Die Erfindung bezieht sich auf eine Zusammensetzung zum Herstellen von Holzimitaten aus einem vom Ansehen und der Haptik her holzähnlichen Werkstoff durch Kalandrieren, Spritzgießen oder 3-D-Drucken.

Die bekannten Kunststoffhölzer sind bzw. werden aus einer Mischung aus Holz und PE/PP (Polyethylen/Polypropylen) hergestellt (sog. "WPCs" - "Wood Plastic Composites"). Diese Werkstoffe werden vorwiegend ohne eine abschließende Oberflächenbehandlung beispielsweise für die Herstellung von Bodendielen im Außenbereich verwendet. Die bekannten Kunststoffhölzer können nicht oder nur mit größerem Aufwand lackiert werden. Des weiteren haben sie den Nachteil, dass sie sich wegen des PE-Anteils sehr plastikartig anfühlen. Aus diesen Gründen sind die bekannten Kunststoffhölzer für die Möbelherstellung kaum geeignet. Ein weiterer Nachteil ist, daß sich WPCs nur durch Extru- sion zu Profilen bzw. Formteilen verarbeiten lassen. Bei der Extrusion oder dem Strangpressen werden feste bis dickflüssige härtbare Massen wie WPCs unter Druck kontinuierlich aus einer formgebenden Öffnung (auch als Düse oder Mundstück bezeichnet) herausge- presst. Dabei entstehen Profile mit dem Querschnitt der Öffnung in theoretisch beliebiger Länge. Flexible Holzimitate oder beliebig geformte Körper lassen sich allerdings aus den bekannten WPCs nicht herstellen, und schon gar nicht durch Extrusion.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zusammensetzung zum Herstellen von Holzimitaten bereitzustellen, das sich durch Kalandrieren, Spritzgießen oder 3-D-Drucken verarbeiten läßt und welche die aufgezeigten Nachteile vermeidet und durch die grundsätzliche Vermeidung des Einsatzes von Holz zur Schonung der Umwelt, insbesondere des Waldes, beiträgt.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch eine Zusammensetzung zur Herstellung von Holzimitaten durch Kalandrieren, Spritzgießen oder 3-D-Drucken wie sie in Anspruch 1 definiert ist.

Die Erfindung betrifft ferner durch Kalandrieren, Spritzgießen oder 3-D-Drucken einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung hergestellte flexible Holzimitate oder Holzimitatformkörper wie sie in den Ansprüchen 11 und 12 definiert sind. Außerdem gibt die Erfindung die in Anspruch 14 definierten Verwendungen der erfindungsgemäßen Holzimitate an.

Vorteilhafte und/oder bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäße Zusammensetzung zur Herstellung von Holzimitaten durch Kalandrieren, Spritzgießen oder 3-D-Drucken enthält ein Gemisch aus 45 - 80 Gew.-% PVC- Harz (PVC = Polyvinylchlorid) und 10 - 50 Gew.-% Pulver aus Reisschalen bzw. -hülsen und/oder Erdnussschalen bzw. -hülsen mit einer Teilchengröße von 10 - 250 pm. Die Angabe "und/oder" bedeutet in diesem Zusammenhang, das Reisschalen oder Erdnussschalen verwendet werden können oder ein Gemisch aus Reisschalen und Ernussschalen.

Das verwendete PVC-Material unterliegt keinen besonderen Beschränkungen. Insbesondere kann auch PVC-Recyclingmaterial verwendet werden. Beispielsweise eignet sich eine PVC-Harz-Suspension mit einem K-Wert von 60 - 70. Unter dem K-Wert versteht man eine Zahl, die aus Messungen der Viskosität verdünnter Lösungen eines Polymers berechnet wird und ein Maß für den Polymerisationsgrad bzw. die Moleküigröße ist. Der K-Wert wird zur Harzspezifikation verwendet.

Die verwendeten Reisschalen bzw. Erdnuss-Schalen unterliegen ebenfalls keinen besonderen Beschränkungen, insbesondere nicht in bezug auf bestimmte Reis- oder Er- nuss-Sorten. Reissschalen ergeben bessere Ergebnisse und sind daher bevorzugt. Sie lassen sich sehr gut pulverisieren und optimal mit dem PVC-Harz vermischen. Außerdem enthalten sie weniger Lignin (nur etwa 5 %) und bleichen daher unter Witterungsei n- fluss (Sonne, Regen) weniger oder gar nicht aus.

Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zusammensetzung zur Herstellung von Holzimitaten durch Kalandrieren, Spritzgießen oder 3-D-Drucken sind das PVC- Harz und das Reis- und/oder Erdnuss-Schalenpulver etwa im Verhältnis 50 :50 gemischt. Die ischungsreihenfoige ist dabei generell beliebig.

Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zusammensetzung zur Herstellung von Holzimitaten durch Kalandrieren, Spritzgießen oder 3-D-Drucken ist/sind dem Gemisch aus PVC-Harz und/oder Reis- und/oder Erdnuss-Schatenpulver auch noch einer oder mehrere der folgenden Zusatzstoffe bzw. Additive beigemischt: chemische(r) Binder auf Thermopiastkunststoffbasis (z.B. Poly(meth)acrylat), Polyethylen, chloriertes Polyethylen (CPE), Farbpigment(e) (z.B. Kreide, Titandioxid, Rußschwarz, rotes Eisenoxid, Ocker), Schmier- bzw. Gleitmittel (z.B. Fettsäuresalze wie Calciumstearat, Fettsäureester, Fettsäureamide, Paraffinwachse, Polyethylenwachse, mikrokristallines Parafin), Calciumcarbonat/Kreide und PVC-Verarbeitungshilfsmittel ("processtng aids") (z.B. Wärme- und Witterungsstabilisatoren, Antioxidantien, Alterungsschutzmittel, Lichtstabilisatoren, Ultraviolettabsorber, Antistatikmittel) . Die vorgenannten Zusatzstoffe sind im Fachhandel erhältlich. Die zusätzlichen Komponenten können gleichzeitig mit dem PVC-Harz und dem Reis- bzw. Erdnussschalen- pulver oder auch in mehreren Stufen damit vermischt werden.

Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zusammensetzung zur Herstellung von Holzimitaten durch Kalandrieren, Spritzgießen oder 3-D-Drucken enthält ein Gemisch aus 45 - 80 Gew.-%, beispielsweise 50 - 80, 55 - 80, 60 - 80, 70 - 80, 45 - 70, 50 - 70, 55 - 70, 60 - 70, 45 - 60, 50 - 60, 55 - 60, 45 - 50, 50 - 55 Gew.-% PVC-Harz; 10 - 50 Gew.-%, beispielsweise 20 - 50, 30 - 50, 40 - 50, 10 - 40, 20 - 40, 30 - 40, 10 - 30, 20 - 30, 25 - 35 Gew.-%, Reis- und/oder Erdnuss-Schalenpulver mit einer Teilchengröße von 10 - 250 pm, beispielsweise 10 - 200, 50 - 200, 100 - 200, 150 - 200, 10 - 150, 50 - 150, 100 - 150, 10 - 100, 50 - 100, 80 - 100, 10 - 50, 20 - 50; 40 - 50, 10 - 40, 20 - 40, 30 - 40, 10 - 20, 25 - 35 pm; 8 - 12 Gew.%, beispielsweise 7 - 9 Gew.-%, chemische(r) Binder auf Thermoplastkunststoffbasis; 5 - 10 Gew.-%, beispielsweise 8 - 10 Gew.-% Polyethylen oder chloriertes Polyethylen (PCE); 0,5 - 1 Gew.-% Farbpigment(e); 2 - 4 Gew.-% Schmier- bzw. Gleitmittel; 12 - 18 Gew.-%, beispielsweise 11 - 15 Gew.-%, Calciumcarbonat/Kreide und 8 - 12 Gew.-% PVC-Verarbeitungshilfsmittel. Besonders vorteilhaft zum Kalandrieren, Spritzgießen oder 3- D-Drucken ist eine Zusammensetzung mit 50 - 55 Gew.% PVC, 25 - 35 Gew.-% Reishülsen mit einer Korngröße von 10 - 250 pm, beispielsweise 125 - 250 pm; 5 - 15 Gew,-%, beispielsweise 10 Gew.-%, chloriertes Polyethylen. Dem Fachmann ist klar, daß sich die prozentualen Anteile der einzelnen Komponenten auf 100 % addieren müssen. Dies wird durch entsprechendes Erhöhen oder Erniedrigen der prozentualen Anteile einzelner Komponenten innerhalb der angegebenen Bereiche erreicht.

Der chemische Binder auf Thermoplastkunststoffbasis hat beispielsweise die Funktion, Feuchtigkeit oder Lösungsmittel von Naturstofffasern zu entfernen und verbindet bzw. vernetzt sich stark mit dem "nonwoven web" bzw. Netzwerk aus Naturstofffasern. Polyethylen und chloriertes Polyethylen wirken als Weichmacher und erhöhen die Schlagzähigkeit. PVC- Verarbeitungshilfsmittel ("PVC processing aids") können die Verschmelzung ("Fusion") beschleunigen, die Schmelzstärke bw. Zähigkeit der Schmelze ("melt strenght") verbessern, pberflächendefekte eliminieren und das "plate out" verringern. Außerdem können sie im Produktionsprozess die Metallablösungseigenschaften verstärken. Geeignete Binder und Verarbeitungshilfsmittel sind dem Fachmann auf dem Gebiet der PVC-Verarbeitung geläufig und im Handel in großer Auswahl verfügbar. Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zusammensetzung zur Herstellung von Holzimitaten durch Kalandrieren, Spritzgießen oder 3-D-Drucken haben die PVC-Harzteilchen und das Reis- bzw. Erdnuss-Schalenpufver etwa die gleiche Korngröße.

Erfindungsgemäße Holzimitate werden durch Kalandrieren, Spritzgießen oder 3-D- Drucken einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung hergestellt. Die angewendeten Verfahren zum Kalandrieren (Walzen), Spritzgießen oder 3-D-Drucken unterliegen keinen besonderen Beschränkungen. Es können beliebige handelsübliche Maschinen hierfür eingesetzt werden. Die Bedienung erfolgt nach den Herstellerinstruktionen. Dem Fachmann ist klar, dass die erfindungsgemäße Zusammensetzung unter den Verarbeitungsbedingungen (z.B. Temperatur und Druck) ausreichend homogenisiert und verflüssigt werden muß, so dass sie mit einem Kalander, einer Spritzgußmaschine oder einem 3-D-Drucker verarbeitbar ist. Geeignete Verarbeitungsbedingungen sind entweder die vom Hersteller spezifizierten oder werden vom Fachmann durch einfache Routineversuche ermittelt.

Durch Kalandrieren der erfindungsgemäßen Zusammensetzung kann man flexible Holzimitate in einem breiten Dickespektrum hersteilen, beispielsweise mit einer Dicke im Bereich 200 - 1.000 μιτι. Je nach Verwendungszweck können die flexiblen Holzimitate eine Dicke von 200 - 800, 200 - 600, 200 - 400, 400 - 800, 400 - 600, 600 - 800 oder 600 pm haben. Grundsätzliche Beschränkungen gibt es hier nicht. Es können auch Platten hergestellt werden, die beispielsweise bis 10 mm dick sind. Die Breite der flexiblen Holzimitate kann ebenfalls je nach Verwendungszweck beliebig gewählt werden, beispielsweise können die flexiblen Holzimitate 50 bis 300 cm breit sein. Die flexiblen Holzimitate können zweckmäßigerweise auf Rollen gewickelt werden. Falls erwünscht können die flexiblen Holzimitate vor dem Aufwickeln abgeschliffen und lasiert werden. Dadurch erhalten sie die erwünschte holzartige Optik und Haptik,

Beispielsweise wird zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Holzimitats das PVC-Harz in einem Hochgeschwindigkeitsmischer mit getrocknetem Reisschalenpulver (Teichengröße 10 - 250 pm, Feuchtigkeitsgehalt z.B. 0,5 bis 1,0 %) und optional Füllstoff (z.B. Calciumcarbonat/Kreide) 10 - 15 min bei 110 - 140 °C vermischt. Die optionalen Additive wie Farbpigment, Stabilisator, Verarbeitungshilfsmittel, Gleitmittel (z.B. Epoxy- Soyaöl, Wachs) werden in einem kleinen Mischer/Blender 10 min durchmischt und dann in den Hochgeschwindigkeitsmischer zu dem Gemisch aus PVC-Harz/Reisschalen- pulver/Füllstoff gegeben. Dann wird das gesamte Gemisch weitere 10 min homogen durchmischt. Schließlich wird das Gemisch in einem Kühltank ca, 30 min abkühlen gelassen und dann kalandriert oder durch Spritzgießen oder 3-D-Drucken zu einem Holzimitat weiterverarbeitet. Der Farbton der erfindungsgemäßen Holzimitate kann durch die in der zu ihrer Herstellung verwendeten Zusammensetzung enthaltenen Farbpigmente gesteuert werden. Praktischerweise wird kein intensiver Farbton eingestellt, sondern ein vergleichsweise eher blasserer. Der endgültige gewünschte Farbton wird dann durch Lackieren oder Lasieren der erfindungsgemäßen Holzimitate eingestellt. Dadurch erspart man sich die Herstellung und Lagerung einer Vielzahl von Holzimitaten mit unterschiedlichen Farbtönen.

Das Abschleifen der erfindungsgemäßen Holzimitate kann z.B. mit einem Schleifmaterial wie Sand- oder Schleifpapter mit einer Körnung im Bereich von 24 bis 60 durchgeführt werden, beispielsweise unter Verwendung eines elektrisch betriebenen Handschleifers. Bei der Körnung steht ein kleinerer Zahlenwert für eine gröbere Körnung und ein höherer Zahlenwert für eine feinere Körnung. Eine Körnung von 24 ist eher grob und eignet sich z.B. zum Entfernen von Leim- oder Lackschichten, während eine Körnung von 60 eher mittel ist und beispielsweise zum groben Vorschleifen roher Holzflächen verwendet wird. Die geeignete Körnung wählt der Fachmann nach Maßgabe der praktischen Gegebenheiten bzw. des zu erzielenden Effekts. Auch Sandstrahlen ist möglich.

Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Holzimitate wird deren Oberfläche, ggf. nach einer entsprechenden Vorbehandlung (z.B. Grundierung), lackiert oder lasiert bzw. geölt. Zum Lackieren eignen sich beispielsweise wasserbasierte ein- komponentige Lacke. Für die Extrembenutzung eignen sich besonders zweikomponenti- ge Lacke.

Je nach Pigmentierung und Oberflächentönung lassen sich verschiedene Holzoptiken und -haptiken realisieren, z.B. von Tropenholz wie Burma Teak, Siam Teak, Java Teak oder Aged Teak.

Die erfindungsgemäßen Holzimitate haben vielfältige Verwendungsmöglichkeiten und eignen sich beispielsweise als Furniere oder Ummantelungen für Tischplatten, Glasplatten, Aluminiumprofile, Fensterbänke, Fensterprofile, Türen, Tore, Tapeten (z.B. im Dachbereich von Gebäuden). Des weiteren können sie z.B. als Parkettfolien oder als Kaschierungen bei Renovierungen und im Fassaden- und Bodenbereich von Gebäuden eingesetzt werden. Die erfindungsgemäßen Holzimitate werden dazu einfach mit einem handelsüblichen Kontaktkleber oder einer handelsüblichen Klebefolie aufgeklebt. Wird eine Klebefolie verwendet, ist diese bis zum Einsatz auf der klebrigen Seite mit einer Abzugsfolie versehen. Die erfindungsgemäßen Holzimitate dienen beispielsweise als Baumateriai, Fußbodenmaterial, Wandmaterial, Deckenmaterial, Schwellen, Fensterflügel, Zäune, Möbel, Schirmständer (z.B. Sonnenschirmständer) oder Gehäuse für elektrische Geräte. Die erfindungsgemäßen Holzimitate haben eine sehr holzähnliche Optik wie auch Haptik. Dies ist ein überraschendes Ergebnis, da aufgrund des hohen PVC-Prozentgehalts eigentlich ein plastikartiges Aussehen und Anfühlen zu erwarten gewesen wäre. Die erfindungsgemäßen Holzimitate bieten gegenüber den allermeisten Holzarten in vielerlei Hinsicht wesentlich verbesserte Eigenschaften.

Aufgrund der polaren Eigenschaften des verwendeten PVCs kann die Oberfläche der erfindungsgemäßen Holzimitate problemlos geölt, lasiert oder lackiert werden. PVC erhöht die Schlagzähigkeit des Materials, d.h. es wird elastischer und ist daher weniger spröde und bricht nicht so leicht. Die polaren Eigenschaften erlauben auch eine leichte Verkleb- barkeit und verleihen antistatische Eigenschaften. Konventionelle Holz/PE-Composite (WPCs) sind wegen der nichtpolaren Eigenschaften von PE nicht oder nur sehr schwer lackierbar, nicht verklebbar und nicht antistatisch.

Durch ihre Stabilität, Formbeständigkeit und absolute Widerstandsfähigkeit gegenüber Feuchtigkeitseinflüssen wie Regen sind die erfindungsgemäßen Holzimitate den konventionellen Holz/PE-Compositen (WPCs) und auch vielen Holzarten weit überlegen. Die erfindungsgemäßen Holzimitate sind nahezu wasserdicht. Das verwendete PVC ist nicht hygroskopisch und nimmt kein Wasser auf und verhindert so das Eindringen von Wasser durch eine Verletzung der Oberfläche, so dass keine Unterwanderung von aufgetragenen Lackschichten erfolgt und keine Lackabplatzungen auftreten. Die erfindungsgemäßen Holzimitate sind daher auch dimensionsstabil, so dass eine Verformung auf natürlichem Wege (z.B. durch Aufquellen oder Schwinden) nicht möglich ist. Konventionelle Holz/PE-Composite quellen dagegen unter Feuchtigkeitseinfluß. Lacke haften nicht mehr, weil das eindringende Wasser diese unterwandert und dadurch ablöst.

Die erfindungsgemäßen Holzimitate eignen sich daher besonders für den Einsatz im maritimen Bereich, z.B. in Meeres- und Seenähe oder in Nassbereichen (z.B. in Schwimmbädern), oder als Outdoor- Parkett oder Schiffsdeck. Pilzbefall oder Insektenbefall tritt nicht auf.

Aufgrund der hervorragenden Festigkeit ist das Einschlagen von Nägeln oder das Eindrehen von Schrauben in die erfindungsgemäßen Holzimitate wie bei üblichen Holzmaterialien möglich. Auch die maschinelle Bearbeitung ist problemlos, so dass einfaches Durchschneiden mit einer Säge, Bohren, Fräsen, Schleifen oder sogar Sandstrahlen möglich ist. Die erfindungsgemäßen Holzimitate reißen nicht und splittern nicht, und Schnittabfälle sind zu 100 % recyclebar.

Die Reis- und/oder Erdnuss-Schalen fungieren als eine Art "aktiver Füllstoff" und verleihen den erfindungsgemäßen Holzimitaten für die meisten Anwendungsgebiete verbes- serte Bearbeitungseigenschaften. Die thermische Ausdehnung ist geringer und es wird die Konsistenz und Haptik von Naturholz erzielt, wodurch die erfindungsgemäßen Holzimitate konventionellen "Wood Plastic Composites" oder auch reinem PVC überlegen sind.

Konventionelle Holz/PE-Composite neigen wegen des hohen Ligningehalts im verwendeten Holz durch den Einfluss von Sonne und Regen, die das Lignin zersetzen, zum Vergrauen und Vergilben und sind dadurch schnell unansehnlich. Die erfindungsgemäßen Holzimitate enthalten dagegen sehr wenig Lignin, so dass sie nicht vergilben.

Auch andere Eigenschaften der erfindungsgemäßen Holzimitate wie Schall- oder Wärmedämmung sind den charakteristischen Eigenschaften von natürlichem Holz ähnlich.

Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Holzimitate können dem Gemisch aus PVC- Harz und Erdnuss- und/oder Reisschalenpulver auch in gewissem Maße recyclete erfindungsgemäße Holzimitate, z.B. Schnittabfälle, beigemengt werden, was z.B. geschehen kann, wenn solches zur Entsorgung zur Verfügung steht.