(57)【要約】  セルロースエステルと、また任意選択的に添加剤とを含む触媒分解性プラスチックが記載される。この触媒分解性プラスチックの独特の特徴的な特性は、それが、分散された触媒活性な遷移金属変性二酸化チタンを含有することである。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１種の遷移金属、特に鉄の添加によって変性された触媒活性二酸化チタンを含むことを特徴とする触媒分解性プラスチック材料、特に光触媒分解性プラスチック材料。
【請求項２】
セルロースエステル、特に酢酸セルロース、プロピオン酸セルロース、酪酸セルロース、酢酸プロピオン酸セルロースおよび／または酢酸酪酸セルロースであることを特徴とする、請求項１に記載の触媒分解性プラスチック材料。
【請求項３】
前記セルロースエステル、特に酢酸セルロースが、１．５〜３．０、特に２．２〜２．７の平均置換度（ＤＳ）を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の触媒分解性プラスチック材料。
【請求項４】
前記セルロースエステル、特に酢酸セルロースが、１５０〜５００の、特に１８０〜２８０の平均重合度を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の触媒分解性プラスチック材料。
【請求項５】
微細分散した非遷移金属変性二酸化チタン、特にアナターゼをさらに含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の触媒分解性プラスチック材料。
【請求項６】
前記遷移金属変性二酸化チタンが、その表面で遷移金属ドープされていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の触媒分解性プラスチック材料。
【請求項７】
前記遷移金属変性二酸化チタンが、５〜１５０ｎｍの、特に７〜２５ｎｍの結晶子サイズを有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の触媒分解性プラスチック材料。
【請求項８】
前記遷移金属変性二酸化チタンが、３．０〜５．０ｇ／ｃｍ３の、特に３．５〜４．２ｇ／ｃｍ３の密度（ＩＳＯ  ７８７、ｐａｒｔ  １０）を有することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の触媒分解性プラスチック材料。
【請求項９】
前記遷移金属変性二酸化チタンの（ＢＥＴ）比表面積が、１００ｍ２／ｇよりも大きい、特に２５０ｍ２／ｇよりも大きいことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の触媒分解性プラスチック材料。
【請求項１０】
前記遷移金属変性二酸化チタンが、純二酸化チタンと比較して範囲λ≧４００ｎｍでの高められた光吸収で特徴づけられることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の触媒分解性プラスチック材料。
【請求項１１】
０．１〜５重量％、特に０．３〜１．５重量％の遷移金属ドープ二酸化チタンを含むことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の触媒分解性プラスチック材料。
【請求項１２】
前記遷移金属変性二酸化チタンが、０．０５〜５重量％の、特に０．３〜３重量％の遷移金属含有量を有することを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の触媒分解性プラスチック材料。
【請求項１３】
セルロースエステル含有量が、少なくとも６０重量％、特に９０重量％を占めることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の触媒分解性プラスチック材料。
【請求項１４】
特に繊維、特にフィルタートウの構成要素である繊維、フィルム、特に包装材料としての使用のための、特に深絞りフィルム、射出成形品、厚肉成形品、ペレット、ビーズ、マイクロビーズおよび容器の形態での、成形品としての請求項１〜１３のいずれか一項に記載の触媒分解性プラスチック材料。
【請求項１５】
前記フィルタートウが、たばこフィルター用のフィルタープラグを製造するために使用されることを特徴とする、請求項１４に記載の触媒分解性プラスチック材料の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にある含有量のセルロースエステルを有する、触媒分解性プラスチック材料と、特にフィルター付きたばこ用のフィルタープラグを製造するためのフィルタートウでのその使用とに関する。本出願は、欧州特許出願公開第１３１８０１３７．５号に対する優先権を主張するものであり、その全内容は、あらゆる目的のために参照により本明細書によって援用される。
【背景技術】
【０００２】
プラスチック材料のライフサイクルの終わりに環境中で終わるまたは終わる可能性があるプラスチック材料は、いかなる汚染をも最小限にするために短い期間内にそこで一般的な条件下で分解性であるべきである。しかし、原則として生分解性であるプラスチック材料にとってさえ、それらの分解のために必要とされる時間は、外部条件に高度に依存する。このように、堆肥化条件下での分解は、微生物を同様に含有する土壌中よりも速い。生分解は、そのために必要とされる微生物にとっての条件が不適切である場合には著しくより遅い。これは、関係プラスチック材料が表面、たとえば舗装スラブ、アスファルト、砂、土または草上に完全にまたは部分的に横たわっている場合に事実である。この場合、他のまたは追加の分解メカニズムが必要である。これらの場合、光の作用下での光触媒分解が特に好適である。これは、材料の完全な分解のための唯一のメカニズムであり得るか、あるいはそれは他の分解メカニズムを支援し得る。
【０００３】
特にアナターゼ変性の二酸化チタンが光触媒作用によって有機材料を分解できることは長く知られている。アナターゼは、スペクトルの紫外範囲の光を吸収し、その後の電子移動プロセスは、連鎖反応媒介分解を開始させるフリーラジカルを与える。
【０００４】
プラスチック材料がそれらの意図される使用を終えた時点でのプラスチック材料の持続性に関して１９９０年代に公衆の関心が高まった結果として、セルロースエステルおよびそれから製造されたフィルタートウの環境中での分解に向けた努力が増加している。
【０００５】
本出願人は以前に、分解性が炭素変性二酸化チタンによって高められている、高分子セルロースエステルの光触媒分解の満足できる解決策を提供している（たとえば、国際公開第Ａ−２０１０／０１７９８９号パンフレットを参照されたい）。
【発明の概要】
【０００６】
以前に記載された最先端技術から離れて、本発明の目的は、環境条件下で触媒分解性のさらなるプラスチック材料を見いだすことであった。本発明はさらに、この触媒分解性プラスチック材料が成形品としての、特にたばこフィルター用のフィルタープラグを製造するためのフィルタートウでの有利な用途を見いだすことを目指している。
【０００７】
この目的は、触媒分解性プラスチック材料が、特に微粉化形態での、たとえば分散された触媒活性遷移金属変性二酸化チタンをプラスチック材料中に含む場合に、冒頭で記載されたタイプの触媒分解性プラスチック材料により本発明に従って達成される。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明に関連して、「遷移金属変性」は、遷移金属の金属、金属化合物または金属錯体の添加（たとえば混合、含浸、共沈澱、共結晶化）によって二酸化チタンが改変されていることを特に意味するとして理解されるべきである。「遷移金属」は、チタンを例外として周期表（ＩＵＰＡＣ、２０１３）の族３〜１２の金属、たとえばクロム、コバルト、銅、ニッケル、銀、金、バナジウム、ジルコニウム、タングステン、モリブデン、タンタル、ニオブ、マンガン、亜鉛および鉄である。非毒性もしくは低毒性遷移金属、特にマンガン、亜鉛および鉄が好ましい。鉄が非常に特に好ましい。酸化鉄（ＩＩＩ）を含むとりわけ好適な鉄変性酸化チタンは、国際公開第Ａ−２０１２／１３９７２６号パンフレットに開示されており、その内容は、本明細書によって参照により本出願に完全に援用される。
【０００９】
意外にも、遷移金属での二酸化チタンの変性は、プラスチック材料製品の性能特性への実質的な損害なしに、プラスチック材料の分解に向かって触媒活性の向上をもたらす。
【００１０】
プラスチック材料がセルロースエステルである場合、酢酸セルロース、プロピオン酸セルロース、酪酸セルロース、酢酸プロピオン酸セルロースおよび／または酢酸酪酸セルロースが特に好ましい。平均置換度（ＤＳ）は好ましくは、１．５〜３．０、特に２．２〜２．７であり、これは、特に酢酸セルロースについて当てはまる。それは、セルロースエステル、特に酢酸セルロースの平均重合度が上記の目的の有利な達成のために最適化されている場合に目的にかなっている。セルロースエステルについての最適平均重合度は、１５０〜５００、特に１８０〜２８０である。
【００１１】
本発明によるプラスチック材料、特にセルロースエステル組成物は、環境中で迅速な触媒分解を受ける。以下の例によって示されるように、１つの好適なパラメータは、触媒分解性プラスチック材料の質量の経時低下である。このように、本発明の核心部は、その表面であるいはその全体容積にわたって遷移金属変性されている遷移金属変性二酸化チタンの選択にある。遷移金属変性二酸化チタンであって、その表面が遷移金属ドープされている遷移金属変性二酸化チタンが好ましい。ドーピングは、半導体二酸化チタンのバンドギャップを小さくし、ドープされていない二酸化チタンと比較して、より長い波長光が価電子帯電子を励起するために、したがって光触媒特性を活性化するために利用されることをまた可能にする。
【００１２】
遷移金属ドープ二酸化チタンの結晶子サイズは有利に最適化され、その結晶子サイズは、したがって好ましくは、５〜１５０ｎｍ、特に７〜２５ｎｍである。ある種の場合では、粗粉化された遷移金属変性二酸化チタンをすり潰して最適粒径を達成することが有利であるかまたは必要でさえあり得る。遷移金属変性二酸化チタンは有利には、３．０〜５．０ｇ／ｃｍ３の、特に３．５〜４．２ｇ／ｃｍ３の密度（ＩＳＯ  ７８７、ｐａｒｔ  １０）を有する。遷移金属変性二酸化チタンの比表面積の最適化もまた、セルロースエステル含有プラスチック材料の分解に有利である。遷移金属ドープ二酸化チタンのＢＥＴ比表面積は好ましくは、１００ｍ２／ｇよりも大きい、特に２５０ｍ２／ｇよりも大きい。本発明による触媒分解性プラスチック材料への遷移金属変性二酸化チタンの包含は、遷移金属変性二酸化チタンが、純二酸化チタンと比較して範囲λ≧４００ｎｍでの高められた光吸収で特徴づけられる場合に特に有利である。
【００１３】
本発明によるプラスチック材料の触媒分解性をさらに向上させるために、０．１〜５重量％、特に０．３〜１．５重量％のその中の遷移金属変性二酸化チタン含有量を確立することが有利である。
【００１４】
遷移金属変性二酸化チタンの遷移金属含有量は、実質的には制限されない。遷移金属変性二酸化チタンは好ましくは、０．０５〜５重量％、特に０．３〜３重量％の量で遷移金属を含む。
【００１５】
触媒分解性プラスチック材料がセルロースエステルのみに実質的に基づいていないことは、本発明に従って可能である。たばこフィルター材料の繊維での使用の場合、たとえば、可塑剤などの通例の添加剤が含まれてもよい。
【００１６】
非遷移金属変性二酸化チタン、特にアナターゼがまた、微細分散形態で含まれてもよく、これは、たばこ産業に関連した用途向けに特に当てはまる。可能な限り本発明の概念に忠実に従うために、かつ、プラスチック材料の分解用に遷移金属変性二酸化チタンの特有の光触媒活性を利用するために、触媒分解性プラスチック材料のセルロースエステル含有量が少なくとも６０重量％、特に少なくとも９０重量％を占める場合が好ましい。
【００１７】
本発明によるプラスチック材料の良好な触媒分解性は、触媒分解性プラスチック材料が、成形品へ、特に繊維、フィルム、とりわけ包装材料としての使用のための、特に深絞りフィルム、射出成形品、厚肉成形品、ペレット、ビーズ、マイクロビーズおよび容器へ変換される場合に特に明らかである。これらの繊維はしたがって、フィルタートウへ特に有利にさらに加工され、フィルタートウからフィルターロッドおよび次いでフィルター付きたばこ用のフィルタープラグが製造される。環境中に存在するそのようなフィルタープラグは、変性二酸化チタンを含まないフィルタープラグの分解よりも著しく速い分解を受ける。
【００１８】
最後にまた、本発明による触媒分解性プラスチック材料の製造方法がいかなる特定の制限をも受けないことが指摘される。１つの選択肢は、プラスチック材料を溶融させ、関連構成要素を混ぜ込むことによって個々の構成要素を混合する工程を含む。繊維の製造は、湿式紡糸法が同様に考えられてもよいが、乾式紡糸法によって有利に達成される。乾式紡糸法では、プラスチック材料、特にセルロースエステルは、たとえばアセトンに、好ましくは通例の方法で溶解されられる。特に遷移金属変性二酸化チタンなどのさらなる関連構成要素を次に添加し、その後乾燥チャネルで通例の紡糸手順を実施する。乾式紡糸法の別の実施形態は、特に遷移金属変性二酸化チタンなどのさらなる関連構成要素（プラスチック材料、特にセルロースエステルを除いて）を、好適な溶媒、たとえばアセトンと混合し、次にプラスチック材料、特にセルロースエステルを添加する工程を提供する。この混合物は同様に、次いで乾燥チャネルでの通例の紡糸手順のために使用される。
【００１９】
本出願に参照により援用される特許、特許出願および刊行物のいずれかの内容が本出願の内容と矛盾する場合、その矛盾が本出願中の定義を不明瞭にする限りにおいて、本出願が優先されるべきである。
【００２０】
本発明は、実施例を用いて本明細書で以下により具体的に明らかにされる。
【実施例】
【００２１】
実施例１
国際公開第２０１２／１３９７２６号の実施例２の通りに製造された鉄変性ＴｉＯ２を、酢酸セルロースベースのフィルターロッドの製造において国際公開第２０１０／０１７９８９号の実施例１に開示されている方法の通りに用いる。未変性ＴｉＯ２で製造されたフィルターロッドと比較して、本発明によるフィルターは、環境条件下で向上した分解性を示す。
【国際調査報告】
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