JPH09508669A - セルロースアセテートを基材とした結合材料および強化用天然セルロース繊維を含む成形体、その製造方法、およびその使用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 結合剤としてのセルロースアセテートを基材とした結合材料と強化用天然セルロース繊維または天然セルロースを含む繊維とを備えた成形体が記載されており、これら成分は、セルロースアセテートが約１．２〜２．７の置換度（ＤＳ）を有し、成形体が少なくとも約１６０℃のビカー温度を有し、天然セルロース繊維または天然セルロースを含む繊維に対するセルロースアセテートの重量比が約１０：９０〜９０：１０であることを特徴とする。セルロースアセテートと天然セルロース繊維または天然セルロースを含む繊維とを約１０：９０〜９０：１０、特に約１５：８５〜８５：１５の重量比で混合し、全水分量を混合物中のセルロースアセテートの総量に対して最低でも約３重量％に調節し、約２２０〜２８０℃の温度および約３０〜１５０バールの圧力で、この混合物を成形する。本発明に係わる成形体は自動車用内装部品、特にルーフ天井、サイドパネル、パッケージング材料、絶縁材料または家具部品として有利に使用できる。

Description

【発明の詳細な説明】 セルロースアセテートを基材とした結合材料および強化用天然セルロース繊維を 含む成形体、その製造方法、およびその使用方法 本発明は結合手段としてのセルロースアセテートを基材とした結合材料と強化 用天然セルロースまたは天然セルロースを含む繊維とを含む成形体、その成形体 の製造方法、および特定の技術分野におけるその使用方法に関する。 多くの分野、例えば自動車、パッケージング、家具、電気および電子業界のみ ならず建設および同様の分野では、熱可塑性プラスチックまたは熱硬化性ポリマ ーから得る合成材料の他に、熱可塑性プラスチックもしくは繊維構造体を含むポ リマーから得られるデュロプラスチック（duroplastic）ポリマーまたは繊維を 含むポリマーもしくは繊維強化ポリマーからの合成材料を使用することがある。 かかる材料は半完成品として、例えばウェブ状の材料、マット、ボード等の形態 で製造されることが多い。これら材料は更に処理されたり、または精製および例 えば成形、被覆等により仕上げられた直後またはその後に限り使用される。繊維 材料に加えて、または繊維材料の代わりにこれらポリマー材料は材料に特定の性 質を与えるために適当な充填剤を含むことができる。多種類のポリマー、繊維お よび充填剤を含むこれら結合材料（bond materials）の種類およびその使用の選 択の数はほとんど無限である。 環境問題に対する意識の増大および規制法の範囲内で、材料をリサイクルでき るようにすることまたは環境上無害の廃棄を行うことは、次第により重要な役割 となっている。特に、エコロジカルに両立できる廃棄物の廃棄は、次第に重要な 意義を有するようになっている。その理由は、リサイクルの可能性は増加する汚 損および材料の性質劣化により限定されており、この場合、排出は避けられない こととなる。このような廃棄は焼却または廃棄物の形成により実行し得る。この ような廃棄物の無制限の形成は公共的な場所で行われる。時間的に無制限の永久 的な廃棄物の廃棄は、スペース上の理由から可能ではない。特に簡単でかつ有利 な形態で排出を行う方法として、例えばコンポスト化により行い得るような生物 を利用した分解がある。以下、本発明で使用する「生物により分解可能」なる表 現を使用する場合、対応する物質が、生物（生物／微生物）および／または自然 環境の要因、例えばバクテリア、菌類、特にかびおよびイースト菌による分解を 受け得ることを意味するものである。一般にパッケージング材料に使用される合 成材料、特にポリスチレンは生物により分解可能ではない。炭水化物の場合、例 えば主に嫌気性バクテリアによる分解の形態の生物による分解により、無害な低 級脂肪酸、アルコールおよび二酸化炭素に分解される。このような現象は腐敗と 称される。腐敗プロセスの中間生成物は、結合して無害な新しいポリマー生成物 を形成することがあり、このような有利な腐植化はコンポスト化の際に使用され る。このようなプロセスは特に生物による分解または有機物質、特に有機廃棄物 、木、葉および他の植物材料、紙および汚泥の変化が関係しており、このような 変化は熱の発生（自発的な加熱）を伴って進行し、栄養素の塩（リン酸塩、窒素 、カリウム化合物）を有するコンポストすなわち黒色のボロボロした物質が形成 されることとなる（ロップ化学大辞典、第９版、第３巻。１９９０年第２３１２ 〜２３１３ページを参照のこと）。 よって上記特定の廃棄物は生物による分解を受けるとの上記の可能性の観点か ら、材料開発においては天然材料に対する関心が高まっている。これら天然材料 は多くの利点を有している。再生された原材料は資源の保護に寄与し得る。これ ら再生された原材料は更に無害であり、残留物を残すことなく焼却可能である。 これら分解した製品は環境保護と両立し得る。 木片または天然繊維、セルロース、綿、バラスト繊維の材料は、公知の製品、 例えば紙、段ボール、フェルト、繊維ボードおよびパーチクルボードとなるよう にこれまで長い間処理されてきた。これら木片または天然繊維は異なるプロセス によりプレフォーム（予備成形体）を製造するのにも使用できる。機械的性質が 合成の高性能繊維にある程度匹敵し得る高強度の天然繊維、例えば亜麻、大麻、 ラミーおよび同等品を結合または複合材料中の強化繊維として使用するような多 数の新開発もなされている。これらの従来の材料および新しい材料は、いずれも 強度、剛性、良好な成形性または耐久性を得るための結合剤として合成ポリマー を含まなければならないという特徴を有する。しかしながら、生物による分解性 が必要な場合、天然の結合剤、例えばスターチ、ゴム等しか考慮できない。しか しながらこれらは水溶性であるという欠点がある。 結合材料中の、生物により分解できない合成ポリマーを生物により分解可能な ポリマーに代替するという開発努力はまだ完了していない。直接成形可能な物質 として天然製品、例えばセルロース、スターチ等は、ほとんどの目的に対して適 当でなく、性質が変化するということ、および処理の点で合成ポリマーよりも劣 っている。 複合材料に適した生物により分解可能な新規なポリマーとして、例えばポリヒ ドロキシブチレートがあるが、これらは極めて高価である。 結合されかつ複合されてなる材料では結合手段の成分と強化または充填成分と の混合比は広い限度内で変動し得る。ポリマー結合手段の比率は特定の用途に必 要な性質のみに応じて決まる。絶縁材料または特定のパッケージング材料には、 例えば比較的ソフトなウェブ材料または特定のパッケージング材料、例えば少量 のポリマー結合手段を有するソフトなウェブ材料が適当である。他方、熱成形に 適した粘塑性および耐水性材料には多量のポリマーが必要である。最終分析にお いて、材料の性質を大部分ポリマーによって決定すべきである場合、改質のみの 目的で充填剤または強化材料を潜在的に少量添加する必要がある。 例えば自動車用部品、例えばパネル、すなわちドアパネル、ルーフおよび同等 品のための成形可能な半完成品は、現在グラスファイバー、ウッド繊維、再処理 された綿または靭皮繊維を含む、樹脂で結合された繊維製のマットにより大量に 製造されている。ポリマーとしては圧倒的にフェノール系樹脂が使用されている が、これには毒性およびエコロジーの観点からは議論の余地がある。従って、次 第に他の熱硬化性材料、例えばエポキシ樹脂または不飽和ポリエステルが使用さ れてきている。熱硬化性結合剤は車内における高温（ある程度かなりの温度とな り得る）時に変形しないという利点がある。しかしながら、熱硬化性結合剤を使 用する際は処理法が複雑であり価格が高くなるという欠点がある。特に、例えば エポキシ樹脂は比較的高価である。更に別の欠点として、硬化した熱硬化性材料 はリサイクルが困難であるということが挙げられる。これら理由から、他の繊維 で強化された熱可塑性ポリマー、多くはポリプロピレンが現在のところかなりの 程度使用されている。しかしながらこれらポリマーは熱に対する寸法の安定性が 低い。グラスファイバーの代替物として天然繊維、例えばセルロースやジュート だけでなく木屑も使用される。これまで知られている成形体の材料は、一般に少 なくとも２０重量％のポリマーを含む。このような比較的多い量のポリマーによ り生物による分解が不能となるように繊維が包まれ、結合される。 ビルの熱絶縁のための絶縁材料として少量の熱硬化性材料、例えばフェノール 系樹脂または尿素系樹脂により結合された大量のグラスファイバーまたは鉱物繊 維、マットが使用されている。鉱物繊維を使用すること、およびそれらの不明瞭 な廃棄に対しその毒性を配慮して、天然繊維マットが次第に開発され、販売され るようになってきた。これら繊維も製造プロセスによっては適当なポリマーの結 合剤で強化しなければならない。例えば、熱に対して強化するには容易に溶融す る合成結合繊維が使用されている。しかしながらこれら繊維は生物による分解性 に対する要求と矛盾している。 種々の刊行物、例えば「再生された原材料のパッケージング」ボーゲル出版社 、ブルツブルグ、第１版、１９９４年、１４６〜１４８ページおよび３７４〜３ ８０ページ、「パッケージング分野における再生され、生物により分解可能な材 料」ローマンコバール出版社、ミュンヘン、第１版、１９９３年１２０〜１２６ ページおよび４６３ページ、並びにドイツ公開公報3914022A1 号は、コンポスト 化により容易に生物により分解可能であり、セルロースアセテートおよびクエン 酸エステルを基材とした原材料、およびその製品の用途、例えばラッピングまた はオイルライト、持続型オイルキャンドル、組成オイルライト、墓用のその他ラ イト装置用の容器およびフォイルを記載している。このような合成材料は特定材 料の他にポリエステル、および必要な場合にはその他の有機酸および／または酸 エステルを含む。クエン酸エステルは軟化剤として働き、セルロースアセテート を熱可塑的に処理できる能力を与えるので、セルロースアセテートを成形体に形 成できる。 雑誌「化学的評論」第３９号、１９９４年９月３０日、第３ページのヴォルフ ガング・アッシェ氏による論文「ＡＶＫ会議 繊維強化合成材料−その自然へ戻 す路」は、上記合成材料を使用することを述べている。この合成材料は特に引用 した刊行物「再生された原材料のパッケージング」に特に記載されたものであり 、複合材料を製造するために天然繊維、例えばラミー、亜麻、サイザル麻または 大麻と共にセルロースジアセテートおよびクエン酸エステルを主に使用している 。ここに記載のセルロースジアセテート、クエン酸エステルおよびポリエステル 並びに必要な場合にはその他の有機酸および／または酸エステルのみならず、天 然繊維、例えばラミー、亜麻、サイザル麻または大麻を基材とした上記成形可能 な材料を容易に生物により分解可能な成形体に処理できる。合成材料の価格が高 いことによりこれら材料は比較的高価である。特に欠点は軟化剤としてのクエン 酸エステルの部分にある。これら材料を処理する際に軟化剤は高温で遊離するこ とがあり、これにより好ましくない蒸気または煙が生じ得る。この軟化剤は常温 でも材料の表面に移動し、蒸発し、環境を損なうことがある。低分子量の軟化剤 を配合しているので、完成した製品での強度が失われることもある。更に、この 製品は軟化剤により軟化点がかなり低くなる。 米国特許第3,271,231 号は、セルロースアセテート繊維およびセルロース繊維 を含む支持体のない可撓性の繊維ウェブに関するものである。これを製造する際 に、必要により軟化剤を２〜８重量％の量だけ使用している。この特許は、セル ロースアセテートは完全には塑性化されず、単に軟化されるだけで、その接触点 においてセルロース繊維を結合することを示している。この方法においては、開 かれた構造を備える可撓性の成形シート体が得られる。 セルロースアセテートおよび強化用天然セルロース繊維に基づいて成形体を製 造するための公知の方法およびこれによって製造された成形体は、必ず軟化剤が 存在していることを必要とする。しかしながら、このような軟化剤の存在は多く の理由から欠点となっている。軟化剤は、例えば負荷時の熱安定性を低くさせる 。この安定性の尺度には、例えばビカー温度が用いられうる。公知の材料の処理 時の熱安定性は、例えば著しく高いビカー温度が望まれる自動車業界で使用する には不十分である。他方、セルロースアセテートの熱成形で軟化剤を使用するこ とは専門家の間では絶対に必要であると考えられてきた。純粋なセルロースアセ テートは軟化に常に熱分解が伴うので、分解を生じることなく溶融することはほ とんどできない。例えばエミール・オットー、Ｈ・Ｍ・スプルリンによるモノグ ラム「セルロースおよびセルロース誘導体」第５巻第３部の１３６４ページには 、「２．５セルロースアセテートの軟化および分解は２３５℃〜２７０℃の範囲 内で生じる」と説明されている。従って、当業者であればセルロースアセテート の熱成形時には常に軟化剤が必要であると考えなければならない。 本発明は、上記成形体が公知の成形体の物理的欠点を有せず、問題を生じるこ となく生物により分解でき、所望の機械的性質、例えば、特に強度および熱安定 性を有し、厳格な作動条件も満たすことができるように、上記成形体を更に開発 する上での問題を解決するものである。特に、比較的高温において成形体は蒸気 や煙となってはならず、軟化剤を含む必要性を不要としなければならない。 本発明によれば、この問題点は、セルロースアセテートが約１．２〜２．７の 置換度（ＤＳ）を有し、成形体が最低でも約１６０℃のビカー温度を有し、天然 セルロース繊維または天然セルロースを含む繊維に対するセルロースアセテート の重量比が約１０：９０〜９０：１０とすることにより解決される。 本発明の範囲内において「成形体」なる用語は、特に剛性を有する成形体、好 ましくは平滑な表面を有する成形体と理解すべきである。結合剤として使用され るセルロースアセテートは、好ましくは、可視表面およびカットエッジを除いて 、強化用繊維が実質的に完全に包埋される母相（matrix）を形成する。 本発明はセルロースアセテートの置換度、水分量、温度および圧力に関して特 定のプロセス条件を維持した時、セルロースアセテートと天然セルロース繊維、 または天然セルロースを含む繊維との混合物を外部軟化剤を添加することなく成 形体となるように処理できるという見解に基づくものである。この条件について は、本発明にかかわる方法と関連させて、以下、より詳細に説明する。 最小水分量に起因して開始材料内に存在する水分は、「一時的な軟化剤」とし て働くと考えれらる。製造方法中に、この水分はかなりの程度分離されるので、 その後の軟化作用は相殺される。特に本発明により外部軟化剤を完全に、または かなりの程度省略すると、これまで得られなかったビカー温度の高い成形体が得 られる。更に、引っ張り弾性率、曲げ強度および曲げ弾性率も好ましい影響を受 ける。製造される成形体が最低でも１６０℃のビカー温度を有する限り、本発明 の範囲内で従来の少量の軟化剤を添加することを基本的には排除するものではな い。 本発明に係わる成形体は結合剤（bonding agent）としてセルロースアセテー トを含む。セルロースアセテートはこれまで長く知られていたものであり、フィ ラメントおよび紡糸可能な繊維である繊維状の材料の製造のみならずフォイル／ フィルムの製造に工業的な規模で大量に使用されている。繊維状のセルロースア セテートは紙巻きタバコ用フィルタの製造に大量に使用されており、織物に少量 使用されている。更にこれまで示したように、セルロースアセテートは生物によ り分解可能であり、そのアセチル価を減少させれば、その生物による分解性を加 速できることも判っている。純粋なセルロースアセテートはこれまで複合材料を 製造する材料としては使用されたことはなかった。その理由は、セルロースアセ テートは熱可塑的に処理できず、更に処理すると好ましくない性質を備えた製品 が生じるという深刻な欠点を有すると考えられてきたからである。従って、本発 明の範囲内で結果として欠点を生じさせるような軟化剤を更に含むことなく、純 粋なセルロースアセテートを熱可塑的に処理できるということは極めて驚くべき ことであると考えなければならない。置換度（ＤＳ）に関しては、特定の条件が 考慮されなければならない。置換度は３より小さい値、すなわち約１．２〜２． ７の範囲内にしなければならないことが判明している。この置換度（ＤＳ）は約 １．８〜２．６の間、特に約２．１〜２．５の間にあることが好ましい。置換度 （ＤＳ）が２．７よりも大きくなると熱可塑処理性が全体に損なわれる。置換度 （ＤＳ）は１．２よりも低いことは、成形体が水分をかなりの程度吸収すること があり、この場合、成形体は寸法的に安定とならない。 セルロースアセテートの重合度（ＤＰ）は、約１４０〜２７０の間、特に約１ ７０〜２５０の間にあることが好ましい。重合度（ＤＳ）が約１４０〜２７０の 間にある場合、特に有利な性質、例えば成形中の良好な処理性を有しつつ大きな 機械的な強度が得られる。 本発明に係わる成形体の別の重要な成分は、強化用天然セルロース繊維又は天 然セルロースを含む繊維であり、これら繊維は上記定義の条件で生物により分解 自在なものと理解すべきである。個々のケースでは、環境を破壊しないものと考 えることができるかかる分解生成物をできるだけ多く生じさせるはずの広範な生 物による分解を言うことができる。本発明によれば、天然セルロース繊維または 天然セルロースを含む繊維はカポック、サイザル麻、ジュート、亜麻、ココナッ ツ、ガンボージ、マニラ麻、桑の靭皮繊維、大麻、ラミー、および／または綿繊 維の形態で特に有利に存在する。天然セルロース繊維または天然セルロースを含 む繊維は、約０．２ｍｍ〜１００ｍｍの、特に約３ｍｍ〜３０ｍｍの平均繊維長 さ、および約８μｍ〜１００μｍ、特に約１０μｍ〜３０μｍの平均横断径を有 する。 強化用天然セルロース繊維または天然セルロースを含む繊維に対するセルロー スアセテートの重量比は重要ではなく、約１０：９０〜９０：１０、特に約１５ ：８５〜８５：１５、特に好ましくは約２５：７５〜６０：４０の間にある。 以下、より詳細に説明する本発明に係わる成形体の製造方法により、これら成 形体は必要な熱安定性を達成でき、この熱安定性に対してはいわゆるビカー温度 が適当な判断方法となる。このビカー（Vicat）温度はＤＩＮ５３４６０（１９ ７６年１２月）により測定される。この方法によれば、その温度は１ｍｍ平方の 円形横断面を有し、少なくとも３ｍｍの長さを有する鋼鉄ピンを５０Ｎの力でサ ンプル体内に垂直に１ｍｍの深さに突き刺すことにより測定される。加熱が１２ ０Ｋ／分の加熱速度で行われる。ほとんどのポリマーのビカー温度はポリマーが 完全に液相に変わる温度よりも著しく低い。本発明の範囲内では、この温度は最 低でも約１６０℃、好ましくは最低でも約１７０℃、特に約１８０〜２００℃で ある。 機械的性質を改善するため、本発明に係わる成形体内に鉱物材料をさらに配合 すると有利となり得る。これら材料は生物により分解しないが、少なくとも不活 性であり、エコロジー的に有害なものではない。これら鉱物材料の好ましい例と しては炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、二酸化シリコンおよびアルミノシリケ ート、例えばカオリンがある。この鉱物材料は約５〜５０重量％、特に約１０〜 ２０重量％の量で成形体内に有利に存在する。本発明に係わる成形体はこれら鉱 物材料の外に染料および／または特に着色顔料の状態の着色剤を含むことができ る。本発明に係わる成形体を白色に染める場合には、二酸化チタンの形態をした 白色顔料が望ましい。更に考えつくことのできる着色顔料としては、例えば酸化 鉄がある。所望の着色を行うには本発明に係わる成形体内に０．２〜１重量％の 着色剤で十分である。 生物による分解性およびエコロジー上の安全性がかなり制限されない場合、特 定の材料の性質を得るために本発明に係わる成形体に改質用、処理性改善用の付 加物質を配合してもよい。代表的な使用可能な補助剤および添加剤としては、潤 滑剤、接着剤、疎水性剤または親水性剤、防炎剤、殺生剤、殺鼠剤、芳香剤およ び同等物質がある。更に天然繊維の織物カッティング、再処理されたウールおよ び再処理された綿のみならず、古紙のスクラップ等の処理時または再処理時に堆 積するような天然の生物により分解可能な充填剤を含むことも可能である。 本発明に係わる成形体は次記の本発明に係わる方法により製造される。すなわ ち、結合材料のセルロースアセテート部分が結合剤の機能を果たし、かつ結合材 料の大部分が溶融された層を形成するように開始材料が処理される。 本発明に係わる成形体を製造するための方法は、セルロースアセテートを天然 セルロース繊維または天然セルロースを含む繊維と約１０：９０〜９０：１０の 重量比で混合し、全水分量を混合物中のセルロースアセテートの総量に対して最 低でも約３重量％に調節し、約２２０〜２８０℃の温度および約３０〜１５０バ ールの圧力で、この混合物を成形するようになっている。上記天然セルロース繊 維または天然セルロースを含む繊維に対するセルロースアセテートの重量比は約 １５：８５〜８５：１５、特に２５：７５〜６０：４０である。この比が１０： ９０の下限値より低くなるとセルロースアセテートの量は複合体中にセルロース 繊維を十分密に保持するには十分でなくなる。約９０：１０の上限値を越えると セルロース繊維の所望の強化機能がかなりの程度失われる。 開始材料は好ましくは周囲温度で混合し、その後、上記プロセス条件を受ける ことが好ましい。成形は約２４０〜２７０℃および約５０〜１３０バールの圧力 で生じることが好ましい。本発明では約３０〜１５０バールの圧力範囲内にある ことが不可欠であり、次のように説明することができる。すなわち約３０バール よりも低い圧力となるとセルロースアセテートは十分に流れることができなくな るので、成形体内に均一に存在しなくなるが、一方、約１４０バールの圧力を越 えると極めて多大な技術的な努力が必要となるので、欠点となる。セルロースア セテートを十分に溶融するためには、圧力下で成形する間、約２２０℃の最低温 度には達していることが必要である。２８０℃の上限を越えるとセルロースアセ テートが熱により破壊されるという結果となる。セルロースアセテートは任意の 形態の特定の強化成分、すなわち他の添加物と混合できる。他の分野知られてお り、テストされた、基本的にすべての対応する使用形態を使用できる。適当な使 用形態としては、例えば粉末、粉砕されたバルク体すなわち粒状体、特にセルロ ースアセテートの異なる長さおよび横断面の繊維またはフィルムのリボンも挙げ られる。フォイルまたはフィルムもしくは繊維ウェブのような平らな構造をした 結合剤を使用することも可能である。最後に、個々のケースでは結合剤を液相、 溶液または分散液から導入することも可能である。 本発明に係わる成形体の上記開始材料を混合するには、特に公知のすべての複 合剤製造方法が適当である。複合剤の成分の特殊な性質により、ある種の混合方 法は特に好ましい。従って、例えば押し出し機（extruders）、ストレーナー（s trainers）、混練機（kneaders）またはロールミル（roll mills）を使用した従 来のポリマー配合方法が可能である。成形前に結合材料の成分の熱負荷および機 械的負荷が既に生じ得るので、結合剤として働くセルロースアセテートが大きな 熱の影響を受けない混合方法が特に有利である。 プリフォームの製造または特定の性質を備えた外形の製造のために、溶液また は分散液による含浸、またはラミネート（lamination）方法またはサンドイッチ 方法もしくはフィルム積層（film stacking）方法によりフィルムおよび／また は繊維ウェブのようなシート状をした材料を結合することも特に適す。本発明に 係わる可能な材料の性質に鑑みれば、例えば繊維混合部における混合方法および 分散方法により、または種々のウェブ形成方法のうちの１つの範囲内で、粉体ま たは繊維状をした特定の強化材料にセルロースアセテートを添加することが特に 有利である。カーディング（carding）装置またはカーダー（carders）での機械 的なウェブ形成、空気力学的なウェブ形成および水力学的なウェブ形成または製 紙方法が特に適当である。 実行される混合方法に応じ、その混合方法の後で異なる性質の開始材料を入手 できる。例えば押出機で、またはフィルム積層方法で配合を行うと、硬質の密な 製品が得られる。これら製品はいずれのケースでも、後に処理できるよう粒状に できるし、また直接にボード、種々の外形または完成した部品に形成できる。繊 維混合方法またはウェブ形成方法により、これら方法に応じて疎らなまたは密な マットが得られる。このマットはいずれのケースでも、例えば絶縁用または半完 成品として既に利用できたり、また所望の製品とするように更に処理できるよう になっている。本発明に係わる成形体のかなり有利な性質は生物による分解可能 性を別にすれば、成形体が基本的には熱可塑性プラスチックから成り、元の状態 に戻すことができるという利点も有するということが挙げられるが、この熱可塑 性は特定の処理条件の下で与えられるにすぎない。これと逆に、使用中の通常の 条件下の製品は実際には熱可塑性の性質を呈することはなく、よって負荷時の熱 安定性に優れている。 本発明に係わる結合材料は、特定の処理条件下において必要とされる良好な成 形特性を有し、特に成形温度および成形圧力は組成についての特定の条件に適合 させなければならない。当然ながら材料の処理中の水分も適切なものとされる。 例えば開始材料の全水分量を開始材料で使用されるセルロースアセテートの総量 に対し最低でも約３重量％としなければならない。この量は潜在的には約２０重 量％とすることができ、約３〜５重量％の範囲内の、特に一定の良好な値が得ら れる。一般に、天然セルロース繊維または天然セルロースを含む繊維は、混合中 に全水分量の上記条件を満たすよう、常に必要な水分量を有する。例えばＤＩＮ ５００１４による２０℃で周囲湿度６５％の正常な環境条件下では、亜麻は８〜 １０％の水分を含む。 セルロースアセテートは置換度および特定の環境状態に応じて特定の平衡水分 量も含む。適当な温度および周囲湿度を有する環境室（climate chamber）にお いて、例えば繊維ウェブのように好ましくは既に混合された状態となっている開 始材料をコンディショニングすることにより、所望する全水分量を得ることがで きる。この方法とは異なり例えば繊維ウェブに水をスプレーすることにより、成 形前に繊維ウェブを所望の湿度とすることができる。 すぐに明らかとなるように、特殊な熱的および機械的性質を有する本発明に係 わる成形体は種々の用途で有利に使用できる。このことは特に自動車の分野、例 えばサイドパネルまたはドアパネルのみならずルーフ天井、パッケージング材料 、絶縁材料または家具部品としても使用できる。本発明に係わる成形体は任意の タイプの半完成品、例えばウェブ材料、マット、ボード／シートおよびフォイル ／フィルムとしても重要である。 以下、いくつかの実施例を参照して本発明について説明し、本発明に不可欠な 特徴と関連させて表１〜３を参照する。 実施例１〜１０ 表１に示されたＤＳ値および表１に記載の繊維量を有するセルロースアセテー ト繊維を使用した。ウェット−ウェブ（wet-web）設備において、１０ｍｍのカ ット長さの亜麻繊維および５ｍｍのカット長さおよび３dtexのゲージのセルロー スアセテート繊維を繊維ウェブとなるように処理した。置換度（ＤＳ）が異なる 、すなわちＤＳ２．２（実施例１〜５）およびＤＳ２．５（実施例６〜１０）の ２つのタイプのセルロースアセテートを使用した。亜麻繊維の量は１５から８５ 重量％まで変えた。これらウェブを油圧プレスで多層状に成形し、約２．５ｍｍ の厚さのボードを形成した。プレス条件は２６０℃、１分および１２０バールで あった。これらのウェブは、成形前に、全水分含有量が約４重量％となるように コンディショニングした。これらの機械的性質については表１にリストアップさ れている。 実施例１１〜１５ 表２に示されたＤＳ値および繊維量を有するセルロースアセテート繊維を使用 した。すべてのプレスされたボードは５０重量％の繊維量を有していた。これに よって得られた成形体の機械的性質に関しても表２を参照されたい。 実施例１３は実施例８に対応するが、ウェット装置ではウェブを製造せずに、 亜麻およびセルロースアセテートの繊維長さが５０ｍｍの状態でウェブカーディ ング装置を使用して製造した。 実施例１４および１５は実施例８に対応し、亜麻の代わりにジュートおよび紙 繊維（ＣＴＭＰ）を用いた。 比較実施例１および２ 材料を比較するため、押し出し成形できるセルロースアセテートおよび５０％ 亜麻を用い、軟化剤分率の高い状態で、ウェット−ウェブ装置によって、バイオ セタ（Bioceta）を有するセルロースアセテートのプレスボードを製造し、さら に、フィルム積層方法による製品たるポリプロピレンにより、亜麻ウェブおよび ＰＰフィルムの数層を備えたサンドイッチ構造体を成形した。その亜麻分率は５ ０重量％であった。表２に機械的データが示されている。測定されたビカー温度 は負荷時の熱安定性の尺度である。 実施例１６〜１８ 図３に示されたＤＳ値および繊維量を有するセルロースアセテート繊維を使用 した。実施例１６における純粋なセルロースアセテートのプレスボードだけでな く、実施例１７および１８による５０および７５重量％の亜麻を有するプレスボ ードをＤ１Ｎ５３９３３による土壌埋設テストに従い、湿った土壌内に４５日２ ９℃で埋設した。表３に機械的性質の変化のみならず重量の減少量をリストした 。亜麻を添加することにより重量の損失が増した。このことは生物による分解が 急速に進行することを意味している。 実施例１９ 比較例１（ＣＡ バイオセタ）、比較例２（ポリプロピレン）および本発明に 係わる実施例１２の材料に動的かつ機械的な熱解析を行った。この測定方式では 、ストリップ状のサンプルの一端を強固に固定し、モーターにより移動自在な他 端を１Ｈｚおよび３０μｍの振幅で振動させた。サンプルを曲げるのに必要な力 を測定し、ｔａｎδとして出力した。測定中、２℃／分の一定の加熱レートで加 熱した熱チャンバー内にサンプルを配置した。サンプルの軟化とともにｔａｎδ が増加した。図１において、温度に対するｔａｎδの曲線をプロットした。これ らのデータに基づき、単位を℃とする軟化点を決定し、これを表４にリストアッ プした。本発明に係わる材料は１７６℃の最高軟化温度を有することが判った。 すべての表における略語ＣＡとはセルロースアセテートを示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，Ｉ Ｓ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，Ｓ Ｄ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 コーラー・ロベルト ドイツ メースィンゲン ディー72116 シュテッティナーシュトラーセ 21 (72)発明者 ヴェードラー・ミヒャエル ドイツ ロイトリンゲン ディー72760 ヨハネス−アイゼンロール−シュトラーセ 170 (72)発明者 トゥーバッハ・マルティン ドイツ ロイトリンゲン ディー72770 ツィーゲルヒュッテシュトラーセ 14／１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．結合剤としてのセルロースアセテートを基材とした結合材料と強化用天然 セルロース繊維または天然セルロースを含む繊維とを含む成形体であって、 セルロースアセテートが約１．２〜２．７の置換度（ＤＳ）を有し、成形体が 最低でも約１６０℃のビカー温度を有し、天然セルロース繊維または天然セルロ ースを含む繊維に対するセルロースアセテートの重量比が約１０：９０〜９０： １０であることを特徴とする成形体。 ２．セルロースアセテートの置換度（ＤＳ）が約１．８〜２．６の間、特に約 ２．１〜２．５の間にあることを特徴とする、請求項１記載の成形体。 ３．天然セルロース繊維または天然セルロースを含む繊維に対するセルロース アセテートの重量比が約１５：８５〜８５：１５、特に約２５：７５〜６０：４ ０であることを特徴とする、請求項１または２記載の成形体。 ４．ビカー温度が最低でも約１７０℃、特に約１８０〜２００℃であることを 特徴とする、先行する請求項のうちいずれか１項に記載の成形体。 ５．セルロースアセテートの重合度（ＤＰ）が約１４０〜２７０の間、特に約 １７０〜２５０の間にあることを特徴とする、先行する請求項のうちいずれか１ 項に記載の成形体。 ６．天然セルロース繊維または天然セルロースを含む繊維が、約０．２ｍｍ〜 １００ｍｍの、特に約３ｍｍ〜３０ｍｍの平均繊維長さ、および約８μｍ〜１０ ０μｍの、特に約１０μｍ〜３０μｍの平均横断面径を有することを特徴とする 、先行する請求項のうちいずれか１項に記載の成形体。 ７．天然セルロース繊維または天然セルロースを含む繊維が、カポック、サイ ザル麻、ジュート、亜麻、ココナッツ、ガンボージ、マニラ麻、桑の靭皮繊維、 大麻、ラミー、および／または綿繊維の形態で存在することを特徴とする、先行 する請求項のうちいずれか１項に記載の成形体。 ８．鉱物材料をさらに含むことを特徴とする、先行する請求項のうちいずれか １項に記載の成形体。 ９．鉱物材料が炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、二酸化シリコンおよび／ま たはアルミノシリケートであることを特徴とする、請求項８記載の成形体。 １０．鉱物材料が約５〜５０重量％、特に約１０〜２０重量％の量だけ存在す ることを特徴とする、請求項８または９記載の成形体。 １１．着色剤を含むことを特徴とする、先行する請求項のうちいずれか１つに 記載の成形体。 １２．着色剤が顔料、特に白色顔料であることを特徴とする、請求項１１記載 の成形体。 １３．着色剤が約０．１〜１重量％の量存在することを特徴とする、請求項１ １または１２記載の成形体。 １４．セルロースアセテートと天然セルロース繊維または天然セルロースを含 む繊維とを約１０：９０〜９０：１０、特に約１５：８５〜８５：１５の重量比 で混合し、全水分量を混合物中のセルロースアセテートの総量に対して最低でも 約３重量％に調節し、約２２０〜２８０℃の温度および約３０〜１５０バールの 圧力で、この混合物を成形することを特徴とする、請求項１〜１３の一つに記載 の成形体の製造方法。 １５．開始材料を周囲温度で混合することを特徴とする、請求項１４記載の方 法。 １６．約２４０〜２７０℃および約５０〜１３０バールの圧力で成形を実行す ることを特徴とする、請求項１４または１５記載の方法。 １７．自動車用内装部品、特にルーフ天井、サイドパネル、パッケージング材 料、絶縁材料または家具部品としての、請求項１〜１３のいずれか１つに記載の 成形体の使用方法。