JP2016517911A

JP2016517911A - ヒマワリ種子殻ないしヒマワリ種子外皮をベースとするバイオ材料製品

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Publication number: JP2016517911A
Application number: JP2016513358A
Authority: JP
Inventors: ヴェンデルン、ウルリッヒ; マイヤー、ウルリッヒ
Original assignee: SPC SUNFLOWER PLASTIC COMPOUND GmbH
Current assignee: SPC SUNFLOWER PLASTIC COMPOUND GmbH
Priority date: 2013-05-14
Filing date: 2014-05-14
Publication date: 2016-06-20
Also published as: WO2014184273A1; KR20160029744A; EA201592168A1; CA2912457A1; CN105377964A; US20160108187A1; BR112015028603A2; EP2997079A1

Abstract

【課題】従来のＷＰＣバイオ材料をバイオ材料製品のためのベースとして改善すること。【解決手段】ヒマワリ種子殻ないしヒマワリ種子外皮をベースとしたバイオ材料製品の製造方法であって、以下の工程：・コンパウンド化材料を調製ないし製造すること、但し、該コンパウンド化材料はヒマワリ種子殻材料ないしヒマワリ種子外皮材料とプラスチック材料のコンパウンド化によって得られる、及び、・前記コンパウンド化材料又は所定の処理により該コンパウンド化材料から得られるコンパウンド化材料を２６０℃以下の温度でバイオ材料製品に加工すること、但し、該バイオ材料製品におけるヒマワリ種子殻材料ないしヒマワリ種子外皮材料の全体部分は、該バイオ材料製品の全質量に関し２０〜６０質量％の範囲にある、を含む方法。【選択図】なし

Description

本発明は、ヒマワリ種子殻（Sonnenblumenkernschalen）ないしヒマワリ種子外皮（Sonnenblumenkernhuelsen）をベースとするバイオ材料製品に関する。

そのような製品のベース（基材ないし出発材料）は、例えば「ウッドプラスチックコンポジット」（略して“ＷＰＣ”）として、すなわち木材プラスチック複合材料（Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoff）として既に知られているバイオ材料（Biowerkstoff）ないしバイオコンポジットである。これらは「ウッド（ウッドファイバ）ポリマーコンポジット」または「木材ポリマー材料」とも称される。上述のバイオ材料は、種々の割合の木材−典型的には木粉−プラスチックおよび添加剤から製造され熱可塑性に加工される複合材料である。これらは多くの場合、押出成形、射出成形、回転成形（Rotationsguss）のようなプラスチック工業の現代的方法またはプレス技術によって、或いは熱成形法（Thermoformverfahren）によっても加工される。

ＷＰＣについては、木材（とりわけ木粉）を加工することが知られているだけではなく、例えばケナフ、ジュートまたは麻のような他の植物繊維（を加工すること）も知られている。

本発明で問題となるのは、従来既知のＷＰＣ、すなわち従来既知の天然繊維強化プラスチックを改善すること、とりわけその製造コストを出発材料のために低減することである。

従来既知のＷＰＣでは木材成分（Holzanteil）は通常２０％を超えており、例えば木質繊維成分（Holzfaseranteil）又は木粉成分（Holzmehlanteil）が５０〜９０％でありかつこれらの材料がポリプロピレン（ＰＰ）または利用頻度は落ちるがポリエチレン（ＰＥ）からなるプラスチックマトリックス（Kunststoffmatrix）に埋め込まれたＷＰＣが知られている。木材は熱に対して敏感なため、２００℃未満の加工温度しか利用可能ではない。それより高い温度では木材の熱的変性（Umwandlungen）及び分解が生じ、これにより、材料の特性が全体として不所望な態様で変化する。

従来既知の天然繊維強化プラスチックでは、添加剤の添加によっても、その独特の材料特性は最適化される。そのような材料特性は、例えば木材とプラスチックとの結合性（Bindung）、流動性、防炎性、呈色性（Farbgestaltung）及び、とりわけ外部（屋外）での使用のための、耐候性、紫外線耐性および有害生物抵抗性である。

それぞれ５０％までのポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）と木質繊維の混合物をベースにしてＷＰＣを製造することも既に知られている。このＷＰＣは、改質メラミン樹脂のような熱可塑性に加工される熱硬化性樹脂をベースとして、同様に開発中であり、竹のような木材類似製品の加工（製造）も同様であるが、これは「バンブープラスチックコンポジット（ＢＰＣ）」と称される。ＢＰＣは、木質繊維が竹繊維により置換されたＷＰＣ複合材料に分類される。

パーティクルボードまたはプライウッドのような従来の木質材料に対する上述のバイオ材料の利点は、材料の自由な３次元の形状付与性（成形可能性）及びより大きな耐湿性である。完全（純粋）なプラスチック（Vollkunststoffen）と比べると、ＷＰＣは、より大きい剛性と格段により小さい熱膨張係数を呈する。従来のバイオ材料の欠点は、製材（Schnittholz）と比べるとその破壊強度が小さくなっていることにもある。補強材が挿入された成形部材は、中実の成形部材や製材と比べると破壊強度がより大きい。遮断被覆（abschliessende Beschichtung）が施されていない成形部材の水分吸収率は、中実の成形プラスチック部材やフィルムないし流動体コーティングが施された成形部材よりも大きい。

上述のバイオ材料をテラス張板（Terrassendiele）として又はプレートの製造のために使用することは、とりわけ建設業、自動車産業および家具製造業におけるＷＰＣの使用、屋外領域における床張り（テラス、水泳プール等）、ファサードおよび家具のための、とりわけ熱帯木材に対する代替としてのＷＰＣの使用と同様に知られている。ＷＰＣ製の多種のイスおよび棚システムも知られている。さらなる適用は筆記用具、容器（Urnen）、家庭用器具である。ＷＰＣバイオ材料は、エンジニアリングの分野では電気絶縁用の形材（Profile）として使用され、自動車産業ではとりわけドア内張および小物棚として使用されている。

US 2009/0110654 A1 US 2002/0151622 A1

US 2009/0110654 A1 は、木材を除く一連の生物材料をベースとする、とりわけヒマワリ種子殻のようなヒマワリの構成要素をベースとするバイオプラスチックコンポジットを開示している。これに関し、プラスチック材料は、ポリオレフィン、ポリアセタール、ポリアミド、ポリエステル又はセルロースエステル及びセルロースエーテルの群に由来することも可能である。また、植物繊維の割合（成分）は通常は２５〜５０％であるが、加水分解された植物材料の場合は、この割合は顕著に一層大きいことも可能である。追求されている目的は、場合によっては臭気制御性試薬を添加して、臭気が弱いないし臭気が制御されたバイオプラスチックコンポジットを製造することである。

US 2002/0151622 A1 は、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を吸収するためのプラスチックコンポジットであって、これのために、とりわけヒマワリ種子殻のようなセルロース含有材料が極めて広い含有（gefasst）範囲（３〜８０％）で使用されるものを開示している。

US 2009/0110654 A1及びUS 2002/0151622 A1 に開示されている、とりわけヒマワリ種子殻をベースとするバイオプラスチックコンポジットでは、２０４℃までの加工温度しか使用されない。より高い温度は、コンポジットが損傷する可能性があるため、明確に推奨されていない（厳禁されている）。

最後に、Ｕｌｖｅｎ等は２０１０年のナショナルファームマネジメントカンファレンス（National Farm Management Conference）において、ヒマワリ種子殻のような植物繊維が５〜５０％の割合で使用される、とりわけＰＰ、ＰＥ、ＡＢＳ、更にはＰＭＭＡのようなプラスチックをベースとするバイオプラスチックコンポジットの製造について発表を行った。しかしながら、バイオプラスチックの温度安定性についての言及はなかった。更に、ヒマワリ種子殻の性質に関するパラメータについての正確な説明（定義付け）ないし境界（範囲）決定（Eingrenzung）も行われなかった。

本発明の第１の課題は、従来のＷＰＣバイオ材料を相応のバイオ材料製品のためのベースとして改善すること、とりわけコスト的により好都合に形成すること及びその材料特性を改善することである。更に、本発明に応じてコンパウンド化された（compoundiert）材料（コンパウンド化材料）の射出成形加工を可能にすることが望まれる。

この第１の課題は、請求項１の特徴を有するバイオ材料製品によって解決される。

有利な実施形態は従属請求項に開示されかつ特許請求されている。

本発明に応じ、木材、竹またはその他の木材類似繊維製品の代わりに、とりわけヒマワリ種子殻ないしヒマワリ種子外皮（莢）をバイオ材料のための出発材料（ベース）として使用すること及びそのような製品の製造のために使用することが提案される。

本発明に応じ、上記の課題を解決するために、ヒマワリ種子殻ないしヒマワリ種子外皮をベースとしてバイオ材料製品（バイオ材料）を製造するための本発明の方法は、以下の工程を含む：
コンパウンド化された（compoundiert）材料（コンパウンド化材料）を調製ないし製造すること、但し、
該コンパウンド化材料はヒマワリ種子殻材料ないしヒマワリ種子外皮材料とプラスチック材料のコンパウンド化（Compoundieren）によって得られる、
及び
前記コンパウンド化材料又は所定の処理により該コンパウンド化材料から得られるコンパウンド化材料を２６０℃以下の温度でバイオ材料製品に加工すること、
但し、該バイオ材料製品におけるヒマワリ種子殻材料ないしヒマワリ種子外皮材料の全体成分（Gesamtanteil）は、該バイオ材料製品の全質量（Gesamtmasse）に関し２０〜６０質量％の範囲にあり、及び
有利には、該バイオ材料製品は、
１ｇ／ｃｍ^３以上の密度、及び／又は
１０００ＭＰａ以上の弾性率（弾性係数）、及び／又は、
１０ＭＰａ以上の引張強度（抗張力）、及び／又は、
３％以上の破断伸び（Bruchdehnung）
を有する。

とりわけ好ましくは、（以上又は以下において「好ましくはないし好ましい（bevorzugt）」と称されているような）本発明の方法において、バイオ材料製品におけるヒマワリ種子殻材料ないしヒマワリ種子外皮材料の成分は、バイオ材料製品の全質量に関し３０〜５０質量％の範囲にあり、有利にはバイオ材料製品の全質量に関し４５質量％である。

本発明のバイオ材料製品のベースとして使用されるヒマワリ種子殻ないしヒマワリ種子外皮の本来的な生物学的供給源としてのヒマワリは、この世界の至る所で栽培されている。ヒマワリ生産の主目的は、基本的に、ヒマワリ種子及びとりわけその中身を獲得することである。種子の加工前には、ヒマワリ種子は皮むきされる必要があるが、これは、本来のヒマワリ種子がその殻ないし外皮から解放されることを意味する。この殻ないし外皮はヒマワリ種子生産の際に大量に発生するが、ヒマワリ種子生産の不所望の副産物として、他の使用目的のために、例えば家畜用飼料又は家畜用飼料の成分として、燃料として、バイオガスプラント等におけるバイオマスとして使用可能である。

ヒマワリ種子殻ないしヒマワリ種子外皮の利点は、先ず、これらが大量に発生するだけでなく、その寸法が小さいため既に比較的小さな形で存在することであり、従って、２６０℃以下の温度でバイオ材料製品に加工される本発明のコンパウンド化材料（“ＳＰＣ”、“Sunflower-Plastic-Composite（ヒマワリプラスチックコンポジット）”、バイオコンポジット）のための出発材料（同様に本発明のヒマワリ種子殻材料ないしヒマワリ種子外皮材料）を形成するための、例えば破砕（ないし粉砕：Zerkleinerung）のような更なる加工は僅かなものしか必要としないことである。従って、ヒマワリ種子殻ないしヒマワリ種子外皮の破砕ないし粉砕は、ＷＰＣ生産のための木粉の製造と比べると、エネルギー消費は格段に小さい。

ヒマワリ種子殻ないしヒマワリ種子外皮の使用ないし採用の特別の利点は、この殻ないし外皮は、例えば瓶、（蓋付き）円筒形小容器（Dosen）のような包装物ないし容器（Verpackung）、とりわけ飲食物用包装物ないし容器の製造に用いられるＳＰＣのための使用にも非常に適していることである。

従って、本発明は、（以上又は以下において定義されかつ「好ましくはないし好ましい」と称されるような）バイオ材料製品の製造のために以上又は以下において定義されるようなコンパウンド化材料（ＳＰＣ、ヒマワリプラスチックコンポジット）の使用にも関し、有利には、バイオ材料製品は、包装物、家財ないし造作、敷置可能なシート状部材及び自動車部品の構成要素（成分）であるか又はこれらを構成する。

尤も、とりわけ、最初の試みにおいて、破砕ないし粉砕されたヒマワリ種子殻ないしヒマワリ種子外皮は、とりわけＳＰＣとしての加工に適すること、従ってとりわけ保存される飲食物の味を不都合に又は何らかの態様で変化させることが決してない飲食物用包装物を製造できることが示された。

従って、（以上又は以下において定義されかつ「好ましくはないし好ましい」と称されるような）バイオ材料製品の製造のために以上又は以下において定義されるようなコンパウンド化材料（ＳＰＣ、ヒマワリプラスチックコンポジット）の本発明の使用において、包装物が飲食物用包装物、有利には（蓋付き）円筒形小容器又は瓶又はフィルム（Folie）であるものは、同様に好ましい。

従って、本発明は、包装物材料等を資源保護的に製造するための非常に持続可能な（サステナブルな）アプローチでもある。

更に、（以上又は以下において定義されかつ「好ましくはないし好ましい」と称されるような）バイオ材料製品の製造のために以上又は以下において定義されるようなコンパウンド化材料（ＳＰＣ、ヒマワリプラスチックコンポジット）の本発明の使用において、家財ないし造作（Mobiliar）は、ドア、ポット、植木鉢カバー（Blumenuebertopf）、箱、輸送用箱（Transportkasten）及び容器（Behaelter）からなる群から選択されることが好ましい。

追加的に、（以上又は以下において定義されかつ「好ましくはないし好ましい」と称されるような）バイオ材料製品の製造のために以上又は以下において定義されるようなコンパウンド化材料（ＳＰＣ、ヒマワリプラスチックコンポジット）の本発明の使用において、敷置可能なシート状部材（verlegbar Flaechenelement）は、床板（Bodendiele）又はテラス張板（Terrassendiele）であり、有利には敷板（デッキプレート：Decking）であることがとりわけ好ましい。

破砕ないし粉砕されたヒマワリ種子殻ないしヒマワリ種子外皮の加工は、有利には、ウッドプラスチックコンポジットの製造の場合と同様に行うことができる。

ヒマワリ種子殻ないしヒマワリ種子外皮の部分はバイオ材料製品の３０〜９０％とすることができ、該バイオ材料製品のプラスチックマトリックス（これは本願の開示においてプラスチック材料又はポリマーマトリックスとも称される）は好ましくは１つ、２つ又は３つ以上の成分（構成要素）を含み、該成分は以下のものからなる群から選択される：ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、アクリルニトリル・ブタジエン・スチロール（ＡＢＳ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリスチロール（ＰＳ）、ポリビニル（ＰＶ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリアミド（ＰＡ、有利にはタイプＰＡ６）、セルロース、酢酸セルロース（ＣＡ）、セルロイド、セロファン、バルカンファイバ、硝酸セルロース、プロピオン酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、澱粉、リグニン、キチン、カゼイン、ゼラチン及びポリヒドロキシアルカン酸（ＰＨＡ）。

本発明の方法において、プラスチック材料は以下のものからなる群から選択されることが好ましい：ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、アクリルニトリル・ブタジエン・スチロール（ＡＢＳ）、ポリラクチド（ＰＬＡ）、ポリスチロール（ＰＳ）、ポリアミド（ＰＡ）及びこれらの混合物。

ポリヒドロキシ脂肪酸（ＰＨＦ）とも称されるポリヒドロキシアルカン酸（ＰＨＡ）をベースとするプラスチックはそれ自体既に知られている。ＰＨＡは、飽和及び不飽和ヒロロキシアルカン酸（ヒドロキシ脂肪酸ともいう）から構成される天然に存在し大抵は直鎖状の、稀に分枝を有するポリエステルである。従って、一般的に、種々のヒドロキシアルカン酸モノマーの多様な組み合わせが可能であるため、ＰＨＡはモノポリマー（単重合体：Monopolymer）としてのみならず、コポリマー（共重合体）としても存在することができる。極めて多様なＰＨＡを構成するモノマーのこの多様性は、ポリマーにおけるモノマー相互間の結合関係及びモノマーの相互間の（量的）割合が種々に変更可能であるため、極めて多様な特性を有し多くの技術分野において応用可能な多様なＰＨＡプラスチックを提供することができる。一般的に、ＰＨＡは、非水溶性、熱可塑的に変形可能、非毒性及び生分解性である。

ヒマワリ種子殻ないしヒマワリ種子外皮は、コンパウンド化材料の成分（構成要素）としては、その熱感受性（敏感性）に基づき２６０℃の温度で加工することができる。

とりわけ好ましくは、本発明の方法において、コンパウンド化材料の加工は２５５℃以下、２５０℃以下、２４０℃以下の温度で実行され、とりわけ好ましくは１００℃〜２６０℃の範囲の温度で、有利には１５０℃〜２５０℃の範囲の温度で実行される。

２１０℃〜２４０℃の範囲の、有利には２３０℃以下の範囲の温度ではコンパウンド化材料の加工は可能であるが、２４０℃以上の範囲の温度では熱変性または熱分解が起こり得る。

添加剤の添加によって、本発明のバイオ材料の独特の材料特性、例えば、ヒマワリ種子殻ないしヒマワリ種子外皮とプラスチックとの結合性、コンパウンド化材料の流動性、防炎性、呈色性及び、とりわけ飲食物への適用のために、耐油性、紫外線耐性及び有害生物抵抗性は最適化される。

（以上又は以下において定義されかつ「好ましくはないし好ましい」と称されるような）本発明の方法において、バイオ材料製品は、２０００ＭＰａ以上の弾性率（弾性係数）を有することが好ましい。

更に、（以上又は以下において定義されかつ「好ましくはないし好ましい」と称されるような）本発明の方法において、バイオ材料製品は２０ＭＰａ以上の引張強度（抗張力）を有することが好ましい。

（以上又は以下において定義されかつ「好ましくはないし好ましい」と称されるような）本発明の方法において、バイオ材料製品は５０〜８０℃の範囲の、有利には７５℃以下の軟化温度を有すると同様に好ましい。

とりわけ好ましくは、コンパウンド化材料は、夫々５０％の、ＰＰ（ポリプロピレン）及び／又はＰＥ（ポリエチレン）及び／又はＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチロール）プラスチックと、ヒマワリ種子殻ないしヒマワリ種子外皮とを含む。そのようなコンパウンド化材料では、例えば、ＰＰの部分（Fraktion）と、（粉砕された）ヒマワリ種子殻ないしヒマワリ種子外皮の部分とが同じ量で使用されるが、該ヒマワリ種子殻ないしヒマワリ種子外皮は、その粒径、その含水量、その含油量（Oelgehalt）（これは本願においては油脂成分（油脂分）（Fettanteil）をも定義する）等に関する本願に記載の特性を有する。ＰＰ、ＰＥまたはＡＢＳのような上述のプラスチックの代わりに、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）またはＰＳ（ポリスチレン）またはＰＬＡ（ポリラクチド）も使用することも可能である。従って、プラスチック成分の最高加工温度が種子殻材料の最高加工温度より低い場合、加工温度は当該プラスチック成分によって決定される。

とりわけ好ましくは、（以上又は以下において定義されかつ「好ましくはないし好ましい」と称されるような）本発明の方法において、材料は、ヒマワリ種子殻材料ないしヒマワリ種子外皮材料と、ポリアミド、有利にはタイプＰＡ６、及び１つ、２つ又は３つ以上の添加物、有利にはタイプイルガフォス（Irgafos）１６８及び／又はイルガノックス（Irganox）１０７６及び／又はリコセン（Licocene）、有利にはタイプＰＰＭＡ、７４５２ＴＰ、とのコンパウンド化によって生成され、
但し、
ポリアミドの成分（Anteil）は、バイオ材料製品の全質量に関し６５〜７５質量％の範囲にあり、
及び
ヒマワリ種子殻材料ないしヒマワリ種子外皮材料の成分は、バイオ材料製品の全質量に関し２８〜３５質量％の範囲にある。

本発明のコンパウンド化材料（ヒマワリプラスチックコンポジット、ＳＰＣ、本願においてバイオ材料又はバイオコンポジットとも定義される）は、プラスチック生産において既に良好に導入されている方法によって加工できる。（例えば２１０〜２３０℃での）射出成形による加工はとりわけ好ましいが、他のプラスチック加工法の何れも容易に考えられかつ可能である。

とりわけ好ましくは、本発明の方法において、コンパウンド化材料又は所定の処理により該コンパウンド化材料から得られるコンパウンド化材料のバイオ材料製品への加工は、以下のものからなる群から選択される１つ、２つ以上又はすべての方法によって実行される：
押出成形、射出成形、回転成形（Rotationsguss）、プレス技術、熱成形法及び深絞り法（Tiefziehverfahren）。

射出成形の場合、コンパウンド化材料即ちプラスチックと破砕ないし粉砕されたヒマワリ種子殻ないしヒマワリ種子外皮とから構成される混合材料（Mischmaterial）は、溶融物の全ての部分が良好な流動性を有するように、均一でありかつ問題なしに配量可能である必要がある。

従って、ヒマワリ種子殻材料ないしヒマワリ種子外皮材料の粒径は０．０５ｍｍ〜２ｍｍの範囲にあるのが好ましく、とりわけ好ましくは、粒径は１ｍｍ未満である。とりわけ、ヒマワリ種子殻材料ないしヒマワリ種子外皮材料の粒径は０．０１〜０．５ｍｍの範囲にあるのが好ましく、とりわけ好ましくは、粒径は０．１〜０．３ｍｍの範囲にある。状況に応じては、そのような粒径は、種子外皮材料の大部分例えば９０％が既述の範囲にありかつ１０〜２０％がこの範囲外にあるとき（公差の不正確性に起因する）に、達成されているとすることも可能である。

好ましくは、ヒマワリ種子殻材料ないしヒマワリ種子外皮材料は大きな乾燥度を有する、すなわち、ヒマワリ種子殻材料ないしヒマワリ種子外皮材料の全質量に関し１〜１０質量％の範囲、有利には４〜８質量％の範囲、とりわけ好ましくは５〜７質量％の範囲の含水率を有する。

更に、ヒマワリ種子殻材料ないしヒマワリ種子外皮材料は、ヒマワリ種子殻材料ないしヒマワリ種子外皮材料の全質量に関し６質量％以下の、有利には４質量％以下の、とりわけ好ましくは１〜２質量％の範囲の油脂成分（油脂分）も有する。

かくして、好ましくは、追加的に、本発明の方法において、ヒマワリ種子殻材料ないしヒマワリ種子外皮材料は、夫々ヒマワリ種子殻材料ないしヒマワリ種子外皮材料の全質量に関し、
１〜１０質量％の範囲の、有利には４〜８質量％の範囲の、とりわけ好ましくは５〜７質量％の範囲の水成分（水分：Wasseranteil）
及び／又は
３ｍｍ以下の範囲の、有利には０．０１〜１ｍｍの範囲の、とりわけ好ましくは０．１〜０．３ｍｍの範囲の粒径、これにより、バイオ材料製品の弾性率及び／又は引張強度（抗張力）は大きくなる、
及び／又は
６質量％以下の、有利には４質量％以下の、とりわけ好ましくは１〜２質量％の範囲の油脂成分（油脂分：Fettanteil）
を有する。

ヒマワリ種子外皮のジオメトリと小さい耐衝撃性のために、射出成形の場合の壁厚は、純粋なプラスチック粒状物の場合よりも厚く設計される。より高い温度で剛性を素材（Masse）に与える著しく大きい熱変形耐性（Waermeformbestaendigkeit）が有利である。このため、ＳＰＣ成形品は比較的高い温度でも型枠から取り外すことができる。

本発明は、既述の通り、包装物の、有利には飲食物用包装物の、とりわけ好ましくは（蓋付き）円筒形小容器、瓶等の、製造のためのＳＰＣの使用にとりわけ適する。そのような包装物には、包装物全体をより頑丈にするために、及び、包装材料即ちＳＰＣにより場合によって引き起こされる例えばオイル、飲料等の包装された材料に対する感覚的な影響を排除するために、必要に応じ、内側ないし外側にコーティングを更に施すことができる。

ヒマワリ種子殻ないしヒマワリ種子外皮の使用は、本願において、「バイオプラスチックコンポジット」の製造のための外皮の好ましい使用である。

既述のように、天然繊維強化ポリマーにおいては、木材ないし木質繊維等をコンパウンド材料（Compoundmaterial）として使用し、これによって木材プラスチックコンパウンド材料（これは後に更に加工される）を製造することが既に知られている。更なる加工の際に、コンパウンド材料は溶融されるか又はいずれにせよ熱的に強く加熱されて、流動性に従って加工可能にされる。尤も、２００℃の温度に達すると、ウッドプラスチックコンポジット材料の場合、この加熱は非常に問題である。なぜなら、木材に対する熱的要求（負荷）は２００℃以降の温度領域から過度に大きくなり、そのため、（木質）材料は有害な作用を被るからである。ポリマーすなわちポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチロール（ＰＳ）又はポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）のようなポリマーマトリクスは、とりわけそのクリープ特性（Kriechverhalten）及び低い熱変形耐性のために、大抵の構造的適用には適さず、高温即ち２００℃をはっきりと超える温度では、例えば射出成形等で加工できない。ウッドプラスチックコンポジット材料から成る支持要素（tragend Elemente）は、ＰＰ又はＰＥベースのウッドプラスチックコンポジット（ＷＰＣ）よりも著しく良好な機械的特性をも有していなければならない。

既述の通り、高機能プラスチック（Hochleistungskunststoff）をマトリックスとして使用することは、（２００℃までの）溶融温度の設定により極めて強く制限されている。これに加えて、利用可能な工業的ポリマーは非常に高価であるため、経済的に殆ど採算が取れない。

種々の試験により、本発明のＳＰＣバイオ材料は３００℃までの加工温度でも製造可能であること、いずれの場合にも２２０℃〜２５０℃の範囲での加工は材料劣化を引き起こさず、従って、機械的特性を許容可能な価格で著しく改善できることも、今や明らかになった。

以上及び以下において定義されているヒマワリ種子殻材料ないしヒマワリ種子外皮材料の加工により得られる本発明のコンパウンド化材料は、とりわけ自動車工業分野において又はフィルムや袋、包装物、工業及び消費財、張板（Diele）、敷板（デッキプレート：Decking）、容器（Behaelter）、かご、（円筒形）大型ごみ容器（Muelltone）、家具の形態で従来使用ないし利用されていたプラスチック製品の構成要素として又はその上その完全な代替物として利用可能なバイオ材料製品の製造のために有利に使用及び適用できる。

自動車工業分野については、例えば、ホイールハウジング（Ratkasten）のシェル（Schale）（いわゆるホイールアーチ（Radhausschale））、エンジンカバー又は更には車両床裏面カバー（Unterbodenverkleidung）が考慮される。フィルム及び袋の分野では、とりわけ、貯蔵用フィルム（Silofolie）、包装用フィルム及び袋の製造のための本発明のバイオ材料の使用を指摘することができる。包装物及び容器の分野では、とりわけ、本発明に応じ、飲食物用包装物、（円筒形）大型ごみ容器又はプラスチック製（蓋付き）円筒形小容器及び相応の容器の製造を指摘することができる。本発明のバイオ材料の本発明に応じた特別な使用としては、飲料用ボックス（Getraenkekiste）、パン入れ（Brotkaesten）及び植木鉢（Planztopf）の製造も考慮され、家屋・庭園分野では、家財ないし造作（Mobiliar）、例えば椅子、ベンチ、テーブルやテラス張板（Terrassendiele）及びドア、の製造が考慮される。

最後に、ヒマワリ種子殻材料の体積成分ないし割合（Volumenanteil）及び／又はその粒径によって、本発明のバイオ材料の耐衝撃性は所望の態様で調整可能であることが（本発明により）明らかとなった。

既述の通り、本発明のバイオ材料製品ないし本発明のコンパウンド化材料（バイオコンポジット）はヒマワリ種子殻ないしヒマワリ種子外皮を含んでいるため、本発明のバイオ材料製品ないし本発明のバイオコンポジットは、ベース材料（基材ないし出発材料）として、ヒマワリ種子殻ないしヒマワリ種子外皮を有する。本願においてヒマワリ種子外皮材料について述べる場合、これはヒマワリ殻、ヒマワリ種子殻、ヒマワリ外皮と同義である。テーマとなっているのは常にヒマワリ種子の殻材料である。

本発明は、以上又は以下において定義される方法に応じて製造可能なバイオ材料製品にも関する。

殻材料の種子からの分離後即ち皮剥ぎ後、含水量（含水率）、粒径又は油脂成分（油脂分）に関し、殻材料が、本願に応じて特に有利であるとして使用されるパラメータとは異なるパラメータを有する場合、該材料は相応に処理及び加工される。例えば殻材料が１５％の含水量を有する場合、この含水量は乾燥によって目標を定めて所望の値（例えば８％以下）に低減される。殻材料が皮剥ぎ後に過度に大きな粒径を有する場合、更に粉砕することよって所望の粒径が達成される。殻材料が皮剥ぎ後に過度に大きい油脂成分（油脂分）を有している場合、通常の油脂吸収プロセスによって（熱処理によっても可能である）、殻中の油脂成分が目標を定めて低減される。

以下に、バイオ材料の典型的な組成を挙げるが、この組成は、一方では所望の技術的特性を満たし、他方では従来のプラスチックないしバイオプラスチックより格段に好都合なものである。

バイオプラスチック“ＡＢＳ／ＳＰＣ３０”
５２０ｋｇのＡＢＳ（アクリルニトリル・ブタジエン・スチロール）、３００ｋｇの種子殻、３０ｋｇの添加物（芳香剤）、３０ｋｇの添加物（耐衝撃性）、３０ｋｇの添加物（湿潤剤）、３０ｋｇの添加物（流動性）、３０ｋｇの添加物（接着促進剤（Haftvermittler））、３０ｋｇの添加物（剥離剤（Schleppmittel））。

次に、これらの材料の混合物を通常のようにコンパウンディング（Compoundierung）に供し、そして、その結果として得られるコンパウンド化材料から所望のバイオ材料製品を所望の形態で、例えば押出成形又は射出成形又は回転成形又はプレス技術又は熱成形法で、製造することができる。

接着促進剤添加物としては、例えば、ＡＬＴＡＮＡグループの製品及び会社であるＢＹＫＡｄｄｉｔｉｖｅｓ＆Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社の製品“ＳＣＯＮＡＴＰＰＰ８１１２ＦＡ”（ポリプロピレン天然繊維コンパウンドのための及びＴＰＥ−Ｓコンパウンドにおける接着調整剤（Haftungsmodifikator））、技術データシート、０７／１１版、が適する。この製品の技術データシートは表１として挙示されている。

剥離剤添加物としては、ＡＬＴＡＮＡグループの会社であるＢＹＫＡｄｄｉｔｉｖｅｓ＆Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社の製品“ＢＹＫ−Ｐ４２００”（熱可塑性コンパウンドの臭気とＶＯＣ（Volatile Organic Compound：揮発性有機化合物）放出を低減するための剥離剤）、データシートＸ５０６、０３／１０版、が適する。この製品のデータシートは表２として添付されている。

臭気発生に対する添加物としては、Ｃｉｂａ社の製品である“ＣｉｂａＩＲＧＡＮＯＸ１０７６”（加工および長期熱的安定性のためのフェノール系一次酸化防止剤）が特に適すると思われる。加工安定化のためのさらなる添加物として、Ｃｉｂａ社の製品“ＣｉｂａＩＲＧＡＦＯＳ１６８”（加工安定化剤）が適している。ポリプロピレン材料としては、製品“ＭｏｐｌｅｎＥＰ３００Ｋ−ＰＰ−ＬｙｏｎｄｅｌＢａｓｅｌｌＩｎｄｓｔｒｉｅｓ”が特に適する。この製品のデータシートは表５として添付されている。

“ＰＰ／ＳＰＣ５０”という社内名称の他のコンパウンド化材料（バイオ材料）の更なる組成は以下のとおりである。
４５％ＰＰＭｏｐｌｅｎＥＰ３００Ｋ、Ｇｒ（顆粒）
５０％ヒマワリ殻
イルガフォス（Irgafos）１６８、Ｐｕ（粉末）、０．２０％
イルガノックス（Irganox）１０７６、Ｐｕ（粉末）、０．３０％
ＢＹＫＰ４２００、２．００％
スコナ（Scona）ＴＰＰＰ８１１２ＦＡ、Ｐｕ（粉末）、２．５％

上記の構成要素（成分）は通常のようにコンパウンド化され、その結果生じるコンパウンド化材料は、次いで、所望のバイオ材料製品を製造するために、本願において以上又は以下に記載される方法、例えば押出成形、射出成形、深絞り、回転成形、プレス技術、熱成形法によって加工できる。

本願においてコンパウンド化（Compoundieren）又はコンパウンディング（Compoundierung）という語を使用する場合、これは、ヒマワリ種子殻材料ないしヒマワリ種子外皮材料をプラスチック材料と共に処理加工することを意味し、具体的には、補助剤（Zuschlagstoff）（充填剤ないしフィラー、添加物等）の混合によって本発明のバイオ材料の特性プロフィールの目標を定めた最適化をも含む改良（加工）処理（プロセス）（Veredelungsprozess）を意味する。コンパウンディングは、例えば押出成形機（例えば２軸スクリュウ押出成形機、但し、対向回転式２軸スクリュウ押出成形機によって及び遊星ギヤ押出成形機及びコニーダーによって実行することも可能である）で実行され、とりわけ、搬送、溶融、分散、混合、脱気及び圧縮形成の方法操作を含む。

コンパウンド化の目的は、プラスチック原料から、加工及び応用のために可及的に最高の特性を備えるプラスチック成形用素材（Kunststoffformmasse）を調製（提供）することである。

コンパウンド化によって、最終的に、（以上又は以下においてコンパウンド化材料として定義される）出発バイオ材料が（例えば、ペレット、顆粒等として）製造されるが、この出発バイオ材料は、複数の個別出発成分（構成要素）、即ち（種子）殻材料、ポリプロピレン、添加物等を、しかも混合された形態で含む。通常は、コンパウンド化材料（バイオ材料）は、中間製品（半製品）として、ペレット等の形態で製造されるため、その後、プラスチック加工機、例えば射出成形機において、所望のバイオ材料製品を製造するために更に加工することができる。

ヒマワリ加工の副産物とプラスチックを組み合わせること、以って、資源節約的かつ持続可能な態様でプラスチック製造の原油依存性を３０％〜７０％だけ低減することが、本発明によって可能になる。

これに関連して、本発明のコンパウンド化材料（バイオコンポジットないしバイオ材料）の加工は、ＣＯ_２サイクル（Haushalt）に対しても、該材料から製造される製品のエコバランス（Oekobilanz）に対しても極めてポジティブな影響を与える。

本発明のバイオ材料―これはバイオポリマーと称することも可能である―の加工処理を３００℃までの温度で実現すること（最初の試験（Tests）でこの結果が得られた）、及び、著しく改善された機械的特性を備える新規のバイオ材料（バイオポリマー）を許容可能な価格で提供することも、本発明によって可能になる。

とりわけ、本発明のバイオ材料（バイオポリマー）はあらゆる製品分野で使用することが可能であり、既存の道具を加工のために問題なしに使用することが可能である。

極めて大きなバイオ充填（ないし占有）度（Biofuellgrad）を有しかつ工業的バイオプラスチックとして問題なしに加工可能なコンパウンド化材料（バイオ材料（バイオポリマー））を開発するという本発明の目的は、説得力のある態様で達成された。最後に、上述のプラスチック（ＰＰ、ＰＥ、ＡＢＳ、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＳ（ポリスチロール）、ＰＡ（ポリアミド［有利にはタイプＰＡ６］）の代わりに、ポリラクチド（ポリ乳酸）（略してＰＬＡ）とヒマワリ種子殻（その粉末）を混合ないしコンパウンド化することも可能である。これにより、プラスチック全体における生物成分の割合がさらに高まる。ＰＬＡプラスチックそれ自体は、既に知られており、一般的に、化学的に互いに結合された多数の乳酸分子から形成され、ポリエステルに属する。ポリラクチド（ＰＬＡ）プラスチックは生体適合性である。

本発明は、以下においてＰＰ／ＳＰＣ５０と称されるコンパウンド化材料（バイオコンポジット）を、追加的に、保護を求める（特許請求する）ことを意図する。この材料は、とりわけ、ヒマワリ種子殻ないしヒマワリ種子外皮をベースとするバイオコンポジットないしバイオ材料のことをいうが、このＰＰ／ＳＰＣ５０材料の正確な仕様は表６として添付されている。

このバイオ材料ないしバイオコンポジットであるタイプＰＰ／ＳＰＣ５０は、粉末の形態で存在しかつ好ましくは表７に示された特性を有するヒマワリ種子外皮材料を含んで構成されるコンパウンド化材料である。なお、表７中の個々の特性における２０％程度までの上下へのずれは依然として本発明の枠内にある。

即ち、ヒマワリ（種子）殻粉が８％以下の水分を有すべきことが表７において提案されているが、水分が１０％以下又は６％以下でありかつ残油含量が３％未満又は５％未満であれば、依然として本発明の枠内にある。

コンパウンド化材料の正確な処方（Rezeptur）の一例は表８として添付されているが、この場合も同様に、個々の量データの２０％程度までの上下のずれは依然として本発明の範囲内に含まれる。

添加物リコセン（Licocene）ＰＰＭＡ７４５２ＴＰについてのデータシートも本発明のより良き理解のために添付されている。

本発明のバイオ材料のとりわけ好ましい特性は表６に記載されているが、厚み、Ｅ率（弾性率）、引張強度（抗張力：Zugfestigkeit）、破断伸び（Bruchdehnung）、曲げ弾性率（Biege-Modul）、曲げ強度（Biegefestigkeit）、曲げ応力に対する伸び（die Dehnung bei Biegespannung）、（ノッチ無し）シャルピー衝撃強度及びノッチ付きシャルピー衝撃強度の値がとりわけ好ましい。この場合も、表６に示した値の上下に２０％程度までの変動範囲は依然として本発明の範囲内に含まれる。

例えばイルガノックス（Irganox）１０７６のような表８に示した更なる添加物は表３に記載されており、添加物Ｃｉｂa（登録商標）ＩＲＧＡＦＯＸ（登録商標）１６８は表４に記載されている。プラスチック材料ＰＰモプレン（Moplen）ＥＰ３００Ｋは表５にも記載されているポリプロピレン材料である。

本発明のコンパウンド化材料（即ち本発明のバイオ材料ないし本発明のバイオコンポジット）は、とりわけ射出成形にも適しており、そのため、２５０℃までの温度での、有利には２１０〜２４０℃の範囲の温度での加工に適している。

本願は、請求項１に記載のバイオ材料製品の製造のための更なるコンパウンド化材料として、以下においてＰＬＡ／ＳＰＣ４５と称されるバイオ材料も開示する。これは、５０〜６０％の範囲の、有利には５５％の質量成分を有するバイオポリマー（例えばインジオ（Ingeo）２００３Ｄ）から構成され、４０〜５０％の範囲の、有利には４５％の質量成分を有するヒマワリ種子殻材料を用いてコンパウンドが開発・製造されているコンパウンド化材料（バイオ材料ないしバイオコンポジット）である。本発明の一実施例の詳細なデータは表１０に記載されている。表１１には、製法（Rezeptur）が理解可能な形で再度示されており、とりわけ、該表に記載されたタイプＮａＫｕＸＰ１００４５ＳＰＣからの本発明のバイオ材料の製造法も示されている。

表１２には、本発明の製品ＰＬＡ／ＳＰＣ４５の更なる技術データが記載されている。ポリマー・プラスチックとして製品インジオ２００３Ｄが使用される場合、これは、ネイチャーワークス（NatureWorks）ＬＬＣ社のＩｎｇｅｏ（商標）Ｂｉｏｐｏｌｙｍｅｒ２００３Ｄを意味する。この天然（植物由来）プラスチック製品Ｉｎｇｅｏ（商標）Ｂｉｏｐｏｌｙｍｅｒ２００３Ｄのデータシートと個々のデータは、ネイチャーワークスＬＬＣ社、ミネトンカ大通り１５３０５、ミネトンカ市、ミネソタ州、５５３４５のウェブサイトを介して参照することができる。ネイチャーワークス社はカーギル（Cargill）社の子会社である。

製品Ｉｎｇｅｏ（商標）Ｂｉｏｐｏｌｙｍｅｒ２００３Ｄの仕様は表１３として添付されている。Ｉｎｇｅｏ（商標）Ｂｉｏｐｏｌｙｍｅｒ２００３Ｄは、とりわけ、ポリラクチド（ＰＬＡ）即ちポリ乳酸をベース（基材）とするプラスチックである。ポリ乳酸は乳酸の重合によって生成される。他方、乳酸は糖及び澱粉の乳酸菌発酵産物である。乳酸の異なる異性体即ちＤ型とＫ型の重合の際に、得られるプラスチックの所望の性質に相応するよう、ポリマーが混合される。更なる性質は、グリコール酸のようなコポリマー（共重合体）によって達成することができる。

更に、（以上又は以下において定義されかつ「好ましくはないし好ましい」と称されるような）本発明の方法において、バイオ材料製品の材料は、２０ＭＰａ以上、有利には４０ＭＰａ以上の降伏応力（Streckspannung）を有することが好ましい。

更に、（以上又は以下において定義されかつ「好ましくはないし好ましい」と称されるような）本発明の方法において、バイオ材料製品は、３％以上、有利には４〜８％の範囲、とりわけ好ましくは本願に挙示した実施例の範囲の破断伸びを有することが好ましい。

（以上又は以下において定義されかつ「好ましくはないし好ましい」と称されるような）本発明の方法において、バイオ材料製品は、６０〜８０℃の範囲、有利には７０〜７５℃の範囲、とりわけ好ましくは７５℃の軟化温度を有することがとりわけ好ましい。この場合、本発明のコンパウンド化材料（バイオ材料ないしバイオコンポジット）の熱変形耐性は、８０℃までの温度でもなお保証されており、（５時間にわたる煮沸（Kochen）によって試験される）水分吸収は０．５〜３％の範囲、有利には１．５％のみに留まる。

本願において説明されているようなタイプＰＬＡ／ＳＰＣ４５のバイオコンポジットは、ポリ乳酸（ＰＬＡ）とヒマワリ種子殻粉をベースとする純粋に生物学的に分解可能な重合（高分子）化合物であり、タイプＰＬＡ／ＳＰＣ４５のバイオ材料ないしバイオコンポジットは、とりわけ、上述のすべての類型の製品の、例えば、小容器（Gefaess）のような容器（Behaelter）の、射出成形部材の製造に適している。この場合、この本発明のバイオ材料ないしバイオコンポジットは射出成形で加工可能であるという性質を有するだけではなく、表１２に示した機械的性質は数多くの応用例に対する適用に極めて説得的である。ＰＬＡ／ＳＰＣ４５は、とりわけ、十分に大きなＥ率（弾性率）、大きな降伏応力、並びに極めて優れた（印象的な）破断伸びと併用される大きな曲げ強度によって特徴付けられる。

本発明によれば、ヒマワリ（種子）殻材料がポリアミド（ＰＡ）材料（有利にはタイプＰＡ６）とコンパウンド化されるバイオコンポジットも本発明によって製造することができる。この場合、例えば、ポリアミド材料の成分を好ましくは６０〜８０％の範囲、有利には凡そ６５〜７５％の範囲、とりわけ有利には凡そ６８％とし、ヒマワリ殻材料の成分を凡そ２０〜６０％の範囲、有利には３０〜５０％の範囲とすることができる。最後に、材料には添加物も混合される。この混合物は、例えば、僅かなパーセント表記の割合、例えば０．１％のイルガフォス１６８、凡そ０．２％のイルガノックス１０７６、凡そ１％のリコセン、有利にはタイプＰＰＭＡ、７４５２ＴＰのリコセンである。

ここで注意すべきことは、上述の添加物の成分（分量割合）は変更することも可能であること、従って、バイオコンポジットに要求される技術的性質に応じて夫々０．０１〜３％の範囲とすることも可能であることである。

以下には、表１、２、５〜８及び１０〜１２を示す。

表３、４、９及び１３は既に公開されており、インターネットを介してアクセス可能であるので、出願書類には添付しなかった。

上述の本発明のＳＰＣのすべてのバージョンないしタイプについていえることは、出発プラスチック即ち例えばＰＰ、ＰＥ、ＰＶＣ、ＡＢＳ、ＰＬＡ、ＰＳ、ＰＡ等にヒマワリ（種子）殻繊維を導入することによって、例えば射出成形、押出成形等後の完成したプラスチック製品の剛性（Steifigkeit）を目標を定めて高めることができると同時に、バイオ材料プラスチック製品の強度（Festigkeit）も同じに又は大きくすることができる。

原（出発）プラスチック材料即ちＰＰ、ＰＥ、ＰＶＣ、ＡＢＳ、ＰＬＡ、ＰＳ、ＰＡ等に対するこの改善された性質は極めて有利にしてかつ驚くべきものであり、同時に、明確により少ない初期コストで達成することができる。というのは、（種子）殻材料１トン当たりのコストは、プラスチック材料（ＰＰ、ＰＥ等）の出発材料としての原油１トン（当たりのコスト）のほんの一部（Bruchteil、fraction）でしかないからである。

既に説明したように―以下において本願に開示されるすべてのバイオ材料組成物にも同様に当てはまるが―ヒマワリ（種子）殻は、脱殻（殻剥き）プロセスにおいて、ヒマワリ種子の中身（種子本体：Kernkoerper）から分離される。その際、依然として種子本体の一部が（種子）殻（種皮）に付着したまま残留することがあり、これにより、８％までの大きな油脂成分（油脂分）が生じることがある。

最後に、かくして、殻も、殻の処理されていない繊維も、１２％までの水成分（水分）を依然として含み、そのため、プラスチックと当該殻とのコンポジットの製造に適しないということも起こり得る。

脱殻プロセスを適正化することにより、殻の油脂成分を目標を定めて４％未満に減少することができると同時に、粉砕装置で粉砕される殻をその際同時に乾燥して、その含水量を所望されるように調節すること、例えば２％未満の含水量とすることも可能である。

脱殻後、殻部分は粉砕されるが、調整された寸法は、従ってその結果として粒径ないし繊維長さも、本発明のバイオ材料のＥ率（弾性率）及び引張強度（抗張力）に対し所望の影響を及ぼす。

この場合、繊維長さが大きい程、本発明のバイオ材料のＥ率（弾性率）及び引張強度（抗張力）もそれだけ一層大きくすることができる。

この関係は図１に模式的に示されている。

これによれば、繊維が粗い程（＝繊維が長い程）、バイオ材料はそれだけ一層硬くなる（強くなる：steifer）という法則（ないし原理）が少なくとも認められる。

従って、使用する繊維の所与の長さは、本発明のバイオ材料部材の所望の機械的性質にも影響を及ぼす。

図２には、（ノッチ無し）シャルピー衝撃強度／ノッチ付きシャルピー衝撃強度に対する関係も示されている。

最後に、接着促進剤（Haftvermittler）の選択によっても、繊維特性ないしＳＰＣ材料特性及びマトリックス材料を適合化することができる。

図３と図４は、Ｅ率（弾性率）及び引張強度（抗張力）に対する接着促進剤及びその量の影響を示す。これらの図において、接着促進剤の使用を多くすることにより、引張強度は、より少ない接着促進剤を使用する場合よりも一層大きいことを明確に見出すことができる。

このことは、接着促進剤（ＨＶ）を含まないＳＰＣについてのＥ率及び引張強度の大きさを考えると、とりわけはっきりとしている。

とりわけ、接着促進剤の使用によって、接着促進剤を含まないＰＰないし接着促進剤を含まないＳＰＣと比べてＥ率をはっきりと大きくすることができることが著明である。

図５と図６は、例えば、ＰＰ（ポリプロピレン）のようなオリジナルのプラスチック製品から出発した場合に、Ｅ率が、所与の処置により、引張強度ないし引張強度／耐衝撃性について影響を受ける様子をグラフに示したものである。

即ち、図５は、オリジナルのＰＰから出発した場合に、繊維長さを大きくすることにより、Ｅ率がはっきりと大きくなることができ、かくして、例えばＳＰＣでは５０％の繊維を含むだけで接着促進剤を含まなくても、（引張強度からの）Ｅ率が著しく大きくなることを示している。相応の接着促進剤を使用することにより、Ｅ率を更に大きくすることができる。

図５に示したグラフは、繊維の使用により、オリジナルのＰＰ製品から出発した場合に、引張強度は、まず一旦低下するが、相応の接着促進剤の使用によって、再び急速に大きくなって元の値に戻ることができることも示している。

相応の関連については図６も示している。オリジナルのポリプロピレンプラスチック（ＰＰ）から出発した場合に、繊維例えば５０％のヒマワリ（種子）殻繊維の添加により、まず、引張強度は低下し（これについては図５からも既に分かっている）、次いで、相応の接着促進剤の添加により、引張強度は再びオリジナルのＰＰのほぼその従前の値になるようにすることができる。

しかしながら、同時に、５０％の繊維を含みかつ接着促進剤を含むＳＰＣ製品の耐衝撃性は、オリジナルのＰＰ製品と比べて低下しており、例えば図示の例では凡そ１２ｋＪ／ｍ^２から凡そ４ｋＪ／ｍ^２に低下している。

既に説明したように、接着促進剤としては、他のものと比べて、無水マレイン酸（ＭＡＨ）グラフトポリマーが適する。無水マレイン酸は無水条件下で天然繊維のＯＨ基と、本願の例ではヒマワリ（種子）殻の繊維と反応し、その際、共有結合を形成する。この結合により、繊維とマトリックスの間の良好な接着ないし結合（Haftung）が生成される。

図７はその一例を示す。

しかしながら、無水マレイン酸（ＭＡＨ）を任意の量でポリマー鎖にグラフト（接枝ないし分枝付加）することはできない。

典型的な接着促進剤は０．５％〜１．５％のＭＡＨ含有量を有するが、２％を明白に超えるものもある。尤も、接着促進剤の効力（有効性）はＭＡＨ含有量のみで決定されるものではない。

従って、接着促進剤とポリマーマトリックスの適合性は、接着促進剤の流動挙動、並びにコンパウンドへの計量投与（Zudosierung）の位置及び方法と同様に重要である。

本発明のＳＰＣは、大きな固有トルクと大きなＬ／Ｄを有する現代の同方向回転式（gleichlaeufig）二軸スクリュウ押出機で製造される。

繊維の計量投与は、溶融物における揮発分除去（脱気）と繊維の低剪断分散のために多くの時間を稼ぐために、可及的に上流において実行される。ＳＰＣ半製品の顆粒化ないしペレット化（Granulierung）は、通常、水中及び水冷ダイフェースペレット化（Unterwasser- und Wasserringgranulierung）で実行されるが、ストランドペレット化（Stranggranulierung）も可能である。

図８は、本発明のＰＰＳＰＣ４５材料即ち４５％までのヒマワリ（種子）殻繊維を含む材料と比較した、ＰＰランダムコポリマー（ＰＰＣｏｐｏ）に基づく射出成形グレードの標準製品の例を示す。

本発明のＰＰＳＰＣ４５材料は、曲げ強度、密度及び熱変形耐性のような値や、引張強度のような値では、ＰＰＣｏｐｏコポリマー材料と殆ど異ならない。

これに対し、Ｅ率や曲げ弾性率では、その性質ははっきりと向上しており、反対に、耐衝撃性では、ＰＰＣｏｐｏ以下となっている。

図９は、ＰＬＡＳＰＣ３０とＰＬＡ標準を比べたグラフを示す。この場合、ＰＬＡＳＰＣ３０は、ＰＬＡ標準材料に対しはっきりとより大きい引張強度及び破断伸び（Reissdehnung）を有する。

図１０には、ＡＢＳＳＰＣ３０とＰＰＳＰＣ４５の対比を示す。

最後に、図１１は、ＰＰＳＰＣ６０ＸＣと標準ＰＰコポリマーの対比を示す。ここで、ＰＰＳＰＣ６０ＸＣは、材料の６０％がヒマワリ（種子）殻繊維材料によって形成されることを意味する。この場合においても分かることは、曲げ強度、熱変形耐性、Ｅ率及び曲げ弾性率はＰＰコポリマーに対しはっきりと向上しており、反対に、ノッチ付き（シャルピー）衝撃強度については少々低下し、（ノッチ無しシャルピー）衝撃強度についてははっきりと低下していることである。引張強度については実用上変わらない。

既述の通り、上記の例の全てにおいて、Ｅ率、引張強度、（ノッチ無しシャルピー）衝撃強度、ノッチ付き（シャルピー）衝撃強度、曲げ弾性率、曲げ強度、密度及び熱変形耐性の値に対し、接着促進剤の選択、その量の選択によって、更には、選択された繊維長さの質ないし繊維部分の量によって、所望の態様で影響を及ぼすことができるため、射出成形でも押出成形でも所望の態様で、上述の各図に列記した所望の性質を有するプラスチック製品に加工できるバイオコンポジット材料を生成することができる。

表１
データシート
０７／１１版

ＳＣＯＮＡＴＰＰＰ８１１２ＦＡ

ポリプロピレン天然繊維コンパウンドのための及びＴＰＥ−Ｓ−コンパウンド中の接着性調整剤

化学構造

特性データ

上記の値は仕様値ではなく、典型的な結果データである。

推奨添加量

導入及び方法
コンパウンド中に調整剤を均一に分布させる

応用分野

性質及び利点

注意
供給形態：粉末

保管及び輸送

表２
データシートＸ５０６
０３／１０版

ＢＹＫ−Ｐ４２００

熱可塑性コンパウンドの臭気及びＶＯＣ放出を減少するための剥離剤

化学構造

特性データ

導入及び方法
ＢＹＫ−Ｐ４２００は、コンパウンディングの間又はコンパウンディングの前にプラスチックに供給するものとする

使用分野

■ 特別推奨使用分野
□ 推奨使用分野

作用
ＢＹＫ−Ｐ４２００の添加により、真空脱気中のコンパウンドの臭気及び放出を引き起こす成分が減少され、更には完全に除去される。

性質及び利点

注意
この添加物の十分な作用を達成するために、少なくとも１００ｍｂａｒの真空脱気が推奨される。可能な限り、押出機の端部の直前の脱気開口のみで作業すべきである。

表５

マテリアルデータセンター｜データシートモプレン（Moplen）ＥＰ３００Ｋ
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マテリアルデータセンターは、世界をリードするプラスチックの情報システムであり、大規模なプラスチックデータバンク、計算プログラム、ＣＡＥインターフェース、文献データバンク及び成分データバンクを提供する。マテリアルデータセンターの更なる情報については、www.datacenter.comにアクセスされたい。

これは、モプレンＥＰ３００Ｋ−ＰＰＬｙｏｎｄｅｌｌＢａｓｅｌｌＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓ社の無料のマテリアルデータセンターデータシートである。

マテリアルデータセンターは、モプレンＥＰ３００Ｋの以下の機能を提供する：
単位換算、ＰＤＦデータシートの印刷、他のプラスチックとの直接比較、スナップフィット計算（Schnapphakenberechnung）、梁撓み計算（Biegebalkenberechnung）

本紙において、マテリアルデータセンターがモプレンについて提供する更なる情報を概観できる。

以下のリンクにより、このデータシートの相応のデータに直接アクセスできる：

レオロジー特性値単位試験基準
ＩＳＯデータ
メルトボリュームフローレート（ＭＶＲ） 5.4 cm³/10min ISO 1133
温度 230 ℃ ISO 1133
荷重 2.16 kg ISO 1133
メルトフローインデックス（ＭＦＩ） 4 g/10min ISO 1133
ＭＦＩ温度 230 ℃ ISO 1133
ＭＦＩ荷重 2.16 kg ISO 1133

機械的特性値単位試験基準
ＩＳＯデータ
引張弾性率 1200 MPa ISO 527-1/-2
降伏応力 27 MPa ISO 527-1/-2
降伏伸び 7 % ISO 527-1/-2
破断伸度 50 % ISO 527-1/-2
シャルピー衝撃強度（＋２３℃） N kJ/m² ISO 179/1eU
ノッチ付きシャルピー衝撃強度（＋２３℃）10.5 kJ/m² ISO 179/1eA
ボール押込硬度 53 MPa ISO 2039-1

温度特性値単位試験基準
ＩＳＯデータ
荷重撓み温度（０．４５ＭＰａ） 75 ℃ ISO 75-1/-2
ビカット軟化温度（Ａ） 150 ℃ ISO 306
ビカット軟化温度（５０℃／ｈ５０Ｎ） 71 ℃ ISO 306

その他の特性値単位試験基準
ＩＳＯデータ
密度 900 kg/m³ ISO 1183

特徴

加工方法
射出成形、その他の押出成形、熱成形

特別な特性値
衝撃耐性／衝撃耐性化
特徴
インパクトコポリマー
用途
多目的
利用可能地域
欧州、中東／アフリカ

免責事項
著作権はM-Base Engineering＋Software GmbHに帰属する。M-Base Engineering＋Software GmbHはこの情報の正確性について責任を負わない。このデータの使用は利用者の自己責任で行うべきであり、M-Base GmbHは如何なる責任も免責される。このことはとりわけ結果として生じた損害の補償に対する要求に対して適用される。材料の使用に関する如何なる決定も当該材料の製造業者による確認が必要であることを明確に指摘する。このことはこのシステムのすべての内容に適用される。更に、著作権にも留意すべきである。

マテリアルデータセンターはM-Base Engineering＋Software GmbHによって提供される。M-Base Engineering＋Software GmbHはこのシステムに瑕疵がないことについて如何なる補償もしない。材料の使用のいかなる決定も夫々の製造業者による個別の保証が必要である。

この材料、例えば物質群、製造業者の住所、場合によってはデータシートや使用例に関する更なる情報については、www.materialdatacenter.com にアクセスされたい。情報の一部は登録した利用者しか利用できない。スタートページには、無料登録のためのリンクがある。

http://www.materialdatacenter.com/ms/de/Moplen/LyondellBasell+Industries/Moplen ...
2012年7月19日

表６
製品データシート
ＰＰ／ＳＰＣ５０

概念：ヒマワリ（種子）殻の「原皮（Ursprungsverpackung）」内のヒマワリ油。

ヒマワリ加工の副産物としての原料ヒマワリ種子外皮はＣＯ２の閉鎖（循環）サイクルによって環境中立的である。

ＳＰＣによって、２５０℃までの加工温度を実現することができる。従って、ＳＰＣによるポリマーマトリックスＰＰ、ＡＢＳ及びＰＡの使用が可能である。このため、種々の工業分野においてＳＰＣを使用することができる。

機械的特性：
特性基準単位値
乾燥
密度 ISO 1183 g/cm³ 1.07
ＭＶＲ ISO 1183 (190℃/2.16kg) cm³/10min 1.2
弾性率 ISO 527 MPa 2400
引張強度 ISO 527 MPa 24.5
破断伸度、公称 ISO 527 Wo 4.1
曲げ弾性率 ISO 178 MPa 2400
曲げ強度 ISO 178 Mpa 40
曲げ応力時伸び（最大） ISO 178 % 4.5
シャルピー衝撃強度23℃ ISO 179/1eU kJ/m² 12
ノッチ付きシャルピー衝撃強度23℃ ISO 179/1eA kJ/m² 3.6

温度特性／その他
ビカット軟化温度／Ｂ ISO 306 ℃ 75
熱変形耐性 ISO 75-1 (0.45MPa) ℃ 79
水分吸収（５時間煮沸） ISO 62 方法2 1.5

加工条件
材料（溶融）温度射出成形 ℃ 190
型壁温度 ℃ 30

表７
仕様／製品データシート

表８

ＰＰ／ＳＰＣ５０
２０１３年５月１３日付最終組成に基づく

基準：１トン
製品：ＰＰ／ＳＰＣ５０
組成５

成分／操作％量（kg）
ＰＰモプレンＥＰ３００Ｋ、ペレット 53.70% 537.00
（種子）殻 45.00% 450.00
イルガフォス１６８、粉末 0.10% 1.00
イルガノックス１０７６、粉末 0.20% 2.00
ＯＡ６０１０粉末 0.00% 0.00
リコセンＰＰＭＡ７４５２ＴＰ 1.00% 10.00
コンパウンディング 1,000.00
委託粉砕（粉末化）（Lohnvermahlung） 450.00
合計 100% 1,000.00

表１０

コンパウンド−データシート

押出機： Leistriz ZSE 27 MX-40D スクリュウ構造：標準
型：丸ダイシングル .4mm サイドフィード：二軸スクリュウ

注予め乾燥した場合（８時間）のＰＬＡ
ダイ出口に蒸気発生
ダイ出口に僅かなドルーリング（垂れ）発生
フィルタ挿入（Siebeinsatz）なしで加工
冷却槽通過後に圧縮空気乾燥
溶融物のスチフネスは小さい（充填剤部分に対する感受性大→最大４５％）及び
充填剤のブリッジ形成⇒ポリマー鎖の断裂が頻出、不均一な計量
（質量測定は定期的に検査すべし！）

表１１
−ＰＬＡ／ＳＰＣ４５−
組成及び製造
ＮａＫｕＸＰ１００４５ＳＰＣ

材料：
ネイチャーワークス社のＰＬＡ５５％Ｉｎｇｅｏタイプ：２００３Ｄ
ＳＰＣによるヒマワリ４５％粒度０．３〜０．５ｍｍ

製品の生物学的性質の最大化、原材料の最大部分の再生可能性及び分解の際の良好な生体適合性を保証するために、接着促進剤は使用しなかった。

材料の準備（調製）：
Ｉｎｇｅｏ２００３Ｄを終夜８時間７０℃で乾燥する
ヒマワリを含水率約２％に乾燥する真空炉で乾燥
初期障害（除去（Abzug）、ストランド冷却及び亀裂）は２時間続く材料は再び水分を取り込んでしまっているであろうが、恐らくは取り込んでない

装置構成：
取入部：
主取入部によるＰＬＡ及びヒマワリの計量
副計量は空状態で同時実行
制限要因はスクリュウへのヒマワリ粉の供給であった
ブリッジ形成、Leistriz ZSE 27MXは取入部に特別に深いスクリュウフライトを有するが、最大アウトプットの５０％のみ

表１２

ＮａＫｕ

ＮａＫｕＸＰ１００ＳＰＣ４５の技術データシートバージョン１．０

製品：ＮａＫｕＸＰ１００ＳＰＣ４５
適用：射出成形

１名称、用途
ａ）商品名：開発コード、商品コードは未付与
ｂ）用途：ポリ乳酸／ヒマワリ（種子）殻をベースとする生分解性重合（高分子）化合物
射出成形品例えば容器（Gefaess）の製造

２機械的特性：

試験内容試験法単位値
密度（23℃） DIN 53479 g/cm³ n.a.

弾性率 ISO 527-2 MPa 4500
降伏応力 ISO 527-2 MPa 45.1
曲げ弾性率 ISO 178:2011 MPa 4900
曲げ強度 ISO 178:2011 IMpa 85
ノッチ付き衝撃強度(23℃) ISO 180/1A kJ/m² n.a.
破断伸度 DIN 534525 ％ 6.7

３温度特性：
試験内容試験法単位値
熱変形耐性 1.89MPa DIN 53461 ℃ n.a.

４その他の特性：
色褐色

Claims

ヒマワリ種子殻ないしヒマワリ種子外皮をベースとしたバイオ材料製品の製造方法であって、以下の工程：
コンパウンド化材料を調製ないし製造すること、但し、
該コンパウンド化材料はヒマワリ種子殻材料ないしヒマワリ種子外皮材料とプラスチック材料のコンパウンド化によって得られる、
及び
前記コンパウンド化材料又は所定の処理により該コンパウンド化材料から得られるコンパウンド化材料を２６０℃以下の温度でバイオ材料製品に加工すること、
但し、該バイオ材料製品におけるヒマワリ種子殻材料ないしヒマワリ種子外皮材料の全体部分は、該バイオ材料製品の全質量に関し２０〜６０質量％の範囲にあり、及び
有利には、該バイオ材料製品は、
１ｇ／ｃｍ^３以上の密度、及び／又は
１０００ＭＰａ以上の弾性率、及び／又は、
１０ＭＰａ以上の引張強度、及び／又は、
３％以上の破断伸び
を有する、
を含む方法。
請求項１に記載の方法において、
バイオ材料製品におけるヒマワリ種子殻材料ないしヒマワリ種子外皮材料の部分は、該バイオ材料製品の全質量に関し３０〜５０質量％の範囲にあり、有利には該バイオ材料製品の全質量に関し４５質量％である、
方法。
請求項１又は２に記載の方法において、
プラスチック材料は、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、アクリルニトリル・ブタジエン・スチロール（ＡＢＳ）、ポリラクチド（ＰＬＡ）、ポリスチロール（ＰＳ）、ポリアミド（ＰＡ）及びこれらの混合物からなる群から選択される、
方法。
請求項１〜３の何れかに記載の方法において、
コンパウンド化材料の加工は２５５℃以下、２５０℃以下、２４０℃以下の温度で実行され、とりわけ好ましくは１００℃〜２６０℃の範囲の温度で、有利には１５０℃〜２５０℃の範囲の温度で実行される、
方法。
請求項１〜４の何れかに記載の方法において、
バイオ材料製品は、２０００ＭＰａ以上の弾性率を有する、
方法。
請求項１〜５の何れかに記載の方法において、
バイオ材料製品は２０ＭＰａ以上の引張強度を有する、
方法。
請求項１〜６の何れかに記載の方法において、
コンパウンド化材料又は所定の処理により該コンパウンド化材料から得られるコンパウンド化材料のバイオ材料製品への加工は、
押出成形、射出成形、回転成形、プレス技術、熱成形法及び深絞り法
からなる群から選択される１つ、２つ以上又はすべての方法によって実行される、
方法。
請求項１〜７の何れかに記載の方法において、
ヒマワリ種子殻材料ないしヒマワリ種子外皮材料は、夫々ヒマワリ種子殻材料ないしヒマワリ種子外皮材料の全質量に関し、
１〜１０質量％の範囲の、有利には４〜８質量％の範囲の、とりわけ好ましくは５〜７質量％の範囲の水成分
及び／又は
３ｍｍ以下の範囲の、有利には０．０１〜１ｍｍの範囲の、とりわけ好ましくは０．１〜０．３ｍｍの範囲の粒径、これにより、バイオ材料製品の弾性率及び／又は引張強度は大きくなる、
及び／又は
６質量％以下の、有利には４質量％以下の、とりわけ好ましくは１〜２質量％の範囲の油脂成分
を有する、
方法。
請求項１〜８の何れかに記載の方法において、
バイオ材料製品は５０〜８０℃の範囲の、有利には７５℃以下の軟化温度を有する、
方法。
請求項１〜９の何れかに記載の方法において、
材料は、ヒマワリ種子殻材料ないしヒマワリ種子外皮材料と、ポリアミド、有利にはタイプＰＡ６、及び１つ、２つ又は３つ以上の添加物、有利にはタイプイルガフォス（Irgafos）１６８及び／又はイルガノックス（Irganox）１０７６及び／又はリコセン（Licocene）、有利にはタイプＰＰＭＡ、７４５２ＴＰ、とのコンパウンド化によって生成され、
但し、
ポリアミドの成分は、バイオ材料製品の全質量に関し６５〜７５質量％の範囲にあり、
及び
ヒマワリ種子殻材料ないしヒマワリ種子外皮材料の成分は、バイオ材料製品の全質量に関し２８〜３５質量％の範囲にある、
方法。
請求項１〜９の何れかにおいて定義されるようなバイオ材料製品の製造のために請求項１〜９の何れかにおいて定義されるようなコンパウンド化材料（ＳＰＣ、ヒマワリプラスチックコンポジット）の使用であって、有利には、
バイオ材料製品は、包装物、家財ないし造作、敷置可能なシート状部材及び自動車部品の構成要素であるか又はこれらを構成する、
使用。
請求項１１に記載の使用において、
前記包装物は飲食物用包装物、有利には円筒形小容器又は瓶又はフィルムである、
使用。
請求項１１又は１２に記載の使用において、
コンパウンド化材料は、ドア、ポット、植木鉢カバー、箱、輸送用箱又は容器の製造のために使用される、
使用。
請求項１１〜１３の何れかに記載の使用において、
前記敷置可能なシート状部材は、床板又はテラス張板であり、有利には敷板である、
使用。
請求項１〜１０の何れかに記載の方法に応じて製造可能なバイオ材料製品。