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EP4073018A1 - Kohlenstoff als füllstoff für eine trägermatrix - Google Patents

Kohlenstoff als füllstoff für eine trägermatrix

Info

Publication number
EP4073018A1
EP4073018A1 EP20704282.1A EP20704282A EP4073018A1 EP 4073018 A1 EP4073018 A1 EP 4073018A1 EP 20704282 A EP20704282 A EP 20704282A EP 4073018 A1 EP4073018 A1 EP 4073018A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
composite material
filler
molding
plastic
extrusion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20704282.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thorsten Becker
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.)
Carbonauten GmbH
Original Assignee
Carbonauten GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carbonauten GmbH filed Critical Carbonauten GmbH
Priority claimed from PCT/EP2020/053132 external-priority patent/WO2021115636A1/de
Publication of EP4073018A1 publication Critical patent/EP4073018A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Definitions

  • the present invention relates to a composite material made of a matrix material which has carbon as a filler, and a method for producing the composite material.
  • a raw material can consist of a material that represents a matrix material that can be filled with a filler.
  • the matrix fulfills the task of giving the filler the necessary hold and the filler leads, for example, to a desired stiffness or resistance of the material.
  • a material in composite materials in which other components are embedded is referred to as a matrix material.
  • the matrix material can be referred to as a binder.
  • a composite material or composite material or composite or composite or compound is a material which comprises at least two materials, the mixture resulting in new, advantageous properties.
  • the term compound is mainly used for composite materials with a plastic component. The advantageous properties result from the material properties and the geometry of the components, for example a first material with its material properties can bring about a high level of resistance and a second material ensures that the composite material holds together and does not disintegrate into its individual parts.
  • plastics have the disadvantage that they are not disposed of in an environmentally friendly manner.
  • plastics such as PVC (polyvinyl chloride) are environmentally critical in their manufacture and disposal.
  • Another disadvantage is their lack of UV stability.
  • the material wood is resistant to distortion only in the case of small dimensions.
  • wood must be kept weatherproof in regular succession by means of chemical paints, which can be environmentally harmful. Despite regular maintenance measures, the lifespan of wood is limited.

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Abstract

Es wird ein Verbundwerkstoff zur Verfügung gestellt, umfassend: ein erstes Material als Matrixmaterial, wobei das erste Material insbesondere Kunststoff und/oder Baustoffe umfasst oder insbesondere aus Kunststoff und/oder Baustoffe besteht, und ein zweites Material als Füllstoff, wobei der Füllstoff zumindest teilweise Kohlenstoff ist und wobei der Verbundwerkstoff durch Extrusion, Strangpressen Formpressen, Blasformen, Rotationsformen, Gießen, Spritzgießen, Tiefziehen oder Vakuumformen hergestellt ist.

Description

Kohlenstoff als Füllstoff für eine Trägermatrix
BESCHREIBUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verbundwerkstoff aus einem Matrixmaterial, das Kohlenstoff als Füllstoff aufweist, und ein Verfahren zur Herstellung des Verbundwerkstoffs.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Im Stand der Technik ist bekannt, dass ein Rohstoff aus einem Material bestehen kann, das ein Matrixmaterial darstellt, das durch einen Füllstoff aufgefüllt werden kann. Hierbei erfüllt die Matrix die Aufgabe, dem Füllstoff den nötigen Halt zu geben und der Füllstoff führt beispielsweise zu einer gewünschten Steifigkeit bzw. Widerstandsfähigkeit des Materials.
Die Dokumente DE 102015 223238 Al und WO 2017 089500 A2 beschreiben ein Sinter-Laser-Druck- Verfahren, bei dem eine dünne Schicht eines Carbonpulvers aufgetragen wird, auf das Harz tröpfchenweise aufgetragen wird. Anschließend wird der Grünkörper mit flüssigem Kunstharz getränkt. Anschließend wird der Grünkörper „carbonisiert“ d.h. die Bestandteile der Matrix werden zu Kohlenstoff umgewandelt. ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Als Matrixmaterial wird ein Material in Verbundwerkstoffen bezeichnet, in das andere Bestandteile eingebettet werden. In diesem Sinne kann das Matrixmaterial als Bindemittel bezeichnet werden. Ein Verbundwerkstoff oder Kompositwerkstoff oder Komposit oder Composite oder Compound ist ein Werkstoff, der mindestens zwei Materialien umfasst, wobei sich durch die Mischung neue, vorteilhafte Eigenschaften ergeben. Der Begriff Compound wird vor allem bei Verbundwerkstoffen mit einem Kunststoffanteil verwendet. Die vorteilhaften Eigenschaften ergeben sich durch die stofflichen Eigenschaften und die Geometrie der Komponenten, beispielsweise kann ein erstes Material mit seinen stofflichen Eigenschaften eine hohe Widerstandsfähigkeit bewirken und ein zweites Material stellt sicher, dass der Verbundwerkstoff zusammenhält und nicht in seine Einzelteile zerfällt.
Neben dem Matrixmaterial umfasst der Verbundwerkstoff den Füllstoff. Als Füllstoffe sind unterschiedliche Materialien bekannt. Allerdings konnte noch kein entsprechendes Material zur Verfügung gestellt werden, das sowohl eine gute elektrische Leitfähigkeit, gute thermische und akustische Dämmeigenschaften und gleichzeitig gute Dämpfungseigenschaften gegenüber Schwingungen bzw.
Vibrationen aufweist.
Heutzutage werden Profile, beispielsweise Profile zur Herstellung von Fenstern aus Aluminium, Kunststoff oder Holz hergestellt. Aluminium wird als Werkstoff wegen der energieintensiven Herstellung zunehmend abgelehnt. Außerdem ist Aluminium ein sehr guter Wärmeleiter und daher zur Dämmung eines Gebäudes grundsätzlich wenig geeignet. Alternativ kann Kunststoff als Profilmaterial genutzt werden, das eine sehr gute Dämmung aufweist.
Kunststoffe weisen jedoch den Nachteil der nicht umweltfreundlichen Entsorgung auf. Insbesondere Kunststoffe wie PVC (Polyvenylchlorid) sind in der Herstellung und Entsorgung umweltkritisch. Ein weiterer Nachteil ist ihre mangelnde UV- Stabilität. Der Werkstoff Holz ist nur bei kleinen Abmessungen verzugsstabil. Außerdem muss Holz in regelmäßiger Abfolge durch chemische Anstriche witterungsfest gehalten werden, was umweltbelastend sein kann. Die Lebensdauer von Holz ist trotz regelmäßiger Erhaltungsmaßnahmen begrenzt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein dem eingangs genannten technischen Gebiet zugehörendes Material zu schaffen, welches im Vergleich zu einem Material aus dem Stand der Technik sowohl eine gute elektrische Leitfähigkeit, gute thermische und akustische Dämmeigenschaften und gleichzeitig gute Dämpfungseigenschaften gegenüber Schwingungen bzw. Vibrationen aufweist.
Als erste Ausführungsform der Erfindung wird ein Verbundwerkstoff zur Verfügung gestellt, umfassend: ein erstes Material als Matrixmaterial, wobei das erste Material insbesondere Kunststoff und/oder Baustoffe umfasst oder insbesondere aus Kunststoff und/oder Baustoffe besteht, und ein zweites Material als Füllstoff, wobei der Füllstoff zumindest teilweise Kohlenstoff ist und wobei der Verbundwerkstoff durch Extrusion, Strangpressen Formpressen, Blasformen, Rotationsformen, Gießen, Spritzgießen, Tiefziehen oder Vakuumformen hergestellt ist.
Vorteilhaft bei einem Profil aus Kohlenstoff, insbesondere Biokohlenstoff ist, dass hierdurch umweltproblematische Materialien ersetzt werden können, dass bei Biomasseresten als Rohmaterial die in der Biomasse enthaltene Energie genutzt werden kann, dass bei fossilen Kohlenstoffen keine pyrolytische Aufarbeitung erforderlich ist, dass ein nur geringer Schwund beim Spritzguss/der Extrusion entsteht, dass das Baumaterial UV- und witterungsbeständig ist, dass außerdem eine hohe Wärmedämmung erreicht wird. Außerdem wird eine Kaskadennutzung der Biomassenreste ermöglicht, wodurch sich eine mehrfache ökonomische Wertschöpfung ergibt. Das erfindungsgemäße Compound kann außerdem mit herkömmlichen mechanischen Verfahren hergestellt werden. Die entstehenden Abfälle aus der Bearbeitung und Entsorgung bei Rückbau sind umweltfreundlich entsorgbar.
Insbesondere weist der Verbundwerkstoff einen Anteil von 10% bis 95%
Kohlenstoff, insbesondere einen Anteil von 30% bis 70% Kohlenstoff, auf.
Als zweite Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung des Verbundwerkstoffs nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Verfügung gestellt, umfassend die Schritte: Extrusion, Strangpressen Formpressen, Blasformen, Rotationsformen, Gießen, Spritzgießen, Tiefziehen oder Vakuumformen eines ersten Materials, wobei das erste Material insbesondere Kunststoff und/oder Baustoffe, insbesondere Zement, umfasst oder insbesondere aus Kunststoff und/oder Baustoffe, insbesondere Zement, besteht, wobei das erste Material als Matrixmaterial wirkt, mit einem zweiten Material, das als Füllstoff wirkt, wobei der Füllstoff Kohlenstoff umfasst.
Als dritte Ausführungsform der Erfindung wird ein Computerprogrammprodukt zur Verfügung gestellt, das ein Softwareprogramm zur Realisierung eines Verbundwerkstoffs aufweist, wobei das Computerprogrammprodukt einen Satz mit Befehlen umfasst, die veranlassen, ein Verfahren nach Anspruch 9 auszuführen.
Als vierte Ausführungsform der Erfindung wird ein Computerprogramm, durch elektronische Datenübertragung verteilbar, mit Computerprogrammcodemitteln, zur Verfügung gestellt, die so adaptiert sind, dass sie bewirken, dass bei Laden des Programms auf einen Computer dieser die Prozedur nach Anspruch 9 ausführen kann.
Beispielhafte Ausführungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Verbundwerkstoff zur Verfügung gestellt, wobei das erste Material aus folgenden Stoffen besteht oder diese zumindest umfasst: Zement, Gips, Mörtel, Putzmörtel, Kalkmörtel, Gipsmörtel, Lehmputze, Lehm, tonhaltige Lehme, Tone, Keramik, Glas, Metall, Kunstharz, Naturharz, Silikon, Elastomere, Agarose, Mono- und/oder Polysaccharide.
Agarose ist ein Polysaccharid aus Algen.
Gemäß einer außerdem beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Verbundwerkstoff zur Verfügung gestellt, wobei der Gewichtsanteil am Füllstoff des Kohlenstoffs zwischen 5% und 95%, insbesondere zwischen 20% und 80%, in ganz besonderem Maße zwischen 30% und 70% ist.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Verbundwerkstoff zur Verfügung gestellt, wobei das erste Material ein Elastomer, ein Silikon, ein Gummi, eine Duroplaste, eine Thermoplaste, Stärke oder Stärkeblends, eine Polymilchsäure (PLA), eine Polyhydroxybuttersäure (PHB), Celluloseacetate, aus gepressten Blättern der Betelpalme hergestellt, Harze, Saccharid, Polybutylensuccinat (PBS), Cellulosen oder Lignin ist.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ein Verbundwerkstoff zur Verfügung gestellt, wobei der Verbundwerkstoff ein drittes Material als Additiv umfasst, wobei das Additiv ein Weichmacher und/oder ein Extender und/oder ein Stabilisator und/oder ein Lichtschutzmittel und/oder ein Flammschutzmittel und/oder ein Farbmittel ist.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Verbundwerkstoff zur Verfügung gestellt, wobei der Gewichtsanteil der Additive am Verbundwerkstoff zwischen 0,1% und 10%, insbesondere zwischen 2% und 8%, in ganz besonderem Maße zwischen 3% und 7% ist.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ein Verbundwerkstoff zur Verfügung gestellt, wobei das zweite Material ein Biokohlenstoffist. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Verbundwerkstoff zur Verfügung gestellt, wobei der Verbundwerkstoff ein Profil, insbesondere zur Herstellung von Fenstern, eine extrudierte/gepresste Platte für Möbel, Wände, Böden, ein spritzgegossenes Fassadenelement/eine Dachpfanne, ein spritzgegossener Mauerstein oder ein Pflanztopf ist, wobei der Pflanztopf eine hexagonale Ausformung hat.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, wobei die Extrusion bei einer Temperatur zwischen 30° Celsius und 400° Celsius und einem Druck zwischen 0 bar und 500 bar erfolgt.
Vorteilhafterweise kann das erfindungsgemäße Material zur Herstellung von extrudierten/gepressten Platten für Möbel, Wände, Böden, von spritzgegossenen oder geschäumten Fassadenelementen/Dachpfannen, die umweltkritische, glasierte Ziegelpfannen sowie Platten aus Metall etc. ersetzen, bei Bedarf mit integrierten PV- Modulen und/oder solarthermischen Elementen zur Erzeugung erneuerbarer Energie, von spritzgegossenen Mauersteinen, die ohne Mörtel ein mechanisch über ein Nut- Feder- System verbunden werden oder von Pflanztöpfen, die solche aus umweltkritischen Kunststoffen ersetzen und mit dem Setzling eingepflanzt werden, verwendet werden.
Vorteilhafterweise wird das erfindungsgemäße Baumaterial im Boden durch Mikroorganismen abgebaut, insbesondere falls es sich bei dem Matrixmaterial um Biokunststoff handelt. Hierdurch wird der Biokohlenstoff freigegeben und die Grundlage für „Terra Preta“ gebildet.
In einer besonderen Ausführungsform werden als Matrizenmaterial Baustoffe, insbesondere Zement, verwendet.
Als eine Idee der Erfindung kann angesehen werden, einen Rohstoff herzustellen, der zu einem erheblichen Anteil aus Kohlenstoff besteht. Hierdurch würde man einen Rohstoff erhalten, der sich durch gute elektrische Leitfähigkeit, hohe UV- Stabilität, hohe Dämmeigenschaften, insbesondere in thermischer und akustischer Hinsicht auszeichnet. Außerdem werden Schwingungen und Vibrationen durch Kohlenstoff gut gedämpft. In einer alternativen Ausführungsform kann der Kohlenstoff als Nanopartikel ausgeführt sein, wobei die Größe der Nanopartikel 12pm oder kleiner ist.
Der Rohstoff umfasst erfindungsgemäß Duroplaste, Thermoplaste, Elastomere, Stärke oder Stärkeblends, Polymilchsäure (PLA), Polyhydroxybuttersäure (PHB), Celluloseacetate, Cateringartikel, beispielsweise aus gepressten Blättern der Betelpalme, Harze, Sacharid oder Lignin. Die Matrixbestandteile können einen Gewichtsanteil am fertigen Rohstoff von 5% bis 95% aufweisen. Erfindungsgemäß wird als Füllstoff Kohlenstoff, insbesondere Biokohlenstoff, eingesetzt, wobei der Füllstoff einen Anteil von 95% bis 5% einnehmen kann.
Außerdem kann der erfindungsgemäße Rohstoff Additive aufweisen, die seine Eigenschaften verbessern. Diese Additive können Weichmacher, Extender, Stabilisatoren, Lichtschutzmittel, Flammschutzmittel, Fasermaterialien (natürliche und künstliche), Laminate und/oder Farbmittel sein. Die Additive können einen Gewichtsanteil am fertigen Rohstoff von 0,1% bis 10% Gewichtsanteil aufweisen.
Der erfindungsgemäße Rohstoff kann durch Urformverfahren, wie Spritzgießen, Extrusion, Kalandrieren, Rotationsformen, Schäumen, Spritzblasformen, Tiefziehen und 3D-Druck hergestellt werden. Außerdem kann der erfindungsgemäße Rohstoff durch Umformen, Schweißen und Kleben verarbeitet und/oder bearbeitet werden.
Die einzelnen Merkmale können selbstverständlich auch untereinander kombiniert werden, wodurch sich zum Teil auch vorteilhafte Wirkungen einstellen können, die über die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen. KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele deutlich. Es zeigen
Fig. 1 eine perspektivische Schnittdarstellung eines Fensters,
Fig. 2 eine Darstellung von Strukturelementen 3, die Pflanzkübel 4 derart halten können, dass eine „senkrechte Pflanzung“ erhalten werden kann,
Fig. 3 eine Mauer 5,
Fig. 4 einen Hocker 6 und
Fig. 5 einen Pflanztopf 7.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Fig. 1 zeigt eine Darstellung eines Fensters, das aus einem erfmdungsgemäßen Profil besteht, wobei das Profil einen Werkstoff mit einem Matrizenmaterial aus Kunststoff und einem Kohlenstoff als Füllstoff aufweist.
Fig. 2 zeigt eine Darstellung von Strukturelementen 3, die Pflanzkübel 4 derart halten können, dass eine „senkrechte Pflanzung“ erhalten werden kann. Die Strukturelemente 3 und die Pflanzkübel 4 können aus einem erfindungsgemäßem Stoff hergestellt werden, da der erfindungsgemäße Stoff aufgrund der Kohlenstoffpartikel in der Kunststoffmatrix eine sehr hohe Tragfähigkeit und mechanische Belastbarkeit aufweist.
Fig. 3 eine Mauer 5, die aus einem erfmdungsgemäßen Stoff hergestellt werden kann. Fig. 4 einen Hocker 6, der aus einem erfindungsgemäßen Stoff hergestellt werden kann. Die Mauer 5 und der Hocker 6 sind im Gebrauch hohen mechanischen Belastbarkeiten ausgesetzt. Der erfindungsgemäße Stoff weist eine hohe mechanische Tragfähigkeit auf und kann daher als Mauerelement 5 und Hocker 6 verwendet werden.
Fig. 5 einen Pflanztopf 7, der aus einem erfindungsgemäßen Stoff mit einer Kunststoffmatrix, in die Kohlenstoff eingelagert ist, hergestellt ist.
In einer besonderen Ausführungsform werden Pflanztöpfe 7 zur Aufzucht, zum Transport, zur Lagerung und zum Verkauf von Pflanzen zur Verfügung gestellt. Im Gegensatz zum Stand der Technik bestehen die erfindungsgemäßen Pflanztöpfe 7 nicht aus herkömmlichen, mineralölbasierten, thermoplastischen Kunststoffen, die spritzgegossen, tiefgezogen oder formgeblasen werden. Die Pflanztöpfe des Stands der Technik werden nach dem Kauf vom Nutzer entfernt, da die Pflanze für das Wachstum in ein größeres Gefäß eingebracht werden muss.
Bei den Pflanztöpfen des Stands der Technik ergeben sich weitere Probleme wegen des Verbrauchs an Ressourcen und Energie. Außerdem werden durch Erschließung, Transport, Herstellung und Entsorgung/Recycling ökologisch nachteilige Klimagase erzeugt. Wegen der Anhaftung organischer Substanzen wie Erde und Substrate ist das Recycling aufwändig. Die Reinigung führt zu einem weiteren Verbrauch von Wasser, Chemie und Energie. Aus diesem Grund ist ein Recycling oft nicht sinnvoll und die Pflanztöpfe des Stands der Technik werden im normalen Hausmüll und auf Deponien oder in Müllverbrennungsanlagen entsorgt.
Vorteilhafterweise weisen die erfindungsgemäßen Pflanztöpfe 7 eine Matrix aus Kunststoff und einen Füllstoff aus Kohlenstoff, insbesondere Biokohlenstoff, auf, wobei der Biokohlenstoff aus holzigen Pflanzenresten hergestellt wird. Vorteilhafterweise wird bei der Produktion der Biokohlenstoffe als ein Nebenprodukt erneuerbare Energie erzeugt. Zu den Biokohlenstoffen werden thermoplastische oder anderen biogene und bioabbaubare Binder zugegeben, wodurch eine Herstellung durch konventionelle Verfahren wie Spritzguss, Tiefziehen oder Formblasen möglich ist.
Eine Pflanze kann zusammen mit dem erfmdungsgemäßen Pflanztopf 7 in den Boden oder ein größeres Gefäß eingebracht werden. Durch die Zugabe von Wasser, durch Wärme und durch die Tätigkeit von Mikroorganismen und Bodenpilzen erfolgt ein Abbau des biogenen Binders. Der dadurch freigesetzte Biokohlenstoff ist die Grundlage für den „Superdünger Terra Preta“ und ein Feuchtigkeitsspeicher bzw. Speicher für Mikroorganismen, Feuchtgkeit/Wasser und Nährstoffe, der bis zu dem vierfachen des eigenen Volumens an Wasser binden kann. Vorteilhafterweise ergibt sich dadurch eine effektivere Versorgung der Pflanze, wodurch Wasser gespart werden kann bzw. effektiver als bislang für die Versorgung der Pflanze genutzt werden kann.
Der freiwerdende Biokohlenstoff bindet dauerhaft CO2, da er im Boden nicht verstoffwechselt wird und über unbegrenzte Zeit stabil eingelagert bleibt. Vorteilhafterweise bilden sich natürliche und langfristig wirksame Humusböden.
Der Pflanztopf 7 ist hexagonal ausgeformt, wodurch ein vorhandener Platz für Herstellung, Lagerung und Transport im Vergleich zu runden Töpfen besser genutzt wird. Auch „verzahnen“ sich die Töpfe, was die Stabilität bei Lagerung und Transport verbessert.
Die Vorteile des erfmdungsgemäßen Verbundwerkstoffs bestehen darin, dass der Verbundwerkstoffs sich durch eine bessere elektrische Leitfähigkeit, eine bessere Wärmeleitfähigkeit, eine höhere Schwingungsdämpfung, eine bessere UV- Beständigkeit, bessere mechanische Eigenschaften, insbesondere eine höhere Stabilität und Druckfestigkeit, bessere Verarbeitbarkeit und Lebensmittelechtheit auszeichnet.
In einer besonderen Ausführungsform des erfmdungsgemäßen Verbundwerkstoffs werden Fasern zur Erhöhung der Druck-, Zug- und Scherfestigkeit eingebaut, Als Matrixmaterial wird ein Material in Verbundwerkstoffen bezeichnet, in das andere Bestandteile eingebettet werden. In diesem Sinne kann das Matrixmaterial als Bindemittel bezeichnet werden. Ein Verbundwerkstoff oder Kompositwerkstoff oder Komposit oder Composite oder Compound ist ein Werkstoff, der mindestens zwei Materialien umfasst, wobei sich durch die Mischung neue, vorteilhafte Eigenschaften ergeben. Der Begriff Compound wird vor allem bei Verbundwerkstoffen mit einem Kunststoffanteil verwendet. Die vorteilhaften Eigenschaften ergeben sich durch die stofflichen Eigenschaften und die Geometrie der Komponenten, beispielsweise kann ein erstes Material mit seinen stofflichen Eigenschaften eine hohe Widerstandsfähigkeit bewirken und ein zweites Material stellt sicher, dass der Verbundwerkstoff zusammenhält und nicht in seine Einzelteile zerfällt. Neben dem Matrixmaterial umfasst der Verbundwerkstoff den Füllstoff. Als Füllstoffe sind unterschiedliche Materialien bekannt. Allerdings konnte noch kein entsprechendes Material zur Verfügung gestellt werden, das sowohl eine gute elektrische Leitfähigkeit, gute thermische und akustische Dämmeigenschaften und gleichzeitig gute Dämpfungseigenschaften gegenüber Schwingungen bzw. Vibrationen, sowie eine hohe UV-Beständigkeit aufweist.
Gemäß der Erfindung umfasst das Material von 10 bis 60 Gewichtsprozent eines Martixmaterials. Zudem kann eine Additivkomponente in einer Menge von 0 bis 50 Gewichtsprozent im Material vorhanden sein.
Als Kunststoffmatrixmaterial im Sinne der Anmeldung werden sowohl erdölbasierte als auch biobasierte, bioresistente als auch bioabbaubare Materialien verstanden. Der Anteil an Kunststoffmatrix liegt zwischen 20 und 90 Gewichtsprozenten des erfindungsgemäßen Compounds.
Das erfmdungsgemäße Compound kann ferner mit Natur-, Glas- oder Kunstfasern von 2 bis 50 Gewichtsprozent, vorzugsweise von 5 bis 35 Gewichtsprozent, besonders bevorzugt von 7 bis 20 Gewichtsprozent versehen werden. Zudem kann das Material eine Additivkomponente in einer Menge von 0 bis 50 Gewichtsprozent, bevorzugt von 10 bis 40 Gewichtsprozent, besonders bevorzugt von 20 bis 30 Gewichtsprozent umfassen. Eine Additivkomponente muss nicht zwingend im Material vorhanden sein.
Der hohe Kohlenstoffanteil bindet den Kohlenstoff in langlebigen Produkten dauerhaft. Bei kurzlebigen Produkten mit bioabbaubarer Matrix kann das erfindungsgemäße Material nach Gebrauch auch als Kompost verwertet werden. Dies gilt insbesondere für Verpackungsmaterialien, Pflanztöpfe etc. Der Kohlenstoffanteil verbleibt für mehrere hundert Jahre im Boden und führt zu einer wesentlichen Bodenverbesserung (Terra Preta).
Das erfindungsgemäße abbaubare Material ist aufgrund der verwendeten Komponenten bei Temperaturen ab 120° C flüssig oder zumindest fließfähig.
Dadurch lässt sich das Material in beliebige Formteile formen. Als "Aushärten" im Sinne der vorliegenden Anmeldung wird der Prozess verstanden, bei dem sich das Material nach der Erzeugung des Formteils durch chemische Prozesse oder durch Abbindeprozesse verfestigt. Das Aushärten beginnt unmittelbar nach dem Spritzprozess, Extrudieren, Pressen, Formen oder Drucken des Formteils und dauert an, bis das aus dem Material hergestellte Formteil in sich formstabil ist.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung weist der Verbundwerkstoff ein erstes Material als Matrixmaterial auf, das aus den folgenden Stoffen besteht oder diese zumindest umfasst: Zement, Gips, Mörtel, Putzmörtel, Kalkmörtel, Gipsmörtel, Lehmputze, Lehm, tonhaltige Lehme, Tone, Keramik, Glas, Metall, Kunstharz, Naturharz, Silikon, Elastomere, Agarose, Mono- und/oder Polysaccharide.
Agarose ist ein Polysaccharid aus Algen. Insbesondere handelt es sich bei der Agarose um ein Polysaccharid aus D-Galactose und 3,6-Anhydro-L-Galactose, die glycosidisch miteinander verbunden sind. Es sei angemerkt, dass der Begriff „umfassen“ weitere Elemente oder Verfahrensschritte nicht ausschließt, ebenso wie der Begriff „ein“ und „eine“ mehrere Elemente und Schritte nicht ausschließt. Die verwendeten Bezugszeichen dienen lediglich zur Erhöhung der Verständlichkeit und sollen keinesfalls als einschränkend betrachtet werden, wobei der Schutzbereich der Erfindung durch die Ansprüche wiedergegeben wird.
LISTE DER BEZUGSZEICHEN
1 Glasscheibe eines Fensters
2 Profil als Rahmen des Fensters 3 Gitter
4 Pflanzkübel
5 Mauer
6 Hocker
7 Pflanztopf

Claims

ANSPRÜCHE
1. Verbundwerkstoff umfassend: ein erstes Material als Matrixmaterial, wobei das erste Material insbesondere Kunststoff und/oder Baustoffe umfasst oder insbesondere aus Kunststoff und/oder Baustoffe besteht, und ein zweites Material als Füllstoff, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff zumindest teilweise Kohlenstoff ist und wobei der Verbundwerkstoff durch Extrusion, Strangpressen Formpressen, Blasformen, Rotationsformen, Gießen, Spritzgießen, Tiefziehen oder Vakuumformen hergestellt ist.
2. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, wobei das erste Material aus folgenden Stoffen besteht oder diese zumindest umfasst: Zement, Gips, Mörtel, Putzmörtel, Kalkmörtel, Gipsmörtel, Lehmputze, Lehm, tonhaltige Lehme, Tone, Keramik, Glas, Metall, Kunstharz, Naturharz, Silikon, Elastomere, Agarose, Mono- und/oder Polysaccharide.
3. Verbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Gewichtsanteil am Füllstoff des Kohlenstoffs zwischen 5% und 95%, insbesondere zwischen 20% und 80%, in ganz besonderem Maße zwischen 30% und 70% ist.
4. Verbundwerkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Material ein Elastomer, ein Silikon, ein Gummi, eine Duroplaste, eine Thermoplaste, Stärke oder Stärkeblends, eine Polymilchsäure (PLA), eine Polyhydroxybuttersäure (PHB), Celluloseacetate, aus gepressten Blättern der Betelpalme hergestellt, Harze, Saccharid, Polybutylensuccinat (PBS), Cellulosen oder Lignin ist.
5. Verbundwerkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verbundwerkstoff ein drittes Material als Additiv umfasst, wobei das Additiv ein Weichmacher und/oder ein Extender und/oder ein Stabilisator und/oder ein Lichtschutzmittel und/oder ein Flammschutzmittel und/oder ein Farbmittel ist.
6. Verbundwerkstoff nach Anspruch 5, wobei der Gewichtsanteil der Additive am Verbundwerkstoff zwischen 0,1% und 10%, insbesondere zwischen 2% und 8%, in ganz besonderem Maße zwischen 3% und 7% ist.
7. Verbundwerkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Material ein Biokohlenstoffist.
8. Verbundwerkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verbundwerkstoff ein Profil, insbesondere zur Herstellung von Fenstern, eine extrudierte/gepresste Platte für Möbel, Wände, Böden, ein spritzgegossenes Fassadenelement/eine Dachpfanne, ein spritzgegossener Mauerstein oder ein Pflanztopf ist, wobei der Pflanztopf eine hexagonale Ausformung hat.
9. Verfahren zur Herstellung des Verbundwerkstoffs nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfassend die Schritte:
Extrusion, Strangpressen Formpressen, Blasformen, Rotationsformen, Gießen, Spritzgießen, Tiefziehen oder Vakuumformen eines ersten Materials, wobei das erste Material insbesondere Kunststoff und/oder Baustoffe, insbesondere Zement, umfasst oder insbesondere aus Kunststoff und/oder Baustoffe, insbesondere Zement, besteht, wobei das erste Material als Matrixmaterial wirkt, mit einem zweiten Material, das als Füllstoff wirkt, wobei der Füllstoff Kohlenstoff umfasst und/oder wobei die Extrusion bei einer Temperatur zwischen 30° Celsius und 400° Celsius und einem Druck zwischen 0 bar und 500 bar erfolgt.
10. Computerprogrammprodukt, das ein Softwareprogramm zur Realisierung eines Verbundwerkstoffs aufweist, wobei das Computerprogrammprodukt einen Satz mit Befehlen umfasst, die veranlassen, ein Verfahren nach Anspruch 9 auszuführen.
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