CH720537A2 - Geschäumte Biogranulatkörner mit Epoxidbeschichtung - Google Patents

Abstract

Ein Halbfabrikat zur Herstellung von Formkörpern umfasst geschäumte Biogranulatl<örner, wobei die Biogranulatkörner eine Beschichtung aufweisen, wobei die Beschichtung einen Klebstoff umfasst und wobei der Klebstoff ein Epoxidharz umfasst. In einem Verfahren zur Herstellung eines Halbfabrikats werden die Schritte: Vorlegen von geschäumten Biogranulatkörner in einem Behälter; Eintragen eines, vorzugsweise flüssigen Epoxidharzes durchgeführt.

Description

Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung betrifft ein Halbfabrikat zur Herstellung von Formkörpern, umfassend geschäumte Biogranulatl<örner, wobei die Biogranulatkörner eine Beschichtung aufweisen, wobei die Beschichtung einen Klebstoff umfasst. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des Halbfabrikats, sowie ein Verfahren zur Herstellung des Formkörpers.

Stand der Technik

[0002] Es ist seit langem bekannt, geschäumte Biogranulatkörner als Werkstoff in verschiedenen Gebieten einzusetzen. Unter dem Begriff Biogranulatkörner werden sowohl ganze als auch geschnittene (zerkleinerte) und insbesondere Fraktionen von geschnittenen Körner verstanden.

[0003] Unter dem Begriff „Biogranulatkörner“ werden sämtliche schäumbaren Getreide verstanden. Ein typischer Vertreter von geschäumten Biogranulatkörnern ist gepuffter Mais (ein Vertreter davon, welcher typischerweise nicht stofflich genutzt wird, ist das sogenannte Popcorn). Weiter kann auch Reis, Weizen, Roggen, Gerste, Hafer, Hirse, Quinoa, Dinkel etc. zu gepufften Biogranulatkörnern verarbeitet werden.

[0004] Die geschäumten Biogranulatl<örner, insbesondere zum Beispiel gepuffter Mais, wird bekannterweise in loser Form als Verpackungsmaterial eingesetzt. Weiterhin ist es bekannt, gepufften Mais zu Formkörpern zu verpressen und/oder zu verkleben, um formstabile Formkörper für unterschiedliche Anwendungen zu erstellen.

[0005] Solche Formkörper können je nach Form für unterschiedliche Zwecke eingesetzt werden, insbesondere zum Beispiel als Isolationsmaterial, als Geschirr, als Bauelemente oder formgebende Struktur für Möbel, Trennwände und vieles mehr. In bevorzugten Ausführungsformen sind die Formkörper biologisch abbaubar. Damit kann auch eine Entsorgung der Formkörper besonders ökologisch umgesetzt werden. Die Biogranulatkörner sind als Rohstoffe nachwachsend, womit wiederum ein besonders ökologisches Produkt erhalten wird.

[0006] Die WO 92/04253 A1 (Sommer et al.) betrifft zum Beispiel ein solches Verpackungsmaterial, welches biologisch abbaubar ist. Für das Verpackungsmaterial werden gepuffte Körner, zum Beispiel gepuffter Mais, gepuffter Reis oder gepuffter Weizen verwendet. Es kann ein Slurry mit gepufften Körnern und einem organischen Bindemittel wie Stärke gebildet werden, welcher in eine Form gegossen wird, die dem zu schützenden Objekt entspricht.

[0007] Die bekannten Formkörper auf Basis von geschäumten Biogranulatkörnern haben den Nachteil, dass die Herstellung sehr aufwendig ist. Zudem sind bei vielen bekannten Formkörpern die Festigkeit (Bruchfestigkeit, Biegefestigkeit etc.) und/oder die Elastizität nicht zufriedenstellend.

Darstellung der Erfindung

[0008] Aufgabe der Erfindung ist es, eine dem eingangs genannten technischen Gebiet zugehörendes Halbfabrikat zu schaffen, mit welchem Formkörper besonders einfach und effizient hergestellt werden können.

[0009] Die Lösung der Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 definiert. Gemäss der Erfindung umfasst der Klebstoff ein Epoxidharz.

[0010] Es hat sich in vielen Versuchen herausgestellt, dass mit dem Epoxid ein Halbfabrikat zur Herstellung von Formkörpern hergestellt werden kann, welches besonders Lagerstabil ist.

[0011] Von besonderem Vorteil ist, dass das Epoxidharz ein Thermoset/Duroplast ist. Damit wird erreicht, dass ein aus dem Halbfabrikat hergestellter Formkörper die Form auch bei Hitzeeinwirkung oder dergleichen beibehält.

[0012] Weiter hat die Verwendung eines Epoxidharzes den Vorteil, dass mit dem Halbfabrikat in besonders einfacher Weise ein Formkörper hergestellt werden kann, in welchem die geschäumten Biogranulatkörner durch das ausgehärtete Epoxidharz zusammengehalten werden.

[0013] Das Epoxidharz kann durch Umsetzung einer Verbindung mit Hydroxygruppen und Epichlorhydrin hergestellt werden. Die Hydroxygruppen können zum Beispiel durch ein Diol, ein Polyol, phenolische Verbindungen oder Dicarbonsäuren bereitgestellt werden. Als Phenole können zum Beispiel Bisphenol A und Novolake eingesetzt werden. Weiter bevorzugt können aliphatische Epoxide eingesetzt werden, insbesondere zum Beispiel ein Sorbitolglycidylether eingesetzt. Ein solches Produkt ist unter dem Markennamen Erisys® GE-60 N der Firma Huntsman bekannt. Weiter können aliphatische Glycidylether als Crosslinker vorgesehen sein, insbesondere ein NISO (non-isocyanate). Dieser kann zum Beispiel als tetrafunktionaler Glycidylether vorliegen. Ein solches Produkt ist unter dem Marl<ennamen Denacol™ der Firma Nagase America LLC bekannt, insbesondere zum Beispiel unter den Produktnummern EX-622 und EX-614B. Insbesondere das EX-622 kann mit carboxylfunktionale Acrylharze reagieren, womit die Möglichkeit besteht dem Epoxidharz ein Acrylharz beizumischen. Weiter kann bevorzugt ein Heisshärtendes Epoxidharz eingesetzt werden, wobei als Härter zum Beispiel Dicyandiamid vorgesehen sein kann. Dies hat den Vorteil, dass auf eine Verkapselung des Härters verzichtet werden kann. Als Härter können auch anhydridhaltige Stoffe eingesetzt werden. Dem Fachmann ist eine Vielzahl an weiteren möglichen Verbindungen bekannt.

[0014] Vorzugsweise umfasst die Beschichtung ein Epoxidharz und einen Härter zum Aushärten des Epoxidharzes, wobei der Härter bei Normalbedingung in deaktiviertem Zustand ist und wobei der Härter durch einen Energieeintrag, insbesondere durch Erwärmen aktivierbar ist. Damit wird ein besonders einfach anwendbares Halbfabrikat zur Herstellung von Formkörpern geschaffen, insbesondere da damit eine „Fertigmischung“ bereitgestellt ist, welche ohne weitere Zusätze, direkt in ein formgebendes Werkzeug eingetragen werden kann, um den Formkörper herzustellen. Das Halbfabrikat ist in dieser Form besonders gut lagerbar, da der Härter, obschon bereits zugesetzt, inaktiv bleibt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Halbfabrikat mehr als eine Woche, insbesondere mehr als ein Monat, besonders bevorzugt mehr als ein Jahr bei normalen Lagerbedingungen lagerfähig. Unter normalen Lagerbedingungen wird ein Temperaturbereich von vorzugsweise zwischen 5 °C und 60 °C, besonders bevorzugt zwischen 15 °C und 25 °C verstanden. Die Luftfeuchtigkeit liegt dabei vorzugsweise zwischen 20 % und 80 %, vorzugsweise zwischen 40 % und 60 %. Das Halbfabrikat kann dazu in einem Silo gelagert werden, insbesondere mit einer Trockenluftüberlagerung. Weiter kann die Lagerung in Big Bag mit Inlay erfolgen.

[0015] In Varianten kann der Härter auch nachträglich, zum Beispiel kurz vor dem Eintragen des Halbfabrikats in ein Formwerkzeug oder auch nach dem Eintragen des Halbfabrikats in ein Formwerkzeug erfolgen.

[0016] Vorzugsweise ist der Härter derart verkapselt, dass die Aushärtung des Epoxidharzes zur Herstellung eines Formkörpers durch einen Energieeintrag in das Halbfabrikat, zum Öffnen der Verkapselung und einer Freisetzung des Härters, erreichbar ist. Die Verkapselung kann dabei unterschiedlich vorliegen. Besonders bevorzugt liegt der Härter als Pulver, mit einer Korngrösse von weniger als 0.1 mm, insbesondere weniger als 0.01 mm vor. Der Härter kann zum Beispiel in einer Hülle aus einem thermoplastischen Polymer (Kunststoff, Stärke, Protein, Zucker, Zellstoff etc.) eingeschlossen sein, welcher eine Erweichungstemperatur von vorzugsweise weniger als 160 °C, insbesondere weniger als 120 °C, besonders bevorzugt zwischen rund 60 °C bis 110 °C aufweist. Der Härter kann zum Beispiel in einer Hülle aus einem duroplastischen Polymer eingeschlossen sein, welcher eine Erweichungstemperatur von vorzugsweise weniger als 160 °C, insbesondere weniger als 120 °C, besonders bevorzugt zwischen rund 60 °C bis 110 °C aufweist. Damit wird eine Temperatur zur Aktivierung des Härters gewählt, welche einerseits hinreichend hoch ist, um die Lagerstabilität zu gewährleisten und andererseits hinreichend tief ist, um beim thermischen Aktivieren des Härters die geschäumten Biogranulatkörner nicht zu beschädigen. Weiter kann der Härter auch in einer Koordinatenverbindung (Komplex) durch Liganden gehalten sein. Als Beispiel kann Borontrichloridamin-Komplex oder Borontrifluoramin-Komplex als latenter Härter eingesetzt werden. Als latenter Härter kann weiter Dicyandiamid eingesetzt werden - dieser hat den Vorteil, dass die Aushärtung zwischen 120 °C und 140 °C erfolgt (ein idealer Temperaturbereich, da die Lagerungsstabilität gewährleistet werden kann und weil bei diesem Temperaturbereich die geschäumten Biogranulatkörner typischerweise stabil bleiben). Dem Fachmann sind weitere Varianten dazu bekannt. Ein solcher Härter ist zum Beispiel unter dem Marl<ennamen Aradur® 9506 der Firma Huntsman bekannt.

[0017] Vorzugsweise umfasst das Halbfabrikat ein Brandschutzmittel. Damit kann das Halbfabrikat zur Herstellung von Formkörpern eingesetzt werden, welche bestimmten Brandschutzanforderungen genügen sollen, insbesondere kann das Halbfabrikat damit zum Beispiel als Isolationsmaterial oder sogar als Brandschutzelement verwendet werden. Nicht zuletzt hat der Einsatz des Brandschutzmittels den Vorteil, dass auch das Halbfabrikat damit besonders sicher gelagert werden kann. In Varianten kann auf das Brandschutzmittel auch verzichtet werden.

[0018] Bevorzugt ist das Brandschutzmittel als reaktives Brandschutzmittel für Epoxidharze ausgebildet. Damit wird das Brandschutzmittel in das Epoxidharz chemisch eingebunden. Das Brandschutzmittel kann damit eine Doppelfunktion einnehmen, namentlich als Brandschutzmittel und zusätzlich als Teil des Klebstoffes. Das Brandschutzmittel kann aber auch als reaktives Brandschutzmittel ausgebildet sein, welches sich mit funktionellen Gruppen der Oberfläche der geschäumten Biogranulatkörner und/oder dem verwendeten Klebstoff und/oder seinen Komponenten chemisch verbindet.

[0019] Besonders bevorzugt umfasst das reaktive Brandschutzmittel ein phosphororganisch modifiziertes Epoxidharz. Ein solches Epoxidharz ist zum Beispiel unter dem Marl<ennamen POLYPHLOX® 3743 der Firma Schill+Seilacher bekannt. Dies kann ggf. als Pulver zugegeben werden. Bei der thermischen Zersetzung bei ca. 400 °C bildet sich Phosphormonoxid, welches als Radikalfänger in der Gasphase den Gehalt an OH- und H-Radikalen reduziert. Dem Fachmann sind auch andere phosphororganisch modifizierte Epoxidharze bekannt. Der Einsatz von Phosphorverbindungen hat den Vorteil, dass damit auf halogenhaltige Verbindungen, welche aus ökologischen Gründen prinzipiell unerwünscht sind, verzichtet werden kann. Es sei aber erwähnt, dass auch mit Halogenverbindungen, insbesondere mit halogenierten, wie zum Beispiel mit einfach oder mehrfach bromierten und/oder fluorierten Epoxidharzen, ein Brandschutz erreicht werden kann.

[0020] Vorzugsweise beträgt ein Anteil an Phosphor im Klebstoff mindestens 0.5 gew.%, insbesondere bevorzugt 1 gew.%, besonders bevorzugt ungefähr 1.8 gew.% bis 2.2 gew.%. Typischerweise wird der Brandschutz mit Erhöhen des Phosphorgehalts verbessert. In Varianten kann der Phosphoranteil auch unter 0.5 gew.% liegen. Dabei kann der zu erhöhende Phosphorgehalt von der Ernte des Biogranulats abhängen. Der Fachmann ist mit den Erkenntnissen der Phosphor/Stickstoffverhältnissen zwecks Brandschutz vertraut.

[0021] Dem Fachmann ist zudem klar, dass auch andere Zusatzstoffe zu einer Verbesserung des Brandschutzes, insbesondere auch als Ergänzung zu den phosphororganisch modifizierten Epoxidharzen erreicht werden kann, insbesondere zum Beispiel mit einem Zusatz von APP (Ammoniumpolyphosphat) oder dergleichen. Der Anteil von APP im Klebstoff beträgt vorzugsweise zwischen 1 gew.% und 20 gew.%, insbesondere bevorzugt zwischen 2 gew.% und 10 gew.%, besonders bevorzugt zwischen 4 gew.% und 6 gew.%. In Varianten kann der Anteil an APP auch geringer als 1 gew.% oder grösser als 20 gew.% sein. Auf APP kann auch ganz verzichtet werden.

[0022] In Varianten kann auf das reaktive Brandschutzmittel auch verzichtet werden. In diesem Fall kann ein Brandschutzmittel dem Halbfabrikat, insbesondere dem Klebstoff zugegeben werden, ohne dass dieses chemisch an den geschäumten Biogranulatkörnern oder am Klebstoff gebunden ist. Ein solches Brandschutzmittel kann zum Beispiel Aluminiumhydroxid umfassen. Dem Fachmann sind weitere geeignete Stoffe bekannt.

[0023] Vorzugsweise umfasst das Halbfabrikat ein Hydrophobierungsmittel. Damit kann die Lagerstabilität des Halbfabrikats und insbesondere auch die Stabilität eines aus dem Halbfabrikat hergestellten Formkörpers verbessert werden. Insbesondere kann damit ein Einsatz des Formkörpers auch in feuchten Umgebungen, insbesondere im Bau, zum Beispiel in der Verwendung als Isolationsmaterial, ermöglicht werden. In Varianten kann auf das Hydrophobierungsmittel auch verzichtet werden.

[0024] Vorzugsweise ist das Hydrophobierungsmittel als reaktives Hydrophobierungsmittel für Epoxidharze ausgebildet. In Varianten kann das Hydrophobierungsmittel auch mit der Oberfläche der geschäumten Biogranulatkörner reagieren. Anderseits kann das Hydrophobierungsmittel auch als nicht reaktives Hydrophobierungsmittel ausgebildet sein. Vorzugsweise umfasst das Hydrophobierungsmittel eine Siloxanverbindung, insbesondere eine Trimethoxysilanverbindung. Dem Fachmann sind weitere Verbindungen, insbesondere Siloxanverbindungen bekannt, welche als reaktives Hydrophobierungsmitel dem Epoxidharz beigemengt werden kann. Als Hydrophobierungsmittel kann insbesondere zum Beispiel (3-Glycidyloxypropyl) trimethoxysilan eingesetzt werden. In Varianten kann auch Hexadecyl-trimethoxysilan, Trimethoxy-methylsilan und weitere zur Hydrophobierung eingesetzt werden. Letztere beide Stoffe vernetzen sich mit oberflächlichen OH-Gruppen, so dass diese auch zur Hydrophobierung der Oberfläche der geschäumten Biogranulatkörner eingesetzt werden können. Das erwähnte Aluminiumhydroxid kann die Verbindung des Hydrophobierungsmittels (Hexadecyl-trimethoxysilan, Trimethoxy-methylsilan) fördern.

[0025] Bevorzugt umfasst der Härter ein Uron, insbesondere ein bis- oder multifunktionales N, N'-(Dimethyl)-Uron. Solche Urone sind zum Beispiel aus der WO 2013/072356 bekannt. In Varianten kann auf den Einsatz der Urone auch verzichtet werden.

[0026] Vorzugsweise umfasst die Beschichtung ein Schutzmittel, insbesondere ein Pestizid wie Siliziumdioxid, insbesondere Silikagel, besonders bevorzugt gemahlenes Silikagel, Kieselalgen (Diatomeen), Glaspulver, Glassplitter und/oder eine Borverbindung, vorzugsweise Borsäure. Experimente mit Kieselalgen haben gezeigt, dass damit, bereits mit relativ geringen Zugabemengen, besonders gute Ergebnisse in der Haltbarkeit erreicht werden können. Die Kieselalgen können aus natürlichen Vorkommen abgebaut sein oder speziell für die Anwendung gezüchtet werden. Kieselalgen (DE) verklemmen sich im Exoskelet, den Beinen, Gelenken und Mundwerkzeugen. Damit ist das Insekt immobilisiert. Weiter bevorzugt umfasst das Pestizid ätherische Öle. Die ätherischen Öle können zum Beispiel Lavendelöl, Rosmarinöl, Zitronell, Melisse, Zeder, Pfefferminze, Eukalyptus oder Sandelholzextrakt umfassen. Vorzugsweise werden die ätherischen Öle dem Klebstoff zugegeben, um die Duktilität zu verändern. In Varianten oder zusätzlich können das Halbfabrikat respektive die Formkörper auch nach deren Herstellung mit ätherischen Ölen versetzt werden.

[0027] Bei Kieselgel und Borsäure handelt es sich um Trockenmittel, die bei Schädlingsbekämpfern als sicher gelten. Beide Stoffe entziehen den Schädlingen Wasser, womit diese austrocknen. Wird Kieselgel oder Borsäure von Nagetieren gefressen, so trocknen sie von innen aus. Eier von Schädlingen respektive die Schädlinge selbst trocknen ebenfalls aus oder werden an der Entwicklung gestört. Damit kann das Halbfabrikat von einer Vielzahl an Schädlingen geschützt werden.

[0028] Weiter hat der Einsatz von Kieselgel den Vorteil, dass damit das Beschichtungsverfahren optimiert werden kann, da Kieselgel als Bestandteil des Klebstoffes als Fliessverbesserer fungieren kann.

[0029] Der Einsatz von Kieselgel respektive Borsäure hat den Vorteil, dass dies für den Menschen weitgehend ungefährlich ist und zudem biologisch abbaubar respektive für die Natur unschädlich ist. Dem Fachmann sind allerdings auch weitere Pestizide bekannt, welche in den Halbfabrikaten eingesetzt werden können.

[0030] Vorzugsweise sind das Epoxidharz und insbesondere die Zusatzstoffe wie zum Beispiel das Pestizid, das Brandschutzmittel und/oder das Hydrophobierungsmittel biologisch abbaubar, so dass das Halbfabrikat und damit auch ein daraus hergestellter Formkörper als Ganzes biologisch abbaubar respektive umweltverträglich ist. Weiter bevorzugt sind der Klebstoff und das Pestizid biobasiert, d. h. aus erneuerbaren Ressourcen respektive nachwachsenden Rohstoffen gebildet. Weiter bevorzugt ist das Epoxidharz biologisch. Es ist zum Beispiel bekannt, dass Epoxide durch Cytochrome P-450 in der Leber entstehen werden können. Die meisten heutigen Bioepoxide sind biobasiert, es sind jedoch vollständig biologische Epoxide bekannt. In Varianten können das Epoxidharz und die weiteren Zusatzstoffe auch nicht biologisch abbaubar und/oder nicht biobasiert sein.

[0031] Das Epoxid ist vorzugsweise derart beschaffen, dass die damit beschichteten geschäumten Biogranulatkörner rieselfähig sind. Damit kann das Halbfabrikat besonders effizient in eine Pressform eingetragen werden, womit wiederum besonders homogene Formkörper hergestellt werden können.

[0032] Bevorzugt wird das Epoxidharz als Flüssigkeit auf die geschäumten Biogranulatkörner aufgetragen. In Varianten kann das Epoxidharz auch als Schmelze aufgetragen werden.

[0033] Ein Verfahren zur Herstellung eines Halbfabrikats erfolgt durch die folgenden Schritte: a. Vorlegen von geschäumten Biogranulatkörnern in einem Behälter; b. Eintragen eines, vorzugsweise flüssigen, Epoxidharzes;

[0034] Damit wird insbesondere ein rieselfähiges Halbfabrikat hergestellt.

[0035] Vorzugsweise werden während dem Eintragen des Epoxidharzes die geschäumten Biogranulatkörner durchmischt. Dies kann mit bekannten Methoden erreicht werden, insbesondere durch Rotieren des Behälters, durch Einblasen eines Gases etc.

[0036] Vorzugsweise wird nach dem Schritt b. ein Härter eingetragen, welcher bei Normalbedingung in deaktiviertem Zustand ist. Insbesondere kann der Härter zum Beispiel als Aradur® vorliegen. Der Härter wird bevorzugt nach dem Einbringen des Epoxidharzes, als Schritt c. des Verfahrens eingebracht, damit der Härter möglichst wenig beansprucht wird - es gilt sicherzustellen, dass der Härter nicht bereits während dem Beschichtungsprozess das Epoxidharz aushärtet. Besonders bevorzugt wird aus demselben Grund, vor dem Schritt c. ein Hydrophobierungsmittel, ein Schutzmittel und/oder ein Brandschutzmittel eingetragen. In Varianten kann der Härter auch früher dem Beschichtungsprozess zugeführt werden.

[0037] Vorzugsweise ist das Epoxidharz mit einem Verdünner, insbesondere einem Reaktivverdünner verdünnt, um die Viskosität des Epoxidharzes zu verringern. Damit wird das Beschichtungsverfahren optimiert, insbesondere kann damit die Beschichtung effizienter aufgetragen werden. Der Einsatz eines Reaktivverdünners ist von besonderem Vorteil, da dieser mit dem Epoxid reagiert und daher nach dem Auftragen nicht aus dem Halbfabrikat ausgetrieben werden muss. Als Verdünner kann auch ein Acetat, insbesondere Ethylacetat oder Methylacetat verwendet werden. In Varianten kann auf den Verdünner auch verzichtet werden.

[0038] Alternativ oder zusätzlich zum Verdünner kann das Epoxidharz auch erwärmt werden, um die Viskosität des Epoxidharzes im Schritt b. zu verringern und damit das Mischen der Beschichtung und das Beschichten der geschäumten Biogranulatkörner zu optimieren. Bei einem Einsatz von Polyphlox kann die Temperatur dazu 80 °C bis 120 °C betragen. Dazu kann zum Beispiel die Zuführvorrichtung und/oder der Behälter selbst beheizt werden. Dem Fachmann sind dazu viele Techniken bekannt. Dabei ist jedoch darauf zu achten, dass ein thermisch reagierender Härter nicht gleichzeitig eingetragen wird. Gegebenenfalls muss der Härter nach einem Abkühlvorgang (nach dem Auftragen des Epoxidharzes) oder in einem weiteren Verfahrensschritt, zum Beispiel in einem weiteren Behälter eingetragen werden. In einer Ausführungsform können zum Beispiel zwei Trommeln vorgesehen sein, wobei die erste beheizt ist und die zweite nicht beheizt ist. Weiter kann eine lange Trommel vorgesehen sein, welche in einem ersten Bereich beheizt ist und in einem zweiten Bereich nicht beheizt respektive gekühlt ist. In Varianten kann auf das Erwärmen des Epoxidharzes auch verzichtet werden. Der Schmelzvorgang kann auch in einer Presse, insbesondere durch den Pressvorgang in einer Heisspresse, einem Formteilautomaten oder dergleichen erreicht werden.

[0039] Es ist grundsätzlich auch denkbar, sämtliche Bestandteile der Beschichtung vorgängig zu mischen, um die Beschichtung in einem einzigen Schritt auf die geschäumten Biogranulatkörner aufzusprühen. Dieses Verfahren kann insbesondere dann angewandt werden, wenn der Härter nicht in einer Verkapselung vorliegt, welche mechanisch (z.B. durch den Mischprozess oder Auftragungsprozess) einfach beschädigt werden kann.

[0040] In einem Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers unter Verwendung eines solchen Halbfabrikats wird das Halbfabrikat in eine Pressform eingetragen und anschliessend derart mit einem Energieeintrag beaufschlagt, dass das Epoxidharz die geschäumten Biogranulatkörner zu einem Formkörper verbindet. Vorzugsweise umfasst das Halbfabrikat bereits den Härter, so dass durch den Energieeintrag der Härter aktiviert werden kann, um das Epoxidharz aushärten zu lassen. Das Epoxidharz verbindet im ausgehärteten Zustand die geschäumten Biogranulatkörner.

[0041] Bevorzugt wird das Halbfabrikat in eine Pressform eingetragen und anschliessend unter Energieeinwirkung, insbesondere einer Wärmeeinwirkung zu einem Formkörper verbunden. Das Halbfabrikat kann alternativ auch in eine Form eingetragen werden, welche nicht als Pressform ausgebildet ist.

[0042] Vorzugsweise erfolgt die Energieeinwirkung als Hitzeeinwirkung insbesondere unter Verwendung von Radiowellen-Bestrahlung, Mikrowellen, Heissluft, Infrarot-Bestrahlung, Dampf, insbesondere überhitztem Wasserdampf etc, beheizbare und kühlbare Pressformen oder einer Kombination der vorgenannten. Weiter kann auch Heissdampf, vorzugsweise überhitzter Wasserdampf eingesetzt werden, vorzugsweise sofern die geschäumten Biogranulatkörner hinreichend hydrophobiert und/oder wasserresistent sind. Damit kann einfach und effizient ein Formkörper erstellt werden. In Varianten kann auf die Hitzeeinwirkung auch verzichtet werden. Der Härter kann zum Beispiel auch mit UV-Strahlung und/oder anderweitig aktivierbar sein.

[0043] Vorzugsweise weisen dazu die Biogranulatkörner einen Wassergehalt von 6 - 9 gew.% auf. Damit wird eine besonders optimale Konsistenz der geschäumten Biogranulatkörner erreicht, namentlich weisen diese damit eine nichtspröde und federnde Textur auf und sind besonders geeignet zur Herstellung von Formkörpern. In Varianten kann der Wassergehalt auch weniger als 6 gew.% oder mehr als 9 gew.% betragen. Der Wassergehalt kann auch geringer sein, um besonders leichte Formkörper zu erreichen.

[0044] Vorzugsweise sind die geschäumten Biogranulatkörner aus entkeimten Biogranulatl<örner, insbesondere entkeimtem Mais hergestellt. In Varianten kann auch Reis, Weizen, Roggen, Gerste, Hafer, Hirse, Quinoa, Dinkel etc. eingesetzt werden. Weiter kann auf das Entkeimen des Mais auch verzichtet werden.

[0045] Vorzugsweise weisen die geschäumten Biogranulatkörner einen Fettanteil von weniger als 2 gew.%, bevorzugt weniger als 1 gew.%, insbesondere bevorzugt weniger als 0.5 gew.% auf. In Varianten kann der Fettanteil auch grösser als 2 gew.% sein.

[0046] Bevorzugt sind die geschäumten Biogranulatkörner hydrothermisch gepuffte Biogranulatl<örner, insbesondere bevorzugt aus entkeimtem Mais hergestellte hydrothermisch gepuffte Biogranulatkörner.Das Puffing der Biogranulatkörner erfolgt dabei vorzugsweise nach dem sogenannten Bichsel-Verfahren, welches in der Patentschrift EP 0 975 238 B1 detailliert beschrieben ist. In Varianten können auch anderweitig gepuffte Biogranulatkörner eingesetzt werden.

[0047] Vorzugsweise weisen die Biogranulatkörner vor dem Schäumungsprozess eine Korngrösse zwischen 500 µm bis 3000 µm, bevorzugt zwischen 800 µm bis 1900 µm auf. Es hat sich gezeigt, dass damit die besten Resultate bei der Herstellung der geschäumten Biogranulatkörner erreicht werden können. Die daraus hergestellten geschäumten Biogranulatkörner weisen besonders gute Eigenschaften bei der Herstellung von Formkörpern auf. Die Korngrösse wird dabei mittel Siebanalyse, vorzugsweise gemäss der Siebanalyse nach DIN 66165, Juni 2016 durchgeführt. In Varianten kann die Korngrösse auch kleiner als 500 µm oder grösser als 3000 µm sein.

[0048] Vorzugsweise liegt eine Korngrösse der geschäumten Biogranulatkörner zwischen 1 mm und 30 mm, bevorzugt zwischen 3.5 mm und 6.5 mm, insbesondere bei ungefähr 5 mm. Die Korngrösse wird auch hier mittel Siebanalyse, vorzugsweise gemäss der Siebanalyse nach DIN 66165, Juni 2016 durchgeführt. In Varianten kann die Korngrösse der geschäumten Biogranulatkörner auch kleiner als 1 mm oder grösser als 30 mm sein.

[0049] Aus der nachfolgenden Detailbeschreibung und der Gesamtheit der Patentansprüche ergeben sich weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Merkmalskombinationen der Erfindung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0050] Die zur Erläuterung des Ausführungsbeispiels verwendete Zeichnung zeigt: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Halbfabrikats umfassend geschäumte Biogranulatkörner.

[0051] Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Wege zur Ausführung der Erfindung

[0052] In einem Ausführungsbeispiel wurden in einem Schritt 1 1 kg geschäumte Biogranulatkörner in einem Behälter vorgelegt.

[0053] Das Beschichtungsmaterial umfasst 34 g ERISYS® GE-60 N sowie 6 g ARALDITE® DY-C der Firma Huntsman. Das Araldite wird mit dem Erisys vermengt.

[0054] Weiter werden 10 g Diatomeenerde, 10 - 20 g Aluminiumhydroxid und 17 g ARADUR® 9506 (Härter) jeweils in einer Pulverdosiervorrichtung vorgelegt.

[0055] Im Schritt 2 wird nun unter Durchmischung der geschäumten Biogranulatkörner das Harz und der Verdünner mit einer Sprühpistole an den oberen Rand der Produktniere im Behälter aufgesprüht. Der Luftdruck beträgt 2.5 bar, damit die gepufften Partikel nicht wegfliegen.

[0056] Die gröbsten Knollen wurden dabei mit einer Rolle von geringer Shorehärte zerkleinert. Das Gemenge wurde durchmischt, bis eine Homogenes Produkt erreicht wurde. Die geschäumten Biogranulatkörner weisen nun eine gleichmässige Epoxidharz-Beschichtung auf.

[0057] Im Schritt 3 wird die Diatomeenerde aufgepulvert, sich die meisten Knollen auflösen. Im Schritt 4 wird das Aluminiumhydroxid aufgepulvert. Der Einsatz des Aluminiumhydroxids hat neben der Brandschutzeigenschaft weiter den Vorteil, dass Verklebungen im Behälter und im Produkt gelöst werden.

[0058] Im letzten Schritt 4 wird nun ARADUR® aufgepulvert. Dieser Schritt erfolgt zuletzt, um den Härter möglichst nicht zu beschädigen. Schliesslich wird durch das Coating respektive die Beschichtung ein Microcluster erreicht, wobei das Harz das geschäumten Biogranulatkorn mehr oder weniger dicht umschliesst, wobei in der Beschichtung Diatomeenerde, Aluminiumhydroxid und ARADUR® (mikroverkapselter Härter) sind.

[0059] Die Analyse des damit erhaltenen Halbfabrikats hat ergeben, dass eine besonders gute Langzeitstabilität des Halbfabrikats erreicht wird.

[0060] Aus dem Halbfabrikat wurde weiter ein plattenförmiger Formkörper hergestellt, indem das Halbfabrikat in eine Pressform gegeben wurde. Die Mikroverkapselung des Härters wurde durch Wärmeeinstrahlung aufgebrochen, worauf das Epoxidharz ausgehärtet ist. Die Handhabung des Halbfabrikats war besonders einfach, da es rieselfähig war. Der Formkörper hat eine feste Struktur und ist geringfügig elastisch. Damit ist der Formkörper besonders geeignet für den Einsatz im Bau, insbesondere als Platten für eine Raumabtrennung, Verbundplatten, Isolationsmaterial etc.

[0061] Zusammenfassend ist festzustellen, dass erfindungsgemäss ein Halbfabrikat auf Basis von geschäumten Biogranulatkörner geschaffen wird, welches einerseits gut lagerbar und anderseits besonders einfach zu einem Formköper verarbeitbar ist.

Claims (20)

1. Halbfabrikat zur Herstellung von Formkörpern, umfassend geschäumte Biogranulatl<örner, wobei die Biogranulatkörner eine Beschichtung aufweisen, wobei die Beschichtung einen Klebstoff umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff ein Epoxidharz umfasst.

2. Halbfabrikat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung ein Epoxidharz und einen Härter zum Aushärten des Epoxidharzes umfasst, wobei der Härter bei Normalbedingung in deaktivierten Zustand ist und wobei der Härter durch einen Energieeintrag, insbesondere durch Erwärmen aktivierbar ist.

3. Halbfabrikat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Härter derart verkapselt ist, dass die Aushärtung des Epoxidharzes zur Herstellung eines Formkörpers durch einen Energieeintrag in das Halbfabrikat, zum Öffnen der Verkapselung und einer Freisetzung des Härters, erreichbar ist.

4. Halbfabrikat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbfabrikat ein Brandschutzmittel umfasst.

5. Halbfabrikat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Brandschutzmittel als reaktives Brandschutzmittel für Epoxidharze ausgebildet ist.

6. Halbfabrikat nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das reaktive Brandschutzmittel ein phosphororganisch modifiziertes Epoxidharz umfasst. (alternative Aluminiumoxid, nicht reaktiv)

7. Halbfabrikat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbfabrikat ein Hydrophobierungsmittel umfasst.

8. Halbfabrikat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydrophobierungsmittel als reaktives Hydrophobierungsmittel für Epoxidharze ausgebildet ist.

9. Halbfabrikat nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydrophobierungsmittel eine Siloxanverbindung, insbesondere eine Trimethoxysilanverbindung umfasst.

10. Halbfabrikat nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbfabrikat ein Schutzmittel, insbesondere Diatomeenerde umfasst.

11. Halbfabrikat nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbfabrikat rieselfähig ist.

12. Halbfabrikat nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die geschäumten Biogranulatkörner hydrothermisch geschäumte Biogranulatl<örner, insbesondere bevorzugt aus entkeimtem Mais hergestellte hydrothermisch geschäumte Biogranulatkörner umfassen.

13. Verfahren zur Herstellung eines Halbfabrikats nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: a. Vorlegen von geschäumten Biogranulatkörner in einem Behälter; b. Eintragen eines, vorzugsweise flüssigen Epoxidharzes; Insbesondere zur Herstellung eines rieselfähigen Halbfabrikats.

14. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass, insbesondere nach dem Schritt b, der folgende Schritt ausgeführt wird: c. Eintragen eines Härters, welcher bei Normalbedingung in deaktiviertem Zustand ist.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Schritt c ein Hydrophobierungsmittel, ein Schutzmittel und/oder ein Brandschutzmittel eingetragen wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Epoxidharz mit einem Verdünner, insbesondere einem Reaktivverdünner verdünnt ist, um die Viskosität des Epoxidharzes zu verringern.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Epoxidharz erwärmt wird, um die Viskosität des Epoxidharzes im Schritt b. zu verringern.

18. Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers unter Verwendung eines Halbfabrikats nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbfabrikat in eine Pressform eingetragen und anschliessend derart mit einem Energieeintrag beaufschlagt wird, dass das Epoxidharz die geschäumten Biogranulatkörner zu einem Formkörper verbindet.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieeinwirkung als Hitzeeinwirkung insbesondere unter Verwendung von Radiowellen-Bestrahlung, Mikrowellen, Heissluft, Infrarot-Bestrahlung, überhitzter Dampf, beheizbarer Pressformen oder einer Kombination der vorgenannten erfolgt.

20. Formkörper hergestellt aus einem Halbfabrikat nach einem der Ansprüche 1 bis 12.