Bekannt ist ein Material bestehend aus zerkleinertem Holz oder Cellulose und einem thermoplastischen Kunststoff (EP 0 667 375 A1). Bei diesem bekannten Material liegt der Anteil an Kunststoff zwischen 25 und 80 Gewichtsprozent und der Anteil an zerkleinerter Cellulose bzw. an zerkleinerter Naturfaserkomponente bei etwa 20 bis 75 Gewichtsprozent. Ein grundsätzlicher Nachteil besteht darin, daß insbesondere dann, wenn als Naturfaserkomponente Holz verwendet wird, diese Komponente einen sehr hohen Anteil an Wasser enthält (bis zu 15 Gewichtsprozent). Dieser Wasseranteil muß entfernt und/oder neutralisiert werden, was entweder durch starkes Erhitzen der Gesamtmasse aus Holz und Kunststoff oder durch eine an sich nicht erwünschte Zugabe von Wasser neutralisierenden Zusätzen oder Füllstoffen, wie z. B. CaO, oder aber durch die Verwendung spezieller, Wasser neutralisierender oder absorbierender Kunststoffe erfolgt.

Der Wassergehalt der Naturfaserkomponente ist insbesondere deswegen störend, weil er bei einer späteren Verarbeitung der Holz-Kunststoff-Masse zu Formteilen usw. zur Bildung Dampfblasen führt und damit u. a. zu unerwünschten Vertiefungen oder Unebenheiten in der Außenfläche des hergestellten Formteils.

Bekannt ist weiterhin ein Verfahren zum Herstellen von Platten, Hohlplatten, Profilen oder Hohlprofilen aus lignozellulosem oder ähnlichem Material, wie Holzspäne, Fasern usw. (DE-OS 1 653 263). Bei diesem bekannten Verfahren wird das nasse,

zerspante Rohmaterial zunächst in mehreren Trocknungsmischern durch Reibungswärme der Mischwerkzeuge, durch Beheizung der verwendeten Mischerbehälter und durch Zuführung von Heißluft getrocknet. Das getrocknete, erhitzte Rohmaterial wird dann in einem Beleimungsmischer unter kontinuierlicher Zugabe eines pulverförmigen Bindemittels beleimt. Das so mit dem Bindemittel vermischte Rohmaterial wird schließlich in einem Extruder zu dem jeweiligen Produkt verarbeitet.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren aufzuzeigen. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die wenigstens eine Kunststoffkomponente aus dem thermoplastischen Kunststoff dem Behandlungsraum als Strang zugeführt. Im Behandlungsraum wird dann dieser Strang durch die im Behandlungsraum angeordnete Misch-und Trenneinrichtung ebenfalls zertrennt.

Hierbei erfolgt gegebenenfalls bei unterstützender Beheizung des Behandlungsraumes durch die Zerkleinerungsarbeit, die Dehn-und Scherarbeit, die Reibungsarbeit usw. eine schonende und regelbare partielle Erhitzung der im Verfahren befindlichen Bestandteile, so daß einerseits der Wasseranteil durch Verdampfen aus der Naturfaserkomponente ohne deren Beschädigung zuverlässig entfernt und andererseits die thermoplastische Kunststoffkomponente soweit erhitzt wird, daß sich diese Komponente zumindest teilweise als Beschichtung auf der fein zerkleinerten Naturfaserkomponente abscheidet, also ein"Mischprodukt"erhalten wird, welches fein zerkleinerte Partikel oder Fasern der Naturfaserkomponente mit der Kunststoffkomponente beschichtet enthält. Das Zertrennen erfolgt durch Reißen, Brechen, Scheren, Schneiden usw.. Durch das Einbringen der Kunststoffkomponente als Strang ergibt sich auch die Möglichkeit einer sehr genauen und einfachen Dosierung.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird als Naturfaserkomponente Holz, vorzugsweise als Holz-Pellets verwendet, mit denen sich dann auch für die Naturfaserkomponente eine einfache und genaue Dosiermöglichkeit ergibt. Derartige Holz-Pellets sind dem Fachmann bekannt und werden mit speziellen Pelletierpressen (z. B. Ringmatrizenpressen) aus zerkleinertem Holz, beispielsweise Holzmehl, Holzspäne oder anderen Holzresten hergestellt, und zwar dadurch, daß diese Holzbestandteile beim Pelletieren unter Druck und ohne Zusatzmittel, allein aufgrund der in natürlicher Weise im Holz vorhandenen Stoffe (Harz, Lignin usw. ) zu Pellets geformt werden.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figur, die in vereinfachter schematischer Darstellung die verschiedenen Schritte eines Verfahrens gemäß der Erfindung wiedergibt, näher erläutert.

Zentrales Element der in der Figur dargestellten Anlage zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein als Misch-und Zerkleinerungs-oder Trenneinrichtung dienender Agglomerator 1 bekannter Ausbildung, der im wesentlichen aus einem an der Oberseite offenen Behandlungsraum oder Behälter 2 mit einem im Innenraum des Behälters angeordneten und um die vertikale Behälterachse durch einen Antrieb 3 angetriebenen Trenn-und Rührelement 4 besteht.

Die Drehgeschwindigkeit des schlagmesserartigen Trenn-und Rührelementes ist durch entsprechende Steuerung des Antriebes 3 und/oder eines nicht dargestellten Getriebes regelbar.

Dem Behälter 2 wird über einen Zuführtrichter 5 die Naturfaserkomponente 6 zugeführt, die bei der dargestellten Ausführungsform im wesentlichen Holzspäne in

pelletierter Form ist. Die Verwendung der Naturfaserkomponente in Pellet-Form gestattet unter anderem ein vereinfachtes Handling und auch eine genauere und vereinfachte Dosierung bei der Zugabe der Naturfaserkomponente 6 in den Behälter 2.

In den Behälter 2 wird weiterhin die von wenigstens einem thermoplastischen Kunststoff gebildete Kunststoffkomponente eingebracht, und zwar über einen Dosierextruder 7, der mit seinem Ausgang 8 über der Öffnung des Behälters 2 angeordnet ist, so daß wenigstens ein vom Dosierextruder 7 erzeugte Stränge 9 der Kunststoffkomponente in den Behälter 2 kontinuierlich mit der kontinuierlichen Zugabe der Naturfaserkomponente eingebracht wird, und zwar in dem die Rezeptur entsprechenden Anteil Naturfaserkomponente/Kunststoffkomponente und bei umlaufendem Misch-und Trennelement 4.

Der Anteil an Kunststoff kann in weiten Grenzen varieren, z. B. 60 bis 20 Gewichtsprozent bezogen auf die Ausgangsrezeptur und beträgt beispielsweise 40 bis 20 Gewichtsprozent bezogen auf das Gesamtgewicht des hergestellten thermoplastischen Naturfaserprodukts. Ein Anteil an Kunststoff bei etwa 15 Gewichtsprozent oder niedriger kan u. a. aus Kostengründen zweckmäßig sein.

In dem Agglomerator 1 erfolgt ein Zertrennen und Zerkleinern des Kunststoffstrangs 9 durch Schneiden, Reißen usw.. Gleichzeitig erfolgt in dem Behälter 2 auch ein Zerkleinern der als Pellets zugeführten Naturkomponente 6 und ein"Mischen"beider Komponenten.

Die Behandlung der beiden Komponenten in dem Behälter 2 erfolgt in der Weise, daß am Ende des durchgeführten Misch-und Zerkleinerungsprozesses ein Zwischenprodukt vorliegt, welches die Naturfaser bzw. Holzkomponente in fein

zerkleinerter Form oder als Fasern mit einem Überzug aus der Kunststoffkomponente aufweist.

Beim Mischen und Zerkleinern wird eine erhebliche Energie in die Komponenten partiell eingebracht, und zwar u. a. durch die Zerkleinerungsarbeit beim Zerkleinern der Komponenten, durch Dehnungsarbeit, insbesondere beim Zerkleinern des Stranges 9, durch Reibungs-und Scherarbeit beim Zerkleinern des Stranges 9 sowie beim Durchmischen der beiden Komponenten im Behälter 2 usw.. Eingebracht wird weiterhin auch die im Kunststoffstrang 9 vorhandene Wärmeenergie, wobei grundsätzlich auch die Möglichkeit besteht, den Kunststoffstrang 9 noch im flüssigen oder teilflüssigen Zustand in den Behälter 2 einzubringen, so daß in diesem Fall dann auch noch die Enthalpie des flüssigen Kunststoffes genutzt werden kann. Durch die beim Mischen und Zerkleinern in die Mischkomponenten eingebrachte Energie wird, ggf. mit unterstützender Beheizung des Behälters 2, u. a. das notwendige Trocknen der Naturfaserkomponente erreicht. Durch das ständige Umwälzen der Komponenten während der Behandlung im Behälter 2 wird das Austreten der Feuchtigkeit in Form von Wasserdampf aus dem Mischprodukt wesentlich beschleunigt.

Das Misch-oder Zwischenprodukt, welches tatsächlich aus der zerkleinerten und getrockneten Naturfaserkomponente besteht, auf deren Partikel oder Fasern die Kunststoffkomponente zumindest zum Teil aufgebracht oder abgeschieden ist, wird über einen Auslaß 10 dem Aufgabetrichter 11 einer Dosiereinrichtung 12 eines Pelletierers 13 zugeführt. Die Dosiereinrichtung 12 ist bei der dargestellten Ausführungsform eine Schnecken-Dosiereinrichtung. Das Ausgangsprodukt des Pelletierers sind somit Pellets 14 aus der getrockneten und zerkleinerten Naturfaser- oder Holzkomponente und dem Kunststoff der Kunststoffkomponente, der diese Pellets 14 zusammenhält.

Die Pellets 14 können als Ausgangs-oder Rohmaterial für eine weitere Fertigung gelagert und gehandelt werden, wie dies mit dem Pfeil 15 in der Figur angedeutet ist, oder aber die Pellets 14 werden einer Einrichtung 16 zum Herstellen von Formteilen 17, beispielsweise einem Extruder zugeführt.

Die Formteile 17 können unterschiedlichster Art sein und haben grundsätzlich den Vorteil, daß für ihre Herstellung nur ein geringer Anteil an Kunststoff (beispielsweise nur etwa 15 Gewichtsprozent) benötigt wird, während der Rest von der preiswert auf dem Markt erhältlichen Naturfaser-oder Holzkomponente gebildet ist. Weiterhin lassen sich die Formteile 17 mit einem ansprechenden äußeren Erscheinungsbild und mit hoher Festigkeit herstellen.

Bei dem vorbeschriebenen Verfahren sind verschiedenste Varianten denkbar. So ist es beispielsweise möglich, das Mischen und Zerkleinern, d. h. die Materialaufbereitung in einem geschlossenen und mit Unterdruck beaufschlagten Behälter 2 vorzunehmen, um so das Trocknen der Naturfaser-oder Holzkomponente zu beschleunigen und zu verbessern. Weiterhin ist es möglich, bei der Materialaufbereitung weitere Zusatzstoffe einzubringen, beispielsweise Tannin oder tanninhaltige Naturstoffe oder Holzmaterialien, beispielsweise Rinde aus Akazie, und/oder Kolophonium und/oder Haftvermittler, d. h. Stoffe, die das Anhaften des Kunststoffes an der zerkleinerten Naturfaser-oder Holzkomponente und/oder an anderen in die aufbereitete Mischung eingebrachten Komponenten und/oder an später bei der Verarbeitung zu den Formteilen 17 verwendeten Komponenten verbessert. Es besteht auch die Möglichkeit, wasserbindende Zusätze einzubringen, beispielsweise Anhydride, z. B.

Maleinsäureanhydride, um so den Trockenvorgang weiter zu beschleunigen und zu verbessern.

Insbesondere dann, wenn das thermoplastische Naturfaserprodukt zur Fertigung von Produkten oder Formteilen mit hoher Festigkeit verwendet wird, ist es möglich, bei der Materialaufbereitung ein zusätzliches Fasermaterial einzubringen, und zwar beispielsweise dadurch, daß bei der Materialaufbereitung zusätzlich zu dem die Matrix des thermoplastischen Naturfaserproduktes bildenden Kunststoff ein weiteres faserförmiges Kunststoffmaterial, beispielsweise als wenigstens ein weiterer Kunststoffstrang eingebracht wird. Dieses weitere Kunststoffmaterial ist dann z. B. so gewählt, daß es bei der Materialaufbereitung im wesentlichen faserförmig bleibt, d. h. beispielsweise einen im Vergleich zu dem die Matrix bildenden Kunststoffmaterial einen höheren Schmelzpunkt aufweist.

Weiterhin besteht die Möglichkeit, die die Matrix bildende Kunststoffkomponente in mehreren Strängen 9 der Materialaufbereitung im Behälter 2 zuzuführen, wobei die Form des Stranges oder der Stränge grundsätzlich beliebig ist, d. h. z. B. als faserförmiger Strang, als extrudierter folienförmiger Strang, als netzartiger Strang oder netzartige Struktur usw.

Anstelle des vorstehend beschriebenen Agglomerators 1 mit nur einem Misch-und Zerkleinerungselement 4 können selbstverständlich auch andere Misch-und Zerkleinerungsvorrichtungen verwendet werden, insbesondere auch solche, die mehrere individuell steuerbare Misch-und/oder Zerkleinerungselemente und/oder Sichtelemente aufweisen.

Durch Steuerung, insbesondere der Dauer und/oder Intensität der Materialaufbereitung kann die Konsistenz des Mischproduktes verändert und an die Bedürfnisse der nachfolgenden Einrichtungen, beispielsweise der Dosiereinrichtung 12 und des Pelletierers 13 angepaßt werden. So kann beispielsweise durch Steuerung der Aufbereitungszeit und/oder der Aufbereitungsintensität wahlweise ein feinkörniges

oder grobkörniges Zwischen-oder Mischprodukt erhalten werden, wobei dann in dem grobkörnigeren Zwischenprodukt die auch dort fein zerkleinerte Naturfaser-oder Holzkomponente durch die Kunststoffkomponente zu größeren Partikeln zusammengebacken ist. Die Steuerung der Dauer und/oder Intensität der Materialaufbereitung ist praktisch verzögerungsfrei auf die im Verfahren befindlichen Komponenten wirksam.

Die Geschwindigkeit des Agglomerators 1 bzw. des dortigen Misch-und Trennelementes 4 ist aber in jedem Fall ausreichend hoch gewählt, so daß tatsächlich ein Zertrennen des Stranges 9 und nicht ein Aufwickeln dieses Stranges durch das umlaufende Misch-und Trennelement 4 erfolgt.

Für die Kunststoffkomponente eignen sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren grundsätzlich alle thermoplastischen Kunststoffe, insbesondere aber auch solche, die ein ausreichend hohes E-Modul (Zug-E-Modul und/oder Biege-E-Modul) aufweisen.

Geeignete Thermoplaste sind beispielsweise ABS, PS, thermoplastische Elastomere, PP, PE in verschiedenen Modifikationen, eventuell auch PA und PC. Für die Naturfaserkomponente eignen sich insbesondere die vorstehend bereits erwähnten Holz-Pellets, aber auch Sägemehl, Holzschnitzel, Holzfasern und/oder andere Naturfasern, wie z. B. Stroh, Fasern aus Maispflanzen, fasrige Abfälle aus der Naturfaserproduktion, wie z. B. Hanf-Schäben. Auch Zusätze aus Kunstfasern und/oder modifizierte Naturfasern (z. B. Zellulosefasern) sind denkbar.

Vorstehend wurde davon ausgegangen, daß das Mischsystem von einem einzigen Mischer oder Agglomerator 1 gebildet ist. Es sind auch Ausführungen denkbar, in denen das Mischersystem beispielsweise zur Leistungssteigerung kaskadiert ist, d. h. aus mehreren in der Verabeitungs-oder Produktionsfolge in Verbindung stehenden und aufeinander folgenden Mischern besteht, z. B. aus einem Vormischer mit

Zerkleinerungssystem und/oder aus einer vorgeschalteten Zerkleinerungseinrichtung, der bzw. die dann beispielsweise mit einem System oder einer Einrichtung (z. B.

Sichter) zur Einstellung der Teilchengröße ausgestattet ist. Diesem Vormischer und/oder dieser Zerkleinerungseinrichtung wird dann beispielsweise die Naturfaserkomponente aufgegeben, während die Kunststoffkomponente in einem anschließenden Mischer mit der Naturfaserkomponente vermischt wird.

Weiterhin ist es denkbar, daß in der Produktionsfolge aufeinander folgend und miteinander in Verbindung stehend mehrere Mischer vorgesehen sind, über die die Kunststoffkomponente nach und nach, d. h. in mehreren Schritten zugegeben wird. Das Mischersystem kann schließlich auch einen Kühlmischer mit Zerkleinerungskomponenten oder-elementen aufweisen, um so die Korngröße des Agglomerats zu steuern, welches dann bei der in der Figur dargestellten Ausführungsform dem Aufgabetrichter 11 der Dosiereinrichtung 12 zugeführt wird.

Die Bildung des den Agglomerator 1 oder einem anderen Mischsystem zugeführten Stranges 9 kann auch durch Koextrusion unter Verwendung wenigstens zweier unterschiedlicher Kunststoffe erfolgen, die beispielsweise in ihren interessierenden Eigenschaften unterschiedlich sind und/oder von denen eine Komponente besonders preiswert auf dem Markt erhältlich ist, während eine weitere Komponente z. B. spezielle, für die Herstellung des Produktes notwendige oder optimale Eigenschaften besitzt, beispielsweise mit der jeweils verwendeten Naturfaserkomponente besonders verträglich ist.

In diesem Sinne ist es beispielsweise möglich, den Strang 9 mit einer Kernkomponente aus PP-Homopolymer (steif und höher schmelzend) und mit einer Oberflächenschicht aus PP-Copolymer (weicher, schlagzäher und niedrig schmelzend) herzustellen, wobei

die Oberflächenschicht dann eventuell noch mit einem Haftzusatz z. B. mit einem Maleinsäure-Polymerisat modifiziert ist.

Weiterhin ist es z. B. möglich, den Strang 9 mit einer Kernkomponente aus HD-PE (fest, steif und preiswert erhältlich) und mit einer Oberflächenschicht aus EVAC (Ehtylen- Vinyl-Acetat) herzustellen, dessen Eigenschaften elastisch, klebrig und Füllstoffe gut aufnehmend sind.

Weiterhin ist es möglich, den Strang 9 so zu extrudieren, daß dessen Kern aus einem kostengünstigen Massenkunststoff (PP, HD-PE) oder aus einem anderen Kunststoff, beispielsweise Polyamid, thermoplastisches Elastomer usw. besteht, wobei der Kern von Deckschichten aus solchen Kunststoffen, Kunststoffcompounds oder Copolymerisaten umgeben ist, die mit Pflanzenfasern besonders gut verträglich sind.

Bei einer derartigen mehrschichtigen Ausführung besteht der Kern des Stranges 9 beispielsweise aus HD-PE oder aus HD-PE/EVAC-Compound bzw.-Copolymerisat, eine anschließende Zwischenschicht aus EVAC (Ehtylen-Vinyl-Acetat) und eine äußere Deckschicht aus einem Kunststoff aus Cellulose, beispielsweise aus Celluloseacetat oder Cellulosepropionat, z. B. zum Teil modifiziert (compoundiert oder copolymerisiert) mit EVAC.

Um die Haftung zwischen dem in der Regel hydrophoben Kunststoff und den hydrophilen Naturfaserbestandteilen zu verbessern, ist es weiterhin möglich, im Agglomerator 1 oder in einem Mischer eines anderen Mischsystems eine elektrische Vorbehandlung des Kunststoffs, beispielsweise eine Corona-Behandlung oder eine Behandlung durch Plasma-Entladung vorzunehmen, um durch diese Behandlung die Polarität insbesondere auch unpolarer Kunststoffe zu erhöhen und die Haftung zu verbessern.

Es besteht weiterhin die Möglichkeit, in der Produktionsfolge Schaumadditive (Foaning Agents) beizumischen, um so u. a. die Schlagzähigkeit, Witterungsbeständigkeit und/oder Nagelbarkeit des hergestellten Endproduktes 17 zu verbessern. Als Schaumadditive eignen sich z. B. Natriumhydrogencarbonat, Zitronensäure und- derviate. Hierbei muß die Prozeßführung natürlich so gewählt werden, daß ein Aufschäumen erst in dem Formwerkzeug, beispielsweise in dem Extruder 16 erfolgt, das bzw. der zur Herstellung des Produktes verwendet wird.

Durch Zugabe von zusätzlichen Fasern, beispielsweise Cellulosefasern kann die Schlagzähigkeit des Produktes noch weiter verbessert werden.

Bezugszeichenliste 1 Agglomerator 2 Behälter 3 Antrieb 4 Misch-und/oder Trennelement 5 Aufgabetrichter für die Naturfaserkomponente 6 Holz-Pellet 7 Dosierextruder 8 Extruderkopf 9 Strang 10 Auslaß 11 Aufgabetrichter 12 Dosiereinrichtung 13 Pelletierer 14 thermoplastisches Naturfaserprodukt in Form von Pellets 15 Lagerung oder Weiterverkauf 16 Formwerkzeug, beispielsweise Extruder 17 Produkt aus dem thermoplastischen Naturfasermaterial