JP3418400B2 - 環境適合性材料による、またはそれによる成形体、その製造方法ならびにその使用 - Google Patents

環境適合性材料による、またはそれによる成形体、その製造方法ならびにその使用

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、植物繊維物質をベースとし、高温および高
圧の少なくともひとつによってゲル−溶融状に移行し、
熱可塑的に加工できる生物起原の物質を組み合わせた、
新規で、生物的に分解できる成形体に関する。
各種の目的、特にあらゆる技術の部品や家具の要素お
よびいろいろな部門や職業分野に知られている、合成さ
れ、部分的に天然繊維物質で充填された大部分の工業材
料は、環境に好ましいように廃棄物処理できることが少
なく、特にまた基本的な部分を生物的に分解するには少
なからず長期間を要するという、重大な不利益がつきま
とう。
非常に高まりつつある環境意識により、また、特に再
生できる原材料を考慮しつつ化石資源を大切に投入する
動きによって、デンプンまたは植物もしくは植物の部
分、デキストリン、細胞膜多糖類、タンパク質およびキ
チンをベースとした、生理的に分解でき、リサイクルで
きる物質が、出版物および知的財産権によって、多数知
られている。
射出成形されたデンプンなどからの物品の代表例、た
とえば包装材として、ヨーロッパ特許公開0304401号公
報およびイギリス特許公開2208651号公開に開示された
ようなものが、注目されている。
とりわけ、デンプンマトリックスまたは相応するゲル
−溶融状の生物由来物質と組み合わされたもののよう
な、植物繊維物質をベースとした工業材料も知られてお
り、そこでは、マトリックス自体が、デンプン−繊維の
塊を押出すことによる膨張で、多数の細孔を生ずる。こ
れらは容易に取扱うことができ、機械的に堅固で、通常
の方法で加工でき、著しく小さい密度と高い熱絶縁性を
もつ物質である。このことは、同様に国際特許公開90/1
4935号公報に示される。
いろいろな目的のために、とりわけ高い強度、耐水
性、脆くないことおよび緻密な手ざわりが求められると
きに、低密度製品が支配的であるが、しばしばこれらの
点の弱さが言及されている。そのことから、通常の使用
と摩耗に長期間耐えて、高密度を本質的に妨げる要因を
作らない、緻密な生物起原の製品への要求が高くなって
いる。
本発明は、この課題に応じて、植物繊維物質および１
種または多種の生物起原の溶融−ゲル化合物をベースに
した、新しい製品を創造するもので、環境適合性と生物
的分解を完全に維持することを達成し、その緻密さと安
定性により、今までは実際的には切削加工のみができた
木材に、繊維板物質もしくは合成プラスチックに確保さ
れていた応用分野への道を開く。
この課題の解決は、本発明によってはじめて示された
技術の成形体により本質的になされ、それは、たとえば
下記のような独得な特徴を示す。
本質的に細孔がなく； 少なくとも１種の、特に好ましくはリサイクルされ
た、木材および／またはセルロースをベースとする植物
繊維物質の粒子、ならびにさらに添加剤をもつ成形用物
質からなり； この粒子は、少なくとも１種の、好ましくはデンプ
ン、タンパク質、リグニン、ヘミセルロース、デキスト
リン、ペクチンおよび／またはキチンであり、特に好ま
しくはデンプン、もしくは主として穀物に含まれ、場合
によってはタンパク質と混合したデンプンである生物由
来のポリマーの群からなる、少なくとも１種のゲル−溶
融状になる結合剤に埋め込まれており； そのうえ、少なくとも１種の樹脂酸、場合によっては
少なくとも１種の脂肪酸との混合物、特に好ましくはト
ール油および／または天然樹脂で、少なくとも部分的に
浸潤され；そして 成形体の全含水量は、多くても18重量％、好ましくは
３〜16重量％、特に好ましくは４〜12重量％であり、基
礎になっている工業材料もしくは基礎になっている成形
用物質は、下記の成分を下記の組成で含有する。
樹脂酸としては、天然樹脂からの回収によって得られ
る樹脂酸か、樹脂酸誘導体、そして、たとえばポリオー
ルでエステル化した樹脂酸、たとえばジテルペンおよび
／またはトリテルペンまたは同様のベースとして理解さ
れるものでなければならない。
広い意味で、天然の硬質樹脂、軟質樹脂（バルサム）
および／または粘液性樹脂は、主成分として、たとえば
ダンマル、コパール、エレミ、雌黄などを含むようなも
のを指す。
意外なことに、熱可塑的な製造工程や変形工程を含む
にもかかわらず、新規な工業材料は、高度な木材類似品
として際立っている。この木材類似品は、木材加工、木
材処理、表面処理および木材接合技術として知られ、実
績のある方法、たとえば孔あけ、鋸引き、研磨、彫刻、
接着、固定、ねじ止め、塗装、被覆などを受けることが
できる。それは通常の工業材料物質、たとえばポリビニ
ルまたはポリアルキレン系重合体をベースにしたものが
到達できなかった品質的相乗作用を可能にする。
木材が、新規な生成物に自由な形状の選択という利点
を与えるのに対して、その均一な構造の結果として、繊
維の方向、あれおよび年輪からの特徴に左右されないと
いう利点をもつ。そのうえ、特にその生物由来のポリマ
ーの、とりわけ繊維物質の構成のゆえに、普通の木材に
比べて著しく速い生物分解性を示す。
実際に細孔がなく、緻密に製造される新規な生成物に
より、またその製造法によって、膨張と細孔形成が本質
的に排除されることが重要である。新規な成形体が上記
の有利な物性を得るためには、ゲル−溶融結合剤の量
は、植物繊維物質、たとえば木材の量に比べて比較的少
量含まれることが好適であることが示される。
予想しなかったことに、すなわち予想とは完全に逆
に、繊維、すなわち木材粒子を樹脂酸で、たとえばトー
ル油または天然樹脂で、場合によっては脂肪酸および／
または油脂／油／ワックスで（部分的に）含浸すること
は、別の好適な、デンプン／タンパク質のゲルマトリッ
クス中の繊維素の相乗的な結合をもたらす。
トール油の本質的な成分としては、一種の樹脂酸であ
るアビエチン酸が挙げられる。それに加えて、トール油
は残余の部分として、新規な成形体の抵抗性と安定性に
決定的に貢献する、空気硬化した油と、同様に相当量の
脂肪酸、とくにオレイン酸を含有する。
天然樹脂もまた、多量の樹脂酸、樹脂アルコールおよ
びそのエステル、ならびにタンニンの特徴をもつフェノ
ールと、不飽和の、部分的に酸素を含む化合物を含有す
る。タンニンの特徴は、特にマトリックス中のタンパク
質部分と有利な方法で組み合わされ、それによって、本
発明の成形体に安定性と耐水性に貢献する。
あらゆる由来と含まれる植物の部分、特に米、ジャガ
イモおよびトウモロコシからのそれぞれのデンプンのよ
うな生物由来のポリマーが、熱可塑性部分になる。成形
用物質、あるいは工業材料の中に存在するデンプンおよ
び／またはタンパク質は、用途に応じて、さらにまたリ
グニンおよび／またはヘミセルロースのような他の生物
由来のポリマーによって、あるいはデキストリン、ペク
チンおよび／またはキチンなどによって、場合により55
重量％まで、有利には20重量％まで、部分的に代替させ
ることができる。特にリグニンは、それによって耐水性
を高めるというさらなる寄与を果たすことができる。タ
ンパク質としては、このような植物性とともに動物性に
由来するもの、たとえばダイズ抽出物のひき割り、あら
ゆる技術のゼラチン、各種のコラーゲンなどが問題にな
る。
繊維物質は、植物に由来するかぎり任意であり、した
がって、たとえばセルロース、パルプ、綿、紙および紙
の粒子、砕木パルプなど、ならびに好ましくは木材の粒
子である。
植物繊維物質としては、その流動性と、その価格が小
さいことから、特に塵埃が発生するときに、木材がとり
わけ好ましい。それは新規の工業材料に、通常、それに
適した添加剤がなくても、少なくとも明るい淡褐色の固
有の色を与え、それは木材の種類と処理条件によって、
暗褐色までの間で変えることができる。
新規な成形体の含水量を維持することが、その木材に
似た性質と耐湿性を保証する。
白色の、または全く明るい固有の色を得るために、パ
ルプまたはセルロース、あるいは綿の繊維の使用が有利
である。これらの物質は、生成物に高い均質性と強度を
もたらす。他の繊維物質は、たとえばわら、カポック、
ジュートなどであることができる。
用いられる繊維物質の長さと厚さのバリエーション
は、たとえば長さ0.05〜35mm、好ましくは１〜5mm、お
よび厚さ0.05〜3mm、好ましくは0.1〜1.5mmであり、本
発明による成形体の安定性と強度がそれによって広範囲
に制御される。より長い繊維は、それによって一般によ
り高い強度を示す。
脂肪／油／ワックスに該当するものは、場合によって
は、状況の境界に置かれたときに変質しにくいことに関
係する。硬化油が有利であり、それは一方では新規な成
形体の製造における加工助剤としての役割を演じ、他方
では新規な生成物の成分が長期間に増大する網状化と硬
化を確実にする。それに加えて、この有利な物質のグル
ープは、成形用物質の脱離剤としてすでに存在してい
る。
色、手ざわり、光沢および強度に関する新規な成形体
の性質にバリエーションを与えるには、有利な方法で、
たとえば下記の成分もしくは添加剤を、それぞれ物質の
合計量に対して0.1〜５重量％、特に好ましくは0.5〜３
重量％添加する。すなわち、色材、有機または無機起原
の充填剤、タンニン、可塑剤、殺菌剤、および硬化性の
硬質樹脂成分、たとえばアルデヒド樹脂である。タンニ
ンの使用は、それによって、マトリックス中のタンパク
質−溶融体−ゲルが存在する場合に、マトリックスに皮
なめしに似た作用でタンパク質を沈殿させる。そのこと
により、方向による性質の変化が、品質を落とすような
影響、たとえば、特に汚損のような光学的性質の損失に
対する高い抵抗をもたらす。
使用可能性の有利な拡大は、耐水性および耐湿性を高
める目的の、たとえば樹脂またはゴム、好ましくは生物
起原の樹脂またはゴムが提供する。
膨張を抑制する多価アルコール（ポリオール）、たと
えばグリセリンの好適なもうひとつの作用は、さらなる
可塑化効果である。
高圧のもとでの製造法の結果、ならびに樹脂酸／脂肪
酸および／または脂肪／油／ワックスを部分的に使用し
て繊維材料が少なくとも部分的に含浸された結果、これ
らの成分（少なくとも一部）が、マトリックスの外側へ
有利に押し出される。それにより、表面に高濃度の樹脂
酸／脂肪酸、および場合によっては油／油脂／ワックス
が、好ましくは表面に向かって成形体の内部よりも増加
して、2mmの深さまで表面層が形成される。これは、耐
湿性の外層というさらなる利点をもたらし、また快適な
触感を保証する。
細孔、空洞などを排除したこと、ならびに製造の際の
高い後加工および追加加工圧力により、たとえば1.05〜
1.25t/m3という高い密度と、それによる高い機械的安定
性が達成され、そのうえ、高度の要求に対応しうる、た
とえば家具または使用物品のための継手要素の製造が可
能になった。油脂、油および／またはワックスを外層に
含有する結果として、そのうえ、これらの継手の自己潤
滑効果が得られた。
特に好適な方法、ならびに常に厳しく求められてい
る、ここで話題となっている経済的および製造的分野の
経済性を考慮して、新規な物質は、木材に類似した加工
性および処理性、ならびに組合せ可能性が際立っている
ことが知られている。木材の加工および処理の機械部品
を高度に使いこなすこと、および相当する製造技術を与
え、その結果、異種の製造、およびたとえば熱可塑性、
粘着性化合物の固着、融解などの下部構造を起こすこと
を回避できる。
本発明による成形体は、非切削加工、たとえば塗装、
被覆またはそのうえ熱可塑的な変形も容易であり、また
本質的に準熱可塑性であって、同時に切削加工もでき
る。そのうえ、工具（紙やすり、鋸、やすりなど）への
粘着または付着に関して、熱可塑性物質の欠点もしくは
短所をもたない。同時に、切削加工による塵埃の発生
は、木材または通常の木製工業材料より少ない。
本発明による成形体を示す好ましい実施形態、さらに
変形されたおよび／または絹のような手ざわりがあり、
消費者に好ましく、手ざわりが好感がもて、とりわけ高
安定性で、汚れがなく、まさに健康の心配のない頑具に
好適である物質の加工を示す。
新規な成形体の製造は、２段階の特に好ましい方法と
して行われる。すなわち、粒状物の形態のような、予備
成形体を生産するための、押出しおよび細分の段階、な
らびに所望の成形体を製造するための、射出成形のよう
な熱可塑的変形の段階であり、成形体はとりわけ、その
マトリックス中に統計的に均一に分散した繊維物質の粒
子によって際立っており、それによって、この方法は、
高圧および高温で、過渡的段階においてマトリックスが
ゲル−溶融状態で出現する。
段階（１）は、最終生成物の均質性を妨げるまったく
異なる成分の分離を防ぎ、段階（２）、たとえば射出成
形装置への装入に本質的に到達させる。段階（２）の装
入は、段階（１）に直接に続いていなければならないの
でなく、場合によっては、中間での保存および／または
コンディショニング（たとえば全水分の調節、添加剤の
配合）および／または予備成形体の輸送が行われてもよ
い。
量、形状および／または機械的安定性における他の要
求は、好ましくは、二つの段階での熱可塑的変形が、押
出しまたは圧縮工程で同様に行われることである。この
場合、機械的に丈夫で、高度に使用できる、特に多層ま
たは積層の結合体の形態の成形体が製造され、それによ
って最終的な物質、好ましくは平らな自物質−熱可塑物
−溶接を呈する。
樹脂酸成分と並んで、驚くべきことに、木材のような
性質によい影響を及ぼし、そして組み込まれた木材粒子
自身に由来する性質を部分的に残すことができる、新規
な工業材料が、大きな価値である新規な生成物の緻密さ
を、あるいは起こりうる膨張と細孔形成を完全に遅らせ
ることを可能にする製造により、相当する製造条件と膨
張の抑制に特別な効果を示す。
たとえば段階（１）の押出しによるノズル出口の総断
面積を大きくし、出口速度と素地にかかる負担を下げる
ことによって予備成形体もしくは粒状物段階の膨張を抑
制する。
そのほかに、繊維物質として木材を用いることで、圧
力および温度によって木材の内容成分が押し出され、ま
たは失われる結果、ゲル物質もしくはゲルマトリックス
が入り込んで、品質、特に耐水性、微生物への抵抗性お
よび機械的安定性が高められる。そのような内容物とし
ては、リグニン、ヘミセルロース、タンニン、脂肪もし
くは油、および特に樹脂がある。
高い緻密さと細孔のないことが、特に有利な方法によ
って得られ、一方では予備成形体、たとえば粒状物の押
出しが、段階（１）では温度範囲70〜135℃、特に好ま
しくは100〜125℃、圧力20〜100bar、特に好ましくは25
〜80barで得られ、他方では、段階（２）では射出成形
加工が、温度110〜210℃、好ましくは150〜180℃、圧力
250〜1,200bar、好ましくは400〜700barで行われる。
そのほかに、膨張を抑制する添加剤を用いることが可
能であり、たとえばグリセリン、グリコールまたはポリ
オキシエチレンが特によく、直鎖状ポリオールが相乗的
にさらに可塑剤効果をもたらす。これらの添加剤は、そ
れぞれ基礎物質の全量に対して0.5〜12重量％、特に好
ましくは２〜８重量％の濃度で混合される。
耐水性の向上のために、特に好ましくは生物起原の樹
脂およびゴムの群からのさらなる添加剤により、新規な
成形体の高度で広い使用および応用の数々が、問題なく
安全にできる。
デンプン／タンパク質−マトリックスの改質および／
または硬化が、デンプン改質剤、特にエーテル化および
／またはエステル化成分、および／またはタンパク質改
質剤、特に、pH調節剤およびタンニンの形で、有利な方
法で添加して行われる。
細孔のないことを確実にするもうひとつの有効な措置
は、繊維成分自身、特に木材の脱ガスであり、本発明に
よる２段階の方法で、これらのガス発生の原因を、はじ
めて十分に取り除いて、マトリックスもしくは基礎物質
の膨張の抑止を完全に行うことができる。この脱ガス
は、たとえば植物繊維物質の加熱を、段階（１）の終了
の前に、170〜220℃、特に好ましくは180〜190℃の温度
で行うことができる。
同様に有利な方法として、植物繊維物質をまだ加熱し
ている状態で、少なくとも１種の（溶融）流動性成分、
特に油または脂肪成分、好ましくは硬化した植物脂肪ま
たは植物油で、そして好ましくは段階（１）のまだ加熱
している状態で、少なくとも部分的に浸潤または含浸す
るならば、少なからぬエネルギーの節約のほかに、繊維
成分に強く浸透するという効果を与え、それは別に、マ
トリックス中の木材粒子から物質が均一に、ゆっくり滲
出するという効果を導き出し、本質的な性質の改良をも
たらす。
他の応用目的のためには、段階（１）の完成した押出
し成形体の粒状物に、相当する時間後、好ましくは１時
間たってから、グリセリンを加える。膨張を抑制するグ
リセリンは粒状物に侵入し、熱可塑的な後処理により、
緻密で、十分に細孔のない成形体を与える。
他の有利な方法として、本発明による基礎成分の混合
物に、さらにつけ加えて、天然の改質樹脂、たとえばジ
エチレングリコールアビエチン酸エステルを添加する。
この乳化機構と並んで、特にその湿度に影響されない可
塑性が有利である。この効果は、完成した成形体の表面
に、特定の外界の影響、特に空気中の水分の変動に対す
る大きな独立性をもたらす。
最後に、本発明によって得られる新規な成形体は、い
ろいろな目的に、たとえば輸送機械、木製品および家具
の構造の要素に対し、特に枠縁、飾り縁、稜、側面、日
よけ、ボタン、取手、柄、フック、継手、斜材、結合や
固定のための要素、家具の脚、ケース、付属部品、計器
盤、化粧板、頑具、高級家具、包装材および同様なもの
に対して、有利に組み込むことができる。
以下の実施例を用いて、本発明をさらに詳しく説明す
る。
例１ 段階（１） 予備成形体（たとえば粒状物）の製造のための成形用
物質の組成： 寸法0.2〜5mmの長さの木材屑100kgを、硬化した植物
脂肪と加熱ミキサー中で65℃で混合し、木材に溶融流動
性の油脂をすっかり吸着させた。
続いて、自身の脂肪2.5重量％を含有する最も細かい
コーン粉40kgを混合した。
この乾いた混合物を押出し機に入れ、押出し機のシリ
ンダーの各種の部位で、各種の流動物、すなわち、流動
相を加えた。装入した直後に、固形分含有量50重量％に
水で乳化した樹脂酸（Sacocell 309、アビエチン酸誘導
体）成分を、中央部にグリセリンを、そして最終混合帯
域の前にアマニ油を添加した。
寸法約2.5〜3mmの粒状物が生じ、物質の温度が低く、
圧力が小さく、自由ノズル平面（ノズル開口の大きな数
値）が大きいことが、膨張を阻止した。
押出し機:CM45 Cincinnati Milacron社製 らせんバリアント:SK400型 ノズル：寸法2.5mmの20円形開口 押出し条件： らせん回数:70U/min 装入量:103kg/h 戻りモーメント:30％（SEM約0.05KWh/kg） 物質にかかる圧力:30bar 物質の温度:105℃ 粒状物を球形にするノズル断面での粒状化 粒状物を、空気中の水分の調節によって、含水量14重
量％に調整し、この状態で、さらなる処理のために押出
し機から排出した。
段階（２） 射出成形装置:Engel社製 ES330/80HL 射出成形装置を、装入口部分を冷やして（約30℃）、
射出加工における物質の温度が165℃を越えないように
操作した。射出成形体を急冷して、サイクル時間が20秒
を越えないようにした。
射出工程の第１段における大きい射出断面積と小さい
射出速度が、膨張を阻止し、もしくは抑制した。
射出成形処理の高い終圧が、木材部分より脂肪成分の
滲出をもたらし、冷却した成形体を結合させて、成形体
の問題のない脱型をもたらした。このようにして得られ
た加工品（高さ5cm、直径4mmの、ほぼトネリコ色の円筒
型）は、光沢のある表面を有し、木材部分が部分的に見
えるものであった。
このようにして得られた成形体の性質は、木材の性質
と非常に似ており、孔あけ、鋸引き、研磨、彫刻、接
着、固定、ねじ止め、塗装、被覆などのような、従来の
木材加工法で仕上げることができる。工作法の特殊性は
木材と非常に似ており、昔からの合成物質に受け入れら
れる方法とは区別される。
木材との明らなか相違は、その高い密度（0.81〜1.25
t/m3）および等方的な構造から生じる。耐水性は、表面
処理なしに、木材成形品部品よりわずかに低いだけであ
る。機械的性質、特に強度は木材に匹敵しており、年輪
や枝分れによる制約がない。
上記の組成の新規な工業材料の表面硬さは、市販の硬
質PVCのそれに相当する。加工性は、たとえば工具（紙
やすり、鋸、やすり、ドリルなど）に粘着または付着す
るといった熱可塑性をもつ合成物質の欠点を除いて、木
材のそれに相当する。同時に、切削加工による塵埃の発
生は、木材または通常の木材工業材料よりも本質的に少
ない。
例２ 段階（１） 予備成形体である粒状物の製造のための成形用物質の
組成： 全アマニ油（例１に用いたのと異なる）を、リサイク
ルされたセルロースと室温で混合し、続いて米粉の混合
を行った。装入してわずか後に、樹脂酸成分（Sacocell
309、アビエチン酸誘導体）を、固形分50重量％の水性
エマルジョンとして装入し、中ほどにグリセリンを、混
合帯域の終るわずか前にひとつの成分を装入した。それ
以外は例１に類似して行い、段階（２）も同様に行っ
た。
このようにして得られた粒状物、すなわち予備成形体
は、例１によって得られたものとは逆に、木材含有物質
が褐色に着色されていた。それは相応する添加剤によっ
て、任意の色のものを形成できた。
機械的性質は、例１によって得られた成形体よりも改
良されており、若干の領域で木材を越え、たとえば圧縮
強さは実質的に高くなっていた。
ただ、耐水性は表面処理がないとわずかに劣ったが、
肥料化のような適当な環境条件で、生成物に分解した。
例３ 段階（１） 予備成形体である粒状物の製造のための成形用物質の
組成： 例１に記載されたように、セルロース繊維をアマニ油
とともに仕込んだ。ついで骨膠とジャガイモデンプンを
同時に混ぜ入れ、乾いた混合物を押出し機に装入した。
樹脂酸、グルコールおよびグルタルアルデヒドを押出し
機のシリンダーの別々の部位に押し入れ、そのうちグル
タルアルデヒドは最後に混合帯域の、押出し機出口の少
し前に添加した。
段階（２） 段階（１）より得られた予備成形体である粒状物を、
例１に示されたのと同じ条件で、射出成形装置によって
処理した。
セルロース繊維にまぶされたアマニ油は、大きな射出
圧力で部分的にしぼり出され、その結果として、先行す
る例にすでに記載されているように、困難なく成形体を
脱型させた。装入されたグルタルアルデヒドは骨膠を変
性して、加工品は硬化して耐水性になった。このこと
は、そのようにして得られた成形体が、表面処理なしに
完全に耐水性に作り上げられるという利点を有する。肥
料化の条件における生物的分解は、常に起こった。
例４（比較例） 下記の処方によって、例２と同様に実施した。
アマニ油部分は、繊維物質としての木材屑に対して著
しく高く、そこで得られた加工品の表面で、油分離が認
められた。この処方によるアマニ油の量は、上限を越え
ていることが明らかである。
例５（比較例） 下記の処方によって、例２と同様に実施した。
Sacotan 85は融点の低い樹脂酸誘導体である。この例
で使用したグリセリンは、菜種油エチルエステルからの
粗グリセリンである。この組成は、より高い木材繊維部
分で、同時に減じたデンプン部分を代替することを研究
するものである。これは、予備成形体である粒状物と、
また射出成形で得られる成形体の製造が、問題なく進行
することを示した。最終混合物の木材部分の上限は、こ
のようにまだ到達していない。
例６ 下記の処方によって、例２と同様に実施した。
予備成形体もしくは予備成形体である粒状物を、問題
なく製造した。ただ、このようにして得られた混合物
は、成形体の機械的安定性と強度がいくぶん低かった。
例７ 下記の処方によって、例２と同様に実施した。
例２と異なり、段階（１）の押出し条件を、物質の温
度が約115℃に変えた。このことは、デンプン成分の良
好な加水分解と、それに続く段階（２）における射出成
形加工による成形体の、改質された流動性をもたらし
た。膨張性はそれによっていくらか抑制しにくくなっ
た。
例２で実証された成分のほかに、この処方では、天然
の改質された樹脂からの樹脂酸を用いた。本質的にジエ
チレングリコールアビエチン酸エステルを含有する、Kr
ems Chemie社の「軟質樹脂」と呼ばれるポリオール−ア
ビエチン酸エステルは、グリセリンに対して、とりわけ
本質的に小さい湿気依存性の可塑剤として、および高濃
度のアマニ油を与える乳化剤として働いた。
例２による成形体との相違はむしろ小さい。天然の改
質された樹脂の乳化剤としての効果は、第一に、効果の
ために十分な高濃度のアマニ油を与えることである。
例８ 下記の処方によって、例２と同様に実施した。
この混合物には、改質しない天然の硬質樹脂を、効果
を確認するために選んだ。堅牢な硬質樹脂を、乾いた混
合物の粉砕した成形物に添加した。
押出しにおける小さい問題のほかに、射出成形で完成
した成形体の脱型は、期待されたほど良好ではなかっ
た。この経験に基づいて、天然樹脂またはその樹脂酸
は、限定された性質に役立つように選ばれる。
例９（比較例） 下記の処方によって、例２と同様に実施した。
この混合物は、本発明による標準的な条件のもとで、
成形体を製造できなかった。成形用材料の不十分な流動
性が、射出成形のきちんとした充填をできなくした。完
全でない形成をされた成形体の脱型は、受け入れられる
ものではなかった。それゆえ、脂肪酸および／または脂
肪酸（両方の成分は、たとえばトール油に含有される）
の添加剤は、処方上、不可欠な構成要素である。
例10（比較例） 下記の処方によって、例２と同様に実施した。
予備成形体の粒状物を、問題なく製造した。射出成形
機による成形体の脱型は、受け入れられないまでに悪か
った。望ましくない膨張も発生した。特に油成分のない
ことが、明らかに不利な結果を生んだ。
例11（比較例） 下記の処方によって、例２と同様に実施した。
NaClの添加により、膨張現象は弱められたが、完全に
は除かれなかった。おまけに、アマニ油がないため、成
形体の脱型が悪かった。膨張の有効な抑制のためには、
このような混合物に膨張抑制剤の濃度を上げる、および
／またはさらに補足することが必要である。
例12 本発明の他の好ましい実施態様は、次のようなものを
含有していた。
下記の相違点とともに、例２と同様に実施した。
アマニ油と「軟質樹脂」（ジエチレングリコールアビ
エチン酸エステル）の全量を、室温で木材屑と混合し、
ついでコーン微粉末との混合を行った。その直後に、物
質を押出し機に装入し、樹脂酸成分（Sacocell 309）を
水性エマルジョンとして、ポンプで押出し機に送った。
押出し工程の後に、５重量％の全含水量の乾いた予備
成形体の粒状物を得て、ついで相当する量のグリセリン
を投入し、グリセリンは短時間に内部へ完全に吸収され
た。
二つの段階で、物質を温度110〜200℃、好ましくは15
0〜170℃の間で処理した。射出成形体は、例１〜11とは
逆に、冷却しないで最高90℃、好ましくは80℃に保ち、
優れた調合と処理法のおかげで、欠点のない脱型がなさ
れた。射出速度は、比較的広い範囲の中で、品質の損失
なしに自由に持続でき、この方法は、他よりも安定した
射出速度を示した。しかし、偶発的に発生する射出の際
の部分的な膨張を取り除くために、閉鎖力比の枠に高い
再加圧を採用することが推奨される。
最高90℃の温度は、例１〜11に示されたものに比べ
て、成形体の表面および機械的強度に明らかに好影響を
有していた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｃ０８Ｌ 89/00 ＺＢＰ Ｃ０８Ｌ 89/00 ＺＢＰ 93/00 ＺＢＰ 93/00 ＺＢＰ 97/02 ＺＢＰ 97/02 ＺＢＰ // Ｃ０８Ｌ 101/16 101/16 (72)発明者 ムンディグラー，ノルベルト オーストリア国、アー―3423 ザンクト アンドレ／ヴェルデム、ヘッツェンド ルフガッセ ３ (56)参考文献 特開 平１−230672（ＪＰ，Ａ) 米国特許1664601（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C08J 5/04 - 5/10 C08J 5/24 C08L 1/00 - 5/16 C08L 89/00 - 99/00 ＷＰＩ／Ｌ（ＱＵＥＳＴＥＬ)

Claims (39)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】少なくとも１種のゲル−溶融状になる生物
    由来のポリマーのマトリックスに埋め込まれ、少なくと
    も１種の植物繊維物質の粒子、ならびにさらなる添加剤
    を含む成形用物質をベースとし、該マトリックスは、温
    度70〜135℃および圧力20〜100barでゲル−溶融状態に
    移行する、熱可塑性の予備成形体であって、 ａ）膨張が抑制された条件で、好ましくは押出しによっ
    て得られた形態であって、本質的に細孔がなく、 ｂ）総含水量が３〜18重量％、好ましくは４〜12重量％
    を示し、そして ｃ）長さが0.05〜35mmを示す植物繊維物質の粒子が、少
    なくとも１種の樹脂酸を、場合によっては脂肪酸との混
    合物として、少なくとも部分的に浸潤させた ことを特徴とする予備成形体。
  2. 【請求項２】植物繊維物質の木材および／またはセルロ
    ースが、好ましくはリサイクルされた繊維物質であり、
    ゲル−溶融状になる生物由来ポリマーのデンプンおよび
    ／またはタンパク質を含有することを特徴とする、請求
    の範囲第１項記載の予備成形体。
  3. 【請求項３】樹脂酸がトール油および／または天然樹脂
    に由来することを特徴とする、請求の範囲第１項または
    第２項記載の予備成形体。
  4. 【請求項４】繊維物質の厚さが0.05〜3mm、好ましくは
    0.1〜1.5mmであることを特徴とする、請求の範囲第１〜
    ３項のいずれか１項に記載の予備成形体。
  5. 【請求項５】繊維物質の木材粒子が、該木材粒子の長さ
    が0.15〜35mm、好ましくは１〜5mmで、厚さが0.05〜3m
    m、好ましくは0.1〜1.5mmのものを含有することを特徴
    とする、請求の範囲第１〜４項のいずれか１項に記載の
    予備成形体。
  6. 【請求項６】マトリックスが、それに加えて少なくとも
    １種の、特に好ましくはリグニン、ヘミセルロース、デ
    キストリン、ペクチンおよび／またはキチンである生物
    由来のポリマーの群からなる他のゲル−溶融状になる成
    分を含有することを特徴とする、請求の範囲第１〜５項
    のいずれか１項に記載の予備成形体。
  7. 【請求項７】マトリックスに、デンプンおよび／または
    タンパク質、および少なくとも１種の、特に好ましくは
    リグニン、ヘミセルロース、デキストリン、ペクチンお
    よび／またはキチンである生物由来ポリマーの群からな
    る他のゲル−溶融状になる成分を含有することを特徴と
    する、請求の範囲第１〜５項のいずれか１項に記載の予
    備成形体。
  8. 【請求項８】さらに、添加物として、少なくとも１種の
    脂肪、油および／またはワックスを含有し、好ましくは
    粒子をそれで少なくとも部分的に浸潤させることを特徴
    とする、請求の範囲第１〜７項のいずれか１項に記載の
    予備成形体。
  9. 【請求項９】さらに、添加剤として、少なくとも１種の
    膨張抑制性のポリオール、好ましくはグリセリン、およ
    び／または膨張抑制性の塩、好ましくはNaClを含有する
    ことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載
    の予備成形体。
  10. 【請求項１０】下記の成分を下記の組成で含有すること
    を特徴とする、請求の範囲第１〜９項のいずれか１項に
    記載の予備成形体。
  11. 【請求項１１】全量の0.1〜５重量％、特に好ましくは
    0.5〜３重量％の、少なくとも１種の、色材、有機また
    は無機起原の充填剤、タンニン、可塑剤、殺菌剤、およ
    び硬化性の硬質樹脂成分、たとえばアルデヒド樹脂から
    なる群の物質を含有することを特徴とする、請求の範囲
    第１〜10項のいずれか１項に記載の予備成形体。
  12. 【請求項１２】そのうえ、少なくとも１種の、好ましく
    は生物起原の樹脂およびゴムからなる群の、耐水性を高
    める成分を含有することを特徴とする、請求の範囲第１
    〜11項のいずれか１項に記載の予備成形体。
  13. 【請求項１３】そのうえ、デンプン改質剤、特に好まし
    くはエーテル化もしくはエステル化剤、および／または
    特に好ましくはpH−調節剤またはタンニンの形でのタン
    パク質改質剤を含有することを特徴とする、請求の範囲
    第１〜12項のいずれか１項に記載の予備成形体。
  14. 【請求項１４】2mmまでの深さの表面層を有し、好まし
    くは表面に向かって増大する樹脂酸の高い濃度、および
    場合によっては成形体内部に脂肪、油および／またはワ
    ックスが存在することを特徴とする、請求の範囲第１〜
    13項のいずれか１項に記載の予備成形体。
  15. 【請求項１５】0.8〜1.25t/m3の密度を示すことを特徴
    とする、請求の範囲第１〜14項のいずれか１項記載の予
    備成形体。
  16. 【請求項１６】少なくとも１種の植物繊維物質の粒子
    と、マトリックス中の少なくとも１種のゲル−溶融状に
    なる生物由来のポリマー、ならびにさらに添加剤からな
    る成形用物質をベースとする成形体において、請求の範
    囲第１〜15項のいずれか１項に記載の予備成形体から形
    成され、本質的に細孔が存在しない成形体。
  17. 【請求項１７】植物繊維物質が、木材および／またはセ
    ルロース、特に好ましくはリサイクルされた繊維物質を
    含有し、ゲル−溶融状になる生物由来のポリマーがデン
    プンおよび／またはタンパク質を含有することを特徴と
    する、請求の範囲第16項記載の成形体。
  18. 【請求項１８】マトリックス中に、均一に分散された粒
    子をもち、本質的に均質な外観を有することを特徴とす
    る、請求の範囲第16項または第17項記載の成形体。
  19. 【請求項１９】請求の範囲第16項または第17項記載の複
    数の成形体、好ましくは積層体である結合体の形態であ
    る成形体であって、該成形体が、好ましくは平らな構成
    物質が、熱可塑物による溶接によって結合されているこ
    とを特徴とする成形体。
  20. 【請求項２０】添加剤として、少なくとも１種の膨張抑
    制性ポリオール、好ましくはグリセリン、および／また
    は膨張抑制性塩、好ましくはNaClを含有することを特徴
    とする、請求の範囲第16〜19項のいずれか１項に記載の
    成形体。
  21. 【請求項２１】2mmまでの深さの表面層を有し、好まし
    くは表面に向かって増大する樹脂酸の高い濃度、および
    場合によっては成形体内部に油／脂肪／ワックスが存在
    することを特徴とする、請求の範囲第16〜20項のいずれ
    か１項に記載の成形体。
  22. 【請求項２２】1.05〜1.25t/m3の密度を示すことを特徴
    とする、請求の範囲第16〜21項のいずれか１項に記載の
    成形体。
  23. 【請求項２３】段階（１）でデンプンおよびタンパク質
    からなる群より選ばれる少なくとも１種の成分を含有
    し、さらに、植物繊維物質、さらなる添加剤として少な
    くとも１種の樹脂酸、および他の添加剤として３〜18重
    量％の水をさらに含む成形用物質を製造し、少なくとも
    部分的に繊維物質に樹脂酸および場合によってはさらな
    る成分を含浸させ、好ましくは温度70〜135℃および圧
    力20〜100barで、膨張を抑制する条件のもとで、少なく
    とも１段階の押出しおよび分離工程によって、本質的に
    細孔のない成形体を製造する段階；および場合によって
    は中間での保存および／またはコンディショニングおよ
    び／または輸送の後に、段階（２）で、望ましい形と寸
    法の成形体に変形させることによる、デンプンおよびタ
    ンパク質からなる群より選ばれるマトリックス中に埋め
    込まれた、植物繊維物質をベースとする成形体の製造方
    法。
  24. 【請求項２４】段階（１）の後に得られる予備成形体
    が、粒状物の形態であることを特徴とする、請求の範囲
    第23項に記載の製造方法。
  25. 【請求項２５】予備成形体を、段階（２）において、25
    0〜1,200barの圧力および同時に膨張現象の抑制のもと
    に、特に好ましくは少なくとも１段階の押出しまたは射
    出成形工程によって変形させることを特徴とする、請求
    の範囲第23項または第24項記載の製造方法。
  26. 【請求項２６】段階（１）において、 場合によってはリサイクルされた、好ましくは木材およ
    び／またはセルロースをベースとした繊維物質40〜80重
    量％、好ましくは48〜60重量％； 好ましくはデンプン、タンパク質、リグニン、ヘミセル
    ロース、デキストリン、ペクチンおよび／またはキチ
    ン、特に好ましくはデンプン、もしくはデンプンを主要
    量として場合によってはタンパク質と混合して含む穀物
    である、生物由来のポリマーの群からの少なくとも１種
    の生物起原物質15〜45重量％、好ましくは20〜35重量
    ％； 場合によっては少なくとも１種の脂肪酸との混合で、好
    ましくはトール油または天然樹脂であり、場合によって
    は水性エマルジョンとしての少なくとも１種の樹脂酸２
    〜15重量％、特に好ましくは５〜10重量％； 少なくとも１種の脂肪類、好ましくは乾性油および／ま
    たはワックス１〜10重量％、特に好ましくは1.5〜７重
    量％；ならびに 多価アルコールおよび塩からなる群の、少なくとも１種
    の膨張を抑制する成分0.5〜12重量％、特に好ましくは
    ２〜８重量％が、その全成分の物質に対する全含水量が
    18重量％以下、好ましくは３〜16重量％、特に好ましく
    は４〜12重量％である成形用物質の構成要素としてとも
    に混合され、ついで成形工程を受けることを特徴とす
    る、請求の範囲第23項または24項に記載の方法。
  27. 【請求項２７】段階（１）の予備成形体の繊維物質が、
    そのうえ、少なくとも部分的に脂肪酸および／または脂
    肪／油／ワックス成分を浸潤させることを特徴とする、
    請求の範囲第23〜26項のいずれか１項に記載の方法。
  28. 【請求項２８】予備成形体を、段階（２）において、同
    時に膨張現象の抑制のもとに、特に好ましくは少なくと
    も１段階の、温度70〜135℃、特に100〜125℃、および
    圧力20〜100bar、特に25〜80barにおける押出し成形工
    程、または温度110〜210℃、特に150〜180℃、および圧
    力250〜1,200bar、特に400〜700barにおける射出成形工
    程により、望ましい形状および寸法の成形体に変形させ
    ることを特徴とする、請求の範囲第23〜27項のいずれか
    １項に記載の方法。
  29. 【請求項２９】段階（１）で得られる少なくとも２個の
    予備成形体を、特に好ましくは物質自体の熱可塑物溶接
    により、好ましくは多層体あるいは積層体を形成して相
    互に結合することを特徴とする、請求項第23〜28項のい
    ずれか１項に記載の方法。
  30. 【請求項３０】段階（２）において、含まれる成形体が
    さらに熱可塑的におよび／または通常の木材加工法を用
    いて実行できる、切削および／または非切削加工を受け
    ることを特徴とする、請求の範囲第23〜29項のいずれか
    １項に記載の方法。
  31. 【請求項３１】段階（１）および／または段階（２）に
    おいて、グリセリン、グリコールもしくはポリオキシア
    ルキレングリコールおよび／または塩、特に好ましくは
    NaClを、膨張現象の抑制のために組み入れることを特徴
    とする、請求の範囲第23〜30項のいずれか１項に記載の
    方法。
  32. 【請求項３２】マトリックスに、さらに全体量の0.1〜
    ５重量％、特に好ましくは0.5〜３重量％の、少なくと
    も１種の色材、有機または無機起原の充填剤、タンニ
    ン、可塑剤、殺菌剤および／または硬化性樹脂成分を添
    加することを特徴とする、請求の範囲第23〜31項のいず
    れか１項に記載の方法。
  33. 【請求項３３】マトリックスに、さらに耐水性の向上の
    ための、好ましくは、特に好ましくは生物起原の、樹脂
    およびゴムの群からの物質を添加することを特徴とす
    る、請求の範囲第23〜32項のいずれか１項に記載の方
    法。
  34. 【請求項３４】マトリックスに、さらにデンプンの改質
    剤、特に好ましくはエーテル化剤もしくはエステル化
    剤、および／またはタンパク質のための、特に好ましく
    はpH−調節剤またはタンニンを添加することを特徴とす
    る、請求の範囲第23〜33項のいずれか１項に記載の方
    法。
  35. 【請求項３５】段階（１）における植物繊維物質の装入
    の前に、特に好ましくは脱ガスのために、170〜220℃、
    特に好ましくは180〜190℃の温度に加熱することを特徴
    とする、請求の範囲第23〜34項のいずれか１項に記載の
    方法。
  36. 【請求項３６】植物繊維物質に、さらに加熱状態で、少
    なくとも１種の（溶融）流動性成分、好ましくは油また
    は脂肪成分、特に好ましくは硬化した植物脂肪または硬
    化油を、少なくとも部分的に含浸させることを特徴とす
    る、請求の範囲第23〜35項のいずれか１項に記載の方
    法。
  37. 【請求項３７】植物繊維物質を、場合によっては少なく
    とも部分的に脂肪／油／ワックス成分および／または樹
    脂酸成分で浸潤させた形で、段階（１）において加熱状
    態で粉砕することを特徴とする、請求の範囲第23〜36項
    のいずれか１項に記載の方法。
  38. 【請求項３８】段階（１）の予備成形体を、さらに段階
    （２）の加工を行う前に、ポリオール、好ましくはグリ
    セリンを用いて外面を処理することを特徴とする、請求
    の範囲第23〜37項のいずれか１項に記載の方法。
  39. 【請求項３９】成形体が、枠縁、飾り縁、稜、側面、日
    よけ、ボタン、取手、柄、フック、継手、斜材、結合や
    固定のための要素、家具の脚、ケース、付属部品、計器
    盤、化粧板、玩具、高級家具、包装材からなる群より選
    ばれる製品の形態であり、輸送機械、木製品および家具
    に用いられる、請求の範囲第16〜22項のいずれか１項記
    載の成形体。
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