(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマー混合物から作られるプラスチック材料であって、前記ポリマー混合物は、
−リグニンを基礎とする、少なくとも１つの天然ポリマーと、
−前記ポリマー混合物の衝撃強さを高めるために配合し、リグニンの衝撃強さより高い衝撃強さを有し、タンパク質を除く、少なくとも１つの合成および／または天然ポリマーと、
からなり、ハウジングの製造に使用するプラスチック材料。
【請求項２】
電気および電子デバイス用のハウジングの製造に使用する、請求項１に記載のプラスチック材料。
【請求項３】
リグニンはアルカリリグニンである、請求項１または２に記載のプラスチック材料。
【請求項４】
ポリマー混合物は高い衝撃強さを有する天然ポリマーとしてポリラクチドを含む、請求項１から３のいずれかに記載のプラスチック材料。
【請求項５】
ポリマー混合物は高い衝撃強さを有する天然ポリマーとしてポリヒドロキシブチレートおよび／またはポリヒドロキシバレレートを含む、請求項１から４のいずれかに記載のプラスチック材料。
【請求項６】
ポリマー混合物は高い衝撃強さを有する天然ポリマーとして、セルロースアセテートおよび／またはセルロースアセトプロピオネートを含む、請求項１から５のいずれかに記載のプラスチック材料。
【請求項７】
ポリマー混合物は高い衝撃強さを有する天然ポリマーとしてでんぷんを含む、請求項１から６のいずれかに記載のプラスチック材料。
【請求項８】
ポリマー混合物は、リグニン部分が２から９０質量％である、請求項１から７のいずれかに記載のプラスチック材料。
【請求項９】
ポリマー混合物は、リグニン部分が５から６５質量％である、請求項１から８のいずれかに記載のプラスチック材料。
【請求項１０】
ポリマー混合物は合成強化繊維を含む、請求項１から９のいずれかに記載のプラスチック材料。
【請求項１１】
ポリマー混合物は天然強化繊維を含む、請求項１から１０のいずれかに記載のプラスチック材料。
【請求項１２】
ポリマー混合物は粒状キチンを含む、請求項１から１１のいずれかに記載のプラスチック材料。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、ポリマー混合物から作られるプラスチック材料に関する。
【０００２】
異なるポリマーからなり、一般的に対応するポリマー融解塊を混ぜることによって作られる混合物の使用は、プラスチック処理において非常に重要である。異なるポリマーの組合せは、特に、プラスチックの意図された用途に対して好ましい２つのポリマー成分の特性を組合せることを可能にし、またはその混合比に応じて一方のポリマー成分の所望の材料特性を強化しながら他方の成分の望ましくない材料特性をある程度補うことを可能にする。適切な技術的用途に対して特性が調整できるプラスチック材料を提供することができる。
【０００３】
合成ポリマーからなるプラスチック材料は短命の商品を作るのによく用いられている。リサイクルは非常に経費がかかり、これは特に異なるプラスチック材料の分離が難しいからである。このような事情により、およびプラスチック合成の基本材料が得られる、制限された鉱油資源を節約する必要により、合成ポリマーを天然ポリマーに置き換えることが望ましくなる。このような狙いは、合成プラスチック材料の廃棄物を処分する唯一の可能な方法が多くの場合それを燃やしてしまうしかなく、これは毒物の放出を伴う大量のＣＯ2を生み出すことを鑑みて、魅力のあるものとなる。栽培天然原料のポリマーは生態学的に中性のＣＯ2バランスを有する。なぜなら、天然ポリマーの燃焼は原料の成長の際に取込まれるＣＯ2の量を超えるＣＯ2を大気に放出しないからである。さらに、特に生体的に分解可能または堆肥可能な天然ポリマーが第１の対象となる。なぜなら、これらは一般に残留物なしに分解でき、大部分の合成ポリマーよりも著しく短い時間で分解できるからである。
【０００４】
天然ポリマーまたは酸化、酵素処理などによって変性された天然ポリマーに基づく複数のプラスチック材料が知られており、たとえばカゼインから製造されるジュロプラスト（duroplasts）、またはセルロースのナイトレート、アセテート、エステルおよびエーテルから製造される熱可塑性プラスチックが知られている。多くの既知の天然プラスチック材料は、その吸湿性が軟化剤を添加することによってさらに増加するという欠点を有する。さらに、その生成には約２００℃という高温が必要となり、それゆえ相対的に大量のエネルギが必要となる。さらに、このようなプラスチック材料の多くは臭いがきつく、合成材料よりも悪い材料特性を有する。
【０００５】
リグニンは他の天然ポリマーと比べて、はるかに優れた材料特性を有する天然ポリマーであり、相対的に高い強度、剛性、衝撃強さおよび紫外線に対する高い抵抗によって特徴付けられる。リグニンを基礎とする材料は一般に２から５ｋＪ／ｍ2間の衝撃強さを有し、ここで衝撃強さは好ましくはシャルピー法（ＤＩＮ  ５３４５３）を用いて定められる。しかし、これらの衝撃強さは多くのプラスチック物品には不十分である。
【０００６】
リグニンはさらに断熱および断音にも適切な材料でもある。リグニンは高分子多価フェノールの巨大分子であり、リグニン性植物の細胞膜間の空間を埋めて木材に変え、それにより優れた引張り強さを有する耐圧リグニンおよびセルロースの混合体をもたらす。木材の種類により、リグニンのフェニル基は最大２個までのメトキシ基と置換でき、プロピル基は最大２個までのヒドロキシル基と置換できる。
【０００７】
セルロース製造における副生物として大量のリグニンが作られ、それゆえ大量に利用することができる。木材の壊変は亜硫酸塩排液の一部としてリグノスルホン酸をもたらし、リグノスルホン酸はフェノラート（「アルカリリグニン」）の形で溶解されている。リグニン酸は硫酸および二酸化炭素で処理することにより沈殿させることができる。
【０００８】
特に、セルロース業界からのアルカリリグニンは、木材およびセルロースからなるハードボード用の結合剤として、分散剤として、さらにアスファルト乳剤の安定剤として既に用いられている。
【０００９】
ＤＥ  １９７  ００  ９０２  Ａ１、ＤＥ  １９７  ００  ９０３  Ａ１、ＤＥ  １９７  ００  ９０５  Ａ１、ＤＥ  １９７  ００  ９０７  Ａ１およびＤＥ  １９７  ０１  ０１５  Ａ１は、セルロース業界において製造されるリグニン誘導体からのポリマー生成物の製造のための中間生成物を開示し、リグニン誘導体は酸素のような酸化剤の下でフェノール酸化酵素と反応させられる。この中間生成物は防水紙やボール箱を作る際のコーティング剤として、パーティクルボードを作る際のコーティング剤または結合剤として、防水でんぷん誘導体を作る際のでんぷん用の結合剤として、絶縁材として、および食物繊維で強化された複合材料の成分として用いられている。
【００１０】
ＥＰ  ０  ７２０  ６３４  Ｂ１およびＷＯ９５／０８５９４はアルカリリグニンおよびタンパク質またはタンパク質誘導体から作られる天然粒状材料を開示し、これは腐朽および堆肥にでき、有機酸、特に酢酸で処理する立体化学変性によってもたらされる。この材料は構造部分に熱可塑性的に加工できる。
【００１１】
ＷＯ  ９８／０６７８５は類似した組成を記載し、ここではリグニンおよびタンパク質が加熱および融解される。この材料は大抵の目的には適さない。なぜならタンパク質は臭いがあり、処理されたとしても吸湿性を有するからである。
【００１２】
「リグニンを有する多相材料」（Ｔ．Ｇ．ライアルズ（Rials）ら、ウッドエンドファイバサイエンス、第２１巻、Ｎｒ．１、頁８０−９０、１９８９年）はリグニンおよびエチルセルロース、セルロースアセテートまたはセルロースブチレートからなるポリマー混合物を開示する。この文献は２つの混合成分と比較した、成分のガラス転移温度の上昇、および混合物構成に応じた混合物成分の分類の研究に関する。
【００１３】
ＨＵ  ０３２  ８５４  Ａは変性リグニンとポリスチレンおよびポリブタジエンを含むブロックポリマーとからなる熱可塑性ポリマー混合物を記載する。リグニンの使用により、ポリマー混合物を作るのに必要なエネルギ量が１０から１５％に減らすことができる。
【００１４】
ＷＯ９８／１３  ４２４  Ａ１は熱可塑性ポリマーおよびリグニンからなるポリマー混合物の製造方法およびそのポリマー混合物に関し、リグニンへの熱的損傷を防ぐために、熱可塑性ポリマーは最初融解され、リグニンがその融解物に加えられる。この方法のおかげでそれぞれの用途に適合された、物理的、機械的および熱的特性を有する材料がもたらされ、ここではたとえばドア、パーティション、車用のインテリアカバーエレメント、家具およびパッケージコンテイナーが挙げられている。使用可能な熱可塑性ポリマーは好ましくは合成ポリマーであるポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル樹脂およびポリスチレンを含む。
【００１５】
ＳＥ  １７７  ５４  ４３  Ａ１は１−クロロブタジエン−ブタジエン共重合体１００部、リグニン１０から１５０部、およびＯＨ基を有するカウチューク５から４０部を有する組成が開示され、イソシアネート、アミンおよびニトリル基のような少なくとも２つの官能基を有する化合物で加硫または橋架けされる。橋架けされた組成はリグニンの強度を高める。
【００１６】
ＪＰ  ５９−２１０  ９５９  Ａはリグニン粉末、水ガラス、およびブタジエン−スチレン−ラテックスを含む弾性組成を開示する。リグニンを加えることにより、加硫化合物の強度を高め、その処理可能性を向上させる。
【００１７】
ＤＥ  １９７  ２９  ２６８  Ａ１はリグニンおよび他の天然ポリマー、特にでんぷんからなる生物分解性のポリマー混合物を開示する。ＥＰ  ０  ９３４  ９７６はリグニンのようなフィルタ材料または繊維を有するヒドロキシカルボン酸を基礎とする熱可塑性化合物を記載する。
【００１８】
本発明の目的は優れた材料特性を有し、好ましいＣＯ2バランスを有する、リグニンを基礎とするプラスチック材料のための使用について新しい分野を作ることである。
【００１９】
本発明の目的は、ポリマー混合物からなるプラスチック材料の使用によって達成され、これはリグニンを基礎として少なくとも１つの天然ポリマー、および衝撃強さを増加させるための、タンパク質を除く、少なくとも１つの合成および/または天然ポリマーを含む。
【００２０】
ハウジング、好ましくは電気または電子装置のハウジング、たとえばテレビ、ラジオ、スピーカなどのハウジングを製造するための、本発明に係るプラスチック材料の使用は、リグニンの含有による材料の木の特性および優れた音響特性の利用にかかわり、リグニン部分は望ましくない高周波干渉を減衰または完全に吸収する。さらに、リグニンの高い炭素含量は耐炎性をもたらす。なぜなら技術的欠陥、たとえば短絡によって加熱する際、このプラスチック材料から製造されるハウジングは、燃えることなく炭化するからである。高められた衝撃強さ、たとえば５および３０ｋＪ／ｍ2間の衝撃強さを有する混合物は、リグニンより高い衝撃強さを有する天然および／または合成ポリマーを加えることにより、かつポリマー混合物への添加物の量および種類に応じて作ることができる。タンパク質を除外することにより、プラスチック材料の寿命を伸ばし、実質的に無臭とする。
【００２１】
その広範囲な利用可能性のため、蒸発によりまたはグリコールのようなアルコールで溶解されることにより、セルロース処理排液の処理過程から抽出された粉末アルカリリグニンが、このポリマー混合物を作るのに好ましく使用される。
【００２２】
衝撃強さを増加させるための合成ポリマー成分として、たとえばポリエチレン、ポリプロピレンなど、または熱可塑性エラストマー（熱弾性体）、たとえばポリスチレン、ポリブタジエン、イソプレンなど、衝撃強さを有するほとんどすべての既知の合成熱可塑性材料を用いることができる。合成ポリマーは軟化剤（フタレート、アジピン酸塩、アルキルリン酸塩など）のようなさらなる物質を含むことができ、それによりＰＶＣのような硬質合成ポリマーをも使用できるようになる。
【００２３】
高い衝撃強さの天然ポリマーとして好ましくは、ポリラクチド、ポリヒドロキシルブチレートおよび／またはポリヒドロキシルバレレート、セルロースのアセテートおよび／またはアセトプロピオネート、またはでんぷん、特に高いアミロース含量を有するでんぷんが考えられる。
【００２４】
混合物は溶融状態において従来の態様で製造することができ、特に天然ポリマーへの損傷を防ぐために２００℃以上の温度は避けなければならない。衝撃強さを増加させるためのポリマーの選択は、この上限温度によってのみ制限される。
【００２５】
製造はたとえば押出機を用いて行なうことができ、ポリマー成分は別の計量系から別個に加える、または合成および／もしくは天然ポリマーまたはポリマー混合物が導入されてリグニンが加えられる。本発明のプラスチック材料は多くの完全に合成されたプラスチック材料およびプラスチック混合物、さらに天然ポリマーを含む既知のプラスチック材料と区別される材料特性を有する。特に、プラスチック材料は高いＵＶ抵抗、高い強度、高い剛性、高い衝撃強さ、低い可燃性および高い周波数での優れた減衰特性を有する。純リグニンと比べて高められた強さ、衝撃強さおよび向上した処理可能性はそれぞれの合成および／または天然ポリマー成分によってもたらされるが、高い剛性、断熱および断音特性、低い可燃性ならびに酸化防止剤の添加をほとんど不要にする高いＵＶ抵抗をもたらすのは、リグニン部分である。このリグニン部分は多くの用途で望まれる木の性質を材料に与える。
【００２６】
好ましい実施例において、本発明のプラスチック材料のリグニン部分は２から９０の間の質量％、特に５から６５の間の質量％にある。リグニン部分を変動させることにより、材料特性およびそれぞれの用途への適応性を変化させ、概ね生態学的に中性のＣＯ2バランスおよび生体的物分解または腐朽は、リグニン部分または添加天然ポリマーを増やすことにより高められる。
【００２７】
プラスチック材料はさらに材料の引張り強さを高める、合成強化繊維（たとえばガラス、ポリアミド、アラミドまたは炭素繊維）や天然強化繊維（たとえばアマ、サイザル麻、セルロース、木、ススキまたは麻繊維）を含み得る。中性のＣＯ2バランスにより天然強化繊維の使用が好ましく、もたらされる高い引張り強さにより麻繊維の使用が好ましい。繊維はポリマー成分を混合する際に直接押出機に加えることができる。
【００２８】
引張り強さは、粒状のたとえば砕キチンをプラスチック材料に加えることにより、代替的に、またはさらに高めることができる。
【００２９】
上述のように、プラスチック材料は多様な種類のハウジングの使用に適する。その多様な特性、色および粘稠度により、木または木材の代用として利用できる。さらに、ペンキを塗ったり化粧貼りをすることもできる。後者の場合、プラスチック材料のリグニン部分は木の薄板に対して高い親和性をもたらす。
【００３０】
本発明は以下の実施例により詳細に説明される。
実施例
３０％の粉末リグニン、２０％の粉末ポリエチレンおよび５０％の麻繊維の混合物が１７０℃で処理され、射出成形処理における１５００バールで成形される。射出成形体は純リグニン繊維化合物と比べて衝撃強さが向上し、純ポリエチレン成形部分と比べてＵＶの安定性が高められている。衝撃強さは２−５ｋＪ／ｍｍ2から５−３０ｋＪ／ｍｍ2に増加する。同時に、剛性は純リグニン化合物と比べて約４０００−７０００Ｎ／ｍｍ2から２０００−４０００Ｎ／ｍｍ2に下がる。この剛性はしかし多くの技術的用途には十分である。