EP4028596A1 - Gussmaterial - Google Patents

Gussmaterial

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EP4028596A1
EP4028596A1 EP20764065.7A EP20764065A EP4028596A1 EP 4028596 A1 EP4028596 A1 EP 4028596A1 EP 20764065 A EP20764065 A EP 20764065A EP 4028596 A1 EP4028596 A1 EP 4028596A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
wax
casting material
fibers
material according
casting
Prior art date
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Pending
Application number
EP20764065.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Claus Stefanski
Friedrich BREIDENBACH
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Greiner Zeroplast GmbH
Original Assignee
Waxell GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP4028596A1 publication Critical patent/EP4028596A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • C08L91/00—Compositions of oils, fats or waxes; Compositions of derivatives thereof
    • C08L91/06—Waxes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C67/00—Shaping techniques not covered by groups B29C39/00 - B29C65/00, B29C70/00 or B29C73/00
    • B29C67/24—Shaping techniques not covered by groups B29C39/00 - B29C65/00, B29C70/00 or B29C73/00 characterised by the choice of material
    • B29C67/241—Moulding wax
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    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
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    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
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    • C08L2205/14—Polymer mixtures characterised by other features containing polymeric additives characterised by shape
    • C08L2205/16—Fibres; Fibrils

Definitions

  • the present invention relates to a casting material according to the preamble of the independent claim, a molded part produced from this casting material, a method for producing the molded part, and the use of the molded material for forming a molded part.
  • Packaging materials are used in many areas, for example in the food industry or in the cosmetics industry. Packaging materials, in particular containers, are often made of plastics, ceramic materials or glass.
  • plastic has the disadvantage that often no renewable raw materials are used in its manufacture, which means that products from the petroleum industry are used, which have a negative impact on the greenhouse gas balance.
  • plastics have the disadvantage that, due to their low density, they do not convey any valuable haptics to the consumer, which is problematic in particular in the case of packaging for luxury products, such as high-quality cosmetics or perfumes.
  • Bioplastics are used to avoid the disadvantages of plastics made with petroleum-based raw materials.
  • the Plastics Europe Market Research Group (PEMRG) estimates that bioplastics currently make up 6% of all plastic packaging.
  • European Bioplastics (EUBP) assumes that the global production of bioplastics will increase by 18.8 percent from 2017 to 2022.
  • plastics of all kinds A particular problem with the use of plastics of all kinds is their disposal. Most types of plastic are extremely durable and using them for short-lived packaging is problematic, especially if the plastic materials end up in the environment. Over the years, the plastics break down into smaller and smaller parts - first into micro- and finally into nanoplastics. It is currently assumed that even microorganisms are not able to completely decompose plastics. In addition, pollutants can be released from the material.
  • the wall thicknesses of cream jars are made particularly thick, also in the bottom area, which is often doubled. It is also common to incorporate metal powder into plastics in order to achieve even more weight. Since cream jars are usually composed of several components made of different plastics, recycling is currently only possible with great effort or not at all.
  • the casting material should be processable and recyclable with little energy consumption.
  • the invention relates to a casting material consisting of or comprising:
  • organic binder wherein the organic binder is or comprises a wax, as well as
  • the filler mixture comprising or consisting of a mineral filler and a fibrous material.
  • the wax is contained in the casting material in a content between 3% by weight and 23% by weight
  • the mineral filler is contained in the casting material in a content between 75% by weight and 95% by weight is.
  • casting materials with particularly high levels of mineral fillers can be processed by using wax as a binder. Due to the high content of mineral fillers, the casting material has a particularly high density, in particular more than 1.5 g / cm 3 , particularly preferably more than 2.0 g / cm 3 . As a result, containers made from such a cast material have a particularly valuable feel and are therefore also suitable for use for packaging luxury products. The fland feel of a molded body made from such a cast material also meets the current high requirements.
  • the fibrous material increases the breaking strength of the molded part made from the casting compound.
  • the casting compound according to the invention offers several advantages over the materials known from the prior art, in particular over plastic or glass.
  • the components of the casting compound can preferably be selected so that their extraction does not compete with food and animal feed production. If necessary, substances that occur as by-products in food production can also be used. An example of this is rice wax.
  • the casting compound according to the invention is preferably free from plasticizers and other potentially harmful substances.
  • the casting compound according to the invention and molded bodies produced therefrom are naturally degradable or decomposable. Even if it is released into the environment, it can be returned to natural cycles.
  • Moldings that are produced from a casting compound according to the invention may have a significantly better ecological balance compared to plastics.
  • wax denotes a mixture of organic compounds or a single organic compound which is solid or kneadable at room temperature and melts at an elevated temperature, in particular above 40.degree. Melted waxes form liquids with low viscosity. It is believed that the low viscosity of the molten waxes facilitates the miscibility of the filler mixture with the binder.
  • Waxes can be, for example, aliphatic alcohols (more than 6 carbon atoms, in particular more than 10 carbon atoms), aliphatic carboxylic acids, ketones and long-chain hydrocarbons or a mixture of several of these substances.
  • the organic binder of the invention is optionally at a temperature between 50 ° C and 150 °, preferably between 70 ° C and 120 ° C, a liquid with no solids suspended therein.
  • the organic binder is preferably free from polymers.
  • the wax can be one or more of the following group: vegetable wax, animal wax, mineral wax, synthetic wax.
  • vegetable waxes are rice wax, castor wax / castor wax, sunflower wax, sugar cane wax, carnauba wax and candelilla wax.
  • animal waxes are wool wax and beeswax.
  • mineral waxes are paraffin wax and montan wax.
  • An example of a synthetic wax is stearin. Synthetic waxes can also include semi-synthetic waxes which are produced from natural substances by a chemical conversion step. For example, stearin can be obtained by saponifying vegetable oils.
  • Preferred waxes are vegetable waxes.
  • the mineral filler is preferably insoluble in water and / or not soluble in the binder. “Insoluble” or “insoluble” can mean that a substance dissolves in a concentration of at most 0.1% by weight in a liquid, preferably at a temperature of around 20 ° C.
  • the mineral filler is optionally selected from one or more water-insoluble alkali and / or alkaline earth metal compounds.
  • the mineral filler can be produced synthetically or obtained from a natural raw material, for example from a rock.
  • a preferred mineral filler is a magnesium or calcium compound, particularly preferably calcium carbonate.
  • mineral fillers that can be used are annaline, basalt, pumice, dolomite, glass, garnet, granite, flax ash, kaolin powder, bone ash, marble, meerschaum, quartz, chamotte, whiting chalk, silicon oxide, talc, volcanic ash, wollastonite, barium sulfate, bentonite, mica, montmorillonite , Barite.
  • the fiber material is preferably insoluble in water and / or not soluble in the binder.
  • the fiber material can be contained in the cast material in a content between 1% by weight and 15% by weight.
  • a preferred content of the fibrous material is between 1% by weight and 7% by weight.
  • a fibrous material according to the present invention can be a material which has a greater extent in one spatial direction than in the other two spatial directions.
  • a fiber material can therefore in particular have elongated aggregates with anisotropy in one spatial direction.
  • the fiber material can be one or more of the following group: natural fibers, in particular cellulose fibers, synthetic fibers, textile fibers, paper fibers, recycled fibers.
  • Preferred fibers are natural fibers, for example bagasse,
  • the fibrous material can optionally comprise waste materials, for example pre-consumer waste such as lyocell or modal fibers.
  • the fibrous material can also comprise or consist of fibrillated fibers.
  • the length of the fibers is optionally less than 10 mm, preferably less than 2 mm. This is particularly preferably between 100 gm and 1000 gm.
  • the filler mixture may have a melting point of over 150.degree. C., preferably of over 200.degree. As a result, the filler mixture does not melt at the usual processing temperatures for the casting compound.
  • the casting material comprises:
  • At least 95% by weight, preferably completely, of the casting compound is made from natural and / or renewable raw materials.
  • the casting compound according to the invention is non-toxic in production and use, non-phytotoxic, and free from harmful substances.
  • the casting compound according to the invention is essentially completely recyclable.
  • a molding can be melted in a recycling process.
  • the individual components can then be separated, for example by sieving, filtering, density separation, and the like.
  • the individual components can be returned to the manufacturing process after appropriate purification steps.
  • the invention also relates to a molded part which comprises or consists of a casting material according to the invention.
  • the molded part is optionally a container.
  • the invention also relates to a method for producing a molded part from a casting material according to the invention, the method comprising the following steps:
  • the molding of the mass can be done in particular by drop molding, injection molding, transfer molding, extrusion molding, deep drawing, calendering, rotational molding, pressure bag molding, compression molding.
  • Injection molding is a preferred molding process.
  • the invention also relates to the use of a casting material according to the invention for forming a molded part.
  • the casting material has the following composition: 80% by weight calcium carbonate as a mineral filler, 17% by weight rice wax as an organic binder and 3% by weight cellulose fibers.
  • Calcium carbonate (food grade,> 99%) is a powder with an average particle diameter of around 90 ⁇ m.
  • the cellulose fibers are wood fibers with an average length of about 200 ⁇ m.
  • the casting material is mixed in a mixing device until it is homogeneous and then introduced into an injection mold.
  • the mixing device is a compounding device commonly used in the plastics industry.
  • the injection mold comprises the mold for a container and the mold for a corresponding lid with a screw cap.
  • the molded products can be removed from the casting mold.
  • the wax content in the casting compound ensures easy removal from the mold even without the use of a release agent.
  • the material of the container obtained has a density of about 2.3 g / cm 3 . This gives it a valuable hand feeling and can be used for packaging high-quality cosmetic products.
  • the material of the container is completely recyclable. Since essentially no chemical crosslinking reactions take place when the casting compound is processed, the material can be melted again. Due to the low melting temperature of the wax, the energy consumption is low, but safe usability is guaranteed at normal use temperatures.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gussmaterial bestehend aus oder umfassend ein organisches Bindemittel, wobei das organische Bindemittel ein Wachs ist oder umfasst; sowie eine Füllstoffmischung, wobei die Füllstoffmischung einen mineralischen Füllstoff und einen Faserstoff umfasst oder daraus besteht, wobei das Wachs in einem Gehalt zwischen 3 Gew.-% und 23 Gew.-% im Gussmaterial enthalten ist, und wobei der mineralische Füllstoff in einem Gehalt zwischen 75 Gew.-% und 95 Gew.-% im Gussmaterial enthalten ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Formteil aus einem derartigen Gussmaterial, ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils, sowie die Verwendung eines Gussmaterials zum Bilden eines Formteils.

Description

Gussmaterial
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gussmaterial gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs, eine aus diesem Gussmaterial hergestelltes Formteil, ein Verfahren zur Herstellung des Formteils, sowie die Verwendung des Gussmaterials zum Bilden eines Formteils.
Verpackungsmaterialien werden in vielen Bereichen eingesetzt, beispielsweise in der Lebensmittelindustrie oder in der Kosmetikindustrie. Verpackungsmaterialien, insbesondere Behälter sind oftmals aus Kunststoffen, keramischen Werkstoffen oder Glas gebildet.
Von diesen weist Kunststoff den Nachteil auf, dass für die Herstellung oft keine erneuerbaren Rohstoffe eingesetzt werden und dadurch auf Produkte der Erdölindustrie zurückgegriffen wird, die einen negativen Einfluss auf die Treibhausgasbilanz haben. Zusätzlich haben Kunststoffe den Nachteil, dass sie dem Konsumenten durch ihre geringe Dichte keine wertige Haptik vermitteln, was insbesondere bei Verpackungen für Luxusprodukte, wie beispielsweise hochwertige Kosmetika oder Parfüms, problematisch ist.
Zwischen den Jahren 1950 und 2015 wurden weltweit etwa 8,3 Milliarden Tonnen Kunststoff produziert - fast die Hälfte davon seit dem Jahr 2000. Im Jahr 2025 werden voraussichtlich mehr als 600 Millionen Tonnen Kunststoff pro Jahr produziert. Die steigende Nachfrage nach Kunststoff führt zwangsläufig zu Problemen bei der Entsorgung und zu Umweltproblemen, besonders weil nach aktuellen Schätzungen etwa 40% der Kunststoffprodukte nach weniger als einem Monat Abfall sind.
Der weltweite Verbrauch an starren Kunststoffverpackungen entspricht etwa 52,9 Millionen Tonnen im Jahr 2017 und ist einem jährlichen Wachstum von etwa 3,7% unterlegen. Etwa 20% des Weltmarktes entfallen auf Westeuropa. 2016 verursachten Österreicher/innen rund 34 Kilogramm Verpackungsabfälle pro Kopf. Damit lagen sie im europäischen Spitzenfeld und über dem EU-Durchschnitt von 32 Kilogramm.
Um die Nachteile von Kunststoffen zu vermeiden, die mit erdölbasierten Rohstoffen hergestellt werden, finden Biokunststoffe Verwendung. Die Plastics Europe Market Research Group (PEMRG) schätzt, dass Biokunststoffe derzeit 6% aller Kunststoffverpackungen ausmachen. European Bioplastics (EUBP) geht davon aus, dass die weltweite Produktion von Biokunststoffen von 2017 bis 2022 um 18,8 Prozent zunehmen wird.
Ein besonderes Problem bei der Verwendung von Kunststoffen aller Art ist deren Entsorgung. Die meisten Kunststoff arten sind extrem langlebig und sie für kurzlebige Verpackungen einzusetzen, stellt sich als problematisch dar, besonders wenn die Kunststoffmaterialien in die Umwelt gelangen. Im Laufe der Jahre zerfallen die Kunststoffe in immer kleinere Teile - zuerst in Mikro- und schließlich in Nanoplastik. Derzeit wird davon ausgegangen, dass selbst Mikroorganismen nicht in der Lage sind, Kunststoffe vollständig zu zersetzen. Zudem können sich Schadstoffe aus dem Material lösen.
Insgesamt gelangen in der EU laut Berechnungen der EU-Kommission jedes Jahr schätzungsweise 75.000 bis 300.000 Tonnen Mikroplastik in die Umwelt, wo es nicht nur in den Ozeanen nachgewiesen wird, sondern mittlerweile auch schon in entlegenen Gebieten wie etwa in der Arktis oder in Schweizer Bergregionen. Andere Beispiele für vielfach eingesetzte Verpackungsmaterialien, insbesondere für Behälter verschiedener Art, sind Glas und Keramik. Diese Materialien weisen zwar eine hohe Dichte auf und vermitteln daher eine wertige Haptik für den Konsumenten, ihre Verarbeitung ist jedoch energie- und kostenaufwändig. Insbesondere das Aufschmelzen der Ausgangsmaterialien zum Herstellen von Glasbehältern und das Sintern von keramischen Werkstoffen werden bei hohen Temperaturen durchgeführt, was einen hohen Energieeintrag erfordert.
Besonders in der Kosmetikindustrie ist die Verwendung von Verpackungen mit wertiger Haptik von Interesse. Kosmetikfirmen im Luxussegment fordern hochwertige Verpackungen mit hohem Gewicht und möglichst einzigartigem Charakter.
Um das hohe Gewicht zu erreichen, werden bei Cremetiegeln die Wandstärken besonders dick ausgeführt, ebenso im Bodenbereich, der oft gedoppelt wird. Üblich ist auch die Einarbeitung von Metallpulver in Kunststoffe, um noch mehr Gewicht zu erreichen. Da Cremetiegel meistens aus mehreren Bauteilen aus unterschiedlichen Kunststoffen zusammengesetzt werden, ist das Recycling zum gegenwärtigen Zeitpunkt nur unter hohem Aufwand oder überhaupt nicht möglich.
Um die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gussmaterial zu schaffen, das auf Basis von nachwachsenden Rohstoffen herstellbar ist und ein wertiges Handgefühl und eine angenehme Haptik vermittelt. Zusätzlich soll das Gussmaterial unter geringem Energiebedarf verarbeitbar und wiederverwertbar sein.
Diese Aufgabe wird durch ein Gussmaterial gemäß dem unabhängigen Patentanspruch gelöst.
Die Erfindung betrifft ein Gussmaterial bestehend aus oder umfassend:
- ein organisches Bindemittel, wobei das organische Bindemittel ein Wachs ist oder umfasst, sowie
- eine Füllstoffmischung, wobei die Füllstoffmischung einen mineralischen Füllstoff und einen Faserstoff umfasst oder daraus besteht. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Wachs in einem Gehalt zwischen 3 Gew.-% und 23 Gew.-% im Gussmaterial enthalten ist, und dass der mineralische Füllstoff in einem Gehalt zwischen 75 Gew.-% und 95 Gew.-% im Gussmaterial enthalten ist.
Es hat sich überraschend herausgestellt, dass die Verarbeitung von Gussmaterialien mit besonders hohen Gehalten an mineralischen Füllstoffen durch die Verwendung von Wachs als Bindemittel möglich ist. Durch die hohen Gehalte an mineralischen Füllstoffen erhält das Gussmaterial eine besonders hohe Dichte, insbesondere mehr als 1,5 g/cm3, besonders bevorzugt mehr als 2,0 g/cm3. Dadurch weisen Behälter, die aus einem derartigen Gussmaterial hergestellt sind eine besonders wertige Haptik auf und eignen sich dadurch auch zum Einsatz für die Verpackung von Luxusprodukten. Auch das Flandgefühl eines Formkörpers aus einem derartigen Gussmaterial erfüllt die gängigen hohen Anforderungen.
Der Faserstoff erhöht die Bruchfestigkeit des aus der Gussmasse hergestellten Formteils.
Die erfindungsgemäße Gussmasse bietet mehrere Vorteile gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Materialien, insbesondere gegenüber Kunststoff bzw. Glas.
Da als Bindemittel keine Polymermaterialien, sondern Wachse eingesetzt werden, kann nach der Entsorgung kein Mikroplastik entstehen. Die Bestandteile der Gussmasse können bevorzugt so gewählt sein, dass deren Gewinnung nicht im Wettbewerb zur Lebensmittel- und Tierfutterproduktion steht. Gegebenenfalls können auch Stoffe eingesetzt werden, die bei der Lebensmittelproduktion als Nebenprodukte anfallen. Ein Beispiel hierfür ist Reiswachs.
Die erfindungsgemäße Gussmasse ist bevorzugt frei von Weichmachern und anderen potenziell gesundheitsschädlichen Stoffen. Die erfindungsgemäße Gussmasse und daraus hergestellte Formkörper sind in der Natur abbaubar bzw. zersetzbar. Auch bei Einbringung in die Umwelt ist eine Rückführung in natürliche Kreisläufe möglich.
Formkörper, die aus einer erfindungsgemäßen Gussmasse hergestellt sind weisen im Vergleich zu Kunststoffen gegebenenfalls eine deutlich bessere Ökobilanz auf.
In Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bezeichnet der Begriff „Wachs“ eine Mischung aus organischen Verbindungen oder eine einzige organische Verbindung, die bei Raumtemperatur fest oder knetbar ist und bei erhöhter Temperatur, insbesondere über 40°C, schmilzt. Geschmolzene Wachse bilden Flüssigkeiten mit geringer Viskosität. Es wird angenommen, dass die geringe Viskosität der geschmolzenen Wachse die Vermischbarkeit der Füllstoffmischung mit dem Bindemittel erleichtert.
Wachse können beispielsweise aliphatische Alkohole (mehr als 6 Kohlenstoffatome, insbesondere mehr als 10 Kohlenstoffatome), aliphatische Carbonsäuren, Ketone und langkettige Kohlenwasserstoffe oder eine Mischung aus mehreren dieser Stoffe sein.
Das organische Bindemittel der Erfindung ist gegebenenfalls bei einer Temperatur zwischen 50°C und 150°, bevorzugt zwischen 70°C und 120°C, eine Flüssigkeit ohne darin suspendierte Feststoffe. Das organische Bindemittel ist bevorzugt frei von Polymeren.
Das Wachs kann eines oder mehrere aus der folgenden Gruppe sein: pflanzliches Wachs, tierisches Wachs, mineralisches Wachs, synthetisches Wachs. Beispiele für pflanzliche Wachse sind Reiswachs, Castorwachs/Rizinuswachs, Sonnenblumenwachs, Zuckerrohrwachs, Carnaubawachs und Candelillawachs. Beispiele für tierische Wachse sind Wollwachs und Bienenwachs. Beispiele für mineralische Wachse sind Paraffinwachs, Montanwachs. Ein Beispiel für ein synthetisches Wachs ist Stearin. Synthetische Wachse können auch halbsynthetische Wachse umfassen, die aus Naturstoffen durch einen chemischen Umwandlungsschritt hergestellt werden. Beispielsweise kann Stearin durch Verseifung von pflanzlichen Ölen gewonnen werden. Bevorzugte Wachse sind pflanzliche Wachse. Der mineralische Füllstoff ist vorzugsweise nicht wasserlöslich und/oder nicht im Bindemittel löslich. „Nicht löslich“ bzw. „unlöslich“ kann bedeuten, dass sich ein Stoff in einer Konzentration von höchstens 0,1 Gew.-% in einer Flüssigkeit löst, vorzugsweise bei einer Temperatur von etwa 20°C.
Der mineralische Füllstoff ist gegebenenfalls ausgewählt aus einer oder mehreren wasserunlöslichen Alkali- und/oder Erdalkalimetallverbindungen. Der mineralische Füllstoff kann synthetisch hergestellt sein oder aus einem natürlichen Rohstoff, beispielsweise aus einem Gestein, gewonnen werden. Ein bevorzugter mineralischer Füllstoff ist eine Magnesium- oder Calciumverbindung, besonders bevorzugt Calciumcarbonat.
Andere verwendbare mineralische Füllstoffe sind Annaline, Basalt, Bims, Dolomit, Glas, Granat, Granit, Flolzasche, Kaolinpulver, Knochenasche, Marmor, Meerschaum, Quarz, Schamotte, Schlämmkreide, Siliziumoxid, Talkum, Vulkanasche, Wollastonit, Bariumsulfat, Bentonit, Glimmer, Montmorillonit, Schwerspat.
Der Faserstoff ist vorzugsweise nicht wasserlöslich und/oder nicht im Bindemittel löslich.
Der Faserstoff kann in einem Gehalt zwischen 1 Gew.-% und 15 Gew.-% im Gussmaterial enthalten sein. Ein bevorzugter Gehalt des Faserstoffs liegt zwischen 1 Gew.-% und 7 Gew.-%. Ein Faserstoff gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Material sein, das in einer Raumrichtung eine höhere Ausdehnung aufweist als in den beiden anderen Raumrichtungen. Ein Faserstoff kann also insbesondere längsgestreckte Aggregate mit einer Anisotropie in einer Raumrichtung aufweisen.
Der Faserstoff kann ein oder mehrere der folgenden Gruppe sein: Naturfasern, insbesondere Cellulosefasern, synthetische Fasern, Textilfasern, Papierfasern, Recyclatfasern. Bevorzugte Faserstoffe sind Naturfasern, beispielsweise Bagasse,
Holz, Baumwolle, Flanf, Flachs, Kenaf, Kokosnuss, Ananas, Palme, Banane, Wasserhyazinthe, Seegras, Bambus, Schilf, Gras, Stroh, Reisspelzen, Bast, Baumwollllinter. Gegebenenfalls kann der Faserstoff Abfallstoffe umfassen, beispielsweise Pre-Consumer-Abfälle wie etwa Lyocell- oder Modalfasern.
Der Faserstoff kann auch fibrillierte Fasern umfassen oder aus diesen bestehen.
Die Länge der Fasern, insbesondere deren durchschnittliche Länge, ist gegebenenfalls kleiner als 10 mm, bevorzugt kleiner als 2 mm. Besonders bevorzugt liegt diese zwischen 100 gm und 1000 gm.
Die Füllstoffmischung weist gegebenenfalls einen Schmelzpunkt von über 150°C, bevorzugt von über 200°C auf. Dadurch schmilzt die Füllstoffmischung bei den üblichen Verarbeitungstemperaturen der Gussmasse nicht.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Gussmaterial:
- 75 Gew.-% bis 85 Gew.-% Calciumcarbonat,
- 10 Gew.-% bis 20 Gew.-% Wachs, insbesondere Carnaubawachs und/oder Reiswachs, und
- 1 Gew.-% bis 5 Gew.-% Cellulosefasern.
Die Gussmasse ist gegebenenfalls zu wenigstens 95 Gew.-%, bevorzugt vollständig, aus natürlichen und/oder nachwachsenden Rohstoffen hergestellt.
Werden entsprechende Komponenten verwendet, ist die erfindungsgemäße Gussmasse ungiftig in Herstellung und Verwendung, nicht phytotoxisch, frei von schädlichen Substanzen.
Die erfindungsgemäße Gussmasse ist im Wesentlichen vollständig recyclierbar. In einem Recyclierverfahren kann ein Formkörper aufgeschmolzen werden. Anschließend kann eine Auftrennung der einzelnen Komponenten erfolgen, beispielsweise durch Sieben, Filtrieren, Dichtetrennung, und dergleichen. Die Einzelkomponenten können nach entsprechenden Aufreinigungsschritten wieder in den Herstellungsprozess rückgeführt werden. Die Erfindung betrifft ferner ein Formteil, das ein erfindungsgemäßes Gussmaterial umfasst oder daraus besteht. Gegebenenfalls ist das Formteil ein Behälter.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Fierstellung eines Formteils aus einem erfindungsgemäßen Gussmaterial, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- Bilden einer formbaren Masse durch Erwärmen des Gussmaterials auf eine Temperatur zwischen 50°C und 150°C, bevorzugt zwischen 70°C und 120°C,
- Formen der Masse zu einem Formteil, und
- Abkühlen der Masse zum Verfestigen des Gussmaterials.
Das Formen der Masse kann insbesondere durch Sturzgießen, Spritzgießen, Spritzpressen, Strangpressen, Tiefziehen, Kalandrieren, Rotationsgießen, Drucksackgießen, Formpressen erfolgen. Ein bevorzugtes Formgebungsverfahren ist das Spritzgießen.
Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung eines erfindungsgemäßen Gussmaterials zum Bilden eines Formteils.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und dem Ausführungsbeispiel. Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand eines beispielhaften Ausführungsbeispiels im Detail erläutert.
Beispiel
In einem Ausführungsbeispiel wird die Fierstellung einer Aufbewahrungsdose aus einer erfindungsgemäßen Gussmaterialzusammensetzung beschrieben.
Das Gussmaterial weist folgende Zusammensetzung auf: 80 Gew.-% Calciumcarbonat als mineralischer Füllstoff, 17 Gew.-% Reiswachs als organisches Bindemittel und 3 Gew.-% Cellulosefasern. Das Calciumcarbonat (Lebensmittelqualität, >99%) ist ein Pulver mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von etwa 90 pm. Die Cellulosefasern sind Holzfasern mit einer durchschnittlichen Länge von etwa 200 pm. Nach dem Mischen der Bestandteile wird das Gemisch auf etwa 90°C erwärmt, um das organische Bindemittel zu schmelzen und eine formbare Masse zu bilden. In einer Mischvorrichtung wird das Gussmaterial bis zur Homogenität gemischt und anschließend in eine Spritzgussform eingebracht. Die Mischvorrichtung ist eine üblicherweise in der Kunststoffindustrie verwendete Compoundiervorrichtung. Die Spritzgussform umfasst die Form für einen Behälter und die Form für einen entsprechenden Deckel mit Schraubverschluss.
Nach dem Verfestigen der Gussmasse bei einer Temperatur der Gussform von unter etwa 50°C können die Formprodukte aus der Gussform entnommen werden. Durch den Wachsanteil in der Gussmasse ist ein einfaches Entformen auch ohne Verwendung eines Trennmittels gewährleistet.
Das Material des erhaltenen Behälters weist eine Dichte von etwa 2,3 g/cm3 auf. Dadurch vermittelt dieser ein wertiges Handgefühl und kann zur Verpackung von hochwertigen Kosmetikprodukten eingesetzt werden.
Das Material des Behälters ist vollständig wiederverwertbar. Da bei der Verarbeitung der Gussmasse im Wesentlichen keine chemischen Vernetzungsreaktionen ablaufen, ist das Material wieder schmelzbar. Durch die niedrige Schmelztemperatur des Wachses ist der Energieaufwand gering, dennoch ist bei üblichen Verwendungstemperaturen eine sichere Verwendbarkeit gewährleistet.

Claims

Patentansprüche
1. Gussmaterial bestehend aus oder umfassend :
- ein organisches Bindemittel, wobei das organische Bindemittel ein Wachs ist oder umfasst, sowie
- eine Füllstoffmischung, wobei die Füllstoffmischung einen mineralischen Füllstoff und einen Faserstoff umfasst oder daraus besteht, dadurch gekennzeichnet, dass das Wachs in einem Gehalt zwischen 3 Gew.-% und 23 Gew.-% im Gussmaterial enthalten ist, und dass der mineralische Füllstoff in einem Gehalt zwischen 75 Gew.-% und 95 Gew.-% im Gussmaterial enthalten ist.
2. Gussmaterial nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Wachs ausgewählt ist aus einem oder mehreren von: pflanzliches Wachs, insbesondere Reiswachs, Castorwachs/Rizinuswachs, Sonnenblumenwachs, Zuckerrohrwachs, Carnaubawachs, Candelillawachs; tierisches Wachs, insbesondere Wollwachs, Bienenwachs; mineralisches Wachs, insbesondere Paraffinwachs, Montanwachs; synthetisches Wachs, insbesondere Stearin.
3. Gussmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mineralische Füllstoff ausgewählt ist aus einer oder mehreren wasserunlöslichen Alkali- und/oder Erdalkalimetallverbindungen.
4. Gussmaterial nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mineralische Füllstoff Calciumcarbonat ist.
5. Gussmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserstoff in einem Gehalt zwischen 1 Gew.-% und 15 Gew.-% im Gussmaterial enthalten ist.
6. Gussmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserstoff ausgewählt ist aus einem oder mehreren von: Naturfasern, insbesondere Cellulosefasern; synthetischen Fasern, Textilfasern; Papierfasern; Recyclatfasern.
7. Gussmaterial nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserstoff eine Naturfaser ist, ausgewählt aus einem oder mehreren von: Bagasse; Holz; Baumwolle; Hanf; Flachs; Kenaf; Kokosnuss; Ananas; Palme; Banane; Wasserhyazinthe; Seegras; Bambus; Schilf; Gras; Stroh.
8. Gussmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Fasern kleiner als 10 mm, bevorzugt kleiner als 2 mm, ist und insbesondere zwischen 100 gm und 1000 gm liegt.
9. Gussmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gussmaterial umfasst:
- 75 Gew.-% bis 85 Gew.-% Calciumcarbonat,
- 10 Gew.-% bis 20 Gew.-% Wachs, insbesondere Carnaubawachs und/oder Reiswachs, und
- 1 Gew.-% bis 5 Gew.-% Cellulosefasern.
10. Formteil, insbesondere Behälter, umfassend oder bestehend aus einem Gussmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
11. Verfahren zur Fierstellung eines Formteils nach Anspruch 10, umfassend die Schritte:
- Bilden einer formbaren Masse durch Erwärmen des Gussmaterials auf eine Temperatur zwischen 50°C und 150°C,
- Formen der Masse zu einem Formteil, und
- Abkühlen der Masse zum Verfestigen des Gussmaterials.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das das Formen der Masse durch eines oder mehrere der folgenden erfolgt: Sturzgießen; Spritzgießen; Spritzpressen; Strangpressen; Tiefziehen; Kalandrieren; Rotationsgießen; Drucksackgießen; Formpressen.
13. Verwendung eines Gussmaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zum Bilden eines Formteils, insbesondere eines Behälters.
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