Thermoplastic composition according to claim 2, wherein the resin is a disproportionated, hydrogenated or polymerized rosin or a rosin derivative.
4. Thermoplastische Masse nach Anspruch 2, wobei das Harz ein Polyterpen ist.4. Thermoplastic composition according to claim 2, wherein the resin is a polyterpene.
5. Thermoplastische Masse nach Anspruch 1 , wobei das Harz eine Säurezahl von weniger oder gleich 30 mg KOH/g aufweist.5. Thermoplastic composition according to claim 1, wherein the resin has an acid number of less than or equal to 30 mg KOH / g.
6. Thermoplastische Masse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein tierisches Protein enthalten ist6. Thermoplastic composition according to one of claims 1 to 5, characterized in that at least one animal protein is contained
7. Thermoplastische Masse nach einem der Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich pflanzliches Protein enthalten ist.7. Thermoplastic composition according to one of claim 6, characterized in that vegetable protein is additionally contained.
8. Thermoplastische Masse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Masseverhältnis von Harz : Protein von 1 ,0 : 1 ,5 bis 1 ,0 : 4,0 ist.8. Thermoplastic composition according to one of claims 1 to 7, characterized in that the mass ratio of resin: protein is from 1.0: 1.5 to 1.0: 4.0.
9. Thermoplastische Masse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich modifizierten Kautschuk enthält.9. Thermoplastic composition according to one of claims 1 to 8, characterized in that it additionally contains modified rubber.
10. Thermoplastische Masse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich ein thermoplastisches Polymer, vorzugsweise auf der Basis eines Styrol-Block-Polymers, oder einen Styrol- Butadien Rubber enthält. 10. Thermoplastic composition according to one of claims 1 to 8, characterized in that it additionally contains a thermoplastic polymer, preferably based on a styrene block polymer, or a styrene-butadiene rubber.
11. Thermoplastische Masse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie zumindest einen Füllstoff enthält.11. Thermoplastic composition according to one of claims 1 to 10, characterized in that it contains at least one filler.
12. Thermoplastische Masse nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Füllstoff aus der Gruppe bestehend aus Glimmer, Kaolin, Titandioxid, Talkum, Kreide und Graphit gewählt wird.12. Thermoplastic composition according to claim 11, characterized in that at least one filler is selected from the group consisting of mica, kaolin, titanium dioxide, talc, chalk and graphite.
13. Thermoplastische Masse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein organischer Fülistoff enthalten ist.13. Thermoplastic composition according to claim 12, characterized in that at least one organic filler is included.
14. Verfahren zur Herstellung einer thermoplastischen Masse, bestehend aus den Schritten: a) Mischen von zumindest einem chemisch modifizierten Naturharz, mit zumindest einem Protein; und nachfolgendem b) Vereinigen, Aufschliessen bzw. Schmelzen dieser Mischung in einem Kneter oder Extruder.14. A method for producing a thermoplastic composition, comprising the steps of: a) mixing at least one chemically modified natural resin with at least one protein; and subsequent b) combining, disintegrating or melting this mixture in a kneader or extruder.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt b) bei einer Temperatur von 50 bis 180°C ausgeführt wird.15. The method according to claim 14, characterized in that step b) is carried out at a temperature of 50 to 180 ° C.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt b) die Masse entgast wird.16. The method according to claim 14 or 15, characterized in that the mass is degassed in step b).
17.Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt a) oder b) zumindest eine Komponente aus der Gruppe bestehend aus Weichmacher, Gleitmittel, Trennmittel, Pflanzenöl, Glycerin oder KOH zudosiert wird.17. The method according to any one of claims 14 to 16, characterized in that in step a) or b) at least one component from the group consisting of plasticizer, lubricant, mold release agent, vegetable oil, glycerol or KOH is metered in.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die thermoplastische Masse nach Schritt b) zu einem Granulat geformt wird.18. The method according to any one of claims 14 to 17, characterized in that the thermoplastic composition is shaped into granules after step b).
19. Formkörper, erhältlich durch thermisches Verformen einer thermoplastischen19. Moldings obtainable by thermally deforming a thermoplastic
Masse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13.Composition according to one of Claims 1 to 13.
20. Formkörper nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass er in geschäumtem Zustand vorliegt. 20. Shaped body according to claim 19, characterized in that it is in the foamed state.
1. Formkörper nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einem Granulat gemäss Anspruch 18 geformt wird. 1. Shaped body according to claim 19 or 20, characterized in that it is formed from a granulate according to claim 18.
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