In den letzten Jahren hat sich ein immer stärker steigender Bedarf ergeben, Kunststoffe auf Mineralölbasis durch na- türliche, nachwachsende Rohstoffe zu ersetzen. Hierzu ist es bekannt, thermoplastische Materialmischungen zu verwen- den, welche im Wesentlichen aus einem natürlichen, thermo- plastischen Polymer bestehen. Derartige natürliche Polymere können heutzutage ohne größeren Aufwand aus pflanzlichen oder tierischen Rohstoffen gewonnen werden. Teilweise stel- len die Ausgangsprodukte sogar Abfallstoffe, beispielsweise der holz-oder fleischverarbeitenden Industrie dar, so dass die Gewinnung des natürlichen Polymers bereits an sich eine umweltschonende Abfallverwertung darstellt. Darüber hinaus kann durch natürliche Polymere der in mehrfacher Hinsicht nachteilige Verbrauch von Mineralöl vermindert werden.

Anders als thermoplastische Polymere auf Mineralölbasis sind natürliche Polymere jedoch empfindlicher und hinsicht- lich Fließ-und Vernetzungseigenschaften problematischer.

Zur Herstellung von Formkörpern, welche im Wesentlichen aus einem natürlichen Polymer bestehen, ist es üblich, die Ausgangskomponenten der thermoplastischen Materialmischung in möglichst pulverförmiger oder kleinteiliger Form mitein- ander zu vermischen, zu erwärmen und dabei das natürliche Polymer aufzuschmelzen und unmittelbar den gewünschten Formkörper unter Druck zu formen.

Bei diesem bekannten Verfahren der Herstellung der Materi- almischung aus den einzelnen Komponenten und dem unmittel- bar darauf folgenden Verpressen zum Formkörper besteht je- doch ein Nachteil darin, dass ein für die Materialmischung benötigter Faserstoff, beispielsweise Holzspäne, die Neigung hat, während der Lagerung Feuchtigkeit aus der Luft aufzu- nehmen. Ein hoher Feuchtegehalt ist jedoch aufgrund des Entstehens von Wasserdampf beim Erwärmen der Materialmisch- ung nachteilig. Zudem kann die Qualität des faserigen Na- turstoffes durch Schimmeln oder dem Einsetzen eines Verrot- tungsprozesses beeinträchtigt werden oder den Naturstoff sogar unbrauchbar für eine Weiterverarbeitung machen.

Es wurden Versuche unternommen, thermoplastische Material- mischungen aus einem natürlichen Polymer sowie mindestens einem weiteren Naturstoff zu einem weiterverarbeitbaren Granulat vorzuformen. Hierzu wurde eine sogenannte Press- agglomeration vorgesehen, bei welcher das natürliche Poly- mer sowie die weiteren Naturstoffkomponenten jedoch relativ hohen Belastungen ausgesetzt sind. Diese Belastungen können die Eigenschaften des natürlichen Polymers zusätzlich be- einträchtigen, so dass die Eignung des natürlichen Polymers als ein möglicher Ersatzstoff für thermoplastische Polymere weiter herabgesetzt wird.

Der Erfindung liegt die A u f g a b e zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit welchem Granulat mit einem thermo- plastischen Polymer schonend und zugleich besonders wirt- schaftlich hergestellt werden kann.

Die Aufgabe wird nach der Erfindung durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausfüh- rungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das natürliche Polymer und die mindestens eine weitere Naturstoffkomponente in einen Extruder eingeführt werden, dass diese in dem Extruder vermischt und auf eine Tempera- tur aufgeheizt werden, welche oberhalb der Schmelztempe- ratur des natürlichen Polymers liegt, dass die Materialmi- schung mit dem aufgeschmolzenen natürlichen Polymer unmit- telbar vor Austritt aus dem Extruder auf eine Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur des natürlichen Polymers abgekühlt und durch ein Formwerkzeug extrudiert wird und dass unmittelbar nach Durchtritt durch das Formwerkzeug die Materialmischung durch eine dem Formwerkzeug zugeordnete Schneideinrichtung zu Granulat abgelängt wird.

Gemäß der Erfindung wird die Materialmischung aus den Aus- gangskomponenten in dem Extruder hergestellt und aufge- schmolzen, wobei am Austritt des Extruders Druck und Tem- peratur derart eingestellt werden, dass die Materialmi- schung wieder verfestigt ist und unmittelbar bei Austritt aus dem Extruder durch eine Schneideinrichtung auf eine gewünschte Granulatgröße abgelängt wird. Anders als bei einer Pressagglomeration ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Materialmischung in dem aufgeschmolzenen Zustand innerhalb des Extruders und damit von der Um- gebungsatmosphäre abgeschlossen und geschützt. Bei Austritt aus dem Extruder in die Umgebung ist die Materialmischung abgekühlt und auf einen schnittfesten Zustand verfestigt.

Hierdurch kann das natürliche Polymer in dem derart herge- stellten Granulat seine Vernetzungs-und damit Bindungsei- genschaften weitgehend behalten. Die Vorverarbeitung zu Granulat beeinträchtigt daher in keinem nennenswerten Um- fang die Weiterverarbeitungseigenschaften des Granulates in einem späteren thermischen Formgebungsprozess zu den ei- gentlichen Formkörpern.

Gleichzeitig ist ein derart hergestelltes Granulat aufgrund der möglichen Einbindung von Naturfasern in das erstarrte Polymer weniger anfällig für die Aufnahme von Luftfeuchtig- keit oder den Befall von Schimmelpilzen. Das Granulat kann so für längere Zeit offen oder verpackt gelagert werden, ohne dass wesentliche Qualitätseinbußen entstehen. Zudem ergibt sich eine erhebliche Verbesserung der Handhabbarkeit und somit der Herstellung von Formkörpern aus natürlichen, insbesondere nachwachsenden Rohstoffen.

Als thermoplastische natürliche Polymere können alle geeig- neten und bekannten Polymere pflanzlicher oder tierischer Herkunft verwendet werden, welche gute Bindungseigenschaf- ten aufweisen. Insbesondere sind Stärke, Getreidemehle, Ge- latine, Lignine, Naturwachse etc. sowie deren Kombinationen geeignet. Je nach gewünschter Eigenschaft des Granulates kann der Anteil der natürlichen Polymere an der Materialmi- schung zwischen 10 bis 80 % liegen. Als weitere Komponenten für die Materialmischung können Füllmaterialien, Gleitmit- tel, Plastifizierungsmittel, Farbpigmente sowie weitere Ad- ditive zur Herstellung gewünschter Materialeigenschaften vorgesehen werden.

Grundsätzlich kann ein Ein-, Doppel-oder Mehrwellenextru- der eingesetzt werden. Der Doppelwellenextruder kann ein Gleichläufer sein.

Zur Durchführung des Verfahrens ist es jedoch bevorzugt, dass als Extruder ein Doppelwellenextruder mit gegenläufig angetriebenen Extruderwellen verwendet wird. Ein derartiger Extruder sorgt nicht nur für eine besonders gute Durch- mischung der einzelnen Komponenten, sondern insbesondere auch für einen gleichmäßigen Materialfluss am Ausgang des Extruders. Dies ist für eine besonders gute Verdichtung der Extrusionsstränge und damit auch für ein gleichmäßiges Ablängen zu Granulatkörnern möglichst homogener Größe we- sentlich. Als Formwerkzeug wird eine Lochplatte und ein daran anliegendes rotierendes Messer als Schneideinrichtung vorgesehen.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung liegt darin, dass in den Extruder ein überkritisches Fluid in einem flüssigen Zustand eingeleitet und in die Materialmi- schung eingearbeitet wird. Ein solches überkritisches Fluid im flüssigen Zustand dient zur Befeuchtung der Mate- rialmischung, so dass sehr schnell in dem Extruder ein pastöser Zustand der Materialmischung erreicht wird.

Dies ist insbesondere bei Verwendung faseriger, empfindli- cher Füllstoffe während der Aufheizphase vorteilhaft. Denn bei direktem Kontakt der Faserstoffe mit der Extruderwandung besteht durch die Gehäuseheizung die Gefahr von Verkokungen der empfindlichen Faserstoffe, vor allem dann, wenn die Mischung sich zu Anfang des Extruders noch in einem zu trockenen Zustand befindet. Das überkritische Fluid in dem flüssigen Zustand dient auch zur besseren Wärmeverteilung der Heizenergie in der Materialmischung.

Das überkritische Fluid kann grundsätzlich zur Herstellung einer Porenstruktur innerhalb des Granulates verwendet wer- den. Bei Austritt der Materialmischung aus dem Extruder kann das überkritische Fluid unter Umgebungsbedingungen schlagartig in einen gasförmigen Zustand verpuffen. Zur Herstellung eines kompakten Granulates ist es jedoch bevor- zugt, dass in einem Bereich vor dem Formwerkzeug der Druck vermindert und das überkritische Fluid als Gas abgeführt wird. Dies kann durch eine geeignete Entgasungseinrichtung erfolgen. Diese ist derart vor dem Ende der Extruderwellen angeordnet, dass die Endbereiche der Extruderwellen den ge- wünschten Druck zum Extrudieren der Materialmischung erzeu- gen können.

Bei dieser Vorgehensweise hat sich als zusätzlicher über- raschender Vorteil gezeigt, dass beim Umsetzen des flüssi- gen überkritischen Fluides in den gasförmigen Zustand der Materialmischung zusätzlich Feuchtigkeit entzogen wird, wo- bei die Feuchtigkeit durch die Entgasungseinrichtung zusam- men mit dem vergasten Fluid abgezogen wird. Gleichzeitig wird durch die Expansion die Materialmischung stark abge- kühlt, so dass sich in vorteilhafter Weise hierdurch auch eine schnelle, sich gleichmäßig innerhalb der Masse ein- stellende Verfestigung erreichen lässt. Eine eventuell für das Schneiden der Extrusionstränge erforderliche Endabküh- lung kann dann in einfacher Weise durch eine Kühleinrich- tung an dem Formwerkzeug bzw. in dem Austrittskanal vor dem Formwerkzeug eingestellt werden.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung be- steht darin, dass ein Schutzgas in den Extruder eingelei- tet wird. Der Extruder stellt einen weitgehend abgeschlos- senen Verfahrensraum dar, in welchem eine spezielle Schutzgasatmosphäre eingestellt werden kann. Durch ein inertes Schutzgas, beispielsweise CO2, N2, N2O, Helium, Argon etc., können unerwünschte Reaktionen der er- hitzten Materialmischung mit Sauerstoff weitgehend unter- bunden werden. Derartige Oxidationen des natürlichen Poly- mers können deren Vernetzungs-und Bindungseigenschaften beeinträchtigen.

Gemäß der Erfindung kann das inerte Schutzgas auch als das zuvor beschriebene überkritische Fluid eingeleitet werden, was insbesondere bei der verwendung von CO2 und N2 sinnvoll ist.

Zur Herstellung besonders robuster und zugleich wirtschaft- licher Formkörper ist es erfindungsgemäß, dass als weitere Naturstoffkomponente ein Faserstoff verwendet wird. Der Na- turstoff kann sowohl pflanzlicher und/oder tierischer Her- kunft sein. Besonders bevorzugt sind Holz in Form von Säge- mehl und/oder Holzspänen, Faserholz wie Palmenstämme ge- schreddert und getrocknet, Spanplatten geschreddert bzw. recycelt, Stroh von diversen Getreidearten, Schilf, Bagasse aus der Zuckerrohrgewinnung, Körnerspelze wie Reisspelze, Dinkelspelze bzw. Schalen, Naturfasern aller Art wie Kokos, Hanf, Flachs usw., Ölsaattrester, Olivenöltrester sowie Fruchttrester in getrocknetem oder ungetrockneten Zustand.

Als Naturstoffe tierischer Herkunft können Haare oder Horn- späne verwendet werden. Die Rohstoffe sind vorzugsweise in getrockneter Form zu verarbeiten, können aber auch durch besondere Maßnahmen, beispielsweise durch mehrmalige Entga- sungen, bis ca. 25 % Restfeuchte verarbeitet werden. Die Naturfasern können in verschiedenen und/oder definierten Längen als zusätzliche Armierung bzw. zur Erhöhung der Bie- ge-und Zugfestigkeit zugesetzt werden.

Weiter ist es erfindungsgemäß, dass der Faserstoff mit einem flüssigen Additiv getränkt und/oder benetzt wird.

Hierdurch wird die einzelne Faser der Naturstoffkomponen- te sozusagen versiegelt oder imprägniert. Als Additiv kön- nen beispielsweise Naturwachse oder Öle dienen, welche eine Faser umhüllen und/oder in diese aufgesaugt werden. Hier- durch wird die Faser in besonderer Weise geschützt. Beim Ablängen der Extrusionsstränge zu Granulat kann auf diese Weise verhindert werden, dass an den Schnittbereichen größere Flächen der Faser frei liegen, durch welche un- erwünschte Luftfeuchtigkeit in das Granulat aufgenommen werden würde. Durch die spezielle Imprägnierung durch Wach- se oder Öle wird einer Feuchtigkeitsaufnahme durch die Fa- sern an den Schnittkanten entgegengewirkt, so dass eine für die Weiterverarbeitung nachteilige Feuchte oder ein vor- zeitig einsetzender Schimmel-oder Verrottungsprozess ver- hindert wird.

Alternativ oder ergänzend kann das Additiv ein Mittel mit einer pilz-, bakterien-oder schädlingsabweisenden Wir- kung sein. Hierfür eignen sich insbesondere natürliche ätherische Öle mit einer gewünschten resistenten oder schädlingsabweisenden Wirkung. Dies schützt sowohl das Granulat, was für eine lange Lagerung vorteilhaft ist, so- wie den aus dem Granulat hergestellten Formkörper.

Das Additiv kann der Naturstoffkomponente grundsätzlich vor der Einleitung in den Extruder zugeführt werden, beispiels- weise können die Faserstoffe mit dem Additiv besprüht oder in einem Behälter mit dem Additiv getränkt werden. Erfin- dungsgemäß kann das Additiv in einem flüssigen Zustand in den Extruder eingedüst werden.

Besonders bevorzugt ist es nach der Erfindung, dass das Ad- ditiv in einem pulverförmigen Zustand in den Extruder ein- geleitet wird, wobei das Additiv eine Schmelztemperatur aufweist, welche geringer als die Schmelztemperatur des natürlichen Polymers ist. Das Additiv schmilzt somit vor dem Aufschmelzen des thermoplastischen natürlichen Poly- mers, so dass das aufgeschmolzene Additiv die Faserstoffe besonders gut benetzen oder in diese aufgenommen werden kann. Mit der Einführung des Additivs in den Extruder kann der gesamte Herstellungsprozess für das Granulat weiter mit einem einzigen Extruder durchgeführt werden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es vor- gesehen, dass als eine weitere Komponente ein mineralisches Material eingeleitet wird, welches schwer entflammbar ist.

Das mineralische Material kann in pulvriger Form oder auch als Flüssigkeit in den Extruder eingeführt werden. In flüs- siger Form kann das mineralische Material, welches bei- spielsweise eine Kieselsäure oder ein Kieselsol ist, als Additiv zur Benetzung oder Imprägnierung der Faser der Na- turstoffkomponente dienen. Auf diese Weise werden die rela- tiv leicht entflammbaren Fasern brandgeschützt. Ergänzend oder alternativ kann ein mineralisches Pulver in die Mate- rialmischung eingearbeitet werden, welches ebenfalls den Flammpunkt des Granulates bzw. des daraus hergestellten Formkörpers in einem gewünschten Maß erhöht. Als minerali- sches Material in pulverförmiger Form können verschiedene Gesteinsmehle verwendet werden.

Auf diese Weise ist es möglich, mit einem natürlichen Mate- rial, welches zu 100 % aus natürlichen, also nicht syntheti- sch gewonnenen Rohstoffen besteht, selbst Dämmplatten und andere Baumaterialien herzustellen, welche hohe Brand- schutzerfordernisse erfüllen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, Formkörper herzustellen, welche die Anforderungen der deutschen Brandschutzklasse A2 erfül- len.

Nach der Erfindung ist es weiter vorteilhaft, dass als Fa- serstoff Zellstofffasern, vorzugsweise aus recyceltem Pa- pier, verwendet werden, welche insbesondere als geschäum- ter Faserbrei eingeleitet werden. Die Papierfasern werden durch Zusetzen von Stärke oder mittels geeigneter Additive und Treibmittel zu Papierschaum im Extruder aufgeschäumt oder mit Polymeren aus Naturstoffen zu einem besonders fes- ten und gleichzeitig leichten Schaumformkörper extrudiert.

Das daraus erzeugte Granulat kann als schüttfähiges Dämm-, Isolier-und/oder Füllmaterial eingesetzt werden. Derartige Chips können beispielsweise zur Trittschalldämpfung in Bö- den Anwendung finden.