由環境可接受的材料製得的或包括有該材料的模塑製品，它們的製備方法及其用途的製作方法

2023-10-05 05:07:44 2

專利名稱：由環境可接受的材料製得的或包括有該材料的模塑製品，它們的製備方法及其用途的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種基於植物纖維材料的、可生物降解的新型模塑製品；所述材料被結合到至少一種在高溫高壓轉變成熔融態、並已熱塑性處理的生物材料母體中。
對於不同的目的，特別是對於各種形式的配件和家具部件以及對於各行各業來說，已知有許多合成的、部分帶有天然纖維材料的材料；這些材料至少帶有一個嚴重的缺點，那就是很少能在對環境無害的條件下除去，並且特別是不能—至少是長期的、實際上只是部分地—生物降解。
由於日益增強的環境意識，特別是在使用新型原料節約化石源的進程中，已知有許多出版物和保護法，它們涉及基於澱粉的可生物降解的可循環回收的材料，或含有這些材料作為基本組分的植物或植物部分、糊精、細胞壁多糖、蛋白質和殼多糖。
例如，由注塑澱料等製得的製品-例如用於包裝-如公開於EP0304401 A3和GB 2208651 A中。
已知還有基於植物纖維材料的材料，特別是基於如木質纖維材料的材料，這些材料被結合到澱粉母體中，或相應的膠熔體(gel-geschmolzenes)的生物材料中，其中在澱粉-纖維物質擠塑過程中，在母體自身膨脹時，出現許多孔。這將形成易處理的、機械強韌並且可按常規方式加工的材料，並具有特別小的體積密度和特別大的熱阻。對此同樣也只是舉例性的，並披露於WO 90/14935 A1中。
對於各種目的，特別是要求有高的強度，防水性，低的脆性和密實的體積時，在所述低密度產品的情況下，正是這些性能經常降低。因此，要求有一種密壓的生物產品，它通常能長期經受使用和磨損，並且其中增加的密度不會造成對產品性能起實質性的不利影響。
本發明的任務是提供一種基於植物纖維材料和一種或多種生物熔膠粘合劑(Schmelze-Gel-Bindern)的新產品；由於其密實性和穩定性，該產品-在更充分保持環境可接受性和可生物降解性方面-表現出使用前景，迄今，該產品只是用於切削加工處理的木材或纖維板材料，或合成塑料。
在前述形式模塑製品的情況下，根據本發明的任務的解決辦法在於，例如該製品具有下列特徵——該製品基本上無孔；——該製品由含至少一種基於木質和/或纖維素的、特別是循環回收的植物纖維材料的顆粒的模塑材料以及其它的添加劑組成；——用至少一種形成膠熔體的粘合劑的母體(matrix)包封所述顆粒；粘合劑選自生物聚合物，優選澱粉、蛋白質、木素、半纖維素、糊精、果膠和/或殼多糖，特別是澱粉或含大量澱粉的糧食，並且任選與蛋白質混合；——此外，該顆粒至少部分地浸有至少一種樹脂酸，任選與至少一種脂肪酸混合的樹脂酸，特別是源自妥爾油和/或天然樹脂的樹脂酸；和——模塑製品的總水含量最高為18重量％，優選為3-16重量％，特別是4-12重量％，所述基本原料或基本的模塑材料含有下述量的各成份
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在此對於樹脂酸應是處理天然樹脂時形成的樹脂酸，但也可理解為樹脂酸衍生物和改性物，例如用多元醇酯化的樹脂酸，如基於雙萜和/或三萜或類似物的樹脂酸。
另外還指的是天然硬樹脂，軟樹脂(香料)和/或樹膠脂、它們含作為主成分的樹脂酸，例如達瑪、玷、欖香、古塔膠等。
令人驚奇的是該新材料儘管是通過熱塑法和成型法而得到的，但具有高的類似木材的性能。這種類似木材的性能使之適用於所有已知和合適的木材處理、木材加工、表面處理和木材粘結的工藝方法，例如，鑽、鋸、磨削、雕刻、切割、膠合、加銷釘、加螺絲、上漆、塗覆等等。而且，該材料還能實現用常用的合成材料，如基於聚乙烯或烯烴的聚合物所實現不了的質量協同作用。
此外，與木材相比，新產品具有自由的選擇形狀以及—由於其結構均勻—其特徵與纖維取向、缺陷和年輪無關的優點。另外—特別是基於其生物聚合物的特定的纖維材料的組成—它與通常的木材相比，顯示出了顯著的特別快的可生物降解性。
在新產品中重要的是它為無孔、密實地製成，因此在新產品生產時，基本上排除了發泡和成孔。事實表明，為了獲得新模塑製品的所述有益的材料特性，有利的是，保持與植物纖維材料如木材相比較少的熔膠粘合劑用量。
出乎預料的是，或者是與預料的完全相反的是，通過用樹脂酸，例如來自妥爾油或天然樹脂的樹脂酸，也可能是與脂肪酸和/或脂肪/油/蠟的混合物(部分)浸漬纖維或木材顆粒，可獲得纖維材料在澱粉/蛋白質—膠母體中的特別有益的協同粘合作用。
作為妥爾油的主要成份，可列舉松香酸，這是一種樹脂酸。此外妥爾油還含有對新型模塑製品最終耐力的穩定性有益的空氣硬化的油，以及顯著量的脂肪酸，特別是油酸。
天然樹脂還含有佔主要部分的樹脂酸、樹脂醇及其酯，以及具有鞣劑特性的酚和部分含氧的不飽和化合物。該鞣劑特性特別是以有益的方式通過與母體中蛋白質部分的結合而表現出來，藉此還可能有助於本發明模塑製品的穩定性和防水性。
生物聚合物，如各種來源的澱粉和含澱粉的植物部分、特別是大米、土豆和玉米這樣的植物，構成了熱塑性部分。存在於模塑材料或原料中的澱粉和/或蛋白質，對於某些應用場合而言，也可用其它的生物聚合物替代，如用木素和/或半纖維素完全替代，或用糊精，果膠和/或殼多糖等部分替代，任選替代至55重量％、優選高至20重量％。特別是木素還能對提高防水性作出有益的貢獻。作為蛋白質，可以考慮植物源和動物源，例如，來源於大豆萃取的粗磨顆粒，各種形式的明膠，不同的膠原等等。
纖維材料可是各種任意的材料，只要是植物源即可，也就是例如，纖維素、紙漿、棉花、紙顆粒和紙板顆粒，磨木漿等；優選木材顆粒。
作為植物纖維材料，根據其適用性和低價格，特別是當產生廢料時，特別優選木材；在沒有相應的添加劑時，它還賦予新型原料以至少為淺米色的本色，這種顏色可隨木材的形式和加工條件變至深棕色。
保持新型模塑製品的水含量將保證其類似木材的特性，甚至於如防潮性。
為了達到白色或特淺的本色，有益的是添加紙漿或纖維素，但也可以是棉纖維等；這些材料導致最終產品的較高的均勻性和強度。其它的纖維材料可以是例如草類，木棉，黃麻等等。
通過改變所用纖維材料的長度和厚度，例如0.05-35mm、優選1-5mm長，或0.05-3mm、優選0.1-1.5mm厚，能將本發明模塑製品的穩定性和強度控制在較寬的範圍。而且纖維越長通常意味著強度越大。
關於脂肪/油/蠟，在此只是在關係其耐久性時才有可能限定其範圍，有益的是硬化油，在製備新型模塑製品時，該油一方面起加工助劑的作用，另一方面，保證新型產品各成份長期增強的交聯如硬化。
為了改變新型模塑製品色彩、手感、光澤和強度等的特性，可以以有益的方式提供例如下述的成份或添加劑，以總材料量計這些添加劑的濃度分別為0.1-5重量％，特別是0.5-3重量％，它們是顏料、有機或無機填料、鞣劑、增塑劑，生物殺傷劑和可固化的熱固化成份、例如聚醛樹脂。在使用鞣劑例如不同的醛時，-在母體中或作為母體存在有蛋白質-熔體-膠的場合-將獲得與製革類似(gerbungshnliche)的蛋白質沉澱。由此在提高抗質量降低的影響，例如抗光學質量損失、特別是著色方面達到改性作用。
還可進一步有益地添加的是提供增強防水和防潮性的添加劑，例如樹脂和橡膠，優選生物樹脂和橡膠。
抑制發泡(Expansion)的多羥基醇(多元醇)，例如甘油，其令人愉快的副作用是附加的增塑作用。
由於在高壓下進行製備以及由於部分地添加了用樹脂酸/脂肪酸和/或脂肪/油/蠟至少部分地浸漬的纖維材料，因此這些成分-至少部分地-優選緊貼在母體的外表面上。在這種情況下，構成了至多2mm深的表面層，並具有比模塑製品內部更高濃度的樹脂酸/脂肪酸和任選的油/脂肪/蠟-優選朝表面處濃度增加。這將帶來防潮外層的優點，另外還能保證令人愉快的手感特性。
由於消除了孔、氣泡等以及高的後處理壓力和最終處理壓力，在加工時能達到例如1.05-1.25t/m3的高密度值以及由此帶來高機械穩定值甚至還能加工成例如用於家具或日用品的可承受高應力的連接元件(Gelenkelement)。由於在外層含有脂肪、油和/或蠟，甚至還能實現這種的連接件(Gelenk)的自潤滑作用。
在特別有益的方式中-特別是考慮不斷要求的經濟性，在此所要解決的經濟和生產方面-本發明的新型材料具有類似於木材的處理和加工性能，以及可混合性。藉此達到木材處理和加工機械設備以及相應的加工技術的充分利用，以致可避免使用針對例如熱塑性、缺乏膠粘粘合、熔化等的其它設備。
本發明的模塑製品不僅適於非切削加工，如上漆、塗覆或其它熱塑成形，還適於實際上是半熱塑性及切削加工。此外，該製品沒有有關工具(砂磨紙，鋸，銼刀等)粘合或潤滑的熱塑性材料的缺點或弱點。
與此同時，在進行切削加工時的粉塵負荷明顯少於木材或常用的木質材料的粉塵負荷。
根據優選的實施方式，本發明的模塑製品-在成形和/或材料磨蝕加工後亦然-具有如絲般光滑的手感；因此，這種令消費者喜歡的、手感好的材料特別適合直接用於高硬度、低磨損的經濟的加工和對健康無危害的玩具。
新型模塑製品的製備方法涉及以特別優選的方式用兩個加工步驟來實現用於形成模塑前體例如顆粒形式的擠塑和分散步驟；用於製備所希望的模塑製品的熱塑成型步驟，例如注塑此外，該製品主要是以母體中纖維材料顆粒統計學的均勻分布的均勻形式而著稱。在該方法的過程中，通過高壓和高溫，也能在過渡階段產生膠熔體態的母體。
第一加工步驟阻止各種適宜成份影響最終產物均勻性的離折，並本質上方便了第2加工步驟例如注塑設備的裝料。在這種情況下，第2加工步驟的裝料不是必須緊接在第一加工步驟後，而是也可任選在中間堆放和/或調節(例如，調節總溼度，引入添加劑)後和/或在模塑前體運送後進行。
當特別要求大小、形狀和/或機械穩定性時，有益的是，可能通過擠塑或模塑來進行第二個處理步驟的熱塑成型。在這種情況下，能生產出以複合體形式、特別是多層或層壓體形式的、機械強韌的、高應力的模塑製品，其中最終材料優選以平面的固有的材料-熱塑性塑料-焊接為基礎。
除了對新型材料的木質特性產生特別有益作用的樹脂酸成份-此外，也可能部分來自自身所使用的木材顆粒-外，對新型產品的密壓性具有重要意義的是，在加工時儘可能完全阻止可能的發泡和成孔，其中給相應的加工條件和發泡壓力提供了特別的保護。
因此，有益的是，例如，在第一加工步驟中在擠塑時，通過增大注嘴出口的總截面，可使擠出速度以及剪切荷載下降，藉此，抑制了模塑前體或顆粒料的發泡。
此外，在使用木材作為纖維材料時，由於壓力和溫度荷載，木材的內含物將被擠出或溶出，浸入到膠質中或母體中，並提高它們的質量，特別是如防水性、防微生物性以及它們的機械穩定性。這樣的內含物可是木質、半纖維素、鞣劑、脂肪或油、顏料，特別是還有樹脂。
因此，可以特別有益的方式獲得高密實性和無孔性一方面，在第一加工步驟中，預模塑製品，例如顆粒的擠塑在70-135℃、特別是100-125℃以及20-100巴、特別是25-80巴下進行；另一方面，第二處理步驟的注塑加工在110-210℃、特別是150-180℃以及250-1200巴、特別是400-700巴下進行。
此外，也可利用抑制發泡的添加劑的處理方式，添加劑例如甘油、乙二醇或聚亞氧烷基乙二醇，其中直鏈多元醇另外還具有輔助的增塑作用。以混合基料的總量為準，該添加劑的濃度可為0.5-12重量％，特別是2-8重量％。
新型模塑製品增高的和增寬的工業用模板(Nutzungspalette)和操作模板(Gebrauchspalette)可通過另外的增加防水性的添加劑，特別是選自(優選是生物的)樹脂和橡膠的添加劑，而保證沒有問題。
為達到澱粉/蛋白質-母體的改性和/或硬化，可以有益的方式使用澱粉改性劑、特別是醚化和/或酯化成份，和/或蛋白質改性劑，特別是pH調節劑和鞣劑而實現。
作為保證無孔的特別有效的措施是纖維成份自身、特別是木材的脫氣，因為這樣在本發明兩步加工方式立即就消除了產生氣體的源泉，並可完全集中精力於母體或基材的抑制發泡上。這樣的脫氣例如可在進入第一加工步驟前，在將植物纖維材料加熱至170-220℃、特別是180-190℃的過程中進行。
在一個可能的優選方式中，如果至少用(熔融)液體成份、特別是用油或脂肪成份、優選用硬化的植物脂肪或硬化油，至少部分地浸漬還處在加熱狀態的植物材料並優選在還處在加熱狀態進入第一加工步驟的話，那麼除了顯著地節省能量外，還給予纖維成份以更強的浸漬，導致木材顆粒內的物質在母體中特別均勻、緩慢的溢出，因此大大地改善了性能。
對各種應用同樣有益的是，對第1加工步驟得到的擠塑模塑顆粒供以甘油，以致-在相應的儲存時間後，優選在一天後-抑制發泡的甘油顆粒分散開，由此在進行熱塑性再加工中得到特別密實的、最大程度無孔的模塑製品。
在一個特別優選的實施方式中，另外還向本發明基本成份的混合物中添加天然的、改性的樹脂，例如二甘醇-松香酸酯。除了其乳化作用外，特別有益的是還有與水份無關的增塑特性。這種作用導致模塑製品的表面性能在更大程度上與某些外部影響無關，例如特別是空氣溼度波動。
最後，根據本發明得到的新型模塑製品可有益地用於各種目的，例如用作車輛結構，木結構和家具結構的元件，特別是用於板、美術邊紋、邊緣圓角、型材、隔板、按鈕、手柄、栓、鉤子、連接件、帶、組成元件和加固元件、家具支架、外殼、配件、儀錶盤、面板、玩具、貴重家用器具、包裝材料等等。
根據下述實施例更詳細地描述本發明實施例1加工步驟1用於製備模塑前體(例如顆粒)的、下述模塑料的組成
在可加熱的混合器中，將100kg直徑約0.2-5mm的長條形木片與5kg硬化的脂肪於65℃進行緊密混合，使熔融液態的脂肪全部吸入木片中。
然後，再混合40kg脂肪含量為2.5重量％的細碎的玉米粉。
將該幹混合物計量加入擠塑機中，並在擠塑機的不同位置計量添加不同的液體或液相。
開始後，立即加入固含量為50wt％在水中乳化的樹脂酸成份(Sacocell 309是松香酸的衍生物)、在中間加入甘油以及在最後混合之前加入亞麻子油。
如此地擠塑並分散，使顆粒的粒徑約為2.5-3mm，並阻止通過低溫、低壓和大的自由注嘴表面(許多注嘴孔)的發泡。擠塑機CM 45 Cincinnati Milacron螺杆SK 400型注嘴20個2.5mm的圓孔擠塑條件螺杆轉數70轉/分擠出量103kg/小時扭矩30％(SME約0.05kwh/kg)物料壓力30巴物料溫度105℃用注嘴切割進行球形顆粒的造粒。
將如此得到的顆粒通過放置於溼空氣中而調節至14重量％的總水含量，並在此狀態下，在注塑設備中進行進一步的再加工。加工步驟2注塑設備Fa.Engel，ES 330/80 HL如此地運行注塑設備，以使加入部分保持在冷的狀態(約30℃)，並且在注塑加工時，物料溫度不超過165℃。強烈冷卻注塑模，以致在較短循環時間溫度不超過20℃。
在注塑過程的第一階段中，通過更大的注塑截面和更小的注塑速度抑制或阻止發泡。
在注塑加工時更高的最終壓力將起從木質部分中溢出脂肪成份的作用，並且與冷模結合可容易地脫模。如此得到的工件(5cm高，4mm直徑的圓柱體，近似梣樹的顏色)具有部分可見木質部分的光滑表面。
如此得到的模塑製品的特性與木材的特性很相似，並可通過常規的木材加工方法如鑽、鋸、磨削、雕刻、切割、膠合、加銷釘、加螺絲、上漆、塗覆等進行最終的加工。特別是其腐蝕行為與木材很相似，因此以適意的方式與塑料不同。
與木材明顯不同的是其密度高(0.8-1.25t/m3)、結構均勻。在不經表面處理時，其耐水性只是不明顯的低於木材模製品。其機械特性、特別是強度可與木材相比，與此相反的是，沒有由於年輪所造成的所有的限制。
上述組合物的模塑製品的表面硬度與通常的硬質PVC相當。加工性能相當於各種木材，但沒有熱塑性塑料的缺點，例如工具(砂紙、鋸、銼刀、鑽頭等)的粘合或潤滑。與此同時，在切削加工時的粉塵負荷大大少於木材或常用的木質材料。實施例2加工步驟1用於製備模塑前體顆粒的下述模塑料的組成
與實施例1不同，將全部亞麻子油在室溫混入回用紙漿中，隨後再加入米粉。在加入後立即添加固含量為50重量％的樹脂酸成份(Sacocell 309是松香酸衍生物)的水乳液，在中間加入甘油，取消在最後混合區之前的加料。此外，所涉及的加工步驟2也將類似於例1進行加工。
與例1所不同的是，所得到的顆粒或模塑製品前體沒有因木質內含物而呈棕色。通過適當的添加劑，可使其構成任意的色彩。
與例1得到的模塑製品相比，改善了機械特性，並超過了例如大大提高了抗壓強度的某些優質木材。
不過，在沒有表面處理時，耐水性稍差，但在合適的環境條件例如在制堆肥條件時，促進了可生物降解性。實施例3加工步驟1用於製備模塑前體顆粒的下述模塑料組成<
>與例1所說的一樣，使纖維素纖維載有亞麻子油，然後混入骨膠和土豆澱粉，並將該幹混合物計量加入擠塑機中，在擠塑機的不同位置加入樹脂酸，乙二醇和1，3-戊二醛，其中1，3-戊二醛在擠塑機出口前一點，在最後混合區之前添加。加工步驟2將加工步驟1得到的模塑前體顆粒，在例1的條件下在注塑設備中進行再加工。
藉助通過大注塑壓力部分壓出的、積聚在纖維素纖維中的亞麻子油，如上述例子已敘述過的，可容易地進行脫模。加入的1，3-戊二醛使骨膠變性，使工件的耐水性增強。這樣的益處是，所得的模塑製品在還沒有表面處理時完全能夠耐水。不過在堆肥條件下將緩慢發生生物降解。
實施例4(對比例)本例將利用下述配方如例2進行加工:
用於纖維素材料木片的亞麻子油用量太高，以致觀察到所得工件表面上析出油。在該配方中，亞麻子油量超過了上限。實施例5(對比例)本例將利用下述配方如例2進行加工
Sacotan 85是一種低熔點的樹脂酸衍生物。在本例中使用的甘油是來自菜籽-甲基酯(RME)-單元的粗甘油。在減少澱粉量的同時，利用該組合物，重新對增加的木纖維量進行試驗。事實表明，不僅能順利地製備模塑顆粒前體，而且還能順利地注塑要製備的模塑製品。因此，該最終混合物中木材用量的上限尚未達到。
實施例6本例將利用下述配方如例2進行加工
能容易地製備模塑前體或模塑前體顆粒。不過，用該混合物得到的模塑製品的機械穩定性和強度稍有下降。實施例7利用下述配方如例2進行加工
與例2不同的是，改變加工步驟1中的擠塑條件，使物料的溫度約為115℃。這將改善澱粉成份的分解，並在隨後第2加工步驟的注塑加工時改善模塑料的塑性流動性。在這種情況下，難以控制發泡性能。
除例2的有效成份之外，在本配方中還可包括源自改性的天然樹脂的樹脂酸。多元醇-松香酸酯，例如所用的Fa.Krems Chemie主要含二甘醇-松香酸酯的「Weich-Harz」，應另外用作-與甘油相比特別是受溼度影響明顯更低-增塑劑，以及對於更多亞麻子油量的乳化劑。
與例2模塑製品的區別不大。用作乳化劑的改性的天然樹脂的作用，在更高亞麻子油量時才能完全生效。實施例8利用下述配方如例2進行加工
選擇該混合物試驗確定未衍化的、天然硬樹脂的作用。將固體硬樹脂以細碎的形式加至幹混合物中。
除在擠塑時問題更少以外，得到的注塑製品的脫模也稍好於所預計的。根據這個經驗，由於其更好的確定特性，加入再生的天然樹脂或它們的樹脂酸顯得更適應於其目的。實施例9(對比例)利用下述配方如例2進行加工
在本發明正常條件下，由該混合物不能製得模塑製品。模塑料不足的流動性使之不能有序地填滿注塑模。未完全形成的模塑製品的脫模是不能接受的。樹脂酸和/或脂肪酸(兩組份例如是包含在妥爾油中)添加也是一個不可放棄的配方成份。實施例10(對比例)利用下述配方如例2進行加工
可毫無問題地製備模塑顆粒前體。相反，在注塑機上的脫模差得讓人不能接受。另外還將產生不希望的發泡。在這種情況下，在缺少特別是油成份時，將產生明顯的副作用。實施例11(對比例)利用下述配方如例2進行加工
通過使用NaCl雖然減弱了發泡作用，但不能完全消除。此外，由於沒有亞麻子油，脫模也很差。在這樣的混合物的情況下，為了有效的抑制發泡，必須提高抑制發泡的添加劑的濃度和/或另外添加添加劑。實施例12本發明特別優選的實施方式包含
本例將如例2進行加工，所不同的是所有的亞麻子油「Weich-Harz」(二甘醇松香酸酯)在室溫下混入木片中，另外也混入玉米粉。在緊接著這些物料加入擠塑機後，將水乳液狀的樹脂酸成份(Sacocell 309)泵入擠塑機中。將擠塑處理後得到的模塑顆粒前體乾燥至總水含量為5重量％，然後加入相應量的甘油，這些甘油在幾小時內就完全被顆粒吸收。
在第2加工步驟中，可在110-200℃，優選可在150-170℃之間對物料進行加工。與前述例子不同的是，注塑模不是被冷卻，而是將溫度調節至最高90℃、優選80℃，儘管如此，由於所選的配方和加工方式，仍能進行令人滿意的脫模。在沒有質量降低的情況下，可在相當寬的範圍內自由選擇注塑速度。對於不同的注塑速度，已證明該方法是切實可行的。然而，最好是在合模力比率(schliesskraftverhltnisse)的範圍內設置高的額定壓力(nachdruck)，以便再次消除在注塑時可能產生的部分發泡。
業已證實，與前述例子相比，最高90℃的溫度對模塑製品的表面光澤和機械強度表現出明顯的有益作用。
權利要求
1.基於一種模塑料的模塑前體(Vor-Formkrper)，所述模塑料含有至少一種植物纖維材料，優選木質纖維素和/或纖維素，特別是循環回收的纖維素材料的顆粒，並在母體中含有至少一種形成膠熔體(Gelschmelze)的生物聚合物，優選澱粉和/或蛋白質，以及含有其它的添加劑，其特徵在於，模塑前體基本上無孔，並且所述顆粒至少部分地浸有至少一種樹脂酸-任選與脂肪酸混合一特別是源自妥爾油和/或天然樹脂的樹脂酸。
2.如權利要求1的模塑前體，其特徵在於，母體在高溫高壓下可轉化為膠熔體狀，並且模塑料可進行熱塑性加工-優選通過擠塑和/或注塑。
3.如權利要求1或2的模塑前體，其特徵在於，模塑製品的總水含量在18重量％以下，優選3-16重量％，特別是4-12重量％。
4.如前述權利要求之一的模塑前體，其特徵在於，纖維材料的厚度為0.05-3mm，優選0.1-1.5mm。
5.如前述權利要求之一的模塑前體，其特徵在於，纖維材料包含木材顆粒，其中木材顆粒的長度為0.05-35mm，優選1-5mm，其厚度為0.05-3mm，優選0.1-1.5mm。
6.如前述權利要求之一的模塑前體，其特徵在於，在母體中另外含有至少一種其他的形成膠熔體的成份，該成份選自生物聚合物，特別是木素、半纖維素、糊精、果膠和/或殼多糖。
7.如前述權利要求1-5之一的模塑前體，其特徵在於，在母體中不含有澱粉和/或蛋白質，而代之以含有至少一種另外的形成膠熔體的成份，該成份選自生物聚合物，特別是木素、半纖維素、糊精、果膠和/或殼多糖。
8.如前述權利要求之一的模塑前體，其特徵在於，作為另外的添加劑至少含有脂肪、油和/或蠟，並且優選顆粒至少部分地用此浸漬。
9.如前述權利要求之一的模塑前體，其特徵在於，作為另外的添加劑，至少含有抑制發泡的多元醇，優選甘油，和/或抑制發泡的鹽，優選NaCl。
10.如前述權利要求之一的模塑前體，其特徵在於，含有下述組成的成份
11.如前述權利要求之一的模塑前體，其特徵在於，作為另外的添加劑，以總量計，含有0.1-5重量％，特別是0.5-3重量％的至少一種選自顏料、有機或無機填料、鞣劑、增塑劑、生物殺傷劑和可固化的熱固化成份，例如聚醛樹脂的物質。
12.如前述權利要求之一的模塑前體，其特徵在於，另外還含有至少一種提高防水性的成份，該成份選自-優選是生物的-樹脂和橡膠。
13.如前述權利要求之一的模塑前體，其特徵在於，另外還含有澱粉改性劑，特別是醚化和/或酯化成份，和/或蛋白質改性劑，特別是以pH調節劑和鞣劑形式。
14.如前述權利要求之一的模塑前體，其特徵在於，具有最高約2mm的表面層深度，其中較之在模塑製品的內部，在朝向表面處優選具有更高的樹脂酸-並任選脂肪、油和/或蠟-濃度。
15.如前述權利要求之一的模塑前體，其特徵在於，與整體的植物纖維材料，特別是木材相比，具有更高的密度，例如為0.8-1.25t/m3。
16.如前述權利要求之一的模塑前體，其特徵在於，其組份這樣調節，使得利用常用的木材處理和加工的工具和方法、能在優選少得多的粉塵和不需粘合或潤滑 工具的情況下進行加工。
17.如前述權利要求之一的模塑前體，其特徵在於，組份如此調節，使它能比常用的木材更快地生物降解。
18.基於一種模塑料的模塑製品，所述模塑料含有至少一種植物纖維材料，優選木質纖維素和/或纖維素，特別是循環回收的纖維素的顆粒，並在母體中含澱粉和/或蛋白質，以及含有其它的添加劑，其特徵在於，該製品由至少兩種權利要求1-17的模塑前體構成，並且基本上沒有孔。
19.如權利要求18的模塑製品，其特徵在於，該製品為在母體中具有統計均勻分布顆粒的基本均勻形式。
20.如權利要求18的模塑製品，其特徵在於，該製品以複合製品(Verbundkrper)，優選以層壓製品形式存在，其中材料接合(Materialschluss)優選基於平面的固有材料-熱塑性塑料-焊接(flchiger Eigenmaterial-Thermoplast-schweissung)。
21.如權利要求18-20之一的模塑製品，其特徵在於，作為添加劑，含至少一種抑制發泡的多元醇，優選甘油，和/或抑制發泡的鹽，優選NaCl它們的濃度任選比模塑前體中的更高。
22.如權利要求18-21之一的模塑製品，其特徵在於，該製品有深度至多約2mm的表面層，其中，較之模塑製品內部，優選在朝向表面處具有更高的樹脂酸-並任選脂肪/油/蠟-濃度。
23.如權利要求18-22之一的模塑製品，其特徵在於，與整體的植物纖維材料，特別是木材相比，具有更高的密度，例如為0.8-1.25t/m3。
24.如權利要求18-23之一的模塑製品，其特徵在於，其組分如此的調節，以致利用常用的木材處理和加工的工具和方法，能在優選少得多的粉塵和不需粘合或潤滑工具的情況下進行加工。
25.如權利要求18-24之一的模塑製品，其特徵在於，其組分如此調節，以致該製品可進行非切削加工成型，特別是熱塑性成型。
26.如權利要求18-25之一的模塑製品，其特徵在於，其組分如此調節，以致使它能比常用的木材更快地生物降解。
27.製備基於植物纖維材料並在母體中含有澱粉和/或蛋白質的模塑製品的方法，其特徵在於，包括如下步驟1)在第一加工步驟中，製備由含澱粉和/或蛋白質的母體，值物纖維材料、至少一種樹脂酸以及其它添加劑和至多18重量％水組成的模塑料；由此優選通過高溫高壓下的擠塑，得到基本無孔的特別是顆粒狀的模塑前體，-任選在中間擱置和/或調節和/或運送後-使該前體進入第二加工步驟。2)在第二加工步驟中，優選在高壓和同時抑制發泡作用下，特別是通過至少單級的擠塑或注塑加工過程，而成型為更理想的外形和大小的模塑製品。
28.如權利要求27的方法，其特徵在於，對於第一加工步驟，將下述物質進行混合40-80重量％、優選48-60重量％、任選循環回收的纖維素材料，優選以木質纖維素和/或纖維素為基礎；15-45重量％、優選20-35％重量％的、至少一種選自生物聚合物的生物材料，優選澱粉、蛋白質、木素、半纖維素、糊精、果膠和/或多殼糖；特別是澱粉或大量含有澱粉的糧食，任選與蛋白質混合；2-15重量％，特別是5-10重量％的、至少一種樹脂酸，任選與至少一種脂肪酸混合，優選源自妥爾油或天然樹脂，任選的為水乳液的形式1-10重量％，特別是1.5-7重量％的至少一種脂肪，優選幹性油和/或蠟；和0.5-12重量％，特別是2-8重量％的至少一種選自多元醇和鹽的抑制發泡的成份；作為模塑料的組成部分，基於所有成份的質量，總含水量在18重量％以下，優選3-16重量％，特別是4-12重量％；然後，優選在高溫高壓下進行成型過程。
29.如權利要求27或28的方法，其特徵在於，從緊密混合各成份出發，或者用樹脂酸/脂肪酸和/或脂肪/油/蠟成份至少部分浸漬纖維素材料、使各成分混合，並通過至少一個單級擠塑過程和分開的過程製得第一步驟的模塑前體；其中同時抑制發泡過程。
30.如權利要求27-29之一的方法，其特徵在於，在第2加工步驟中，壓力至多為1200巴。
31.如權利要求27-30之一的方法，其特徵在於，在高壓高溫下，特別是通過材料自身的熱塑性-焊接、使至少兩種第一加工步驟得到的模塑前體結合，優選形成多層或層壓製品。
32.如權利要求27-31之一的方法，其特徵在於，對第2加工步驟得到的模塑製品進行另外的熱塑性加工、和/或藉助可用常用木材加工工具或加工方法實施的切削加工和/或非切削加工。
33.如權利要求27-32之一的方法，其特徵在於，在70-135℃、特別是100-125℃的溫度和20-100巴、特別是25-80巴的壓力下，在第1加工步驟進行模塑前體的擠塑。
34.如權利要求27-33之一的方法，其特徵在於，在110-210℃，特別是150-180℃的溫度和250-1200巴、特別是400-700巴的壓力下，進行第2加工步驟的注塑加工。
35.如權利要求27-34之一的方法，其特徵在於，為抑制發泡過程，在第一和/或第二加工步驟中添加甘油、乙二醇或聚亞氧烷基乙二醇和/或抑制發泡的鹽、特別是NaCl。
36.如權利要求27-35之一的方法，其特徵在於，還向母體中加入各以總物料量計為0.1-5重量％、特別是0.5-3重量％的至少一種顏料、無機或有機填料、鞣劑、增塑劑、生物殺傷劑和/或熱固化成份。
37.如權利要求27-36之一的方法，其特徵在於，還向母體中添加提高耐水性的材料，優選選自-特別是生物的-樹脂和橡膠。
38.如權利要求27-37之一的方法，其特徵在於，還向母體中添加用於澱粉的改性劑，特別是醚化或酯化成份，和/或用於蛋白質的改性劑，特別是pH調節劑和鞣劑。
39.如權利要求27-38之一的方法，其特徵在於，在進入第一加工步驟之前，特別是為了進行脫氣，將植物纖維材料加熱至170-220℃、特別是180-190℃。
40.如權利要求27-39之一的方法，其特徵在於，至少用一種(熔融的)液體成份，優選用油或脂肪成份、特別是硬化的植物脂肪或硬化油至少部分地浸漬仍處在熱狀態的植物纖維材料。
41.如權利要求27-40之一的方法，其特徵在於，將任選為至少部分地用脂肪/油/蠟組分和/或樹脂酸組份浸漬的形式的植物纖維材料以熱的狀態送入第一加工步驟。
42.如權利要求27-41之一的方法，其特徵在於，在第2加工步驟的進一步加工之前，另外用多元醇，優選甘油處理第一加工步驟的模塑前體。
43.根據權利要求1-26之一的模塑製品的應用，用作車輛結構、木結構和家具結構的元件-特別是用於板、美術邊紋、邊緣圓角、型材、隔板、按鈕、手柄、栓、鉤子、連接件、帶、組成元件-和加固元件、家具支架、外殼、配件、儀錶盤、面板、玩具、貴重家用器具、包裝材料等等。
全文摘要
本發明涉及一種基於植物纖維材料，優選木材和/或纖維素、特別是循環回收的纖維材料的顆粒以及其它添加劑的新型的、可生物降解的模塑製品，所述顆粒及添加劑優選結合澱粉和/或蛋白質成為已在高溫高壓下分解成熔融態並進行熱塑性處理的至少一種生物材料的母體，其特徵在於該製品基本無孔，該顆粒至少部分地浸有至少一種樹脂酸(也可能是與至少一種脂肪酸的混合物，特別是源自妥爾油和/或天然樹脂的樹脂酸)；優選還至少部分地浸有至少一種脂肪、油和/或蠟，模塑製品的總水含量至多18重量％，優選3-16重量％，特別是4-12重量％，其密度優選為0.8-1.25t/m
文檔編號C08L93/00GK1131957SQ94193557
公開日1996年9月25日 申請日期1994年7月29日 優先權日1993年7月29日
發明者馬卡斯·雷滕巴赫, 諾伯特·蒙迪格勒 申請人:馬卡斯·雷滕巴赫, 諾伯特·蒙迪格勒