JP2023515942A - ポップコーン含有成形部品の製造における電磁放射の使用 - Google Patents

Abstract

ポップコーン含有成形部品の製造における電磁放射の使用。本発明は、ラジオ波技術又はマイクロ波によって自動成形機又は同様のプレス装置で硬化されるポップコーンと、合成および／又は天然バインダーとからなる２次元および３次元の成形部品および複合材に関する。これらの技術により、軽量の２次元および３次元の成形部品および複合材は、包装用、内装および外装部品（例えば、自動車および移動住宅建設）、衝撃吸収材、空間分割要素、家具、消費財、断熱材用の建築業界向けとして製造することができる。【選択図】図１

Description

本発明は成形部品の分野に関連し、この成型部品は、例えば、包装用、自動車産業（内装および外装）、吸音材、断熱材用、または消費財産業において使用される。そのような成形部品は製造が容易で、また、軽量であり、好ましくは、完全にまたは部分的に再生可能な原料からなる。

このような成形部品は、これまで、主にポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニルおよびポリスチレンから製造されてきた。４つのプラスチックファミリーから製造されたこれらの成形部品は、低密度、疎水性表面、良好な加工性、および低い熱伝導率などの正の特性に加えて、多数の負の特性を有する。

負の特性は、材料がしばしば非常に脆く、非常に低い耐薬品性および軟化温度を有することである。さらに、これらのプラスチックから製造された製品は多くの場合、非常に低い融解温度を示し、１００℃をいくらか超える温度でさえ、プラスチックが融解し、ドリップバーニングが生じる。これらの滴下物は発火し、延焼の原因となることがある。適切であるが、しばしば非常に毒性のある難燃剤を使用することによって、可燃性を低下させることができる。これまで、環境および健康に極めて有害な臭素化添加剤（ポリ臭素化ジフェニルエーテルまたはヘキサブロモシクロドデカン）が使用されてきた。

さらに、これらのプラスチックは、大部分が有限の化石原料から製造され、そのいくつかはリサイクルが困難である。陸上や、特に世界の海洋におけるプラスチック廃棄物の増加は、地球規模で深刻化する生態系問題となってきている。燃焼は二酸化炭素を放出し、プラスチック粒子は食物連鎖に入り、分解は汚染物質を放出する。ＥＵや国連などの機関は継続的な経済成長と不変の消費行動のために、プラスチックに関連する環境問題は引き続き増加すると指摘している。一般によく知られているこれらの健康および環境問題のために、代替案の要求は近年、どんどん大きくなっている。

したがって、別の成形部品を製造するための方法を提供することが目的である。

この目的は、請求項１に記載の方法によって達成される。したがって、ポップコーン含有成形部品を製造するための方法が提案され、成形部品を製造している間、それらは、≧３０ｋＨｚ～≦３００ＧＨｚの周波数範囲のターゲット電磁放射を一時的に受ける。

驚くべきことに、本発明の多くの用途において、グッド～エクセレントの特性（低い熱伝導率、優れた寸法安定性、優れた吸音特性および低い可燃性を含む）を有する多数の成形部品を製造することができ、これは、主に再生可能な原料、すなわちポップコーンからなることが見出された。さらに、（例えば、パフコーン（ｐｕｆｆｅｄ ｃｏｒｎ）と比較して）ポップコーンは低い含水量しか有さず、したがって、電磁放射の低い効率しか期待されなかったが、驚くべきことに、提案の方法はポップコーン含有成形部品を製造するのに適していることが示された。≧３０ｋＨｚから≦３００ＧＨｚまでの周波数範囲における電磁放射のターゲット使用は、ほとんどの用途に対して、以下の少なくとも１つ以上の利点を有する。

－放射はマイクロ波またはラジオ波の範囲内にあり、対応するジェネレーターが広く利用可能であり、その結果、この方法は、簡単な方法で実行することができる。

－成形部品が適切なキャビティを有する自動成形機によって製造される場合（下記参照）、キャビティがさらに発熱体を備えていれば、自動成形機では、より高温でより短いドゥエル（dwell）時間が可能である。

－従来の製造（プレス工程、スチームインジェクション工程）に比べて、ラジオ波の利用による省エネルギー化。

－２次元、２．５次元および３次元成形部品を製造することができる（例えば、包装）。

－密度が非常に低い製品を製造することができる（発泡スチロールに匹敵する）。

－製造は、比較可能なプラスチック製品よりも安価であることが多い。

－成形部品は、通常、完全にリサイクル可能である。

－以下に説明するように、必要とされるバインダーの量は本発明による方法によってさらに減少させることができ、またはバインダーを完全に省略することさえできる。

－本発明による方法は非常に短いプレス時間（１～５秒／ｍｍ板厚、特に２～３秒／ｍｍ板厚）で、かつ均一に加熱することによって、ポップコーンから、グッド～エクセレントの特性（４０～２３０ｋｇ／ｍ^３の間の非常に低い嵩密度、低い熱伝導率、優れた寸法安定性、優れた吸音特性、および低い可燃性を含む）を有する２次元および３次元の広範囲の成形部品を製造することができる。

本発明による方法の使用により特に多くの用途が達成され得る。この成型部品は、パフコーンまたは他の未処理の植物部分から直接製造される成形部品、すなわち、例えば、パフコーンが熱を入れることによって型内で膨張した成形部品と比較して、特に均質な構造を有し、また、特に低密度を有する。

さらに、本発明による方法の使用により特に多くの用途が達成され得る。この成型部品は、例えば熱処理によりパフコーンから得られる他の成形部品と比較して、比較的良好な安定性を有する。この成型部品は、例えば横方向引張強度および／またはリフトオフ強度を有する。したがって、本発明による方法は特に低密度の成形部品を実現することができ、他の成形部品と比較して、さらに十分な安定性を有しているため、様々な用途に利用できる。

本発明における「ポップコーン」という用語の意味は特に、パフコーン（トウモロコシ油（Ｚｅａ ｍａｙｓ），コンバミクロスペルマ（ｃｏｎｖａｒ． Ｍｉｃｒｏｓｐｅｒｍａ））のように、場合により適切なグリース化の後に急速に高温に加熱されると爆発し、種子中に存在する水が急激に蒸発し、それにより種子中に含有されるデンプンを泡状コンシステンシー（ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙ）に変換する全ての材料を含む。このような挙動は、とりわけ、キノア穀物、アマランス、コメまたはコムギで知られており、これらの基本材料に基づく材料はまた、本発明の意味内で「ポップコーン」と明示的に言い、「ポップコーン」として包含され、ここで、用語「ポップコーン」はトウモロコシのみに限定されることを意図せず、特に、単純さ、明瞭さ、および可読性の理由で選択された。

用語「ターゲット（ｔａｒｇｅｔｅｄ）」は特に、適切な放射線源の使用を含む。

以下の方法の説明において、「成形部品」と言う場合、製造の間の成形部品の前駆体も含まれることが意図されることに留意されたい。用語「成形部品」は、明確には完成した成形部品のみに限定されるものではなく、成形部品が作られる製造工程の間の材料や物品も含むことを意図しており、前駆体材料および物品に対する用語「成形部品」の使用は、制限の目的ではなく、とりわけ、読みやすくするためのものである。

本発明の意味において、「成形部品を製造する」という用語は、成形部品の実際の形状が形成される方法の工程を意味すると特に理解される。言い換えれば、提案の方法では、成形部品の形状の形成中に、成形部品は≧３０ｋＨｚ～≦３００ＧＨｚの周波数範囲の電磁放射に、ターゲット方法で一時的に曝露される。

好ましい実施形態によれば、本方法は電磁放射を与えている間に、成形部品の表面で少なくとも部分的な結合（ｂｏｎｄｉｎｇ）および／または溶融(ｍｅｌｔｉｎｇ)が生じるように実施される。

好ましい実施形態によれば、本方法は、電磁放射が使用されるとき、成形部品の表面の少なくとも１つの領域が、≧７０℃の温度に達するように実施される。本発明の好ましい実施形態によれば、これは、専ら電磁放射の使用によって達成することができる。本発明の別の実施形態によれば、追加の発熱手段が設けられる。これらは、例えば、ヒーティングエレメントまたは高温蒸気の使用であってもよい。

好ましくは、電磁放射が使用されるとき、成形部品の表面の少なくとも１つの領域が、≧１００℃、さらに好ましくは≧１５０℃の温度に達成するように、本方法が実施される。

好ましい実施形態によれば、電磁放射は、≧２０Ｗ～≦５０００Ｗ、より好ましくは≧５０Ｗ～≦４０００Ｗ、さらに好ましくは≧８０Ｗ～≦３０００Ｗ、最も好ましくは≧１００Ｗ～≦２５００Ｗの電力を有する。

好ましい実施形態によれば、成形部品は、電力密度（成形部品の面で測定された）が≧１Ｗ／ｃｍ^２～≦２５０Ｗ／ｃｍ^２、より好ましくは≧２Ｗ／ｃｍ^２～≦２００Ｗ／ｃｍ^２、さらに好ましくは≧５Ｗ／ｃｍ^２～≦１５０Ｗ／ｃｍ^２、最も好ましくは≧１０Ｗ／ｃｍ^２～≦１００Ｗ／ｃｍ^２であるように電磁波に曝露される。

本発明の好ましい実施形態によれば、電磁放射の振幅は、≧１ｋＶ～≦１０ｋＶである。

本発明の好ましい実施形態によれば、製造の間、ラジオ波が使用される。特に、これは、≧３０ｋＨｚ～≦３００ＭＨｚの周波数範囲の波を指す。

本発明の好ましい実施形態によれば、製造の間、マイクロ波が使用される。これは、特に≧３００ＭＨｚ～≦３００ＧＨｚの周波数範囲の波を指す。

好ましい実施形態によれば、この方法はプレス工程を含み、成形部品をプレスしている間に、これらは、≧３０ｋＨｚ～≦３００ＧＨｚの周波数範囲の電磁放射に、ターゲット方法で一時的に曝露される。特に、２５ＭＨｚ～３０ＭＨｚの周波数範囲が有利である。

本発明の好ましい実施形態によれば、本発明による方法は、以下の工程を含む。

ａ）ポップコーンの製造、
ｂ）ポリマーによる、工程ａ）で製造されたポップコーンの任意の疎水化、
ｃ）任意の後処理、
ｄ）バインダーの任意の添加、
ｅ）成形部品の製造、
ｆ）成形部品表面の任意のコーティング、および
ｇ）任意のラミネーション。

したがって、本発明の好ましい実施形態によれば、少なくとも方法の工程ｅ）において、成形部品が、≧３０ｋＨｚ～≦３００ＧＨｚの周波数範囲の電磁放射にターゲット的に曝露されることが提供される。

方法の個々の工程は以下でより詳細に説明され、任意のサブ工程は必要に応じて他のサブ工程と組み合わせることができる。

ａ）ポップコーンの製造
トウモロコシ穀粒は、様々な方法によって膨張させることができる。

本発明の好ましい実施形態によれば、成形部品の製造に使用されるポップコーンは、パフ加工によって製造される。用途に応じて、未処理の穀粒を使用することができ、または適切な種子、例えばトウモロコシの穀粒は、最初に粉砕され、その後、定められたプロセスであるビクセル（Ｂｉｃｈｓｅｌ）プロセス（ＷＯ１９９９０４２００５Ａ１）に従い、圧力と温度の下で穀粒の断片を膨張させる。デンプン含有穀粒をパフするための他の方法としては、例えば、ホットプレート、熱風機およびマイクロ波が挙げられる。

本発明の好ましい実施形態は、Ｃｅｒｅｘ ＡＧ、ＣＨ－３３６８ Ｂｌｅｉｅｎｂａｃｈから、いわゆるＣｅｒｅｘプロセスを使用する。このプロセスは、プレヒーティングエレメント、リアクター、およびエクスパンションチャンバの３つのセクションに分けることができる。まず、トウモロコシ粉をプレヒーティングエレメント内で約１００℃まで均一に加熱し、次いで、このトウモロコシをリアクター内で熱蒸気で処理し、プロセスの最後に、このトウモロコシをエクスパンションチャンバに投入する。ここで、トウモロコシ穀粒（トウモロコシ粉）は、減圧により一定期間、膨張させられる。最後に、パフ化した材料を回収し、パフ化していない成分（Ｂｉｃｈｓｅｌ，ｎ．ｄ．）から分離する。Ｃｅｒｅｘ法によるトウモロコシ粉のポップコーン顆粒への変換はほとんどの用途でほぼ１００％であり、パフ化されないミールはわずか５％未満にすぎない。

さらに、工程ｂ）の前に、ポップコーンは再度粉砕されてもよく、その結果、本発明の好ましい実施形態では、本方法が、工程ａ）と工程ｂ）との間で実施される工程ａ１）を含む。

ａ１）パフポップコーンをつぶす。

工程ａ１）は、従来の製造技術のいずれかを用いて実施することができる。

ｂ）ポリマーの使用による任意の疎水化
工程ｂ）において、ポップコーンは、最終的にポリマーによって基本的に囲まれるように疎水化される。これは、好ましくはポップコーンを混合して、ポリマーおよび／または前駆体物質、またはポリマーおよび／または前駆体物質を含有する溶液を噴霧することによって行うことができる。

疎水化またはコーティングプロセスの後、この結果物は、好ましくは（例えば、空気圧で）運搬可能、注入可能な疎水性ポップコーン顆粒である。本発明の好ましい実施形態によれば、疎水化後に、コーティングされたポップコーン顆粒を架橋することができるようにポリマーが選択される。

ｃ）任意の後処理
本発明の好ましい実施形態によれば、工程ｂ）の後、得られた疎水化ポップコーンの後処理が行われる。好ましくは、それは≧６０℃～≦１５０℃の温度に加熱される。

これは、得られるポップコーン顆粒の疎水性をさらに改善するので、多くの用途において有利であることが見出された。

ｄ）バインダーの任意の添加
用途に応じて、さらなるバインダーを添加することができる。特に、熱可塑性プラスチック、熱硬化性樹脂、アミノプラスチック、フェノプラスチック、イソシアネート、タンパク質、タンニン、デンプン、合成もしくは天然のバインダーまたはバインダーの混合物が使用され、例えば、尿素－ホルムアルデヒド樹脂、メラミン－ホルムアルデヒド樹脂、メラミン－強化尿素－ホルムアルデヒド樹脂、タンニン－ホルムアルデヒド樹脂、フェノール－ホルムアルデヒド樹脂、ポリマージフェニルメタンジイソシアネート、またはそれらの混合物が好ましい。

好ましくは、成形部品中のバインダーの量（重量パーセントで、成形部品の重量に基づく）は、≦１０％、好ましくは≦５％である。

バインダーは、任意の従来の混合または流動プロセス、例えば、異なる混合ユニットで顆粒を噴霧することによって添加することができる。

ｅ）成形部品の製造
成形部品を製造している間、成形部品は≧３０ｋＨｚ～≦３００ＧＨｚの周波数範囲の電磁放射に、ターゲット方法で一時的に曝露される。

好ましくは、ポップコーン顆粒を型に入れ、その中で、≧３０ｋＨｚ～≦３００ＧＨｚの周波数範囲の電磁放射に、ターゲット方法で一時的に曝露することができる。

成形部品は、好ましくはわずかに増加した圧力および／または温度のもとで、ポップコーン顆粒から製造される。この工程では、≧３０ｋＨｚ～≦３００ＧＨｚの周波数範囲の電磁放射がターゲット方法で使用される。

ここで、好ましい圧力（過圧）は、≧０．１ｂａｒ～≦１０ｂａｒ、好ましくは≦６ｂａｒ、特に好ましくは≦５～７ｂａｒである。

しかしながら、代替的に、成形部品は、負圧下で製造することもできる。好ましい負圧は≧０．１ｂａｒおよび≦３ｂａｒである。

好ましいプレス時間は、≧０．５ｓ／ｍｍ成形部品および≦２４ｓ／ｍｍ成形部品、好ましくは≦８ｓ／ｍｍ成形部品である。

そのような成形部品を製造するために、好ましくは２つの技術が使用される。

１）圧縮成形
この方法は、わずかに湾曲した部品、または平坦な部品に特に好ましい。このプロセスの適用の主な分野は通常、自動車産業、包装産業であり、ここでは、２次元または３次元構造を有するより大きな部品の製造に関わる。

プロセスの開始時に、成形化合物、すなわち、ポリマーによって囲まれたポップコーンは、任意のバインダーとともにキャビティ内に導入され、圧力ピストンの使用によって封止される。この圧力によって、成形化合物は金型によって決められた形状になる。キャビティ内の成形化合物は加圧下で加熱され、≧３０ｋＨｚ～≦３００ＧＨｚの周波数帯の電磁波を照射される。

熱硬化性樹脂がポリマーとして使用されるとき、温度はとりわけ、硬化プロセスに影響を及ぼすために使用され、熱可塑性プラスチックの場合、プラスチックを溶融させる。完成部品は型から取り出され、必要に応じてさらに加工またはコーティングまたはラミネートされ得る（例えば、デンプン系フィルムまたはＰＵフィルム）。

２）自動成形機の使用
この技術は、通常、より高い圧力および／または温度を可能にする特殊な自動成形機の使用を伴う。ここで、第１のプロセス工程は成形化合物（すなわち、ポップコーン、任意のポリマーによって囲まれたポップコーンおよび任意のバインダー）を空気圧で圧縮し、閉じられた特殊自動成形機に圧縮された成形化合物を充填することからなる。あるいは、成形化合物を真空によってキャビティ内に搬送することもできる。

≧３０ｋＨｚ～≦３００ＧＨｚの周波数範囲のターゲット電磁放射、必要に応じ圧力を用いて、成形材料を所望の硬化温度にし、それによって、ポリマーは、用途に応じて、完全に架橋される。

ポップコーン粒子が相互に架橋または融合された後、成形部品は、最終プロセス工程において型部品から外される。次いで、成形部品は、コーティングまたはラミネートされ得る（例えば、デンプン系フィルム、ＰＵまたはＰＬＡフィルム、フロック加工）。

ｆ）成形部品表面の任意のコーティング
用途に応じて、成形部品表面は、例えば、ダイの塗布によって、例えば、ラッカリング（ｌａｃｑｕｅｒｉｎｇ）によってコーティングすることができる。成形部品表面はまた、用途に応じてフロック加工することができ、さらなる含浸層を適用することも有利であり得る。

ｇ）任意のラミネーション
用途に応じて、代替的に又は追加的に、ラミネーションを行うことができる。この場合、ラッカー、接着剤またはワックスなどの通常のラミネーション剤を使用することができる。

本発明はまた、本発明による方法によって製造される成形部品に関する。

本発明の好ましい実施形態によれば、成形部品は、ポリマーおよびバインダーの両方を含む。

好ましい実施形態によれば、成形部品は、実質的にポップコーン、ポリマーおよびバインダーを含むか、または実質的にそれらからなる。

「実質的に」は、９５％以上、好ましくは９７％以上、より好ましくは９９％以上の比率を意味する。したがって、本発明によれば、ポップコーンの大部分は、ポリマーによって囲まれている。

好ましくは、ポリマーおよびバインダーの合計割合が成形部品に対して≦１５％（重量／重量）、さらに好ましくは≦１０％（重量／重量）である。ポリマーおよびバインダー（存在する場合）のより低い割合は成形部品をより軽くし、再生可能な原料（＝ポップコーン）の割合を増加させるので、有利である。

好ましい実施形態によれば、成形部品は、本質的にポップコーンからなる。本発明の多くの実施形態において、本発明による方法はバインダーを大幅に省くことができ、これは、本発明の利点であることが見出された。

好ましい実施形態によれば、ポップコーンは成形部品の全体として使用され、すなわち、完全な穀粒および／または種子は膨張され、ポップコーンは、以後、細断された（粉砕された）または粉砕された形態では使用されない。

別の同様に好ましい実施形態によれば、事前に粉砕された出発材料（例えば、トウモロコシミール）から製造されたポップコーンが使用される。任意選択的に、膨張した顆粒は成形部品に加工される前に、破砕され得る。

もちろん、完全なポップコーンおよび前の段落に従って処理されたポップコーンの両方が成形部品に使用される実施形態も有利である。

本発明の好ましい実施形態によれば、加工前のポップコーンの脂質含有量は≦１０（重量）％である。

ここで、ポップコーンの「脂質含有量」はポップコーン中の脂質の総量ではなく、種子表皮を疎水化するために使用された脂質の量を意味すると理解され、これは種子に含有される水のより良好な取り込みをもたらす。

ポップコーンのさらなる加工を容易にするので、本発明の多くの用途において、この脂質含有量を可能な限り低く保つことが好ましいことが見出された。好ましくは、脂質含有量は≦５（重量）％であり、特に好ましい実施形態によれば、コンシステンシー（コンバージョン）の変化（＝「パフ化（ｐｕｆｆｉｎｇ）」）のための脂質は添加されない。

本発明の好ましい実施形態によれば、３次元成形部品の製造に使用されるポップコーンは、パフ化（コーティング）後にポリマーでコーティングされる。ここで、「コーティングされた」とは、個々のポップコーン粒子が合成および／または生物学的成分からなるポリマーによって囲まれ、および／または包まれることを意味する。しかしながら、好ましくは、一般的な結合は全く行われないか、あるいはわずかしか行われず、例えば、包まれた後、かつ、さらなる処理の前には、ポップコーンが顆粒、すなわち注入可能に存在する。

ポップコーンを取り囲むポリマーは、好ましくは疎水性ポリマーである。好ましいポリマーは、熱可塑性プラスチック、例えばポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアクリレートおよび熱硬化性樹脂、特に縮合アミノプラスト樹脂を含む群から選択される。さらに、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリヒドロキシ酸、例えばポリヒドロキシ酪酸またはセルロース誘導体などの生物学的ポリマーは、個々のポップコーン顆粒の表面をコーティングするのに適している。ポリマーは、それらの任意の混合物からなることもできる。好ましくは、成形部品中のポリマーの割合（成形部品の重量に基づく重量％）は５％、好ましくは３％である。

本発明の好ましい実施形態によれば、成形部品はバインダーを含む。特に、熱可塑性プラスチック、熱硬化性樹脂、アミノプラスチック、フェノプラスチック、イソシアネート、タンパク質、タンニン、デンプン、合成バインダーもしくは天然バインダー、またはバインダーの混合物が使用され得り、例えば、尿素－ホルムアルデヒド樹脂、メラミン－ホルムアルデヒド樹脂、メラミン－強化尿素－ホルムアルデヒド樹脂、タンニン－ホルムアルデヒド樹脂、フェノール－ホルムアルデヒド樹脂、ポリマージフェニルメタンジイソシアネート、ポリウレタンもしくはそれらの混合物などが好ましい。

好ましくは、成形部品中のバインダーの割合（成形部品の重量に基づく重量％）は≦１０％、好ましくは≦５％である。好ましくはバインダー対ポリマーの比（重量／重量）は≧１：１～≦１０：１であり、これは本発明内の多くの用途に有利であることが見出されている。好ましくは、バインダー対ポリマーの比（重量／重量）は≧１．５：１～≦５：１である。

本発明による成形部品および／または本発明による方法に従って製造された成形部品は、これらに限定されないが、以下を含む様々な用途に使用することができる。

梱包資材（例：冷却箱、電化製品の保護梱包、スパイスボックスなど）、自動車部品（例：ヘッドレスト、サンバイザー、チャイルドシートシェル、室内ドアパネル用絶縁マット、キャンピングカー用キャビンライナー）、絶縁資材（例：電化製品）、食器、スポーツ用品（例：ヨーガローラ、ボルスター）、玩具（例：ダイス、ボードゲーム用ボード、パズル）、ピクチャフレーム、ギフトハンパー、複合音響モールディング、キャンピングカー用部品など。上述の部品、ならびに特許請求の範囲および例示的な実施形態において説明される部品は、サイズ、形状設計、材料選択、および技術的概念に関して、いかなる特定の例外も受けず、したがって、適用分野において知られている選択基準を、いかなる制限もなく適用することができる。

本発明の主題のさらなる詳細、特徴、および利点は、従属請求項、ならびに、例として、本発明による方法のいくつかの例示的な実施形態が示される、添付の図面の以下の説明から得られる。
本発明の第１の実施形態に係る成形部品の製造方法の流れを概略的に示す。 本発明の第１の実施形態に係る成形部品の製造方法の流れを概略的に示す。 本発明の第１の実施形態に係る成形部品の製造方法の流れを概略的に示す。 本発明の第２の実施形態に係る成形部品の製造方法の流れを概略的に示す。 本発明による成形部品および比較材料の吸音特性を示す。

図１～図３は、本発明の第１の実施形態に係る成形部品の製造方法の流れを概略的に示す。図１に示されるこの実施形態の工程１では、ポリマーによって囲まれたポップコーンからなる成形化合物１０が任意のバインダーと共に、２つの対応する成形体２０および２１によって形成されたキャビティに導入される。図２に示される工程２では、成形部品は≧３０ｋＨｚ～≦３００ＧＨｚの周波数範囲の電磁放射にターゲット的に曝露され、その結果、照射（および場合によっては圧力）下で成形部品３０が形成され、次いで、図３に示される工程３において、取り外される。

図４は、自動成形機の手段による本発明の第２の実施形態に係る成形部品の製造方法の流れを概略的に示している。ここでは、まず、２つの成形体４０，４１によって形成されたキャビティが閉じられ（工程Ａ）、その後、成形化合物１０が加圧下で充填される（工程Ｂ）。任意での圧力下、３０ｋＨｚ～３００ＧＨｚの周波数範囲の電磁放射を照射し（工程Ｃ）、冷却した（工程Ｄ）後、得られた成形部品３０が取り外され得る。

本発明は純粋に例示的であり、非限定的であると見なされる実施例によってさらに説明される。

１）ラジオ波の利用による２次元および３次元の成形部品の製造
ラジオ波技術の手段によるポップコーン顆粒からの成形部品の製造のために、ポップコーン顆粒には様々なバインダーが提供された。

第１の変形例（表１参照）では、ポリプロピレンおよび尿素－ホルムアルデヒド樹脂（ＵＦ、ＢＡＳＦ Ｋａｕｒｉｔ ３５０）をベースとするポリマーを使用した。第１段階では、ポリプロピレンを１％アトロ（ａｔｒｏ）（ポップコーン顆粒に基づく）で添加し、次いでＵＦをグルーイングユニット中のポップコーンに噴霧した。第２処理工程では、接着された材料を射出ノズルにより自動成形機のキャビティに注入した。この中では、任意の過圧（例えば、０．１～６バール）および約５～７ｋＶの電波を発生させた。成形部品の厚さおよび嵩密度に応じて、１５～５０秒のドゥエル時間を使用した。最終処理工程では、完成した成形部品をキャビティから取り出した。表１は、このようにして製造された成形部品の機械技術特性を列挙している。ポリマーおよびＵＦ樹脂の代わりに、ＵＦ樹脂のみ（表２参照）およびアルブミンおよび菜種タンパクに基づく天然バインダーをさらなる試験に使用した（表３参照）。

さらに、ポップコーン顆粒からなる２０ｍｍ厚の可撓性成形部品の製造のため、二重接着プロセスが実施された。ここでは、ポップコーン顆粒は最初に、液体ゼラチン（約５０％固形分、Ｆｒｉｔｚ Ｈaｃｋｅｒ ＧｍｂＨ）で、アトロポップコーンに基づいた投与量％でコーティングされた。フラッシュドライヤー中７０℃で乾燥した後、この材料は、ゼラチンを含むポップコーンに対する様々な投与量アトロで、ＭＵＦ（６６％固形分、ＢＡＳＦカウラミン６２０）、ＵＦ（ＢＡＳＦカウリト３５０）およびＰＵＲ（ヘキシオン）に接着され、成形化合物としてキャビティに導入された。次いで、過圧（例えば、０．１～６バール）およびラジオ波を用いて架橋した。合計３０秒（１．５秒／ｍｍ板厚）後、完成した可撓性成形部品をキャビティから取り出し、コンディショニングする。表４は、これらの可撓性成形部品の機械技術特性を列挙している。

２）バインダー不使用での、ラジオ波による２次元および３次元成形部品の製造
ポップコーン顆粒を、実施例１）に従って、ビッヒセル法によって製造し、次いで、６ｋＶの電波および０．５ｂａｒの過圧によって、自動成形機において、合成および／または天然のバインダーおよび添加剤で湿潤させることなく圧縮した。驚くべきことに、バインダーおよび添加剤を使用しなくても、個々のポップコーン顆粒間の特定の架橋が、デンプン顆粒の表面上でのカラメル化および同時にメイラード反応のために起こることが見出された。したがって、以下の機械技術特性が決定された（表５）。

３）ＰＬＡ（ポリ乳酸）を用いたラジオ波による２次元および３次元の成形部品の製造
ラジオ波技術およびＰＬＡを用いたポップコーン顆粒からの成形部品の製造のために、ポップコーン顆粒を以下のように処理した。

粉末ＰＬＡをグルーイングユニット中で、８％アトロ（ポップコーン顆粒に基づく）の投与量で、１４０℃の熱風の使用によりポップコーン顆粒と混合した。この加熱プロセスでは、ＰＬＡを流動性にし、ポップコーン表面上に均一に分布させた。次に、ＰＬＡ被覆顆粒を自動成形機に搬送し、成形部品厚さ４ｓ／ｍｍ（肉厚２０ｍｍ）に対して８．３ｋＶのラジオ波および負圧２．８ｂａｒを用いて硬化させた。

最終プロセス工程では、完成した成形部品をキャビティから取り出した。機械技術特性を以下の表６に示す。

４）マイクロ波を用いた２次元および３次元成形部品の製造
マイクロ波技術の使用によるポップコーン顆粒からの成形部品の製造のために、ポップコーン顆粒にメラミン－強化尿素－ホルムアルデヒド樹脂（ＭＵＦ、ＢＡＳＦ ５ Ｋａｕｒａｍｉｎ ６２０）を添加した。

まず、ＭＵＦを、８％アトロ（ポップコーン顆粒に基づく）で、グルーイングユニット中、ポップコーンに添加した。その後、接着された材料は自動成形機のキャビティ内に空気充填システムによって搬送された。ここでは、ポップコーン顆粒の誘電加熱が、約１．２～３ｋＷのマイクロ波出力で行われた。成形部品の厚さおよび嵩密度に応じて、９０秒までのドゥエル時間を使用した。最後に、完成した成形部品をキャビティから取り出した。表７は、マイクロ波技術の使用によって製造された成形部品の機械技術特性を列挙している。

５）ＰＬＡ（ポリ乳酸）と尿素ホルムアルデヒド樹脂（ＵＦ）を用いたラジオ波によるポップコーン粒径の異なる２次元および３次元成形部品の製造
ラジオ波技術およびＰＬＡおよびＵＦを用いてポップコーン顆粒から成形部品を製造するために、ポップコーン顆粒を以下のように処理した。

ポップコーン顆粒を、膨張処理の後に、異なる顆粒サイズ（区分１：１ｍｍ～２．５ｍｍおよび区分２：２．６ｍｍ～４．５ｍｍ）に直接分離し、別々に処理した。

液体ＰＬＡ溶液を、５～８％アトロ（ポップコーン顆粒に基づく）の投与量で、グルーイングユニット中の両方の区分に別々に添加した。両区分を約６０～８０℃で乾燥した。続いて、ＰＬＡコーティングされた区分を、上述の区分サイズ１および２に応じて、グルーイングユニット中で５～８％ＵＦ樹脂で接着し、自動成形機に交互に空気圧で搬送した。このようにして、異なる区分が互いの上に積層された多層成形部品が製造された。また、成形部品の特性に応じて、ポップコーン顆粒サイズがターゲット方法で混合され、それによって個々の顆粒表面上の接着力が強化される可能性もある。成形部品を、成形部品厚さ４秒／ｍｍに対し、７ｋＶのラジオ波および０．６ｂａｒの負圧を用いて硬化させた。

最終処理工程では、完成した成形部品をキャビティから取り出した。以下の表８に機械技術特性を示す。

本発明による製造方法はさらに変更することができ、それによって、本発明のさらなる好ましい実施形態が提供されることに留意されたい。

例えば、さらなる変形形態では、区分１および２が最初に一緒にコーティングされ、接着され、次いで分離される。

さらに、とりわけ、異なる粒径を変化させることによって、より良好な表面接着性、より良好な吸音特性、より低い熱伝導特性などのプラスの効果を達成することが可能であり、したがって、物理技術特性をさらに顕著に改善することが可能であることに留意されたい。

特に、吸音特性をより詳細に調べた。図５は、本発明に従って製造された平坦なポップコーン成形部品の吸音特性（１５００～２０００Ｈｚの範囲の上側曲線）を、市販されているＢａｓｏｔｅｃ Ｌ材料の吸音特性（１５００～２０００Ｈｚの範囲の下側曲線）と比較して示す。ＤＩＮ １１６５４は基準としても登録されており、０～４０００Ｈｚの周波数範囲で推奨される吸音限界を示している。ポップコーン成形部品は吸音目的に非常に適しており、いくつかの市販の材料よりも性能が優れていることが分かる。

既に言及された実施形態の部品および特徴の個々の組み合わせは例示であり、これらの教示と、引用された印刷物とのこの刊行物に含まれる他の教示との交換および置き換えも、明示的に企図される。当業者は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本明細書に記載の変形、修正、および他の実施形態も起こり得ることを認識するのであろう。したがって、上記の説明は例示的なものであり、限定的であると見なされるべきではない。特許請求の範囲で使用される「含む」という用語は、他の部品または工程を除外しない。不定冠詞「ａ」は、複数形の意味を除外しない。ある手段が相互に異なる請求項に記載されているという事実だけで、これらの手段の組み合わせが有利に使用できないことを示すものではない。本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲および関連する均等物において定義される。

Claims (15)

1. ポップコーン含有成形部品を製造するための方法であって、前記成形部品を製造している間、前記成形部品を、≧３０ｋＨｚ～≦３００ＧＨｚの周波数範囲の電磁放射に、ターゲット方法で一時的に曝露させる方法。
2. ラジオおよび／またはマイクロ波が使用される請求項１に記載の方法。
3. 前記成形部品を圧縮している間、前記成形部品が≧３０ｋＨｚ～≦３００ＧＨｚの周波数範囲の電磁放射にターゲット方法で一時的に曝露される、プレス工程を含む請求項１または２に記載の方法。
4. 前記電磁放射が使用されるとき、少なくとも部分的な結合および／または溶融が、前記成形部品の表面で生じる請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記電磁放射が使用されるとき、少なくとも前記成形部品の表面上の領域では、≧７０℃の温度に達する請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記電磁放射は、≧２０Ｗ～≦５０００Ｗの電力を有する請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
7. 出力密度（前記成形部品の表面で測定された）が、≧１Ｗ／ｃｍ^２～≦２５０Ｗ／ｃｍ^２である請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
8. ａ）ポップコーンの製造、
   ｂ）ポリマーによる、工程ａ）で製造された前記ポップコーンの任意の疎水化、
   ｃ）任意の後処理、
   ｄ）バインダーの任意の添加、
   ｅ）前記成形部品の製造、
   ｆ）前記成形部品の表面の任意のコーティング、および
   ｇ）任意のラミネーション
   の工程を含む請求項１～７のいずれか一項に記載の方法。
9. 工程ｄ）が任意ではなく、バインダーとして、熱可塑性プラスチック、熱硬化性樹脂、アミノプラスチック、フェノプラスチック、イソシアネート、タンパク質、タンニン、デンプン、合成バインダーもしくは天然バインダー、またはバインダーの混合物、例えば尿素－ホルムアルデヒド樹脂、メラミン－ホルムアルデヒド樹脂、メラミン－強化尿素－ホルムアルデヒド樹脂、タンニン－ホルムアルデヒド樹脂、フェノール－ホルムアルデヒド樹脂、ポリマージフェニル－メタンジイソシアネート、またはそれらの混合物が使用される請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。
10. 工程ｅ）が、圧縮成型および／または自動成型機によって実施される請求項１～９のいずれか一項に記載の方法。
11. 工程ｅ）において、≧０．５ｓ／ｍｍ成形部品および≦２４ｓ／ｍｍ成形部品の圧縮時間が使用される請求項１～１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 工程ｅ）において、≧０．１ｂａｒおよび≦１０ｂａｒの過圧が使用される請求項１～１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 工程ｅ）において、≧０．１ｂａｒおよび≦３ｂａｒの負圧が使用される請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。
14. 請求項１～１３のいずれか一項に記載の方法によって得られ、前記成形部品が実質的にポップコーンからなる成形部品。
15. 請求項１４に記載の成形部品および／または請求項１～１３のいずれか一項に記載の方法に従って製造された成形部品の使用方法であって、
    複合音響成形品、
    包装材、
    冷却ボックス、
    電化製品の保護包装、
    スパイスボックス、
    自動車部品、
    モーターホーム部品、
    ヘッドレスト、
    サンバイザー、
    チャイルドシートシェル、
    絶縁マット、
    絶縁材料（電化製品用など）、
    食器、
    スポーツ用品、
    ヨガロール、
    ボルスター、
    玩具、
    ピクチャフレーム、
    ギフトハンパー
    の用途の使用方法。

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