CN110325576B - 基于碳水化合物的高分子材料 - Google Patents
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Abstract
本文公开了包含基于碳水化合物的高分子材料的物品，及用于形成该物品的方法。该物品可具有改善的可持续性、生物降解性、提升的强度、和/或其他各种有利的特征。该基于碳水化合物的高分子材料可由一种或多种淀粉、塑化剂(例如甘油)、及水形成。该基于碳水化合物的高分子材料可具有非常低的晶体特征，因此可为实质上非晶的(例如，具有不超过20％、不超过10％、低于10％等的晶体)。该基于碳水化合物的高分子材料可与非生物可降解的塑料混合，而使得那些塑料材料现在生物可降解，其可使该膜或其他物品的强度提升，其可与可持续性高分子材料(例如，生物PE等)混合用于增加可持续性(例如达到90％或更高)等。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年4月7日提交的申请号为15/481,806(21132.1)的美国申请、2017年4月7日提交的申请号为15/481,823(21132.2)的美国申请、2017年8月30日提交的申请号为15/691,588(21132.7)的美国申请、2017年12月8日提交的申请号为15/836,555(21132.4.1)的美国申请、2017年12月27日提交的申请号为62/610,615(21132.9)的美国申请、2017年12月27日提交的申请号为62/610,618(21132.12)的美国申请、2016年12月29日提交的申请号为62/440,399(21132.10)的美国申请和2017年1月4日提交的申请号为62/442,432(21132.11)的美国申请和4月7日提交的申请号为62/483,219(21132.4)的美国申请的权益。前述每一个申请的全部内容通过引用并入本文。
2015年9月14日提交的申请为14/853,725(21132.6)的美国申请、2015年9月14日提交的申请号为14/853,780(21132.8)的美国申请、2015年6月30日提交的申请号为62/187,231的美国临时专利申请的全部内容也通过引用整体并入本文。
背景技术
传统石化塑料产品要求为强力、轻量且持久。然而，这些塑料产品通常为非生物可降解的，且导致成千上万吨的塑料产品被弃于填埋场或漂浮于海洋中。为了降低塑料废弃物的量，一些典型以石化塑料制造的物品正用生物可降解材料制造。
例如大量的聚乙烯及聚丙烯、及众多其他塑料(聚对苯二甲酸乙二酯、聚酯、聚苯乙烯、ABS、聚氯乙烯、聚碳酸酯、尼龙等)都属于典型不易生物可降解的石化塑料材料。通常在被称为“绿色”塑料的这些材料的案例中，其可来自于可再生的或可持续性来源，而非石化原料。
近年来，通过添加UV及或OXO添加剂(举例而言，例如PDQ-M、PDQ-H、BDA、及购自Willow Ridge Plastics的OxoTerraTM、购自LifeLine的OX1014；或有机添加剂，如购自Enso的购自Bio-Tec Environmental的/>购自ECM Biofilms的ECM母料Pellets 1M、或/>)以增加这些塑料材料的可降解性，使用这些添加剂通常会使塑料产业协会(如SPC、APR、FPA和/或BPI)不满，因生物降解程度及生物降解率通常过于缓慢，且该OXO添加剂通常会简单引发结构碎片化或降解，而加速这些塑料材料的物理性劣化，成为该下面的基底塑料材料的小碎片，而非所期望的将塑料实际转换成天然材料如二氧化碳(CO2)、水(H2O)及甲烷(CH4)。
举例而言，这些材料因暴露于紫外光(来自阳光曝晒)和/或氧气下，简单地作用以加速破坏该塑料产品本身的宏观结构。这些特殊塑料并非真正的生物可降解，不会在特定的时间长度内(如5年、3年、或1年)降解至任何可估算的程度，仅单纯地丧失强度、碎裂、并破碎成小片段。结果产生成堆的或小片段的聚乙烯或其他基底塑料材料，结果会因为添加了该UV和/或OXO添加剂，这些材料制成的瓶罐、薄膜或其他物品随时间而物理性降解，但该聚乙烯或其他基底塑料材料碎片的重量仍维持实质相同，并未真正产生实际的生物降解。当该物品变成碎屑、裂片及破坏成小片段时，该降解仅为物理性，仍遗留众多聚乙烯或其他基底塑料材料的小碎片。对这些塑料材料而言，术语“生物可降解(biodegradable)”意味着某种程度的用词不当，因为该聚合物材料本身的完整生物降解(即，该塑料的实质碎片会降解成CO2、CH4、H2O等)实际上并不会发生。
另外，现在所用的塑料大部分并非由可再生的或可持续性来源(如，起始材料于少于约100年内为可再生的)制成。在本文，术语可再生的或可持续的可交互使用。更确切而言，用于大量制造瓶罐、袋子及其他包材的聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)及其他传统塑料均来自石化产物起始材料，而石化产物起始材料并非可再生的或可持续的。
为了增加可持续性，近来有些业者致力于发展由可再生的来源材料(如甘蔗、玉米或其他植物)制造这些塑料材料的方法，植物材料为可持续的。举例而言，这些可再生的材料可用以制造乙醇、乙二醇、或其他化学建构砌块材料，接着可进一步反应以制造可聚合的单体。这些努力已开始于一些高价产品中展现潜力，其中，这些“绿色”塑料树脂可与习知的基于石化的树脂混合，如制造瓶子或其他包材的部分材料(如30％)为可持续的。事实上，一些产品目前已可使用100％“绿色”塑料树脂制造。
当这种“绿色”材料与习知石化塑料的混合物开始成为可行产物时，用所有可持续性材料取代剩余习知石化塑料材料仍有实施上的困难，在加工、成本及其他考虑上仍有许多挑战。
另外，即使通过将部分材料用可持续性塑料材料取代以降低习知非可持续的塑料材料的用量，所得塑料包材仍为非生物可降解的。举例而言，即使塑料包材以100％“绿色”塑料或包含部分“绿色”PE或“绿色”PET所制成，其仍为非生物可降解的。这种缺乏生物可降解性显示了巨大且持续性的难题。在本技术领域中，如果可提供生物可降解性的物品将具有显著优势。增加的强度也是所期望的。如果该物品全部(或几乎全部)由可持续性材料所形成，将更具优势。
此外，减少这种非可再生的石化塑料材料的使用为近年来致力的目标。部分意图以可再生的来源如甘蔗或其他植物产物作为来源树脂以制备塑料材料。但要取得某种程度可行性时，相对于以基于石化的的非可再生的材料制备的塑料而言，这种可再生的来源的塑料昂贵许多。
另外，根据形成塑料膜或其他材料的特定材料、及该膜或其他物品本身的物理特性，塑料材料具有与其关联的特定的强度特征。举例而言，当形成塑料膜时，可通过形成更薄的膜而减少非可再生的石化塑料树脂材料的使用，但这种材料用量的减少会造成较脆弱的膜。
举例而言，洛夫根斯(Leufgens)所申请的WO 2014/0190395描述以聚乙烯及热塑性淀粉的混合物(尤其是Cardia BL-F)形成膜，这种膜较由聚乙烯单独所成的对照膜脆弱，并且，由于对包含习知热塑性淀粉的混合物加工困难，本文所制备的膜必须非常厚(如，3密耳(mils))。这种极厚膜并不会造成任何基于石化的塑料树脂材料用量的实质降低，因为制造薄的膜在实施上是不可能的，和/或，因为包含这种热塑性淀粉弱化整体的膜，因此必须为厚膜才能维持所需强度。
当使用可再生的来源的塑料材料时，例如通过调整制造期间采用的制造参数，提供可以增加任何给定膜厚度的强度的膜和相关制造方法将是有利的。这种方法可允许制造具有所需厚度及增加强度的膜、或制造具有较低厚度但相同强度的膜。这种方法同时可实际降低石化塑料材料的用量，以可再生的来源的塑料材料进行部分取代，且无须增加整体厚度。
此外，虽然以淀粉或基于淀粉的材料取代部分石化材料显现提高可持续性的潜力，但添加这种淀粉或基于淀粉的材料的其中一个问题为：在该塑料组合物中包含显著份量的这种淀粉或基于淀粉的材料时，会造成使用这种混合物制备的物品具有明显的气味。举例而言，该材料可能会有轻微的烧焦的淀粉气味、类似爆米花的气味、焦糖玉米类的气味。某些人会觉得这种气味令人愉悦、甚至渴望，但可能其他人宁愿不要存在这种气味，例如以不含淀粉或基于淀粉的材料所形成的塑料制品(例如以聚乙烯或其他聚合性树脂单独形成)所表现的。
综上述，本技术领域仍有许多难题存在。
发明内容
本发明关于实施物品制备和/或制备方法的各种概念。在一个实施例中，本发明关于具有增加的强度和/或生物降解性的物品。在一些例子中，可由一种或多种高分子材料(例如合成的、例如以基于石化的、或其他)及一种或多种基于碳水化合物的高分子材料的混合物制造物品，所述一种或多种基于碳水化合物的高分子材料具有低晶体(即它们为实质非晶的)、玻璃转化温度、热变形温度、菲卡软化温度等特定特征。在特定实例中，该一种或多种基于碳水化合物的高分子材料可包含一种或多种基于淀粉的高分子材料。举例而言，该基于碳水化合物的高分子材料为实质上非晶的，具有不超过20％的晶体；其可具有至少1.0GPa的杨氏模量，和/或，其可具有70℃至100℃的玻璃转化温度或热变形温度或菲卡软化温度。该基于碳水化合物材料的其他特征将于下文详述。
一种制备物品的方法可包括提供一种或多种高分子材料及一种或多种实质上非晶的基于碳水化合物的高分子材料。该一种或多种高分子材料及该一种或多种基于碳水化合物的高分子材料可被混合及加热。所得混合物可利用塑料加工设备挤型成为塑料产品，该设备例如注射成型机、吹模机、热成型机等。气体可被注射至该挤出混合物以形成膜。这种膜可被加工成袋子或其他类型物品。其他物品可为挤型塑料产品、注射成型塑料产品、吹模塑料产品、挤型或压板或膜、热成型塑料产品等。
该物品可具有增加的强度和/或生物可降解性。举例而言，在一个实施例中，将该实质上非晶的基于碳水化合物的高分子材料与其他高分子材料混合为该其他高分子材料提供生物可降解性，即使该其他高分子材料本身单独存在时并非生物可降解的。举例而言，聚乙烯本身并非生物可降解的，这是习知。本申请人证实为该其他非生物可降解的塑料材料(例如聚乙烯)提供生物可降解性的能力。其他实例可包括，但非限制于，聚丙烯、其他聚烯烃、聚对苯二甲酸乙二酯、聚酯、聚苯乙烯、ABS、聚氯乙烯、尼龙、及聚碳酸酯。举例而言，该物品在模拟弃置条件下(例如在模拟填埋条件下)，于5年内或其他预设时间长度下的生物可降解量，高于该物品所包含的基于碳水化合物的高分子材料的量。这种模拟弃置条件可包含模拟填埋条件(如，在任何典型ASTM标准下，举例但非限于，D-5511和/或D-5526)、模拟工业堆肥条件(例如ASTM D-5338)、或模拟海洋条件(例如ASTM D-6691)。换句话说，该其他非生物可降解的高分子材料的一些由于某种未知的原因，现在成为生物可降解的，与基于碳水化合物材料相同。举例而言，如果该物品由包含25％基于碳水化合物的高分子材料的混合物所形成，该物品在这些条件下的生物降解的量高于25％(即，该其他高分子材料的一些也降解掉，即使该其他高分子材料本身在相似条件下不可降解)。
本申请人取得第三方测试结果，显示该降解作用可相对迅速地发生，例如有时可于约180天(6个月)内、于约1年内、于约2年内、于约3年内发生，相对于5年内而言。
除了或替代生物可降解性，与不含该基于碳水化合物的高分子材料而仅由该其他高分子材料制成的物品相比，该物品及方法可提供增加的强度(例如，落锤强度(dartstrength)或其他强度特性增加至少5％)。
本发明的其他方面关于用可再生的或可持续的“绿色”塑料材料及该基于碳水化合物(例如基于淀粉)的高分子材料所形成的物品。举例而言，在一个实施例中该其他高分子材料也可为可持续的“绿色”高分子材料，来源自可持续性资源(例如植物，如甘蔗、玉米等)。在一个实施例中，该可持续的高分子材料可被加工为聚合物，其与基于石化的聚合物具有类似但不完全相同的特征(例如，其可为“绿色”聚乙烯、“绿色”聚丙烯、“绿色”聚对苯二甲酸乙二酯(PET)等)。与由石化原料制成的相同聚合物(如聚乙烯)相比，这种“绿色”聚合物可具有类似但不完全相同的化学及物理特性。该基于碳水化合物的高分子材料，通过混合或其他形成方式，可实际上将生物可降解性特征添加至该可持续性高分子材料，其中该可持续性高分子材料可能不具有这种生物可降解性特征(或，如果可持续性高分子材料已具备一些生物可降解性，则可强化这种特征)。
除了或替代生物可降解性，与其他类似物品相比，该物品可具有增加的强度，但其制备包含该基于碳水化合物的高分子材料。举例而言，一个实施例关于物品，其包含一种或多种基于碳水化合物的高分子材料(例如前述材料)及一种或多种可持续性高分子材料，其来源自可持续性植物来源，其中，与不含该基于碳水化合物的高分子材料所制成物品相比，该物品的强度至少提高5％。举例而言，本申请人发现，与仅含该可持续性高分子材料者相比，该物品包含这种基于碳水化合物的高分子材料(例如，为该两种高分子材料的混合物)可提供增加的强度。
本发明的另一方面关于，在膜制备期间操控吹胀比(blow-up ratio)和/或模隙(die gap)以增加由这种基于碳水化合物的高分子材料及其他高分子材料的混合物所制得的膜的膜强度的方法。尤其是，本申请人发现，大部分由不同树脂材料(例如聚乙烯和/或聚丙烯)所吹制的塑料膜强度不会受到吹胀比改变而影响，但是，当如本文所述，该可再生的基于碳水化合物(例如基于淀粉)的高分子材料具有特定非晶特征、特定玻璃转化温度特征、菲卡软化温度特征、或热变形温度特征、和/或特定弹性模量特征，且其被包含于该树脂混合物(由其吹制成膜)时，该强度会变为根据吹胀比和/或模隙而定，且可能仅能以极端狭窄的条件范围才能吹制成膜。本申请人已实际成功吹制可薄至0.1mil且具有显著强度的薄膜；在现有技术中，据信以已知的树脂或制备方法进行这种薄膜吹制为不可能。
吹胀比意指，将所吹得膜的最大直径除以该吹膜设备的吹模(die)直径。典型地，当该熔融树脂材料出自该吹模时，直径会部分增加，且开始朝上移动、穿过“冻结线(frostline)”朝向所吹得膜泡的部分，在该处，该树脂材料不再呈熔融态而固化。固化与结晶化典型地于冻结线处发生，在该位置可观察到所吹得膜泡开始呈现不透明或“霜状”。本申请人观察到，当使用本文所述的特定可再生的基于碳水化合物的高分子材料时，可获得增加的强度，超越其他类似的吹制塑料膜(但不具有基于碳水化合物的高分子材料)的强度。这种强度增加通过选择高吹胀比和/或窄模隙而实现。据信应导致该基于碳水化合物的高分子材料的分子结构的排列(alignment)、取向、和/或拉伸(stretching)，其均匀分布于该树脂混合物整体中，从而形成膜。据信，所观察到的强度增加，至少有部分来自于在该膜中该非晶可再生的基于碳水化合物的高分子材料的排列与取向。
换句话说，如本文所述，该特定可再生的基于碳水化合物的高分子材料可与所述特定操作条件组合，而增加所得薄膜的强度；更不用说，以该可再生的基于碳水化合物的高分子材料替换该薄膜的其他高分子成分所获得的可持续性优点。
尤其是，典型所得膜以吹胀比约1.5而吹制。本申请人发现，当用于吹制成膜的树脂混合物包含可再生的基于碳水化合物的高分子材料(如NuPlastiQ或环保淀粉树脂(EcoStarch Resin“ESR”))(申请人可购买的)时，通过将该吹胀比增加至至少2.0，例如2.2至2.8(如，约2.5)，较高吹胀比会产生显著增加的膜强度。举例而言，与不含NuPlastiQ或ESR但其余成分相同的膜的强度相比，NuPlastiQ或ESR与典型高分子树脂(例如聚乙烯和/或聚丙烯)的混合物，在吹胀比1.5时可具有实质上相同的强度特征。
这种膜(不含NuPlastiQ或ESR)在吹胀比增加时并不具有任何显著的强度增加，因此，在吹制这种膜时没有理由去操控(manipulate)吹胀比的值。本申请人发现，当该树脂混合物包含NuPlastiQ或ESR时，在应用高吹胀比时(如至少2.0)，该强度明显增加，如前所述。
更进一步地，NuPlastiQ或ESR没有可替代的热塑性淀粉材料所遭遇的许多问题，这些问题使这些材料用于形成相对薄的膜(如2密耳以下，典型为1.5密耳以下，例如0.1至1.5密耳)的能力受到抑制。与以相同材料但不含NuPlastiQ或ESR(或增容剂，即，由其他高分子材料如聚乙烯单独形成)的薄膜相比，这些发现的组合使得本申请人能够制备所需厚度且具有增加强度的膜。当在该混合物中使用NuPlastiQ或ESR时，该发现也能制备相同强度的膜，但具有增加的厚度。这种结果令人惊讶且有利的，能够制备包含显著份量的可再生的树脂的膜，同时增加强度。并可通过操控吹胀比和/或模隙而实现上述。本申请人也发现，通过确保应用于吹膜设备的模隙为相对狭窄，也使增加强度为可能。再次强调，窄模隙在许多习知热塑性淀粉混合物的实践操作中是不可能，此可由洛夫根斯获得证实(其所用模隙为1.6至1.8mm)。本发明可应用1000微米(micron)以下的模隙，更典型为500微米以下。因此，根据本发明的吹胀比和/或模隙可用于提供增加的膜强度。
举例而言，一个实施例可以关于对吹制塑料膜提供增加强度的方法，该方法包括用吹膜设备吹制塑料膜，该膜由第一高分子材料(例如，聚乙烯、其他聚烯烃、或其他习知高分子材料)与可再生的基于碳水化合物的高分子材料的混合物所吹制成。该可再生的基于碳水化合物的高分子材料可为实质上非晶的，具有不超过20％的晶体；其可具有至少1.0GPa的杨氏模量，和/或70℃至100℃的玻璃转化温度、热变形温度、或菲卡软化温度。该吹膜设备可在高吹胀比和/或窄模隙下操作，例如在吹制该膜时至少2.0的吹胀比、或该模隙可不超过500微米。该高吹胀比和/或窄模隙可提供该吹得塑料膜具有增加的强度(例如，与其他条件均相同、但具有较低吹胀比和/或较大模隙者相比)。
另一个实施例可关于用于通过操控吹胀比而增加吹得塑料膜强度的方法，该方法包括用吹膜设备吹制塑料膜，该膜由包含第一高分子材料与第二高分子材料(其包括可再生的基于碳水化合物的高分子材料)的混合物所吹制成。该可再生的基于碳水化合物的高分子材料可为实质上非晶的，具有不超过20％的晶体；具有至少1.0GPa的杨氏模量，并具有70℃至100℃的玻璃转化温度、菲卡软化温度、或热变形温度。该方法可进一步包含：操控(也即，具体选择)该吹膜设备的吹胀比，以选择至少2.0的高吹胀比，从而增加该膜的强度(例如，与其他条件均相同、但具有较低吹胀比者相比)。除了或可替代操控吹胀比，该方法可包含操控(也即，具体选择)该吹膜设备的模隙，以选择不超过500微米的窄模隙，因此该窄模隙和/或高吹胀比增加该膜的强度(例如，与其他条件均匀同、但为具有较高模隙和/或较低吹胀比者相比)。
本发明的另一实施例可关于用于减少因包含基于淀粉的高分子材料或其他基于碳水化合物的高分子材料所致的特征性的气味的方法，以及包含这种降低气味的物品。这里所述的基于碳水化合物的高分子材料、及其他类似的基于碳水化合物的高分子材料，具有特征性的轻微烧焦淀粉、爆米花、或焦糖玉米类型气味。虽非典型无法忍受的气味，但在一些由包含该基于碳水化合物的高分子材料的材料的混合物所制成的物品中，此气味仍然相当明显；尤其是当该完成物品在几何学上为相对“封闭的”(例如，在一个杯子中)，或其他封闭结构，其中容积在二个、三个或更多侧上以该塑料材料为界。这种特征性的气味可能会累积于该封闭的容积中，便对消费者或在其他应用上成为明显的气味(例如，如果使用者将鼻子放入这种杯子并嗅闻)。
本申请人期望去除或最小化这种特征性的气味，使得该气味会类似于或等同于以标准(例如基于石化的)高分子材料所制成的物品所存有的气味(典型为无味)。举例而言，根据本发明的物品可由这种标准“其他高分子材料”及该基于碳水化合物的高分子材料的混合物所形成，如前述及本文所述。本申请人发现，通过添加非常小份量的除臭剂，尤其是有机除臭剂，可实质地去除或最小化该特征性的气味。
已有一些现有技术试图减少由干酒糟(distillers dried grains，DDG)材料所致气味，例如WO2009058426所述，其作法需要添加相对高量的活性碳或蒸气活化无烟煤材。要达到某种程度的有效可能性，这种材料的浓度需求高，且这种材料成本过高，因此在商业实施上不可行。另外，添加高量的深色活性碳或蒸气活化无烟煤材并非所需要的，这会使它们在某些条件下等同颜料而使该塑料材料染色；当需要高清晰度的膜、高彩度物品或其他类似物品时，这会造成很大的问题。
因此，本发明的一个实施例可关于可持续性塑料材料，其包含如前述的该基于碳水化合物的高分子材料、其他高分子材料，且也包含除臭剂。在缺乏该除臭剂的情况下，该基于碳水化合物的高分子材料会使该可持续性塑料材料具有特殊的碳水化合物的烧焦气味。在一个实施例中，该除臭剂可为有机的，并包括芳香族化合物(例如包含苯环)，例如苯甲醛化合物、苄基酮化合物、或其他苯衍生物。在一个实施例中，该有机除臭剂可包括冻干水果或蔬菜、或水果或蔬菜的萃取物，例如香草精。该有机除臭剂实际上可萃取自水果、蔬菜或其他植物；或可包括芳香族化合物，其典型地可发现于萃取物中，但为人工合成(例如，合成香草精或其他合成芳香族化合物可适用)。香草精为一种芳香族苯甲醛化合物，也已知为4-羟基-3-甲氧基苯甲醛。
本申请人惊讶地发现，非常小份量的芳香族除臭剂足以实质地去除任何由该基于碳水化合物的高分子材料所致的特征性的气味，该基于碳水化合物的高分子材料包含在制备该可持续性塑料材料的混合物中。举例而言，为了实质地去除该气味，除臭剂对该基于碳水化合物的高分子材料的重量比例为1:1000或更低。举例而言，低至100ppm、50ppm、或甚至20ppm或更低，足以去除该特征性的气味的实质标记。
这是惊人的发现，仅需如此低量的除臭剂即可去除该气味。因为所需量如此低，且该气味似乎并非典型地被该除臭剂的气味取代或掩盖，据信该机制可能并非简单地掩盖掉该特征性的碳水化合物气味。虽然并未完全理解该机制，但可能为该芳香族或其他有机除臭剂与该特征性的气味的化合物之间的化学交互作用，在该热塑性混合物熔融并形成所需物品期间加热该基于碳水化合物的高分子材料时所产生。
该除臭剂可被包含于该基于碳水化合物的高分子材料中，例如，在其母料中。因此，一个实施例可为这种可持续的热塑性基于碳水化合物的高分子材料，其具有减少的气味，其包含预混合于该基于碳水化合物的高分子材料中的该有机除臭剂。该有机除臭剂对该基于碳水化合物的高分子材料的重量比可为不高于1:1000(即，与该除臭剂的量相比，该基于碳水化合物的高分子材料为至少1000倍以上)。在一个实施例中，除臭剂对基于碳水化合物的高分子材料的比率可为更稀，例如1:50,000。
本发明显然也包括相关方法，例如，降低包含基于碳水化合物的高分子材料的材料混合物的特征性的气味的方法，例如，通过在该混合物中包含小份量的有机除臭剂。其中该基于碳水化合物的高分子材料被提供作为母料，而该除臭剂被提供于母料中，已与该基于碳水化合物的高分子材料混合好。因此，当该母料接着与高分子树脂材料(例如，众多不同塑料树脂的任一个，例如PE、PP、其他聚烯烃、聚酯、聚苯乙烯、PBAT、聚碳酸酯或其他)混合时，该混合材料也包含该除臭剂混合其中。
待主张的示例性概念的概述
1.一种物品，包括：一种或多种实质上非晶的基于碳水化合物的高分子材料(例如基于淀粉的高分子材料)，其具有低于20％、低于10％的晶体，具有特定玻璃转化温度、热变形温度、菲卡软化温度、特定杨氏模量和/或NuPlastiQ或ESR的其他特征；以及，一种或多种基于聚烯烃的高分子材料；其中该物品具有每密耳厚度约至少140克的落锤冲击测试值。
2.如权利要求1所述的物品，其中，该一种或多种基于淀粉的高分子材料由一种或多种淀粉及一种或多种塑化剂所形成。
3.如权利要求2所述的物品，其中，该一种或多种淀粉包括马铃薯淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉中的一种或多种，且该塑化剂包括甘油。
4.如权利要求1所述的物品，其中，该一种或多种基于聚烯烃的高分子材料包括聚乙烯。
5.如权利要求1所述的物品，其中，该物品为袋子，具有约0.01mm至0.1mm的厚度，且该袋子包含腔体，具有约1L至约100L的容积。
6.如权利要求1所述的物品，其中：该一种或多种基于淀粉的高分子材料包括该物品的约20wt％至40wt％；该一种或多种基于聚烯烃的高分子材料包括该物品的约60wt％至80wt％；该物品具有约0.02mm至0.05mm的厚度；且该物品具有每密耳厚度约265克至330克的落锤冲击测试值。
7.如权利要求1所述的物品，进一步包括增容剂，其以不超过该物品的8wt％存在。
8.一种物品，包括：实质上非晶的基于碳水化合物的高分子材料(例如基于淀粉的高分子材料)，其具有低于20％、低于10％的晶体、特定玻璃转化温度、菲卡软化温度、或热变形温度、特定杨氏模量和/或NuPlastiQ或ESR的其他特征，由淀粉混合物所形成，该淀粉混合物包含第一淀粉的第一含量及第二淀粉的第二含量；以及，基于聚烯烃的高分子材料；其中，该物品具有落锤冲击测试值，其高于：(i)第一物品的第一落锤冲击测试值，该第一物品包含该基于聚烯烃的高分子材料及由单一淀粉(由第一淀粉组成)形成的第一基于淀粉的高分子材料，及(ii)第二物品的第二落锤冲击测试值，该第二物品包含该基于聚烯烃的高分子材料及由单一淀粉(由第二淀粉组成)形成的第二基于淀粉的高分子材料。
9.如权利要求8所述的物品，其中，该基于淀粉的高分子材料由一种或多种塑化剂所形成。
10.如权利要求8所述的物品，其中，该第一淀粉包括或衍生自马铃薯淀粉、玉米淀粉、或木薯淀粉中的一种；且该第二淀粉包括或衍生自马铃薯淀粉、玉米淀粉、或木薯淀粉中的其他。
11.如权利要求8所述的物品，其中，基于淀粉的高分子材料以该物品的约20wt％至约30wt％的量存在，且该基于聚烯烃的高分子材料以该物品的约65wt％至约75wt％的量存在。
12.如权利要求11所述的物品，其中，在形成该基于淀粉的高分子材料的淀粉混合物中，该第一淀粉包括约10wt％至约50wt％，且该第二淀粉包括约50％至约90％。
13.如权利要求12所述的物品，其中，形成该基于淀粉的高分子材料的淀粉混合物包含第三淀粉；在形成该基于淀粉的高分子材料的淀粉混合物中，该第三淀粉包括约10wt％至约35wt％；且该物品的落锤冲击测试值高于第三物品的第三落锤冲击测试值，该第三物品包含该基于聚烯烃的高分子材料及由单一淀粉(由第三淀粉组成)形成的第三基于淀粉的高分子材料。
14.如权利要求8所述的物品，其中，该物品具有在机械方向的拉伸伸长破裂值，其高于由该基于聚烯烃的高分子材料且无基于淀粉的高分子材料所形成的额外物品在机械方向的拉伸伸长破裂值。
15.如权利要求9所述的物品，进一步包括增容剂，其以不超过该物品的8wt％存在。
16.一种方法，包括：提供一种或多种基于石化(petrochemical-based)的高分子材料；提供一种或多种实质上非晶的基于碳水化合物的高分子材料(例如基于淀粉的高分子材料)，其具有低于20％、低于10％的晶体、特定玻璃转化温度、菲卡软化温度、或热变形温度、特定杨氏模量和/或NuPlastiQ或ESR的其他特征；将该一种或多种基于石化的高分子材料与该一种或多种基于碳水化合物的高分子材料混合，以制备材料混合物；加热该材料混合物至约120℃至约180℃的温度；以及，用该材料混合物制备膜，该膜具有每密耳厚度约250至约350克的落锤冲击测试值。
17.如权利要求16所述的方法，其中，用该材料混合物制备膜包括：挤压该材料混合物以制备挤出物体；以及，将气体注射至该挤出物体中。
18.如权利要求所述的方法，其中：该一种或多种基于碳水化合物的高分子材料由第一淀粉及第二淀粉所形成；且该膜具有落锤冲击测试值，其高于：(i)第一物品的第一落锤冲击测试值，该第一物品包含该一种或多种基于石化的高分子材料及由单一淀粉(由第一淀粉组成)形成的第一基于碳水化合物的高分子材料，及(ii)第二物品的第二落锤冲击测试值，该第二物品包含该一种或多种基于石化的高分子材料及由单一淀粉(由第二淀粉组成)形成的第二基于碳水化合物的高分子材料。
19.如权利要求16所述的方法，其中：该材料混合物进一步包括一种或多种增容剂；及该材料混合物包含：约10wt％至约40wt％的该一种或多种基于碳水化合物的高分子材料、约60wt％至约89wt％的一种或多种基于石化的高分子材料；以及，约1wt％但不超过8wt％的一种或多种增容剂。
20.如权利要求16所述的方法，其中，该物品包含膜，具有约0.02mm至0.05mm的厚度。
1.一种物品，包括：
高分子成分，包括：
实质上非晶的基于碳水化合物的高分子材料(例如基于淀粉的高分子材料)，其具有低于20％、低于10％的晶体、特定玻璃转化温度、菲卡软化温度、或热变形温度、特定杨氏模量和/或NuPlastiQ或ESR的其他特征；由至少第一淀粉所形成；以及
其他高分子材料；
其中，基于生物甲烷潜力测试(biomethane potential test)的结果，该高分子成分在91天后的降解量高于该基于淀粉的高分子材料的量，该测试在温度约52℃下、使用具有约55wt％水及约45wt％的有机固体的培养液(inoculum)进行。
2.如权利要求1所述的物品，其中，根据该生物甲烷潜力测试所测量，实质上所有的基于淀粉的高分子材料在91天后生物可降解掉，该测试在温度约52℃、使用具有约55wt％水及约45wt％有机固体的培养液进行。
3.如权利要求1所述的物品，其中，该物品进一步包括一生物降解增强添加剂，含量为约0.5wt％至约2.5wt％。
4.如权利要求1所述的物品，其中，该物品实质上不含生物降解增强添加剂.
5.如权利要求4所述的物品，其中，基于该生物甲烷潜力测试结果，该物品在91天后具有高于基于淀粉的高分子材料的量的、约5％至约60％的生物降解量，该测试在温度约52℃下、使用具有约55wt％水及约45wt％有机固体的培养液进行。
6.如权利要求1所述的物品，其中，该基于淀粉的高分子材料由包含一种或多种塑化剂的材料所形成。
7.如权利要求1所述的物品，其中，该基于淀粉的高分子材料由第一淀粉及第二淀粉所形成，其中该第一淀粉包含或衍生自马铃薯淀粉、玉米淀粉、或木薯淀粉中的一种；且该第二淀粉包含或衍生自马铃薯淀粉、玉米淀粉、或木薯淀粉的另一种。
8.如权利要求7所述的物品，其中，该第一淀粉的第一含量包括约10wt％至约50wt％的淀粉混合物，且该第二淀粉的第二含量包括约50wt％至约90wt％的淀粉混合物，由该淀粉混合物形成该基于淀粉的高分子材料。
9.如权利要求1所述的物品，进一步包括增容剂，以最高为该物品的8wt％存在。
10.一种物品，包括：
高分子成分，包括：
一种或多种实质上非晶的基于碳水化合物的高分子材料(例如基于淀粉的高分子材料)，具有低于20％、低于10％的晶体、特定玻璃转化温度、菲卡软化温度、或热变形温度、特定杨氏模量和/或NuPlastiQ或ESR的其他特征；由一种或多种碳水化合物所形成；以及
一种或多种基于石化的高分子材料；
其中，基于生物甲烷潜力测试结果，该高分子成分在91天后生物降解的量大于该一种或多种基于碳水化合物的高分子材料的量，该测试在温度约40℃至约50℃下、使用具有约50wt％至约60wt％的水及约40wt％至约50wt％的有机固体的培养液进行。
11.如权利要求10所述的物品，其中该物品包括约20wt％至约40wt％的该一种或多种基于碳水化合物的高分子材料，及约65wt％至约85wt％的一种或多种基于石化的高分子材料。
12.如权利要求11所述的物品，其中，基于生物甲烷潜力测试结果，该高分子成分在91天后生物可降解的量为约30％至约50％，该测试在温度约52℃下、使用具有约55wt％水及约45wt％有机固体的培养液进行。
13.如权利要求10所述的物品，其中，基于生物甲烷潜力测试结果，该高分子成分在62天后生物可降解的量为约25％至约35％，该测试在温度约52℃下、使用具有约55wt％水及约45wt％有机固体的培养液进行。
14.如权利要求10所述的物品，其中，该一种或多种基于石化的高分子材料包含第一基于石化的高分子材料及第二基于石化的高分子材料，该第二基于石化的高分子材料根据ASTM D-6400标准是可堆肥的。
15.一种方法，包括：
提供一种或多种基于石化的高分子材料；
提供一种或多种实质上非晶的基于碳水化合物的高分子材料(例如基于淀粉的高分子材料)，其具有低于20％、低于10％的晶体、特定玻璃转化温度、菲卡软化温度、或热变形温度、特定杨氏模量和/或NuPlastiQ或ESR的其他特征；由一种或多种碳水化合物所形成；
将该一种或多种基于石化的高分子材料与该一种或多种基于碳水化合物的高分子材料混合，以制备材料混合物；
以约120℃至180℃范围的温度加热该材料混合物；
用该材料混合物制备膜，其中：
该膜包含由该一种或多种基于石化的高分子材料及该一种或多种基于碳水化合物的高分子材料所组成的高分子成分；以及
基于生物甲烷潜力测试结果，该高分子成分在91天后生物降解的量大于该一种或多种基于碳水化合物的高分子材料的量，该测试在温度约52℃下、使用具有约55wt％水及约45wt％有机固体的培养液进行。
16.如权利要求15所述的方法，其中：
该一种或多种基于碳水化合物的高分子材料由第一淀粉及第二淀粉所形成；及
基于生物甲烷潜力测试结果，实质上所有该一种或多种基于碳水化合物的高分子材料在91天后生物降解，该测试在温度约52℃下、使用具有约55wt％水及约45wt％有机固体的培养液进行。
17.如权利要求15所述，其中，该材料混合物包含：
至多8wt％的一种或多种增容剂；
约10wt％至约40wt％的该一种或多种基于碳水化合物的高分子材料；以及
约60wt％至约90wt％的该一种或多种基于石化的高分子材料。
18.如权利要求15所述，进一步包括用该膜制备袋子。
19.如权利要求15所述，其中该袋子具有约0.02mm至约0.05mm的厚度，且该袋子包含腔体，具有约5L至约20L的容积。
20.如权利要求15所述，其中:
该材料混合物在一个挤型机的多种腔室中加热；
该挤型机的第一腔室设定第一温度；以及
该挤型机的第二腔室设定与第一温度不同的第二温度。
21.一种物品，包括：
高分子成分，包括：
实质上非晶的基于碳水化合物的高分子材料(例如基于淀粉的高分子材料)，具有低于20％、低于10％的晶体、特定玻璃转化温度、菲卡软化温度、或热变形温度、特定杨氏模量和/或NuPlastiQ或ESR的其他特征，由至少第一淀粉所形成；以及
合成的高分子材料；
其中，在模拟填埋条件、模拟堆肥条件、模拟海洋条件下，高分子成分于约1年后生物可降解的量大于该基于淀粉的高分子材料的量。
22.如权利要求21所述的物品，其中该合成的高分子材料至少25％在约3年内生物降解。
23.如权利要求21所述的物品，其中，该基于淀粉的高分子材料由第一淀粉及第二淀粉所形成，其中该第一淀粉包含或衍生自马铃薯淀粉、玉米淀粉、或木薯淀粉中的一种；且该第二淀粉包含或衍生自马铃薯淀粉、玉米淀粉、或木薯淀粉的另一种。
包含或衍生自马铃薯淀粉、玉米淀粉、或木薯淀粉；且该第二淀粉包含或衍生自马铃薯淀粉、玉米淀粉、或木薯淀粉
24.如权利要求23所述的物品，其中，该第一淀粉的第一量包括用以形成基于淀粉的高分子材料约10wt％至约50wt％的淀粉混合物，由该淀粉混合物形成该基于淀粉的高分子材料；该第二淀粉的第二量包括约50wt％至约90wt％的淀粉混合物，由该淀粉混合物形成该基于淀粉的高分子材料。
25.如权利要求21所述的物品，进一步包括增容剂。
1.一种物品，包括：
实质上非晶的基于碳水化合物的高分子材料(例如基于淀粉的高分子材料)，其具有低于20％、低于10％的晶体、特定玻璃转化温度、菲卡软化温度、或热变形温度、特定杨氏模量和/或NuPlastiQ或ESR的其他特征，用以提供该物品的其他材料生物的可降解性；以及
可持续的高分子材料，来自可持续的植物来源；
其中，该物品在模拟填埋条件下，在5年内生物降解的量大于该基于碳水化合物的高分子材料的量。
2.如权利要求1所述的物品，其中，该基于碳水化合物的高分子材料包括基于淀粉的高分子材料。
3.如权利要求1所述的物品，其中，该可持续的高分子材料包括由可持续的植物来源所形成的聚乙烯、聚丙烯、或聚对苯二甲酸乙二酯中的一种或多种。
4.如权利要求3所述的物品，其中，该可持续的高分子材料由甘蔗或玉米中的一种或多种所形成。
5.如权利要求2所述的物品，其中，该基于淀粉的高分子材料由一种或多种淀粉所形成，该淀粉包括马铃薯淀粉、玉米淀粉、或木薯淀粉中的一种或多种。
6.如权利要求5所述的物品，其中，该基于淀粉的高分子材料由两种或更多种淀粉所形成，第一淀粉包括马铃薯淀粉、玉米淀粉、或木薯淀粉中的一种或多种，第二淀粉包括马铃薯淀粉、玉米淀粉、或木薯淀粉的另一种的一种或多种。
7.如权利要求6所述的物品，其中：
相对于该第一淀粉及该第二淀粉的组合重量，该第一淀粉的量包括约50wt％至约90wt％，且该第二淀粉的量包括约10wt％至约50wt％；以及
该基于碳水化合物的高分子材料的量包括约10wt％至约40wt％的该基于碳水化合物的高分子材料及该可持续性高分子材料的组合重量，且该可持续性高分子材料的量包括约60wt％至约90wt％的该基于碳水化合物的高分子材料及该可持续性高分子材料的组合重量。
8.如权利要求7所述的物品，其中，与不含该基于碳水化合物的高分子材料而仅由该可持续性高分子材料制成的物品相比，该物品的强度至少提高约5％。
9.如权利要求1所述的物品，其中，该物品的至少90％的高分子成分来自可持续性资源。
10.如权利要求1所述的物品，其中，该物品包括膜。
11.如权利要求1所述的物品，其中，该物品包括一瓶子或一板子中的至少一种。
12.一种物品，包括：
一种或多种实质上非晶的基于碳水化合物的高分子材料(例如基于淀粉的高分子材料)，具有低于20％、低于10％的晶体、特定玻璃转化温度、菲卡软化温度、或热变形温度、特定杨氏模量和/或NuPlastiQ或ESR的其他特征，用以提供该物品的其他材料生物的可降解性；以及
一种或多种可持续性高分子材料来自可持续性植物来源；
其中，与不含该基于碳水化合物的高分子材料而仅由该可持续性高分子材料制成的物品相比，该物品的强度至少提高约5％。
13.如权利要求12所述的物品，其中，该物品包括膜并具有至少约100克/密耳厚度的落锤冲击强度。
14.如权利要求12所述的物品，其中，该可持续性高分子材料包括由可持续性植物来源所形成的聚乙烯、聚丙烯、或聚对苯二甲酸乙二酯中的一种或多种。
15.如权利要求14所述的物品，其中，该可持续性高分子材料由甘蔗或玉米的一种或多种所形成。
16.如权利要求12所述的物品，其中，该基于碳水化合物的高分子材料包括基于淀粉的高分子材料。
17.如权利要求16所述的物品，其中，该基于淀粉的高分子材料由一种或多种淀粉所形成，该淀粉包括马铃薯淀粉、玉米淀粉、或木薯淀粉中的一种或多种。
18.如权利要求17所述的物品，其中，该基于淀粉的高分子材料由两种或更多种淀粉所形成，第一淀粉包括马铃薯淀粉、玉米淀粉、或木薯淀粉中的一种或多种，且第二淀粉包括马铃薯淀粉、玉米淀粉、或木薯淀粉中的另一种的一种或多种。
19.如权利要求18所述的物品，其中：
相对于该第一淀粉及该第二淀粉的组合重量，该第一淀粉的量包括约50wt％至约90wt％，且该第二淀粉的量包括约10wt％至约50wt％；以及
该基于碳水化合物的高分子材料的量包括该基于碳水化合物的高分子材料及该可持续性高分子材料的组合重量的约10wt％至约40wt％，且该可持续性高分子材料的量包括该基于碳水化合物的高分子材料及该可持续性高分子材料的组合重量的约60wt％至约90wt％。
20.如权利要求12所述的物品，其中，与不含该基于碳水化合物的高分子材料而仅由该可持续的高分子材料制成的物品相比，该物品的强度至少提高约10％。
21.如12所述的物品，其中，该物品的至少90％的高分子成分来自可持续的资源。
22.如权利要求12所述的物品，其中，该物品包括膜。
23.如权利要求12所述的物品，其中，该物品包括瓶子或板(sheet)中的至少一种。
1.一种方法，用于为本身并非生物可降解的塑料材料提供生物可降解性，该方法包括：
提供塑料材料，其本身并非生物可降解的；
提供一种或多种实质上非晶的基于碳水化合物的高分子材料(例如基于淀粉的高分子材料)，其具有低于20％、低于10％的晶体、特定玻璃转化温度、菲卡软化温度、或热变形温度、特定杨氏模量和/或NuPlastiQ或ESR的其他特征；选择该一种或多种基于碳水化合物的高分子材料，以为其本身并非生物可降解的该塑料材料提供生物可降解性；以及
将该基于碳水化合物的高分子材料及该塑料材料混合。
2.如权利要求1所述的方法，其中，该一种或多种基于碳水化合物的高分子材料包括一种或多种基于淀粉的高分子材料。
3.如权利要求2所述的方法，其中，该一种或多种基于淀粉的高分子材料由一种或多种淀粉及一种或多种塑化剂所形成。
4.如权利要求3所述的方法，其中，该一种或多种淀粉包括马铃薯淀粉、玉米淀粉、或木薯淀粉的一种或多种，且该塑化剂包括甘油。
5.如权利要求3所述的方法，其中，该基于淀粉的高分子材料由至少两种不同淀粉的混合物所形成。
6.如权利要求5所述的方法，其中，形成该基于淀粉的高分子材料的该两种不同淀粉包含(i)马铃薯淀粉、玉米淀粉、或木薯淀粉中的一种，及(ii)马铃薯淀粉、玉米淀粉、或木薯淀粉的另一种，其中(ii)的选择不同于(i)。
7.如权利要求6所述的方法，其中，形成该基于淀粉的高分子材料的该两种不同淀粉选自下表的其中一行：
| 淀粉1 | 淀粉2 |
| 马铃薯 | 玉米 |
| 马铃薯 | 木薯 |
| 玉米 | 木薯 |
8.如权利要求1所述的方法，其中，该塑料材料包括聚烯烃。
9.如权利要求1所述的方法，其中，该塑料材料包括聚乙烯。
10.如权利要求9所述的方法，其中，该塑料材料包括聚乙烯膜，该膜由该基于碳水化合物的高分子材料及聚乙烯的混合物所形成。
11.如权利要求1所述的方法，其中，该塑料材料包括聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚酯、聚苯乙烯、ABS、尼龙、聚氯乙烯、或聚碳酸酯中的一种或多种。
12.如权利要求1所述的方法，其中，将5wt％或更多的该基于碳水化合物的高分子材料与该塑料材料混合，足以使该塑料材料生物可降解。
13.如权利要求1所述的方法，其中，该基于碳水化合物的高分子材料及塑料材料的混合物包含至少5wt％的该基于碳水化合物的高分子材料。
14.如权利要求1所述的方法，其中，该基于碳水化合物的高分子材料及塑料材料的混合物包含5wt％至50wt％的该基于碳水化合物的高分子材料。
15.如权利要求1所述的方法，其中，该基于碳水化合物的高分子材料及塑料材料的混合物包含10％至50wt％的该基于碳水化合物的高分子材料。
16.如权利要求1所述的方法，其中，该基于碳水化合物的高分子材料及塑料材料的混合物包含20％至40wt％的该基于碳水化合物的高分子材料。
17.如权利要求1所述的方法，其中，该基于碳水化合物的高分子材料及塑料材料的混合物进一步包含增容剂。
18.如权利要求17所述的方法，其中，该增容剂包括该混合物的不超过10wt％。
19.一种方法，用于为本身并非生物可降解的塑料材料提供生物可降解性，该方法包括：
提供本身并非生物可降解的的塑料材料；
提供一种或多种实质上非晶的基于碳水化合物的高分子材料(例如基于淀粉的高分子材料)，其具有低于20％、低于10％的晶体、特定玻璃转化温度、菲卡软化温度、或热变形温度、特定杨氏模量和/或NuPlastiQ或ESR的其他特征，选择该一种或多种基于碳水化合物的高分子材料，以为其本身并非生物可降解的该塑料材料提供生物可降解性；以及
将该基于碳水化合物的高分子材料及该塑料材料混合，其中，该基于碳水化合物的高分子材料使该塑料材料生物可降解。
1.一种使吹得塑料膜具有增加的强度的方法，该方法包括：
用吹膜设备吹制塑料膜，该膜由包含第一高分子材料及可再生的基于淀粉的高分子材料的混合物所吹制，其中，该可再生的基于淀粉的高分子材料为(i)实质上非晶的，具有不超过20％的晶体、(ii)具有至少1.0GPa的杨氏模量、和/或(iii)具有70℃至100℃的玻璃转化温度、菲卡软化温度、或热变形温度100℃；
其中：
(A)吹制该塑料膜时，该吹膜设备以至少2.0的高吹胀比操作，其中，该高吹胀比使所得塑料膜具有提升的强度；和/或
(B)该吹膜设备的模隙为不超过500微米的窄模隙，其中，该窄模隙使该吹制的塑料膜具有提升的强度。
2.如权利要求1所述的方法，其中，该第一高分子材料包括聚烯烃。
3.如权利要求1所述的方法，其中，该第一高分子材料包括聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚酯、聚苯乙烯、ABS、尼龙、聚氯乙烯、或聚碳酸酯中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的方法，其中，该第一高分子材料包括聚乙烯或聚丙烯中的至少一种。
5.如权利要求1所述的方法，其中，该吹得塑料膜具有0.1密耳(mil))至10密耳的厚度。
6.如权利要求1所述的方法，其中，该吹胀比为2.2至2.8。
7.如权利要求1所述的方法，其中，该吹胀比为约2.5。
8.如权利要求1所述的方法，其中，该可再生的基于淀粉的高分子材料由至少两种不同淀粉的混合物所形成。
9.一种通过操控吹胀比提升吹得塑料膜的强度的方法，该方法包括：
以吹膜设备吹制塑料膜，该膜由包含第一高分子材料及第二高分子材料的混合物所吹制，该第二高分子材料包括可再生的基于淀粉的高分子材料，其中，该可再生的基于淀粉的高分子材料为(i)实质上非晶的，其具有不超过20％的晶体、(ii)具有至少1.0GPa的杨氏模量、及(iii)具有70℃至100℃的玻璃转化温度、菲卡软化温度、或热变形温度100℃；
操控该吹膜设备的吹胀比，选择至少2.0的高吹胀比，以提升该吹得塑料膜的强度。
10.如权利要求9所述的方法，其中，通过选择该高吹胀比，该强度提升至少1％。
11.如权利要求9所述的方法，其中，通过选择该高吹胀比，该强度提升至少10％。
12.如权利要求9所述的方法，其中，该吹胀比为2.2至2.8。
13.如权利要求9所述的方法，其中，该吹胀比为约2.5。
14.如权利要求9所述的方法，其中，该吹得塑料膜具有0.1密耳至10密耳的厚度。
15.一种通过操控吹胀比及模隙提升吹得塑料膜的强度的方法，该方法包括：
以吹膜设备吹制一塑料膜，该膜由包含第一高分子材料及第二高分子材料的混合物所吹制，该第二高分子材料包括可再生的基于淀粉的高分子材料，其中，该可再生的基于淀粉的高分子材料为(i)实质上非晶的，其具有不超过20％的晶体、(ii)具有至少1.0GPa的杨氏模量、及(iii)具有70℃至100℃的玻璃转化温度、菲卡软化温度、或热变形温度100℃；
操控该吹膜设备的模隙，以选择不超过500微米的窄模隙；以及
当吹制该塑料膜时，操控该吹胀比为至少2.0的值，其中，该高吹胀比和/或窄模隙使该吹得塑料膜具有提升的强度。
16.如权利要求15所述的方法，其中，该吹胀比为至少2.0。
17.如权利要求15所述的方法，其中，该吹胀比为2.2至2.8。
18.如权利要求15所述的方法，其中，该吹胀比为约2.5。
19.如权利要求15所述的方法，其中，该模隙为250微米至500微米。
20.如权利要求15所述的方法，其中，该吹得塑料膜具有0.1密耳至10密耳的厚度。
1.一种具有减少的气味的可持续的塑料材料，包括：
高分子树脂；
有机除臭剂；以及
基于碳水化合物的高分子材料，其中，在缺乏该有机除臭剂下，该基于碳水化合物的高分子材料使该可持续性塑料材料具有特征性的碳水化合物的烧焦气味。
2.如权利要求1所述的材料，其中，该有机除臭剂包括冻干粉末。
3.如权利要求1所述的材料，其中，该有机除臭剂包括香草萃取物。
4.如权利要求1所述的材料，其中，该有机除臭剂包括香草精。
5.如权利要求1所述的材料，其中，该有机除臭剂具有下列化学结构式：
6.如权利要求1所述的材料，其中，该有机除臭剂主要由4-羟基-3-甲氧基苯甲醛所组成。
7.如权利要求1所述的材料，其中，该有机除臭剂包括不超过该塑料材料的1％。
8.如权利要求1所述的材料，其中，该有机除臭剂包括不超过该塑料材料的0.1％。
9.如权利要求1所述的材料，其中，该有机除臭剂包括不超过该塑料材料的0.01％。
10.如权利要求1所述的材料，其中，该有机除臭剂包括不超过该塑料材料的1000ppm。
11.如权利要求1所述的材料，其中，该有机除臭剂包括不超过该塑料材料的100ppm。
12.如权利要求1所述的材料，其中，该有机除臭剂包括不超过该塑料材料的50ppm。
13.如权利要求1所述的材料，其中，该有机除臭剂包括不超过该塑料材料的20ppm。
14.如权利要求1所述的材料，其中，该有机除臭剂以相对于该基于碳水化合物的高分子材料的比率为1:1000至1:100,000而存在。
15.如权利要求1所述的材料，其中，该有机除臭剂以相对于该基于碳水化合物的高分子材料的比率为1:25,000至1:75,000而存在。
16.如权利要求1所述的材料，其中，该有机除臭剂包括水果萃取物。
17.如权利要求16所述的材料，其中，该有机除臭剂包括冻干有机水果萃取物，选自香草、草莓、蓝莓、香蕉、苹果、桃、梨、奇异果、芒果、百香果、覆盆子或其组合的萃取物。
18.如权利要求16所述的材料，其中，该冻干有机水果萃取物在该塑料材料中所占比率为，相对于该基于碳水化合物的高分子材料，不超过1:1000。
19.如权利要求1所述的材料，其中，该基于碳水化合物的高分子材料为基于淀粉的高分子材料。
20.一种可持续的热塑性基于碳水化合物的高分子材料，具有减少的气味，包括：
有机除臭剂；以及
基于碳水化合物的高分子材料；
其中，该有机除臭剂对该基于碳水化合物的高分子材料的重量比为为不超过1:1000，使得，该基于碳水化合物的高分子材料高于有机除臭剂至少1000倍。
21.如权利要求20所述的材料，进一步包括热塑性高分子树脂，其与该可持续的热塑性基于碳水化合物的高分子材料混合，其中，该可持续的热塑性基于碳水化合物的高分子材料与该热塑性高分子树脂在热混合下会呈现出烧焦的碳水化合物的气味，但该有机除臭剂存在下则没有该气味。
22.如权利要求21所述的材料，其中，该热塑性高分子树脂包括聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚酯、聚苯乙烯、ABS、尼龙、聚氯乙烯、或聚碳酸酯中的一种或多种。
23.如权利要求22所述的材料，其中，该基于碳水化合物的高分子材料及该热塑性高分子树脂的混合物包含该基于碳水化合物的高分子材料的5wt％至50wt％。
1.一种方法，包括：
提供一种或多种其他高分子材料(例如，基于石化的高分子材料)；
提供一种或多种基于碳水化合物的高分子材料；
将该一种或多种其他高分子材料及该一种或多种基于碳水化合物的高分子材料混合，以制备混合物；
将该混合物加热至约120℃至约180℃的温度；以及
用该混合物制备膜，该膜具有约1至约6微米的厚度及约40g至约100g的落锤冲击测试值。
1.一种方法，包括：
提供一种或多种基于碳水化合物的高分子材料；
提供一种或多种其他高分子材料(例如，包含PBAT或bioPE)；
将该一种或多种其他高分子材料及该一种或多种基于碳水化合物的高分子材料混合，以制备混合物；
将该混合物加热至约120℃至约180℃的温度；以及
用该混合物制备膜，该膜具有约10至约100微米的厚度及约200g至约600g的落锤冲击测试值。
本发明的这些及其他优势将可由后续说明书及所附权利要求完全呈现，或可经由以下阐述的本发明的实施来理解。
附图说明
图1显示本发明的形成物品的示例性方法的流程图。
图1A显示了通过操控吹胀比以提升吹得塑料膜强度的示例性方法的流程图。
图1B显示了在包含该基于碳水化合物的高分子材料及其他高分子材料的材料混合物中包含除臭剂的示例性方法的流程图。
图1C显示了形成基于碳水化合物的高分子材料(其包含抵销该基于碳水化合物的高分子材料特征性的气味的除臭剂)、及接着使用包含除臭剂的该基于碳水化合物的高分子材料制备物品的示例性方法的流程图。
图2A显示了制备本发明物品的示例性制造系统的部件。
图2B显示了图2A的吹膜设备的特写示意图，显示该模具、该模隙、该具有高吹胀比的吹得膜泡、及该膜泡的冻结线。
图2C显示了图2B的模具的部分的截面特写示意图，显示该窄模隙。
图3显示了各种基于石化的塑料以及在一个或多个方面更“环境友好”的各种塑料的弹性模量及断裂拉伸率数据，其中，该各种基于石化的塑料(标记为标准塑料)为典型非生物可降解性及非堆肥的。
图4显示了示例与用于形成NuPlastiQ或ESR的天然玉米淀粉及天然马铃薯淀粉的混合物的X射线衍射图案相比，可由BiologiQ商业购得的示例性NuPlastiQ或“ESR”基于碳水化合物的高分子材料的X射线衍射图案。
图5显示了基于该膜中该基于碳水化合物的高分子材料的百分比，不同膜厚度的落锤强度。
图6显示了由25％基于碳水化合物的高分子材料、约5％增容剂及约70％PE的混合物所形成的膜、与100％PE膜的不同膜厚度(由约0.1密耳至最多2密耳)的落锤强度比较，也显示与现有农产品袋(produce bags)、提袋及马铃薯袋的比较。
图7显示，包含NuPlastiQ或ESR的各种混成膜以及由原始或再生材料所形成的对照膜的不同膜厚度的落锤强度。
图8A-8B显示了根据ASTM D-5511对根据本公开所形成的三个样本进行的测试在349天内测量的生物降解百分比。
图9显示了根据ASTM D-5526对以25％NuPlastiQ或ESR、70％PE、及5％增容剂所制成的马铃薯袋，在模拟填埋条件下，进行的测试在843天内测量的生物降解百分比。
图10A-10B显示，根据ASTM D-5338对根据本公开所制备的各种样本及对照组进行的测试在370天内测量的生物降解百分比。
图11显示了根据ASTM D-6691(即模拟海洋条件)对根据本发明所制备的各种样本及对照组在205天内测量的生物降解百分比。
图12A显示了用NuPlastiQ或ESR基于碳水化合物的高分子材料、及生物聚乙烯或“绿色”PE的混合物所制得的膜的落锤强度。对不同厚度的膜，落锤强度显示为NuPlastiQ或ESR百分比的函数。
图12B显示了与第12A图类似的数据，但，对于包含不同百分比的NuPlastiQ或ESR的混合物，落锤强度显示为膜厚度的函数。
图13显示了已包含25％NuPlastiQ或ESR材料并以增容剂和聚乙烯平衡的混合物所形成、吹胀比为2.5的膜的落锤强度，与全由聚乙烯所形成的膜的落锤强度相比较，该聚乙烯膜的落锤强度并不具有吹胀比依赖性。
具体实施方式
I.定义
本文引用的所有出版物、专利和专利申请，无论是上文还是下文，均通过引用整体并入本文，其程度如同每个单独的出版物、专利或专利申请被具体和单独地指出通过引用并入本文。
术语“包括(comprising)”同义于“含有(including)”、“包含(containing)”或“特征为(characterized by)”，为含括式或开放式的，且未排除额外、未记载的要素或方法步骤。
术语“主要由…构成(consisting essentially of)”将权利要求的范围限制于所主张的发明的特定材料或步骤及“并未实质影响该基本及新颖特征的内容”。
本文所使用的术语“由…构成(consisting of)”，排除该权利要求中未特定指出的任何要素、步骤或成分。
术语“一(a,an)”、“该”及用于描述该创造性特征的上下文语境中(尤其是下述权利要求的上下文语境)的类似指代，除非另行说明或显然与上下文抵触，否则将解释为涵盖单数及复数两者。因此，举例而言，一种“淀粉”可包含一种、两种或更多种淀粉。
本文所用“膜”，意指薄且连续的物品，其包含一种或多种高分子材料，其可用于分隔区域或体积、保持物品、作为屏障、和/或作为可印刷表面。
本文所用“袋”，意指以相对薄、柔性膜制得的容器，可用于容纳和/或运输货品。
本文所用“瓶”，意指以本文多公开的塑料制得、厚度通常大于膜的容器，且其通常包括与开口邻接的相对窄的颈部。这种瓶子可用于容纳各种各样的产品(例如，饮料、个人卫生用品如洗发精、润发乳、乳液、肥皂、清洁剂等)。
除非另有记载，否则用于本文的所有百分比、比例、份量及含量均以重量计。
本文所述的数字、百分比、比例或其他数值可包含该数值、也涵盖其他与该数值约略及相近的数值，此对本领域技术人员为明显的。因此，所述数值的解释应为足够广泛以涵盖至少足够接近于该所述数值并能执行所需功能或达到所需结果的数值、和/或环绕该所述数值周围的数值。该所述数值至少包含于典型方法中可被预期的变化，并可包含所载数值的25％内、15％、10％、5％内、1％内等的数值。更进一步地，用于本文的术语“实质地”、“类似地”、“约”或“大约”表示量或表示接近所载的量或表示仍可执行所需功能或达到所需结果。举例而言，术语“实质地”、“约”或“大约”可意指所述的量或数值的25％内的量、15％内的量、10％内的量、5％内的量、或1％内的量。
本文公开一些范围。可由本文所揭露的任何数值之间的范围定义额外范围，以作为特定参数的实例。所有范围均涵盖于本发明的范畴的中。此外，本文记载的数值范围意图作为简略的表示方法，意指落入该范围中的各分开的数值。除非另有说明，否则当各数值被独立叙述时，该各独立数值并入本说明书。
通过术语“约”，用于本说明书及权利要求中表示原料、成分、条件等的所有数字可被理解为可在所有实例中进行修改。尽管列举出本发明的宽广范畴的数量范围及参数为近似值，但在特定实例中所列出的数量数值仍尽可能的精确。然而，任何数量的数值固有地包含某种程度的误差，必会造成其分别测试量测中会产生的标准偏差。
本文所用的用语‘不具有(free of)’或类似用语，意指该组合物包含0％的所述成分，意即，不会刻意添加该成分至该组合物中。然而，应注意的是，这种成分可能会在适当状况下偶然地形成、可能会偶然存在于所包含的另一成分中，如偶然的污染物等。
本文所用的用语‘实质上不具有(substantially free of)’或类似用语，意指该组合物优选包含0％的所载成分，但应注意的是，可能会存在非常小的浓度，如偶然形成、偶然污染、或甚至是刻意添加。这种成分，如果有的话，存在的量可为低于1％、低于0.5％、低于0.25％、低于0.1％、低于0.05％、低于0.01％、低于0.005％、低于0.001％、或低于0.0001％。
II.说明
本发明关于，尤其是，由包含可再生的或可持续的基于碳水化合物的高分子材料与其他高分子材料组合的混合物所形成的物品。除了增加可持续性之外，该物品可以具有生物可降解性、和/或提升的强度。这些物品的形成，可通过混合一种或多种基于碳水化合物的高分子材料及一种或多种其他高分子材料(例如，基于石化的或“绿色”可持续性高分子形式的塑料性树脂)、加热该混合物、并由其形成物品，如通过挤型、注射成型、吹模、吹制等。在不同实施例中，该基于碳水化合物的高分子材料可包含基于淀粉的高分子材料，其为实质上非晶的、和/或具有其他关于玻璃转化温度、热变形温度、菲卡软化温度、杨氏模量、低晶性等特殊特征，如本文所述。
如本文所述的物品可以任何可想到的结构制作，包含但不限于，瓶、箱、其他容器、杯、盘、器皿、板、膜、袋等。可利用吹膜设备简单地制备用作袋子及膜覆材(film wrap)(例如，用以包覆或覆盖于产品上)的薄膜。其他可用以形成物品的方法可包含但不限于，注射成型、吹模、热成型及其他塑料方法。
用于形成该物品的适合的基于碳水化合或基于淀粉的高分子材料的实例可购自BiologiQ，商品名NuPlastiQ或ESR(“环保淀粉树脂(Eco Stach Resin)”)。特定实例包含但不限于GS-270、GS-300、及GS-330。NuPlastiQ或ESR材料的特定特征如后详述。具有类似性质的其他基于碳水化合物或基于淀粉的高分子材料也适用，而购自BiologiQ的NuPlastiQ或ESR仅为适合的基于碳水化合物或基于淀粉的高分子材料的非限制性实例。
在一个实施例中，包含于该混合物中的“其他”高分子材料(有别于该基于碳水化合物的高分子材料)可为可持续性高分子材料，例如由植物或其他可再生的来源(例如，细菌产物)所形成。因此，该物品的所有或实质上所有的高分子成分(例如，90％以上、95％以上、97％以上、98％以上、99％以上)，可由植物或其他可再生的来源所得的高分子所形成。此特征在可持续性方面特别具有优势。如本文所述，于该高分子成分之外可存在小份量的增容剂，以增加该“其他”高分子树脂材料与该基于碳水化合物的高分子材料之间的兼容性。在一些实施例中，此增容剂可为单一组成，其并非来自或衍生自可持续性资源。在其他实施例中，此增容剂可为可持续性的，即该物品100％可假定为可持续性来源。
除了所需可持续性特征之外，该基于碳水化合物的高分子材料可用以为其所混合的材料(该“绿色”可持续性高分子材料，如“绿色”PE(或生物聚乙烯)、“绿色”PP、或生物PET)提供生物可降解性。换句话说，即使该“绿色”可持续性高分子材料并非本身为生物可降解的，当其被包含于具有该基于碳水化合物的高分子材料的该物品中时，会使它在实际上变成生物可降解的。此结果也有很大优点。
另外，用习知塑料材料(例如，基于石化的高分子材料)所形成的许多物品(例如，尤其是薄膜)并不具备特别良好的强度，因此，在预定厚度下提升强度也是所期望的。由于“绿色”塑料材料与其相对应的传统基于石化的塑料具有类似的物理特征，这样的“绿色”塑料材料也不具有特别良好的强度；因此，期望能开发用于增加强度但不增加物品厚度的手段。当与如本文所述的基于碳水化合物的高分子材料混合时，可达到强度的提升。举例而言，虽然约1mil厚度的聚乙烯膜(例如，生物聚乙烯(“绿色”PE)或茂金属基于石化的PE的一)具有约150g的落锤强度，如果强度增加而厚度不须随的增加，这将是有利的。本实施例可提供这种提升的强度。举例而言，通过如本文所述的基于碳水化合物的高分子材料混合，强度可提升至少5％。一些实施例的典型结果可造成强度提升20％或更多。
该物品可通过混合该基于碳水化合物的高分子材料及该可持续性高分子材料、加热该混合物、及塑形(如注射成型)该混合物、挤出该混合物、吹模成型该混合物、吹制该混合物、热成型该混合物等来制造。根据本公开，各种其他塑料制造方法对于本领域技术人员而言将是明显的。针对生物可降解性，通过混合该塑料材料及该基于碳水化合物(例如基于淀粉)的高分子材料(其具有包含低晶体性的特殊特征)该方法及该物品可为本身并非生物可降解的塑料材料提供生物可降解性，如本文所述。这些实施例显示了特别有利之处，允许众多塑料制品被丢弃后可在填埋场或类似环境中迅速地生物降解，而非无限期地以高分子、稳定状态而持续存在。
更进一步地，本申请人观察到，当该物品贮存于典型的储存及使用环境中(例如贮存于家中、办公室、仓库等)，这些物品的生物降解并不会迅速发生；通常仅在该物品置放于模拟或实际的填埋场或堆肥或其他典型废弃物环境时，开始发生生物降解。举例而言，这些条件通常包含(i)温度，稍微高于一般“使用”或“贮存”的环境温度、(ii)暴露于升高的湿度中、及(iii)暴露于填埋场或堆肥及类似的废弃物环境中的特定微生物群相。升高的温度及湿度并不会导致该物品的生物降解，除非存在有必要的微生物。这些条件的组合使得由此材料混合物所形成的物品开始生物降解。如本文所述的第三方测试证实，不只是该基于碳水化合物的高分子材料进行生物降解，连本身为非生物可降解的塑料材料也同样进行实际的生物降解。
通过混合该基于碳水化合物的高分子材料而使该生物降解变成可能的机制并未完全了解，但据信将该两种塑料材料一起混合时，也许伴随着该基于碳水化合物的高分子材料的特定特征稍微破坏了该非生物可降解的塑料材料的吸湿障碍(hygroscopicbarrier)，使得可生物降解该基于碳水化合物的高分子材料的微生物不仅降解了该基于碳水化合物的高分子材料，也同样降解了相邻的塑料分子。第三方测试已证实碳键断裂及生物降解作用，该测试捕捉并测量散逸气体二氧化碳及甲烷。该结果是令人惊讶的、不可预期的、且特别有利的。
本发明的另一方面关于提升吹得塑料膜的强度的方法，在至少一些实施例中，通过操控吹胀比和/或模隙。此方法可包含以吹膜设备吹制塑料膜，该膜由包含高分子材料(例如，聚乙烯等)及如本文所述的可再生的基于碳水化合物(例如基于淀粉)的高分子材料的混合物所吹制，其中，该可再生的基于碳水化合物的高分子材料为实质上非晶的，如具有不超过20％的晶体，和/或包含其他特定特征。举例而言，该可再生的基于碳水化合物的高分子材料可具有至少1.0GPa的杨氏模量，和/或，其可具有70℃至100℃的玻璃转化温度、菲卡软化温度、或热变形温度。当吹制该塑料膜时，该吹膜设备特定于至少2.0的高吹胀比、和/或以窄模隙(例如，不超过500微米)操作。本申请人发现，与较低、较典型的吹胀比(例如，1.5)或较宽模隙所提供的强度相比，当使用该基于碳水化合物的高分子材料时采用这些特征，可令人惊讶地使该塑料膜具有提升的强度。可以用相同材料，仅调整吹胀比或模隙之一，来进行显示提升的强度的比较。当与仅使用“其他”高分子材料(例如，聚乙烯)而不含NuPlastiQ或ESR或其他具有本文所定义的特定特征的可再生的基于碳水化合物的高分子材料吹制的膜相比较，也可发现具有前述提升的强度。仅单独吹制PE时，吹胀比及模隙并未显著影响强度。
与人们可能想到的操控吹胀比(例如，以或许操作所得膜的平折宽度)的任何其他目的相反，该方法可包含具体选择该高吹胀比和/或窄模隙的步骤，以使所吹得膜具有提升的强度。
举例而言，本申请人发现，当以“其他”高分子材料如聚乙烯单独吹膜时，操作该吹胀比并不显著影响强度。更进一步地，本申请人发现，当使用传统应用于吹膜的相同吹胀比1.5时，与100％聚乙烯或其他高分子材料膜相比，将可再生的基于碳水化合物的高分子材料(如NuPlastiQ或ESR)添加至用以吹膜的混合物中，所吹得混合膜的强度并未明显降低。本申请人更进一步发现，吹制包含可再生的基于碳水化合物的高分子材料如NuPlastiQ或ESR的混成膜时，通过将吹胀比增加至例如至少2.0，优选为2.2至2.5(例如，2.5)，可实际实现强度的提升。
虽然并未完全理解为何强度可在较高吹胀比下提升，但由“其他”高分子材料单独成膜时并不发生这种强度的影响，据信，可能是当吹胀比增加时，该非晶或其他的混合物的分子结构的排列、取向、拉伸或根据序排列的一些类型，造成强度的提升。在任何情况中，虽然可能并未完全了解，但本申请人已观察并测量到在本文所述条件及方法下所提升的强度。
物品通过混合可再生的基于碳水化合物的高分子材料及其他高分子材料(例如，聚烯烃如聚乙烯,、或其他塑料)、加热该混合物、及将该熔融混合物送入吹膜设备来制备，该设备在特定高吹胀比和/或窄模隙下操作，操作条件的一个或多个选择是为了特定目的，即使所得膜的强度提升。所吹得膜可进一步加工成各种各样的想得到的结构，包含但不限于，塑料袋、膜覆材等。
本发明的另一个方面关于，在实施例中，典型加热及塑形或其他形成塑料材料期间所致的烧焦碳水化合物的特征性的气味，其可通过包含非常小份量的除臭剂(优选为有机除臭剂)来抵销。在一个实施例中，该除臭剂可被包含于该基于碳水化合物的高分子材料(例如，作为该基于碳水化合物的高分子材料的母料的部分)中。
在一个实施例中，该基于碳水化合物的高分子材料以远高于该除臭剂的份量而存在。举例而言，该基于碳水化合物的高分子材料的份量可高于该除臭剂至少1000倍、10,000倍、或50,000倍以上。即使是非常小的浓度(例如，1份除臭剂对50,000份基于碳水化合物的高分子材料)，即可实现有效控制(即，实质上完全去除)爆米花、焦糖玉米、或淀粉轻微烧焦的气味。令人惊讶的是，如此小份量的除臭剂即足以达到这种效果。
包含该气味控制剂及该基于碳水化合物的高分子材料的母料可与几乎任何想得到的高分子树脂材料混合，并用以制备所需塑料物品。举例而言，物品可通过将该基于碳水化合物的高分子材料(包含除臭剂)及该高分子树脂混合、加热该混合物、及塑型(例如，注射成型)该混合物、挤出该混合物、吹模成型该混合物、吹制该混合物(例如，形成一吹制膜)、热成型该混合物等来制备。上述所列并非全部的塑料制备方法，且本领域技术人员可理解各种其他塑料制备方法。
小份量的除臭剂可被包含于该基于碳水化合物的高分子材料中，被导入高分子树脂，其与该基于碳水化合物的高分子材料混合；或以其他方法导入该混合物中。在一个实施例中，可提供已包含除臭剂于其中的基于碳水化合物的高分子材料的母料。在其他实施例中，该除臭剂可与该基于碳水化合物的高分子材料分别添加、和/或与该高分子树脂分别添加，而被包含于用以形成该物品的该混合物中。除了可购自BiologiQ的NuPlastiQ或ESR，很显然地，其他基于碳水化合物或基于淀粉的高分子材料也可由添加小份量除臭剂而获益，如本文所述。
III.示例性物品及方法
图1显示本发明的示例性“基本”方法100。很显然地，本发明可添加各种不同的细节，例如包含除臭剂、假定“其他”高分子材料包括可持续的树脂本身(例如，“绿色”PE、生物PET等)、或吹制膜时针对吹胀比和/或模隙的特定选择。在102，该方法100可包括提供一种或多种“其他”高分子材料，如，典型但非必须地，非生物可降解材料(例如，包含但不限于聚乙烯、聚丙烯、其他聚烯烃、聚对苯二甲酸乙二酯、聚酯、聚苯乙烯、ABS、聚氯乙烯、尼龙、或聚碳酸酯)。在104，该方法100可包括提供一种或多种基于碳水化合物的高分子材料，其为实质上非晶的，具有不超过20％的晶体(例如，更典型为低于10％)。可替代地或额外地存在其他特征(例如，1.0GPa的杨氏模量，至少70℃、至少80℃、或80℃至100℃的玻璃转化温度、菲卡软化温度或热变形温度。该一种或多种基于碳水化合物的高分子材料可包含基于淀粉的高分子材料。该基于碳水化合物的高分子材料及该其他高分子材料可以所需形式提供，例如颗粒(pellets)、粉末、塑料微粒(nurdles)、浆液、和/或液体。在特定实施例中，该材料可为颗粒。该方法进一步包含将该其他高分子材料及该基于碳水化合物的高分子材料混合。
这些混合物可经由任何想得到的方法而形成所需物品。实例之一可为挤型方法(extrusion process)。举例而言，该其他高分子材料及该基于碳水化合物的高分子材料可送入挤型机(例如，送入一种或多个供料槽中)。不同材料可送入该挤型机的相同腔室、不同腔室、在大致相同的时间(例如经由相同的供料槽(hopper))、或不同时间(例如，经由不同供料槽，将材料先于其他材料沿螺杆导入该挤型机)等。明显的是可以有许多的可能的方案。
在一些例子中，该其他高分子材料可包含聚烯烃。举例而言，该塑料材料或高分子材料可包含，但不限于，聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、其他聚烯烃、聚酯、聚苯乙烯、ABS、聚氯乙烯、尼龙、聚碳酸酯等。该塑料材料可来自石化来源、或来自称之为“绿色”或可持续性来源(例如，“绿色”PE、生物PET等)。
在一些例子中，该“其他”高分子材料本身可为可持续的，如可持续性聚烯烃。举例而言，该可持续的高分子材料可包含，但不限于，“绿色”聚乙烯(生物PE)、“绿色”聚丙烯(生物PP)、生物PET、或其他可由可持续性植物来源所形成的塑料材料。在非限制性实例中，“绿色”PE可衍生自乙醇，其由甘蔗、其他制糖作物(例如，糖用甜菜)或谷物(例如，玉米、麦等)。“绿色”PE(有时也称为“生物PE”，具有与来自石化原料的PE类似的化学结构式，但其用于聚合作用的乙醇或乙烯单体衍生自可持续性资源而非石化原料。类似地，“绿色”PP可由丙烯形成，其可衍生自丙醇(或可能为异丙醇)，其可衍生自甘蔗、其他制糖作物、或谷物(例如，玉米)。“绿色”可持续性高分子材料的另一实例为生物PET，例如，聚对苯二甲酸乙二酯(例如，典型为乙二醇及对苯二甲酸)可以类似方式衍生自植物来源如甘蔗、其他制糖作物、或谷物。PET为聚脂家族中最常见的热塑性树脂。可以类似方式衍生自可持续性植物来源的是另一种聚酯为聚己二酸共对苯二甲酸丁二酯(bioPBAT)。PBAT可以己二酸、1,4-丁二醇及对苯二甲酸二甲酯的共聚酯所形成。这些起始材料的一种或多种是衍生自可持续性植物来源。可使用的另一种可能“绿色”高分子树脂材料为聚乳酸。PLA典型由乳酸和/或丙交酯(lactide esters)的单体所制备，如本领域技术人员所理解的。用于PLA制备的一种或多种起始材料可衍生自可持续性植物来源。可以使用的本领域技术人员熟悉的其他可能的“绿色”聚合物包含PBS(聚丁二酸丁二醇酯)或PCL(聚己内酯)。
对本领域技术人员而言，熟知用于合成这些高分子的方法。用于制造这些高分子的成分的一种或多种可衍生自适合的可再生的植物或其他可再生的生物来源(例如，细菌产物)。“绿色”PE可购自Braskem、生物PET可购自并用于Coca ColaTM’s Plant BottleTM及类似物可来自其他塑料制造商。当PE、PP、PET及PBAT作为由衍生自可持续性植物来源的材料所形成的“绿色”生物塑料的实例，应注意的是，只要它们至少部分地由可持续性材料(例如植物来源)形成，许多其他“绿色”塑料也可适用。另外，应注意的是，甘蔗、其他制糖作物、玉米、麦及其他谷物仅为衍生“绿色”高分子材料的植物材料的示例性非限制性实例，许多其他植物及材料也可适用。
该基于碳水化合物的高分子材料可由多种材料(例如混合物)所形成，该多种材料可包含一种或多种淀粉。举例而言，该一种或多种淀粉可由一种或多种植物所制备，例如玉米淀粉、木薯淀粉、树薯淀粉、小麦淀粉、马铃薯淀粉、稻米淀粉、高梁淀粉等。在一些实施例中，可使用不同类型的淀粉的混合物，本申请人发现这可使强度协同性(synergistic)的增加。形成该基于碳水化合物的高分子材料的该混合物的成分中也可存在塑化剂。水也可用于形成该基于碳水化合物的高分子材料，但仅有微小可略份量的水存在于最终基于碳水化合物的高分子材料中。
应注意的是，在一些实施例中，该物品的该高分子成分整体(或实质上高分子成分整体)可衍生自植物材料。当该“绿色”高分子材料典型地使用由所需植物材料形成的乙醇(或其他)所衍生的聚合性单体或其他小分子聚合性单体，该基于碳水化合物(或基于淀粉)的高分子材料可由淀粉(及甘油或其他塑化剂)所形成，而非将该淀粉或其他植物材料加工以形成较小的可聚合性单体。使得用于制备该基于淀粉的高分子材料的淀粉的分子量，通常以数量级地高于为了制造该“绿色”可持续性高分子材料所制备的该相对性小分子单体的分子量。举例而言，用以制造该“绿色”可持续性高分子材料的该植物来源的单体或其他可聚合性成分，通常可小于约500道耳顿(Dalton)、小于400道耳顿、小于300道耳顿、小于200道耳顿、或小于100道耳顿；而用于制造该基于淀粉的高分子材料的淀粉分子量经常明显为更高，通常大于500道耳顿，通常以千、万或更高计(例如，大于500道耳顿、至少1000道耳顿、至少10,000道耳顿、至少25,000道耳顿、至少40,000道耳顿等)。换句话说，与用以制造该“绿色”可持续性高分子材料的单体或其他可聚合性成分相比，用以形成该基于淀粉的材料的淀粉材料(例如，天然淀粉)通常为更复杂的分子。举例而言，玉米淀粉可具有约693道耳顿的分子量。马铃薯淀粉可具有宽范围变化的分子量，如约20,000道耳顿至4亿道耳顿(例如，直链淀粉范围可为约20,000道耳顿至200万道耳顿，支链淀粉范围可为约65,000道耳顿至4亿道耳顿)。木薯淀粉可具有约40,000道耳顿至340,000道耳顿的分子量。用于形成该基于淀粉的高分子材料的甘油也可衍生自可持续性资源。甘油具有92道耳顿的分子量。
回到该基于碳水化合物的高分子材料的特征，该一种或多种基于碳水化合物的高分子材料大部分由淀粉形成。举例而言，该基于碳水化合物的高分子材料的至少65％、至少70％、至少75％、或至少80wt％可为一种或多种淀粉构成。在一个实施例中，65％至90wt％的最终基于碳水化合物的高分子材料可为一种或多种淀粉构成。除了可忽略的含水量以外，该最终基于碳水化合物的高分子材料的平衡由塑化剂(例如甘油)构成。上述百分比可以表示，相对于形成该基于碳水化合物的高分子材料的起始材料，淀粉的百分比；或，该最终基于碳水化合物的高分子材料中，由该淀粉所衍生或构成的份量(例如，至少65％的基于碳水化合物的高分子材料可由该淀粉作为起始材料所构成(所形成))。虽然在形成该基于碳水化合物的高分子材料时可使用一些水，但实质上平衡该基于碳水化合物的高分子材料为甘油或其他塑化剂。非常小量的残留水(例如低于2％，典型为不超过约1％)可存在于该最终基于碳水化合物的高分子材料中。
举例而言，形成该一种或多种基于碳水化合物的高分子材料的材料可包含至少12％、至少15％、至少18％、至少20％、至少22％、不超过35％、不超过32％、不超过30％、不超过28％、或不超过25wt％的塑化剂。这些百分比可表示，由该塑化剂所衍生或构成的该最终基于碳水化合物的高分子材料的份量(例如，至少12％的基于碳水化合物的高分子材料可由该塑化剂作为起始材料所构成(形成))。
示例性塑化剂包含，但非限于甘油、聚乙二醇、山梨醇、多元醇塑化剂、不具羟基的氢键形成的有机化合物、糖醇的酸酐、动物蛋白质、植物蛋白质、脂肪酸、邻苯二甲酸酯、二甲基及二乙基丁二酯及相关酯类、甘油三乙酸酯、甘油单及二乙酸酯、甘油单、二及三丙酸酯、丁酸酯、硬脂酸酯(tearates)、乳酸酯、柠檬酸酯、己二酸酯、硬酯酸酯(stearic acidesters)、油酸酯、其他酸酯、或其组合。以甘油为优选。
该最终基于碳水化合物的高分子材料可包含不超过5％、不超过4％、不超过3％、不超过2％、不超过1.5％、不超过1.4％、不超过1.3％、不超过1.2％、不超过1.1％、或不超过1wt％的水。可购自BiologiQ的NuPlastiQ或ESR材料为该最终基于碳水化合物的高分子材料的实例，但应注意的是，其他可购得材料(例如在未来)也可适用。
在一些实施例中，不同淀粉的混合物可用以形成该基于碳水化合物的高分子材料。令人惊讶地发现，使用不同淀粉(例如来自不同植物)的混合物，可使包含该基于碳水化合物的高分子材料的物品的强度产生协同性提升。在该淀粉混合物中，淀粉存在于该混合物中的量相对于该多种淀粉的组合重量可为至少1wt％、至少2wt％、至少3wt％、至少4wt％、至少5wt％、至少10wt％、至少15wt％、至少20wt％、至少25wt％、至少30wt％、至少35wt％、至少40wt％、不超过95wt％、不超过90wt％、不超过85wt％、不超过80wt％、不超过75wt％、不超过70wt％、不超过65wt％、不超过60wt％、不超过55wt％、不超过50wt％、或10wt％至50wt％。一些非限制性示例性混合物可包含90wt％的第一淀粉、及10wt％的第二淀粉；或30wt％的第一淀粉及70wt％的第二淀粉；或50wt％的第一淀粉及50wt％的第二淀粉。也可使用超过两种淀粉(例如，使用三或四种不同淀粉)的混合物。
适用于形成膜及其他物品的基于碳水化合物(例如基于淀粉)的高分子材料的实例购自BiologiQ(位于爱达荷州、爱达荷佛斯)，商品名NuPlastiQ或ESR(“环保淀粉树脂(Eco Starch Resin)”)。特定实例包含，但非限于GS-270、GS-300、及GS-330。NuPlastiQ或ESR可以颗粒形式提供。下表1显示GS-270及GS-300的物理特征。
表1
如上所示的GS-270及GS-300的特征可作为其他NuPlastiQ或ESR产品的示例性，但数值可能会略有变化。举例而言，购自BiologiQ的NuPlastiQ或ESR产品通常具有玻璃转化温度、菲卡软化温度或热变形温度为至少70℃、至少75℃、至少80℃、高达200℃、高达150℃、高达125℃、高达110℃、或约70℃至100℃范围、或约80℃至约100℃。本领域技术人员可理解，玻璃转化温度、菲卡软化温度及热变形温度可指示结晶度。熔化温度范围、密度、杨氏模量、及含水量的数值可等同或类似于表1所示。一些特征可能与所示GS-270及GS-300的数值类似但略微变化(例如，±25％、或±10％)。NuPlastiQ或ESR具有非晶体结构(例如，较一般生淀粉更为非晶的)。举例而言，一般生淀粉粉末主要具有晶体结构(例如，高于50％)，而NuPlastiQ或ESR主要具有非晶体结构(例如，低于10％的结晶)。可使用任何适合的标准测量玻璃转化温度、热变形温度、菲卡软化温度或任何其他物理特征。举例而言，可根据ASTMD-3418测定玻璃转化温度、可根据ASTM D-648测定热变形温度、可根据ASTM D-1525测定菲卡软化温度。
如所述，NuPlastiQ或ESR的含水量低。当NuPlastiQ或ESR吸收水分，它具有塑化性能且有柔性。当由潮湿环境移出，该材料干燥并再度变硬(例如，再度具有低于约1％含水量)。在如图1所示的方法期间，存在于NuPlastiQ或ESR(例如颗粒形式)中的水分可以蒸气形式释放。使得以基于淀粉的高分子材料如NuPlastiQ或ESR与一非生物可降解的塑料材料混合所制备的膜或其他物品可具有更低的含水量，这是因为该非生物可降解的塑料材料通常不含水或含可忽略含量的水，而NuPlastiQ或ESR中的水通常在制造所需物品期间释放。
该基于碳水化合物的高分子材料的低含水量为重要，因为显著含水量会造成与非生物可降解的塑料材料的不兼容，尤其是当该物品必须形成薄膜时。举例而言，当水蒸发，会于该膜或其他物品内造成空隙及其他问题。当吹制膜时，该基于碳水化合物的高分子材料优选包含不超过约1％的水。
NuPlastiQ或ESR材料通过酯化无法实现低含水量，这在一些可能含有相对较低的含水量的传统的TPS材料中很常见。执行该酯化作用太过昂贵及复杂。醚化作用也一样。更进一步地，本文可应用的NuPlastiQ或ESR材料为示例性基于碳水化合物的高分子材料，其本身通常并不实际包含任何可识别的淀粉、或可识别的甘油，这是因为NuPlastiQ或ESR或其他基于碳水化合物的高分子材料的起始材料已经过化学反应和/或被改变。示例性基于碳水化合物的高分子材料的X射线衍射图案如下所述(例如在图4所示)，证实该化学改变，显示该最终高分子材料实质上缺乏可识别的、天然形式的淀粉。换句话说，该基于碳水化合物的高分子材料不应被单纯地视为包含淀粉及甘油的混合物。据信，该基于碳水化合物的高分子材料中的低含水量至少部分由淀粉及塑化剂材料化学转换成热塑性高分子所致，而其像天然淀粉或习知热塑性淀粉般不保留水份。
回到图1，在相对高温下加工会造成部分甘油挥发释放(例如可见到烟)。如果需要(例如，所贮存的颗粒可能吸收额外水份)，可通过简单地导入如60℃的干燥暖气达1-4小时以将颗粒干燥，这已足够将任何所吸收水份排除。在加工前，尤其是要形成膜，应将颗粒干燥至低于约1％水分含量。NuPlastiQ或ESR颗粒可简易贮存于具有干燥剂的密封容器中，置于干燥处，远离热源，以将水份吸收最小化，并预防不欲的降解。
除了NuPlastiQ或ESR为热塑性之外，NuPlastiQ或ESR也可为触变性，意指该材料于环境温度下为固态，但在加热、加压、和/或施加摩擦运动下呈液态流动。有益地，NuPlastiQ或ESR的颗粒可如同基于石化的颗粒(任何典型非生物可降解塑料树脂颗粒)在标准塑料制造方法中使用。NuPlastiQ或ESR材料及由其所制的产品可具有气阻特征。以例如NuPlastiQ或ESR颗粒所制产品(例如膜)具有氧气阻障特征(例如可参见本申请人先前递交的申请的实例，其已以引用方式并入本申请)。NuPlastiQ或ESR材料可为无毒性及可食用，由全部可食用的原料所制备。NuPlastiQ或ESR及由其所制的产品可为抗水性，但为水溶性。举例而言，在潮湿加热条件下，NuPlastiQ或ESR可抗膨胀，至其颗粒(如尺寸为3-4mm)在沸水中5分钟内不会完全溶解，但颗粒在口中将于约10分钟内溶解。NuPlastiQ或ESR可为稳定的，其不具有明显老化现象(retrogradation)，即使处在相对高湿度条件中；此特征不同于许多其他热塑性淀粉材料。当然，以NuPlastiQ或ESR制备的产品也可具有这些特征。如果将NuPlastiQ或ESR贮存于潮湿条件下，过量吸收的水也可简单地挥发掉，且只要其含水量不超过约1％，即可用于形成膜或其他物品。
NuPlastiQ或ESR材料在一般贮存条件下，即使是相对潮湿的条件下，通常不会产生生物降解作用，因为并不存在包含特定必须微生物的填埋场、堆肥或类似的废弃物环境中的其他典型条件。当然，当这些条件存在时，不仅是NuPlastiQ或ESR生物降解，与其混合的其他非生物可降解的塑料材料也令人惊讶地生物降解。这种令人惊讶的结果如本文所包含的实施例所证明。
NuPlastiQ或ESR具有成本竞争性，可与传统聚乙烯塑料树脂的制造成本竞争。NuPlastiQ或ESR可与其他高分子混合，其他高分子包括但非限于PE、PP、PET、聚酯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚氯乙烯、尼龙、及其他。当上述非生物可降解高分子通过混合NuPlastiQ或ESR而成为生物可降解时，应注意的是，NuPlastiQ或ESR也可与本身为生物可降解和/或可堆肥的高分子混合，这种高分子例如聚乳酸(PLA)、聚己二酸共对苯二甲酸丁二酯(PBAT)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚己内酯(PCL)、聚羟基烷酸酯(PHA)、其他又称为热塑性淀粉，及各种其他高分子。PBS、PCL及PHA为聚酯。EcoFLEXTM为塑料材料的另一实例，可与NuPlastiQ或ESR基于碳水化合物的高分子材料混合。举例而言，本方法并未限制于将该基于碳水化合物的高分子材料(例如，NuPlastiQ或ESR)仅能与非生物可降解的塑料材料混合，应注意的是，如果需要，生物可降解塑料(NuPlastiQ或ESR以外者)也可并入该混合物中。
进一步说明，PLA为可堆肥(compostable)，意指其可于升温条件(即堆肥条件)下降解，但技术上并非“生物可降解”。上述所列材料中，有些同时为生物可降解及可堆肥的，例如PBS、PCL、及PHA。EcoFLEXTM被认证为可堆肥。FTC绿色指南(FTC Green guidelines)规定了，塑料不可宣称其为“可降解”，除非它可在“惯常的弃置后”于“合理的短时间”内(最近被定义为5年内)降解。
在一些实施例中，可在母料配方中提供NuPlastiQ或ESR，该母料配方可包含如上述的该基于碳水化合物的高分子材料，及一种或多种增容剂。该母料也可包含一种或多种非生物可降解的塑料材料。该母料配方颗粒可与非生物可降解的塑料材料的颗粒于加工时点混合。可使用任何所想的到的比例混合这些不同颗粒，取决于最终物品中所期望的NuPlastiQ或ESR和/或增容剂和/或习知非生物可降解的塑料材料的比例。
NuPlastiQ或ESR包含非常低的含水量。举例而言，虽然生淀粉(例如，用于形成ESR)通常可包含重量份约13％的水，但可购自BiologiQ的最终NuPlastiQ或ESR颗粒包含低于约1％的水。NuPlastiQ或ESR材料为生物可降解，且，如本文所述，不只是基于淀粉的NuPlastiQ或ESR材料为生物可降解，当与其他高分子如非生物可降解的PE、PP、PET、聚酯、聚苯乙烯、ABS、聚氯乙烯、尼龙、及其他非生物可降解的塑料材料混合时，该混合材料变成实质上完全为生物可降解。此结果真的令人惊讶，且极具优势。本文所提供的实施例证实了这种令人惊讶的结果。典型热塑性淀粉材料，当与其他塑料材料混合时，并未宣称或具有这些特征。
NuPlastiQ或ESR材料可具有一些弹性，但其弹性会小于其他高分子(例如，尤其是模拟对应的基于石化的高分子的“绿色”可持续性聚合物)。膜及其他物品可由NuPlastiQ或ESR及任何所需其他高分子的混合物所形成，与仅由该其他高分子形成的相比较，在规定物品厚度下前者可提供具有提升强度的弹性结果。虽然本文实施例中描述及通常使用膜，其强度通常为相当重要；但很明显的，除了膜之外的其他物品(例如，瓶、板、箱、杯、盘、器皿、或其他形式)也可具有提升的强度。下表2显示不同标准塑料(“SP”)材料、不同“环境友好”塑料材料、及NuPlastiQ或ESR的断裂拉伸率及弹性模量的数值的比较。在“环境友好”上，该材料可具有一种或多种环保所需特征，例如其为至少部分衍生自可持续性材料、为可堆肥的、和/或为生物可降解的。于表2中，NuPlastiQ或ESR具有40MPa的拉伸强度。
表2
| 材料 | 环境友好或标准塑料 | 断裂拉伸率 | 弹性模量 |
| EcoFlex C1200 | EP | 700％ | 0.10GPa |
| NuPlastiQ或ESR | EP | 100％ | 1.5GPa |
| HDPE | SP | 650％ | 0.80GPa |
| LDPE | SP | 550％ | 0.40GPa |
| PBS | EP | 450％ | 0.50GPa |
| PCL | EP | 600％ | 0.20GPa |
| PHA | EP | 300％ | 3.40GPa |
| PLA | EP | 150％ | 3.50GPa |
| PET | SP | 200％ | 2.50GPa |
| PP | SP | 500％ | 1.75GPa |
| ABS | SP | 25％ | 2.00GPa |
| 尼龙 | SP | 100％ | 3.00GPa |
图3显示，以曲线图形式表示的与表2类似的数据。当然，于该表所列及图3所示的一些产品被列为标准塑料，其具有对应的“绿色”产品衍生自可持续性资源，举例但非限制，生物PET、“绿色”PP、“绿色”PE、及生物PBAT。PLA为可堆肥，意指其可于升温条件(即堆肥条件)下降解，但技术上并非“生物可降解”。上述所列其他示例性材料如EcoFlex、PBS、PCL、PHA同时为生物可降解及可堆肥。FTC绿色指南规定了，塑料不可宣称其为“可降解”，除非它可在“惯常的弃置后”于“合理的短时间”内(最近被定义为5年内)降解。
被描述为适用于本文的该基于碳水化合物(例如基于淀粉)的高分子材料的NuPlastiQ或ESR材料为实质上非晶的。举例而言，生淀粉粉末(例如用以制备NuPlastiQ或ESR及其他各式热塑性淀粉材料者)具有大约50％晶体结构。在晶体与非晶体特征上，购自BiologiQ的NuPlastiQ或ESR材料可与许多商业购得的其他热塑性淀粉(TPS)材料做区分。举例而言，于作者克里斯佛思特(Kris Frost)的博士论文“热塑性淀粉复合物及混合物”(2010年9月)第62-63页中载明“特别感兴趣于TPS于加工过程中完全糊化、及任何后续老化倾向以形成V型直链淀粉结晶”。佛思特进一步叙述“糊化牵涉到粒状及结晶型结构的丧失，可通过与水加热而实现，且常包含其他塑化剂或修饰高分子。老化由直链淀粉螺旋状盘绕的重新盘绕所致。在糊化期间，淀粉分子被破坏，缓慢地重新盘绕成它们天生的螺旋排列或新的单螺旋构形(称的为V型)，造成TPS膜迅速脆化并丧失光学清晰度”。使得以糊化方法由生淀粉制造习知TPS之后，TPS倾向重新形成晶体结构。反之，购自BiologiQ的NuPlastiQ或ESR材料并不回复为主要晶体结构。另外，它可维持稳定且相对高的光学清晰度，故有利于形成相对光学清晰的膜(例如，尤其是在聚乙烯或其他聚烯烃层间夹置包含NuPlastiQ或ESR的膜)。
与典型TPS材料相反，如本发明所述的可用以形成物品的基于淀粉的高分子材料的适合实例的NuPlastiQ或ESR材料具有非晶体微结构、及如表1所示的物理特征。已证实在习知TPS及NuPlastiQ或ESR材料之间的分子结构差异性，如图4的X射线衍射所示，比较购自BiologiQ的NuPlastiQ或ESR材料(样本1)及天然生玉米淀粉及天然生马铃薯淀粉的混合物(NuPlastiQ或ESR可由其形成)的衍射图案结果，NuPlastiQ或ESR材料比习知基于热塑性淀粉材料具有更低结晶性。如图4所见，与天然淀粉混合物(约50％的晶体)相比，NuPlastiQ或ESR的衍射图案显示了更低的结晶性(例如，低于约10％的晶体)。衍射图案的差异证实了该材料中发生实质化学变化，因将该天然淀粉加工为NuPlastiQ或ESR。举例而言，天然淀粉在20-25°之间有显著的衍射峰，但NuPlastiQ或ESR则无此峰。天然淀粉进一步显示在约45°处有强力峰(强度为0.5至0.6)，但NuPlastiQ或ESR的峰则大幅减弱(仅约0.25至约0.3)。如所示，横跨几乎整个光谱，天然淀粉的衍射强度高于NuPlastiQ或ESR，只除了约18°至约22°处。与NuPlastiQ或ESR相比，所见横跨广泛光谱的较高衍射强度表明了天然淀粉的高晶性。如所示，也存在其他众多差异性。
举例而言，根据本发明的用于制备膜的基于碳水化合物(例如基于淀粉)的高分子材料可具有低于约40％、低于约35％、低于约30％、低于约25％、低于约20％、低于约15％、低于约10％、低于约8％、低于约6％、低于约5％、或低于约3％的晶体。可使用任何适合测试机制来测定晶体，如，包含但不限于，FTIR分析、X散射衍射法、对称反射与透射技术。对本领域技术人员而言，各种适合的测试方法为显而易见。
除了比较最终NuPlastiQ或ESR与该起始材料在微结构上的差异性，由包含该基于碳水化合物的高分子材料的混合物所制备的膜、瓶、板、抛弃式器皿、盘、杯、或其他物品，不同于由习知TPS及淀粉粉末、或非生物可降解的塑料材料单独所形成的其他类似物品。举例而言，通过混合该基于碳水化合物的高分子材料(如本文所述的NuPlastiQ或ESR)及非生物可降解的塑料材料所形成的物品不具备“海岛”特征，该特征常见于混合习知TPS材料及高分子材料如聚乙烯。通过比较申请人的申请号为15/481,806的美国专利申请(该专利申请已通过引用并入本文)的实施例5的表11中所示的膜的物理性质，可以看出不同膜的性质。尤其是，此表比较了通过混合本文所涵盖的基于碳水化合物的高分子材料与非生物可降解聚乙烯所制备的膜、与混合习知TPS及PE(Cardia BL-F)所制备的膜的物理性质。除了在本申请人的申请号为15/481,806的美国专利申请的实施例5的表11中所示的性质差异以外，基于习知TPS材料(如Cardia BL-F)及PE混合所制备的膜为非生物可降解的、且非可堆肥的。
如本文所述，将如本文所述的该基于碳水化合物的高分子材料及非生物可降解的塑料材料混合，致使并非仅有该基于碳水化合物材料为生物可降解，更使该非生物可降解的塑料材料实际上变成生物可降解(即该非生物可降解的塑料材料单独存在时为非生物可降解)。这种结果并不会发生在混合典型TPS材料中。生物降解能力的差异性清楚说明所得膜及其他物品在结构和/或化学上的显著差异性，因为该复合物整体结构(即该膜或其他结构)现在能够被生物降解，详如后各式实施例所示。
不受任何特定理论束缚，据信该基于碳水化合物高分子树脂可减少该混合产物的晶体，以某方式打断了该聚乙烯或其他非生物可降解的塑料材料的晶体和/或吸湿障碍特征，而允许水及细菌降解包含该基于碳水化合物高分子树脂材料的混合物中的其他非生物可降解塑料分子的排列及连结。换句话说，当与如本文所涵盖的基于碳水化合物的高分子材料进行混合时，存在于富含细菌及微生物的环境中的化学或机械力量更容易打断该聚乙烯或其他非生物可降解的塑料材料的长聚合物链。接着，天然存在于废弃物环境(例如填埋场)的微生物可消耗剩余的较小分子，故它们可转变回天然成分(如CO2、CH4、及H2O)。
举例而言，真实的生物可降解塑料降解成天然元素或化合物，例如二氧化碳、甲烷、水、无机化合物、或经由微生物吸收成为生物质(biomass)(例如，微生物对该塑料分子的酵素作用)。通过化学或机械作用其初步破坏高分子链而使塑料的生物降解作用是可行的，但仍须通过微生物吸收而将分子降解才能完全达到目标。
由石化原料制造或由植物来源衍生的塑料，其生命开始于单体(例如单一小分子，其可与其他小分子化学反应)。当单体结合在一起，它们变成高分子("许多部分")，即所称塑料。结合之前，许多的单体可轻易生物降解，但经聚合作用而连结在一起后，该分子变得如此巨大并以这种排列及键结而结合，使得由微生物进行的微生物吸收作用无法在任何合理的时间范围内实现。
高分子可以晶体结构(规律的堆叠)及非晶体结构(随机排列)两者所形成。许多高分子包含高度结晶及一些非晶体区域随机排列并缠绕于该高分子整体结构中。
购自BiologiQ的NuPlastiQ或ESR材料由高度结晶的起始淀粉材料所形成，但最终NuPlastiQ或ESR塑料树脂材料则具有低度结晶(实质上非晶的)。该基于淀粉的高分子材料用作如本文所述的物品制备的起始材料。因此，NuPlastiQ或ESR为由淀粉所制备的塑料。因其天性、基于淀粉的来源及仔细控制的键结类型，以NuPlastiQ或ESR所制的该塑料的分子(尺寸及键结)对生物降解作用是高度敏感的，该生物降解作用通过导入水分(水)及细菌或其他微生物所致的酵素作用而产生，如本文所包含的实验测试结果所证实。
聚烯烃例如聚乙烯及聚丙烯的坚硬形式具有高度结晶，并通过转换单体分子(无论是石油衍生或衍生自乙醇或衍生自植物来源的其他小建构砌块分子)而制造长链高分子。在连接单体形成长高分子链时所得键结强力且难以破坏。由该高分子材料所形成的膜和其他物品为非生物可降解的。即使所预定物品由习知非生物可降解的塑料材料及习知TPS的混合物所形成，该物品并不会通常地、突然地获得生物可降解性特征(除了该混合物的淀粉部分有时可生物降解)。
本申请人建立了使非生物可降解的塑料材料生物可降解的方法，通过混合该塑料材料与具有低晶性的基于碳水化合物的高分子材料(例如NuPlastiQ或ESR)。典型地，该非生物可降解的塑料材料具有较高晶性(例如尤其是在PE或PP的案例中)。
除了生物可降解的之外，所得混合物可额外地或替代地具有，与聚乙烯或其他非生物可降解的塑料材料相比，较高的弹性模量(硬度、或强度)；且可用于制备塑料膜或其他物品，其与以纯聚乙烯或其他纯非生物可降解的塑料材料所制相同物品相比，更为强化。此提升的特征描述在申请号为15/481,806的美国专利申请中，其已以引用方式并入本申请。
回到图1，在106，该方法100包含混合一种或多种其他高分子材及一种或多种基于碳水化合物的高分子材料以制备一材料的混合物。在一些例子中，可使用一种或多种混合装置执行该一种或多种其他高分子材料及该一种或多种基于碳水化合物材料的混合。于特定实施中，可使用一机械混合装置以混合该一种或多种其他高分子材料及该一种或多种基于碳水化合物的高分子材料。在一个实施中，该材料的混合物的成分的至少部分可与一设备结合，该设备例如挤型机、注射成型机等。于其他实施中，该材料的混合物的成分的至少部分可于送入该设备前结合。
根据所需特征，该材料混合物中可存在各种各样的范围的该一种或多种基于碳水化合物的高分子材料。在一个实施例中，此足以使其他包含于该混合物中的非生物可降解“其他”高分子材料生物可降解、增加强度至所需程度、提供“可持续性”成分至预定程度、或其他目的。举例而言，该基于碳水化合物的高分子材料的含量可为该材料混合物的至少0.5％、至少1％、至少2％、至少3％、至少4％、至少5％、至少10％、至少15％、至少20％、至少25％、至少30％、至少35％、至少40％、至少45％、不超过99％、不超过95％、不超过90％、不超过80％、不超过70％、不超过60％、不超过50％、2％至98％、20％至40％、10％至40％、20％至30％、50％至80％、或40％至60wt％。如果为所需，可包含超过一种的基于碳水化合物的高分子材料、和/或超过一种的其他塑料材料。
存在于该材料混合物中的其他高分子材料的量为，该材料混合物的至少0.5％、至少1％、至少2％、至少3％、至少4％、至少5％、至少10％、至少15％、至少20％、至少25％、至少30％、至少35％、至少40％、至少45％、至少50％、不超过99％、不超过95％、不超过90％、不超过85％、不超过80％、不超过75％、不超过70％、不超过65％、或不超过60％、2％至98％、50％至90％、65％至75％、20％至50％、or40％至60wt％。
该材料混合物中可存在一增容剂。该增容剂可与该其他高分子材料、该基于碳水化合物的高分子材料混合、与两者同时混合、或分开提供。通常，该增容剂与该高分子材料的至少一个一起提供，如，包含于母料配方中。该增容剂可为经修饰的聚烯烃或其他经修饰的塑料，例如顺丁烯二酸酐接枝的聚丙烯、顺丁烯二酸酐接枝的聚乙烯、顺丁烯二酸酐接枝的聚丁烯、或其组合。该增容剂也可包含基于丙烯酸酯的共聚物。举例而言，该增容剂可包含乙烯甲基丙烯酸酯共聚物、乙烯丁基丙烯酸酯共聚物、或乙烯乙基丙烯酸酯共聚物。额外地，该增容剂可包含以聚(乙酸乙烯酯)为基底的增容剂。在一个实施例中，该增容剂可为其他高分子材料的接枝形式(例如，顺丁烯二酸酐接枝的聚乙烯，本文其他高分子材料为聚乙烯)、或共聚物(例如，嵌段共聚物)，本文该嵌段的一为其他高分子材料的相同单体(例如，苯乙烯共聚物，本文其他高分子材料为聚苯乙烯或ABS)。
该材料混合物可包含至少0.5％、至少1％、至少2％、至少3％、至少4％、至少5％、不超过50％、不超过45％、不超过40％、不超过35％、不超过30％、不超过25％、不超过20％、不超过15％、不超过10％、不超过9％、不超过8％、不超过7％、不超过6％、0.5wt％至12％、2％至7％、或4％至6wt％的增容剂。
虽然并非必要，且在至少一些实施例中最好避免这些内容物，但在本发明的范畴内可包含任何不同的UV及OXO可降解的添加剂，如PDQ-M、PDQ-H、BDA、及购自Willow RidgePlastics的OxoTerraTM、购自LifeLine的OX1014、或有机添加剂，如购自Enso的购自Bio-Tec Environmental的/>购自ECM Biofilms的ECM Masterbatch Pellets1M、或Biodegradable 201和/或Biodegradable 302/>可包含其他添加剂，举例而言，用以提升强度(例如，购自Dupont的/>Strong)或其他。
该材料混合物可包含一种或多种添加剂，其含量为该混合物的至少0.5％、至少1％、至少1.5％、至少2％、至少2.5％、至少3％、至少4％、不超过10％、不超过9％、不超过8％、不超过7％、不超过6％、不超过5％、0.2％至12％、1％至10％、0.5％至4％.、或2wt％至6wt％。
虽然主要描述热塑性塑料材料的混合物可一起熔融以形成所需混合物，但在一些实施例中，混合该基于碳水化合物的高分子材料及其他非热塑性的高分子材料(例如其为热固性，如硅氧树脂)是可能的。举例而言，该非热塑性“其他”高分子材料前驱物的树脂成分可与该基于碳水化合物的高分子材料混合，其中，聚合作用或其他热塑性“其他”高分子材料形成作用可在该基于碳水化合物的高分子材料存在下发生，造成最终物品为该基于碳水化合物的高分子材料及热固性或其他非热塑性塑料材料的混合物。该基于碳水化合物的高分子材料可，如本文所述，因共同混合而使该非热塑性塑料材料获得相同益处(例如，提升可持续性、生物可降解性、提升强度等)。
参照图1，在108，尤其是当该材料为热塑性，该方法100可包含加热该材料混合物。在一个实施例中，该材料混合物可加热至温度为至少100℃、至少110℃、至少115℃、至少120℃、至少125℃、至少130℃、至少135℃、至少140℃、不超过200℃、不超过190℃、不超过180℃、不超过175℃、不超过170℃、不超过165℃、不超过160℃、不超过155℃、不超过150℃、95℃至205℃、120℃至180℃、或125℃至165℃。
包含其他高分子材料及该基于碳水化合物的高分子材料的该材料混合物可于挤型机的一个或多个腔室中加热。在一些例子中，该挤型机的一个或多个腔室可加热至不同温度。该挤型机的一个或多个螺杆的速度可为任何所需速率。
在110，物品用该材料混合物制备。在一些例子中，该物品可包含膜。在其他例子中，该物品可由膜形成。在其他实施例中，该物品可以塑形，基于一个设计，如模具(例如，射出模)。任何想得到的由塑料形成的物品可由该混合物形成，例如，包含但非不于，膜、袋、瓶、罩、盖、板、箱、盘、杯、器皿等。当该物品为膜时，该膜可使用模具形成，通过将气体注射至经加热的材料混合物中而形成该膜(即吹制该膜)。膜可经密封和/或其他修饰而形成袋子或其他物品。
当该物品为膜时，该膜可由单层或多层构成。该膜或任何单独层的厚度可为至少0.001mm、至少0.002mm、至少0.004mm、至少0.01mm、至少0.02mm、至少0.03mm、至少0.05mm、至少0.07mm、至少0.10mm、不超过2mm、不超过1mm、不超过0.5mm、不超过0.1mm、约0.05mm至约0.5mm、或0.02mm至0.05mm。一些特定实例可包含低于0.005mm的膜，例如0.002mm至0.004mm、或0.0025mm(0.1密耳)至0.25mm(10密耳)。对于膜及板物品，厚度数值可能有部分重迭；应注意的是，当然可提供较该膜厚数值更大厚度的板材料，可以任何所需塑料制备方法进行制备。
本申请人已证实能使用如本文所述的混合物吹制0.0025mm(0.1密耳)的超薄膜的能力，该超薄膜具有显著强度(例如，对0.1密耳的膜的落锤测试为至少40g，如40g至110g、或对该超薄膜为40g至100g落锤强度)。据信，吹制这种超薄膜的能力为本申请人独有，使用如本文所述的混合物及其他参数(例如吹胀比、模隙等)。
膜或其他物品可具有强度特征，该特征通过测试进行表征，例如落锤强度测试(ASTM D-1709)、破裂拉伸强度测试(ASTM D-882)、拉伸断裂拉伸率测试(ASTM D-882)、割线模块测试(ASTM D-882)、和/或艾门朵夫剪切测试(ASTM D-1922)。膜的落锤冲击测试值可为至少150g、至少175g、至少200g、至少225g、至少250g、至少275g、至少300g、不超过400g、不超过375g、不超过350g、或不超过325g、140g至425g、200g至400g、250g至350g、265g至330g。在一个实施例中，该数值针对无论厚度的膜。在另一实施中，该数值针对由该材料混合物所形成的1密耳厚度的膜。
该物品可具有在机械方向的破裂拉伸强度数值为，至少3.5kpsi、至少3.7kpsi、至少3.9kpsi、至少4.1kpsi、至少4.3kpsi、or至少4.5kpsi、不超过5.5kpsi、不超过5.3kpsi、不超过5.1kpsi、不超过4.9kpsi、或不超过4.7kpsi、3.5kpsi至5.5kpsi、或4.1kpsi至4.9kpsi。
该物品可具有在横轴方向的破裂拉伸强度数值为，至少3.2kpsi、至少3.4kpsi、至少3.6kpsi、至少3.8kpsi、至少4.0kpsi、至少4.2kpsi、不超过5.7kpsi、不超过5.5kpsi、不超过5.3kpsi、不超过5.1kpsi、不超过4.9kpsi、不超过4.7kpsi、不超过4.5kpsi、3.2kpsi至5.7kpsi、或3.6kpsi至5.0kpsi。
该物品可具有在机械方向的拉伸断裂拉伸率数值为，至少550％、至少560％、至少570％、至少580％、至少590％、至少600％、至少610％、至少620％、不超过725％、不超过710％、不超过700％、不超过680％、不超过665％、不超过650％、不超过635％、550％至750％、或600％至660％。
该物品可具有在横轴方向的拉伸断裂拉伸率数值为，至少575％、至少590％、至少600％、至少615％、至少630％、或至少645％、不超过770％、不超过755％、不超过740％、不超过725％、不超过710％、不超过695％、不超过680％、575％至775％、或625％至700％。
当可测试时，该物品可具有在机械方向的艾门朵夫剪切测试数值为，至少280g/mil、至少300g/mil、至少320g/mil、至少340g/mil、或至少360g/mil、不超过450g/mil、不超过430g/mil、不超过410g/mil、不超过390g/mil、或不超过370g/mil、275g/mil至475g/mil、或325g/mil至410g/mil。
当可测试时，该物品可具有在横轴方向的艾门朵夫剪切测试数值为，至少475g/mil、至少490g/mil、至少500g/mil、至少525g/mil、至少540g/mil、或至少550g/mil、不超过700g/mil、不超过680g/mil、不超过650g/mil、不超过625g/mil、不超过600g/mil、不超过580g/mil、或不超过570g/mil、475g/mil至725g/mil、或490g/mil至640g/mil。
当可测试时，该物品可具有在机械方向的割线模块测试数值为，至少20kpsi、至少22kpsi、至少24kpsi、至少26kpsi、至少28kpsi、或至少30kpsi、不超过40kpsi、不超过38kpsi、不超过36kpsi、不超过34kpsi、或不超过32kpsi、20kpsi至40kpsi、或25kpsi至35kpsi。
当可测试时，该物品可具有在横轴方向的割线模块测试数值为，至少20kpsi、至少22kpsi、至少24kpsi、至少26kpsi、至少28kpsi、或至少30kpsi、不超过40kpsi、不超过38kpsi、不超过36kpsi、不超过34kpsi、或不超过32kpsi、20kpsi至40kpsi、或25kpsi至35kpsi。
在一些例子中，包含由两种或更多种淀粉的混合物所形成的基于碳水化合物的高分子材料的物品，具有强度性质的数值高于包含单一淀粉所形成的基于碳水化合物的高分子材料的物品。举例而言，包含由两种或更多种淀粉的混合物所形成的基于碳水化合物的高分子材料的物品，具有落锤冲击测试值(为克或克/每密耳厚度)高于包含单一淀粉所形成的基于碳水化合物的高分子材料的物品，至少高于约5％、或约10％；与相同物品但仅包含由单一淀粉形成的基于碳水化合物的高分子材料相比，至少高于约25％、至少高于约50％、至少高于约75％、高于10％至150％、或高于60％至120％。该提升的强度的详情可参见本文所提供的实施例、及申请号为14/853,725及15/481,806的美国专利申请(其已以引用的方式并入本申请)。
图1A、1B及1C进一步说明了根据本发明的方法的特定实例。这些图一般被涵盖于图1的更通用步骤及通常适用于此的、随之提供的描述。举例而言，图1A显示类似步骤102、104、106、及108，但在110'所制得的物品则特别为所吹制膜，且操作该吹膜设备使该吹胀比为至少2.0、和/或该模隙为不超过500微米。换句话说，图1A说明示例性方法100'，通过确保吹制该塑料膜的混合物包含可再生的基于碳水化合物的高分子材料，及通过特定选择高吹胀比和/或窄模隙，其可用于提升吹得塑料膜的强度。在102，该方法100可包含提供一种或多种“其他”高分子材料，如包含任何可被吹制成膜的塑料树脂，如聚乙烯、聚丙烯、其他聚烯烃、聚对苯二甲酸乙二酯、聚酯、尼龙、聚苯乙烯、ABS、聚氯乙烯等。该“其他”高分子材料可为基于石化的高分子材料。其也可为这些基于石化的高分子材料的“绿色”版本(例如，如可购自Braskeem的“绿色”聚乙烯等)。适用于“其他”高分子材料的各种各样的高分子为显而易知。
在104，该方法100可包含提供该一种或多种基于碳水化合物的高分子材料，如，因其在高吹胀比和/或窄模隙吹制时能提升强度的可识别的能力，而被特别选择以包含于该混合物中。该可再生的基于碳水化合物的高分子材料可为实质上非晶的、具有不超过20％的晶体。如本文所述的关于购自BiologiQ的NuPlastiQ或ESR的示例性材料，可额外地或替代地存在其他各种关于弹性模量(即杨氏模量)、玻璃转化温度、热变形温度、菲卡软化温度或其他特征的特征。于106，该材料可于106共同混合，形成该材料的混合物。在108，它们可被加热(如，热塑性塑料材料的案例为熔融)以准备吹制该膜。在110'，以该材料混合物使用吹膜设备而吹制塑料膜。在吹膜期间，所用吹胀比为至少2.0。如本文所述，本申请人发现，在该混合物中包含该基于碳水化合物的高分子材料、及使用2.0或更高的吹胀比的组合使该膜强度显著提升，特别是，也可通过窄模隙而实现。
洛夫根斯所申请的WO 2014/0190395描述Cardia BL-F及PE的混合物所形成的多层膜，这种膜比本申请的膜明显脆弱，这是由于使用不同TPS材料、及对所选定的该特定吹胀比和/或模隙特征的选择。举例而言，在洛夫根斯中所吹制的膜为80微米厚(即超过3密耳)，且其强度实际上低于100％PE膜。反之，与100％“其他高分子材料”(例如PE)对照组相比，本文所述特定选择使任何预定厚度的强度实际提升。更进一步地，本方法能够制备具有所需强度且更低厚度的膜。这种以明显更低厚度达到所需强度的膜的能力，也减少了制备该膜层的材料用量，可更节省成本，及产生更佳的可持续性。
如本文所述，将如本文所述的特定的基于碳水化合物的高分子材料及其他高分子材料混合，且接着使用该材料混合物，用吹膜设备在吹胀比为至少2.0和/或具有窄模隙(例如，不超过500微米)下吹制塑料膜；本申请人发现此可使薄膜(例如低于2密耳，如0.1至1.5密耳)比其他类似但仅以该第一高分子材料(例如PE)吹制的膜实际上具有更高强度。
不受任何特定理论束缚，据信，当在高吹胀比和/或窄模隙下吹制时，该实质上为非晶的的特定可再生的基于碳水化合物高分子树脂促进该混合物的不同高分子的分子，以提升所得混合塑料膜的强度的方式，进行所需排列、取向、和/或拉伸。
举例而言，高分子可以晶体结构(规律的堆叠)及非晶体结构(随机排列)两者所形成。许多高分子(如聚乙烯)包含高度结晶，但它们可包含一些非晶体区域随机排列并缠绕于该高分子整体结构中。所使用的特定可再生的基于碳水化合物的高分子材料并非高度结晶，但为实质上非晶的。不受任何特定理论束缚，据信，该结晶型第一高分子材料及该非晶的可再生的基于碳水化合物的高分子材料的组合，以使该混合物的这些成分共同均匀混合的方式使该成分取向、排列及拉伸，而经取向的排列及拉伸造成强度提升。这些强度提升可见于机械方向(MD)及横轴方向(TD)两者，因此，所观察到的现象并非仅是简单地放弃一个方向的强度以提升另一方向的强度。此可由落锤测试数据证明，该数据同时说明两个方向的强度。
经由对该特定非晶的基于碳水化合物的材料的选择、及高吹胀比的选择，和/或窄模隙的使用而提升强度，有利地在薄膜中提供提升的强度，通常比其他包含TPS的混合物(如Cardia BL-F)可获得的更薄。在一些例子中，如本文所述，与由第一高分子材料单独吹制的相比，该膜甚至可被吹制得一样薄或甚至更薄。举例而言，本案申请人观察到，与由聚乙烯单独吹制的最薄的膜相比，可由聚乙烯及该可再生的基于碳水化合物的高分子材料的混合物吹制一样薄或甚至更薄的膜的能力(例如，吹制0.1密耳的膜的能力)。
如本文所述，包含一种如本文所述的具有低晶性和/或其他特征的基于碳水化合物的高分子材料、及其他高分子材料、以所述高吹胀比和/或窄模隙所形成的物品可具有强度性质的值，其大于由“其他”高分子材料单独形成的物品。例如与现有技术相比，这种强度的提升有利的且令人惊讶的。举例而言，洛夫根斯描述由基于淀粉的高分子材料(CardiaBL-F)及聚乙烯的混合物吹膜，所得膜具有较低的拉伸强度(洛夫根斯第2图)、及较低的落锤冲击强度(洛夫根斯第5图)，这是与由聚乙烯单独形成的类似膜相比较的结果。这也是因Cardia BL-F及聚乙烯的混合物以3:1的吹胀比被吹制。由此证实，至少在洛夫根斯的特定条件下(也包含1.6至1.8mm的相对宽模隙)，并非任何可再生的基于碳水化合物的高分子材料都可发生强度的提升。如实施例所示，使用本发明可再生的基于碳水化合物的高分子材料，其具有低晶性和/或其他与NuPlastiQ或ESR相关的特定特征，会产生提升的强度。
与其他相同但以“其他”高分子材料单独形成的物品(即没有可再生的基于碳水化合物的高分子材料或增容剂)相比，可提升至少约1％、至少约2％、至少约3％、至少约5％、至少约10％、至少约15％、至少约20％、1％至50％、1％至40％、或10％至40％的强度(例如无论是拉伸强度、落锤冲击强度、或其他强度测量)。
图1B及1C说明用以抵销混合物中包含该基于碳水化合物的高分子材料所致的特征性的气味的特定方法。本领域技术人员可轻易理解，本文所述的任何方法均可共同使用(例如，在也包含除臭剂下，以高吹胀比和/或窄模隙吹制膜)。图1B说明根据本发明的示例性方法100”，制备包含基于碳水化合物的高分子材料、有机除臭剂、及高分子树脂的物品。于102，该方法100可包含提供一种或多种“其他”高分子树脂。如本文所述，这些树脂可为众多传统用于塑料制造的任何一个。分别于103及104，该方法100包含提供有机除臭剂及该基于碳水化合物的高分子材料。
在一个实施例中，该除臭剂可被包含于该基于碳水化合物的高分子材料中(例如包含于其母料中)。在其他实施例中，可以其他方式添加该除臭剂，如在该高分子树脂中、与高分子树脂及该基于碳水化合物高分子为个别添加等。可能的及可被涵盖的不同添加方式是明显的。包含于该混合物中的除臭剂的特定选择，根据其抵销最终物品因该基于碳水化合物的高分子材料所致的气味的能力。举例而言，该基于碳水化合物的高分子材料会导致轻微的烧焦碳水化合物的气味(例如，轻微烧焦淀粉气味、爆米花或焦糖玉米类似气味)，发生于该混合物的加热方法中(例如，注射成型、吹模、吹膜等期间)，本文中，在102、103及104，该成分在加热条件下共同熔融并形成该混合物。
在103，该除臭剂可为任何所需形式(例如，颗粒、粉末、塑料微粒、浆液、和/或液体)。在一个实施例中，该除臭剂可在初始即包含冻干粉末，而与该基于碳水化合物的高分子材料的母料在制造期间混合、或在该基于碳水化合物的高分子材料制造后混合。举例而言，当该基于碳水化合物的高分子材料由淀粉粉末、甘油及水的混合物所形成时，该除臭剂(例如冻干粉末)可简单地与淀粉粉末、或与水、或与塑化剂(例如甘油)一起而添加至该混合物中，然后与其混合。接着可通过一般制备的相同方法制造该基于碳水化合物的高分子材料，而使该除臭剂合并于该基于碳水化合物的高分子材料中，成为分散其中的成分(例如，均匀分散于其中)。
在其他实施例中，由于粉末状或其他除臭剂熔融并制备为与母料包含的其他成分(例如增容剂)组合，其可简单地与该基于碳水化合物高分子混合。添加该除臭剂至任何成分的众多可能性对本领域技术人员为显而易知，该成分用以由一种基于碳水化合物的高分子材料及另一种高分子树脂的混合物而形成塑料物品。并入该有机除臭剂的不同替代方式也可适用。
无论如何选择该有机除臭剂并入该混合物的方式，于102、103及104的成分的混合物可经由任何想得到的方法所形成，例如上述或本说明书其他处所述。
该除臭剂可为有机。对于化学领域的技术人员，可轻易理解有机化合物以碳为基础，但排除简单的碳化合物如碳化物、碳酸盐、碳的氧化物(例如，CO及CO2)、及氰化物。在一个实施例中，该有机除臭剂可包含苯基，为芳香族化合物。苯的不同芳香族衍生物也可适用，如苯甲醛和/或苄基酮。在一个实施例中，该有机除臭剂可为一包含碳、氧及氢原子的化合物(例如，无杂原子)。于其他实施例中，包含一种或多种杂原子的化合物也可适用。于已被证实特别有效的一实施例中，该除臭剂包括苯甲醛化合物，如4-羟基-3-甲氧基苯甲醛。这种芳香族化合物也称的为香草精，具有下列化学结构式。
本文发现非常小份量的该有机除臭剂抵销与该基于碳水化合物的高分子材料相关的气味。除了只需要如此小量的除臭剂以外，也令人惊讶的是，添加有机成分(该基于碳水化合物的高分子材料)相关的问题也可通过添加甚至更多的有机成分而解决。举例而言，本领域技术人员会预期这种包含额外有机成分，尤其是具有芳香族化学结构式者，会于加热方法中增加混合物的气味释放，而非预期可减少或实质上消除该气味。
在一个实施例中，该组合物并未包含无机或其他除臭剂。举例而言，在一个实施例中，该组合物并未包活性碳、沸石、或包含能够与挥发性气味分子键结的活性位置的其他已知成分。举例而言，包含这些除臭剂启动下述机制，以活性位置的键结而可以某种方式抑制苯甲醛或其他有机除臭剂执行其预期功能的能力(例如，该活性位置可能仅用以与苯甲醛或其他有机除臭剂键结)。
该除臭剂可包括该混合的塑料材料、或一种包含该除臭剂的基于碳水化合物的高分子材料(例如作为母料，用以与另一种高分子树脂混合)其一的不超过1％、不超过0.5％、不超过0.25％、不超过0.1％、不超过0.05％、不超过0.01％、不超过1000ppm、不超过500ppm、不超过250ppm、不超过100ppm、不超过50ppm、或不超过20ppm的、of either theblended。通过混合该基于碳水化合物的高分子材料及另一种高分子树脂，该除臭剂的浓度当然被进一步稀释。举例而言，于该塑料混成物品中，该除臭剂的浓度可为不超过15ppm、不超过10ppm、不超过5ppm、或甚至1ppm。本申请人惊讶地发现，这种微小的份量可有效抵销或实质去除一包含基于碳水化合物的高分子材料的塑料的气味特征。
除了香草精，来自各种水果和/或蔬菜的其他萃取物也可适用于作为有机除臭剂。非限制性的可能实例包括香草、草莓、蓝莓、香蕉、苹果、桃、梨、奇异果、芒果、百香果、或覆盆子的冻干萃取物。组合物也可适用。
如上所注明，在一个实施例中，该除臭剂可添加至用以形成该基于碳水化合物的高分子材料的水和/或甘油中(例如，溶解或分散其中)，其特别有利于确保该非常小份量的除臭剂可均匀混合遍布于该最终基于碳水化合物的高分子材料中。举例而言，当粉状除臭剂添加于用于制造该基于碳水化合物的高分子材料的其他粉状材料(例如淀粉)时，由于该除臭剂添加量如此的小(例如，于母料中为20ppm)，通过与液态成分而非固态粉末进行混合，更容易确保该除臭剂的均匀分布。
当添加该除臭剂至该基于碳水化合物的高分子材料可改变该气味特征，通过去除该基于碳水化合物的高分子材料及另一种热塑性高分子树脂的混合物具有其他特征性的焦糖玉米或爆米花类型的气味的倾向，包含该除臭剂并未实质改变如本文所述的NuPlastiQ或ESR材料的任何物理性质或其他性质。如注明，该除臭剂可存在于该基于碳水化合物的聚合性NuPlastiQ或“ESR”材料中，范围为不超过1000ppm、500ppm、250pp、200ppm、100ppm、50ppm、40ppm、30ppm、25ppm、20ppm、5ppm至50ppm、10ppm至50ppm、或15ppm至25ppm。本申请人发现，于NuPlastiQ或ESR材料中，以20ppm的程度尤其有效。显而易知地，以该高分子树脂材料稀释后，由该混合物所形成的物品的除臭剂浓度甚至会更低(例如，a level inthe于NuPlastiQ或ESR母料中为20ppm，可能在最终物品中降至仅10ppm、仅5ppm、或仅1ppm)。
在一些实施例中，该NuPlastiQ或ESR可提供于母料配方中，其可包含如上述的该基于碳水化合物的高分子材料、该除臭剂、及一种或多种增容剂的量。该母料也可包含已涵盖其中的一种或多种“其他”高分子树脂(例如，与该基于碳水化合物高分子树脂欲混合以形成目标物品者相同的高分子树脂)。这种母料配方颗粒可与“其他”高分子树脂材料的颗粒于加工时点混合。根据最终物品中的NuPlastiQ或ESR和/或增容剂和/或习知高分子树脂的所需百分比，可使用任何想得到的比例混合这些不同颗粒。
如上所注明，该除臭剂通常可以非常低的量存在于该基于碳水化合物的高分子材料中，例如不超过1％、不超过0.1％、不超过0.01％、不超过1000ppm、不超过100ppm、不超过50ppm、或不超过20ppm。通过混合包含除臭剂的基于碳水化合物的高分子材料及该高分子树脂，在所得混成塑料物品中的除臭剂的量降低，这取决于该基于碳水化合物的高分子材料对该高分子树脂材料的混合比率。如本文所注明，可适用各种各样的混合比率。举例而言，该基于碳水化合物的高分子材料母料中的除臭剂起始量为20ppm，在混合比率1：1时，在由该混合物所形成的最终塑料物品中则降至仅10ppm。在混合比率为25％该基于碳水化合物的高分子材料及75％高分子树脂材料时，该除臭剂起始量为20ppm则降至5ppm。
明显地，虽然该除臭剂浓度降低，但因该混合所致的除臭剂对基于碳水化合物的高分子材料的比率维持不变。举例而言，除臭剂对基于碳水化合物高分子的重量比可为1:1000，甚至更为稀释。举例而言，该比率可为1:1000、1:2000、1:5000、1:10,000、1:15,000、1:20,000、1:25,000、1:30,000、1:35,000、1:40,000、1:45,000、1:50,000、1:60,000、1:70,000、1:80,000、1:90,000、或1:100,000。该比率可为上述任何两数值之间的值(例如，1:1000至1:100,000、或1:10,000至1:80,000、或约1:50,000)。该基于碳水化合物的高分子材料中的除臭剂的量20ppm，可等同于约1:50,000的比率。即使混合高分子树脂材料，此比率可维持实质不变，因添加该高分子树脂材料并不改变该除臭剂或该基于碳水化合物的高分子材料于该混合物中的量。
也明显的是，当该除臭剂为有机，此成分并非挥发性是重要的，因其不会在该物品的热加工期间轻易散失(该基于碳水化合物的高分子材料的残余含水量可能会)。举例而言，该除臭剂环境温度(例如25℃)及压力(例如1atm)下可为固体而非液体。如果为液体，该除臭剂可能具有低于水的挥发性(例如，于预定的温度及压力下测量相关蒸气压(例如上述的STP))。在一个实施例中，该除臭剂可具有高于108及110”加工相关的任何温度的沸点。该除臭剂可具有低于108及110”加工相关的任何温度的熔点。举例而言，该除臭剂可在环境温度下(例如25℃)为固体，但在加工进行的升温下(例如，125℃至165℃)为液体。这些除臭剂的一个实例为4-羟基-3-甲氧基苯甲醛。
举例而言，该除臭剂可具有熔点为至少30℃、至少50℃、低于200℃、低于190℃、低于180℃、低于175℃、低于170℃、低于165℃、低于160℃、低于150℃、低于145℃、低于140℃、低于135℃、than 130℃、低于125℃、低于120℃、低于115℃、低于120℃、低于115℃、低于110℃、低于100℃、50℃至180℃、50℃至150℃、或60℃至100℃。该除臭剂可具有沸点为高于150℃、高于160℃、高于170℃、高于180℃、高于200℃、高于225℃、高于250℃、150℃至500℃、200℃至400℃、或250℃至300℃。举例而言，香草精于81℃至83℃熔化，并于285℃沸腾。
图1B说明如何由高分子树脂(于102)及除臭剂(于103)、及一种基于碳水化合物的高分子材料(于104)制备物品，图1C说明方法100”'，其中，该除臭剂可并入该基于碳水化合物的高分子材料中。举例而言，该除臭剂可在103提供，该基于碳水化合物的高分子材料可在104提供，且它们可在106”一起混合。举例而言，在调配母料时，可将该有机除臭剂混合至该基于碳水化合物的高分子材料(例如，该除臭剂添加至该基于碳水化合物的高分子材料时，也添加增容剂或其他成分已包含于母料中)。在其他实施例中，该除臭剂可与形成该基于碳水化合物的高分子材料的起始材料混合(例如，通过混合该除臭剂与水、甘油、或淀粉成分中的一种或多种，自此形成该基于碳水化合物的高分子材料)。在任一实施例中，所选方法使一种基于碳水化合物的高分子材料包含分散其中的该除臭剂。如本文所述，其浓度可为非常低(例如，20ppm)。于110”'，通过与混合高分子树脂(例如，通常关于施加热以熔化并使热塑性塑料材料一起混合)，这种基于碳水化合物的高分子材料(包含该除臭剂)可用以制备物品。
回到可落实于本文任一实施例的标准特征，可以生物降解测试进行特征化(例如，无论是生物甲烷潜力测试、或任何可施行的ASTM标准，如ASTM D-5511、ASTM D-5526、ASTMD-5338、或ASTM D-6691)。在该测试下，以预定的时间长度(例如，30天、60天、90天、180天、365天(1年)、2年、3年、4年、或5年，该物品可显示总高分子成分、和/或任何非生物可降解的“其他”高分子成分(不同于该基于碳水化合物高分子成分者)的实质生物降解作用。生物甲烷潜力测试典型地进行30或60天，虽然有些时候会长达90天。根据上述ASTM标准的任一个，典型地以更长的时间长度进行测试。举例而言，一种物品(其可不含或实质不含生物降解作用增强添加剂)，显示高于其基于碳水化合物的高分子材料含量的生物降解作用，表明该其他塑料材料也正在生物降解(或在生物甲烷潜力测试下具有生物降解的潜力)。
尤其是当该物品接受测试，在模拟填埋场或其他废弃物和/或降解环境(例如堆肥条件、或海洋条件)达180天、200天、365天(1年)、2年、3年、或5年，其生物降解作用可大于基于碳水化合物的高分子材料在该物品中的重量百分比。换句话说，包含所述基于碳水化合物的高分子材料可造成其他非生物可降解的“其他”高分子材料的至少部分生物降解。
举例而言，在该时间长度后，由该基于碳水化合物的高分子材料及PE的混合物所形成的物品可具有生物降解作用，且高于该膜的该基于碳水化合物的高分子材料的重量份量，表明了PE(在此的前被认为是非生物可降解)与该基于碳水化合物的高分子材料一起实际上被生物降解。这些结果是令人惊讶的，且特别具有优势。
生物甲烷潜力测试，以甲烷生成作用作为总甲烷生成潜力的百分比为基础，测定厌氧性生物降解作用的潜力。根据ASTM D-5511标准，生物甲烷潜力测试可用以预测该测试样本的生物降解能力，且该生物甲烷潜力测试可以ASTM D-5511标准的一种或多种条件进行。举例而言，生物甲烷潜力测试可在约52℃的温度下进行。因此，该生物甲烷潜力测试可有一些条件不同于ASTM D-5511者，如，为了加速该测试而在30、60、或有时长达90天内完成。生物甲烷潜力测试可使用50％至60wt％水及40％至50wt％有机固体的培养液。举例而言，用于生物甲烷潜力测试的培养液可具有55wt％水及45wt％有机固体。生物甲烷潜力测试也可在其他温度下进行，例如35℃至55℃、或40℃至50℃。
进行生物降解作用时，具有不超过约2wt％的生物降解作用增强添加剂(或优选为不含)及如本文所述的基于碳水化合物的高分子材料及“其他”高分子材料的含量的物品可具有提升的降解作用，这是导入该基于碳水化合物的高分子材料至该物品的结果。举例而言，至少5％、至少10％、至少15％、至少20％、至少25％、至少30％、至少35％、至少40％、至少45％、至少50％、至少55％、至少60％、至少65％、至少70％、至少75％、至少80％、至少85％、至少90％、或甚至至少95％的非基于碳水化合物的高分子材料(例如该“其他”高分子材料)，在填埋场、堆肥、和/或海洋条件(或模拟条件)下，可在至少约1年、至少约2年、至少约3年、或至少约5年的期间生物降解掉。这种生物降解作用尤其值得注意并具有优势。因此，并非仅有该基于碳水化合物的高分子材料生物降解，该“其他”高分子材料也降解，即使该材料本身并非生物可降解。
实施例显示，当时间增加，该生物降解的量可为非常高；在至少一些实施例中，该物品实质上整体均生物降解掉(例如，在180天、或200天、或365天(1年)内、2年内、3年内、5年内、或其他时间长度内，至少约85％、至少约90％、或至少约95％生物降解掉)。
图2A说明根据本发明制备物品的示例性制造系统200的部件。在一些例子中，该制造系统200可用于图1的方法100或第1A-1C图中任一个。在一个说明性实施例中，该制造系统200为挤型机，例如单螺杆挤型机或双螺杆挤型机。
在一个实施例中，一种或多种非生物可降解的塑料材料及一种或多种基于碳水化合物的高分子材料可经由第一供料槽202及第二供料槽204而提供。该材料两者中的任一者或两者可包含增容剂(例如，在其母料中)。
该一种或多种基于碳水化合物的高分子材料及该一种或多种非生物可降解的塑料材料可在第一腔室206中混合以制备一材料混合物。在一些例子中，该材料混合物可包含5wt％至40wt％的一种或多种基于碳水化合物的高分子材料、60wt％至94wt％的一种或多种非生物可降解的塑料材料、及1wt％至9wt％的一种或多种增容剂。如本文所述，也可存在小量除臭剂。根据所需特征，该范围当然可以超出上述范围进行变化。
如图2A所示的实施例，该材料混合物可通过一系列腔室，如第一腔室206、第二腔室208、第三腔室210、第四腔室212、第五腔室214、及选用的第六腔室216。该材料混合物可于腔室206、208、210、212、214、216中加热。在一些例子中，该腔室的一的温度可与另一腔室不同。在说明性实施例中，该第一腔室206加热至120℃至140℃的温度；该第二腔室208加热至130℃至160℃的温度；该第三腔室210加热至135℃至165℃的温度；该第四腔室212加热至140℃至170℃的温度；该第五腔室214加热至145℃至180℃的温度；及该选用的第六腔室216加热至145℃至180℃的温度。
接着可使用模具(die)218挤出该加热混合物以形成挤型对象，例如膜、板等。注射成型、热成型或其他塑料制造方法可用以制造各式不同物品，如器皿、盘、杯、瓶、其罩或盖等。于吹膜中，可将空气注入至该挤出物体中以使其于105巴至140巴的压力扩展。所得管220可经由滚轮222拉长以产生膜224，典型具有0.02mm(约0.8密耳)至0.05mm(约2密耳)的厚度。可使用如本文所述的混合物制备甚至更薄的膜，如具有薄至0.1密耳(0.0025mm)的厚度。当然，也可实现高于2密耳的厚度。在一些例子中，该膜224可由单层构成。在其他例子中，该膜224可由多层构成。当存在多层时，至少一层可包含该基于碳水化合物的高分子材料。在一些实施例中，该基于碳水化合物的高分子材料可存在在一层或多层外侧层中。于其他实施例中，该基于碳水化合物的高分子材料可存在于内侧层中。如果该外侧层未包含基于碳水化合物的高分子材料，则可能不会发生外侧层的生物降解作用。
图2B及2C概略说明了模具218、及泡220的形成，显示关于图2吹膜设备的额外详情，并特别显示了如何选择吹胀比及模隙特征来提升强度。如图2B及2C所示，该模具218可包含外侧构件218a及内侧构件218b，两者之间限定了模隙226。如本文所述，模具218可特别用以提供窄模隙，如低于1000微米、低于900微米、低于800微米、低于700微米、低于600微米、或低于500微米(例如，200至500微米)。在吹制包含其他热塑性淀粉成分的膜上，此窄模隙与现有技术所使用(且可能为必要)的宽模隙为鲜明的对比。举例而言，洛夫根斯描述1.6至1.8mm(即1600至1800微米)的模隙。即使在高吹胀比，也不可能以这种大模隙达到本文所述的强度的提升。
图2B进一步说明了该相对高吹胀比，其定义为该泡的最大直径(DB)除以该模隙直径(DD)所得比率。以另一种方式说明，关于该膜的平折宽度，该吹胀比等同于0.637*(平折宽度)/DD。图2B也显示冻结线228，在该处，泡的先前熔化的材料开始结晶，以使冻结线228的结晶区域上方具有更为半透明之外观。如本文所述，该吹胀比为至少2.0，如2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3.0、2.2至2.8、或约2.5。本申请人已观察到，通过增加吹胀比而可简单地提升该膜强度，由典型吹制法的吹胀比1.5提升至至少2，如2.5的数值。当数值上升至约3，可观察到强度的提升；但在之后则没有显著的强度提升，因此，数值2-3、2.2至2.8、或约2.5为特别合适的。如本文所述，当吹制包含特定所述可再生的基于碳水化合物的高分子材料的混合物时，维持在窄数值的模隙也可达到所述强度提升。
举例而言，低于500微米的模隙及至少2的吹胀比(例如，2.2至2.8、或约2.5)特别适用于由该混合物吹制具有最多至1.5密耳(例如0.1密耳至1.5密耳)的厚度的膜。为了吹制较厚的膜(当较厚膜为所需时)，可增加模隙以容纳通过的熔融材料流。举例而言，为了吹制10密耳的非常厚的膜，或甚至5密耳，可稍微增加模隙(虽然该数值可能仍低于1000微米、或甚至低于500微米)。
本文所述的概念将于下列实施例中进一步描述。
实施例
实施例1
由27％兽脂甘油(99％纯甘油)及73％淀粉，不包含水，所形成的11种基于淀粉的高分子。每个最终基于淀粉的高分子具有<约1％水，且与LLDPE及酸酐修饰的LLDPE分别以25％、70％、及5％的重量份混合。接着，将所得混合物挤出并吹制成膜。各膜的70％为LLDPE、25％为基于淀粉的高分子、及各膜的5％为酸酐修饰的LLDPE。接着根据ASTM D-1709对这些膜进行落锤测试。淀粉测试及强度测试结果(以克计)的组合显示于表3。表3结果显示，淀粉混合物所形成的样本所具有的落锤冲击测试值高于由单一淀粉所形成的样本的落锤冲击测试值。
表3
图5显示，基于膜中基于淀粉的NuPlastiQ或“ESR”的百分比，不同厚度的膜的落锤冲击测试(厚度为0.5密耳、1密耳、1.5密耳、2.0密耳)。形成如第5图所示的这些膜的NuPlastiQ或ESR由包含90％玉米淀粉及10％马铃薯淀粉的淀粉混合物所形成。图5显示了膜强度如何随着NuPlastiQ或ESR百分比增加而提升，至约20％至约25％的NuPlastiQ或ESR为最高强度。该混合物的平衡包含聚乙烯及适当增容剂，如本文所述。
图6A显示，如本文所述的包含25％基于碳水化合物的高分子材料并以小份量增容剂(例如约5％)及PE(约70％)平衡的膜，不同厚度的膜的落锤冲击测试(厚度为0.1密耳至最高2密耳)。图6也显示100％PE膜的对照强度，所有数值点均低于根据本发明的混合物。图6进一步显示了针对农产品袋(例如，在超市农产品区提供给消费者用于装产品的袋子)、各式“手提(haul out)”袋(例如，供外带的杂货及其他塑料袋)、及马铃薯袋(在超市农产品区，通常用于装5、10或20磅马铃薯的塑料袋)的各种其他测试参考数值点。实施例8为类似数据，但显示的结果针对“其他”高分子材料为生物聚乙烯的混合物，而非衍生自石油来源的合成LLDPE。
图7显示，根据本发明的不同混成膜及对照膜(例如，100％LLDPE、100％再生LLDPE(rLLDPE))的不同厚度的膜的落锤冲击测试强度(厚度为低于0.5密耳至最高约2密耳)。除了显示由初始材料(25％NuPlastiQ或ESR、70％LLDPE、5％增容剂(标示为25％NuPlastiQ或ESR/75％LLDPE))所形成的膜的强度特征外，图7也显示当这种再生材料(rLDESR)接着与初始材料(标示为25％NuPlastiQ或ESR/25％rLDESR/50％LLDPE)混合时、或再生LLDPE(rLLDPE)用于该混合物(标示为25％NuPlastiQ或ESR/25％rLLDPE/50％LLDPE)时的结果。除了先前所述的提升可再生的及生物可降解性的特征以外，如所示，与使用PE高分子材料相比，改善了该强度结果。
实施例2
根据ASTM D-5511，以三个样本进行349天的测试以测定生物降解性特征。该测试意图重复大规模厌氧消化(填埋场)的条件。三样本(标示为1342、1343、及1344)的结果显示于第8A-8B图及表4。第8A图显示样本1342、1343、及1344全部与对照组比较的结果。第8B图显示样本1344单独与对照组比较的结果。样本1342由30％NuPlastiQ或ESR(该实质上非晶的基于碳水化合物的高分子材料，具有低于10％晶体)、67％PBAT、及3％增容剂所形成，并具有厚度为1.1密耳。样本1343由27.5％NuPlastiQ或ESR、70％PBAT及2.5％增容剂所形成，并具有厚度为1.0密耳。样本1344由40％NuPlastiQ或ESR、56％LLDPE及4％增容剂所形成，并具有厚度为1.0密耳。
表4
| 培养液 | 阴性 | 阳性 | 1342 | 1343 | 1344 | |
| 累积气体体积(mL) | 4064.3 | 4898.8 | 12330.2 | 18429.0 | 20233.7 | 31171.1 |
| CH4百分比(％) | 43.2 | 43.6 | 41.4 | 48.8 | 53.7 | 51.7 |
| CH4体积(mL) | 1757.0 | 2135.1 | 5101.0 | 8992.6 | 10865.0 | 16106.6 |
| CH4量(g) | 1.26 | 1.53 | 3.64 | 6.42 | 7.76 | 11.5 |
| CO2百分比(％) | 40.4 | 37.8 | 41.9 | 35.5 | 35.7 | 38.0 |
| CO2体积(mL) | 1643.0 | 1852.9 | 5160.5 | 6547.5 | 7230.7 | 11838.7 |
| CO2量(g) | 3.23 | 3.64 | 10.14 | 12.86 | 14.20 | 23.25 |
| 样本量(g) | 10 | 10 | 10 | 20.0 | 20.0 | 20 |
| 理论样本量(g) | 0.0 | 8.6 | 4.2 | 9.8 | 9.8 | 13.7 |
| 生物降解量(g) | 1.82 | 2.14 | 5.50 | 8.33 | 9.69 | 14.97 |
| 生物降解百分比(％) | 3.7 | 87.1 | 66.4 | 80.2 | 95.8 |
图8A-8B显示，在204天后，阴性对照组显示2.5％的降解、阳性对照组显示86.5％降解、样本1342显示43.3％降解、样本1343显示53.9％降解、及样本1344显示77.2％降解。在349天，该降解数值如表4所示。
生物降解作用在349天后特别优异。举例而言，包含PBAT的样本(1342及1343)显示非常良好的生物降解作用，生物降解百分比远大于包含于该膜的该基于碳水化合物的高分子材料的份量；而样本1344(参见第8B图)甚至更令人惊讶，显示将近96％的生物降解作用(甚至高于阳性对照组)，本文该非生物可降解的塑料材料为聚乙烯，在通常状况下当然为非生物可降解(例如参见表4的阴性对照组，其为100％聚乙烯)。这种生物降解作用结果极有价值，且极具优势。
实施例3
根据ASTM D-5526，测试25％NuPlastiQ或ESR、70％LLDPE及5％增容剂的混合物所制备的马铃薯包装袋在60天、107天、202天、317天、439天、573天、及834天后的厌氧生物降解。该测试意图重复大规模厌氧消化(填埋场)的条件。该测试在各种不同条件下，使用具有约35％、约45％、约及60％有机固体并以水平衡的培养液进行。包含35％有机固体(及65％水)的培养液的结果如第9图及表5A所示。表5B显示其他培养液数值及其他样本的结果。该马铃薯包装袋具有厚度为1.35密耳。这些包装袋标示为样本1072。
表5A
在模拟填埋条件下超过834天，用25％NuPlastiQ或ESR、及70％LLDPE所制的马铃薯包装袋显示了优异的81％生物降解作用。NuPlastiQ或ESR与聚乙烯均匀混合，有利于造成聚乙烯的长碳炼断裂、并被可消耗该基于碳水化合物的聚合性NuPlastiQ或ESR材料的相同微生物消化。这些结果显示，包含聚乙烯的整个袋子可被生物降解为二氧化碳、甲烷、及水。该结果是令人惊讶且极具优势的。
用45％有机固体及60％有机固体进行的测试结果也显示，其生物降解作用的百分比超过该马铃薯包装袋所含NuPlastiQ或ESR的百分比。也用包含1％生物降解作用增强添加剂的类似的马铃薯包装袋(样本1073)、及其他包含EcoFLEXTM可堆肥树脂及茂金属LLDPE的类似的马铃薯包装袋(样本1075)进行测试。
表5B
实施例4
根据ASTM D-5338，测试由NuPlastiQ或ESR及LLDPE的混合物所制备的膜在201天及370天后的厌氧生物降解。其条件是模拟有氧消化和/或工业堆肥条件。在表6及图10A-10B中，测试膜标记为1345及1346，其显示370天后的结果。在201天，样本1345及1346分别显示生物降解百分比的校准数值为74.2％及72.4％,，而阴性对照组显示-3.3％、阳性对照组显示100％。图10A-10B绘制出实际的生物降解百分比。样本1345包含25％NuPlastiQ或ESR、72.5％LLDPE、及2.5％增容剂。样本1346包含40％NuPlastiQ或ESR、56％LLDPE、及4％增容剂。两膜的厚度为1.0密耳。
表6
370天后的生物降解，尤其是样本1345中的生物降解为特别优异。此样本(参见第10B图)显示超过97％生物降解作用，其中该非生物可降解的塑料材料为聚乙烯，在通常情况下当然为非生物可降解(例如参见表6的阴性对照组，其为100％聚乙烯)。这种生物降解作用结果极具价值，且特别具有优势。
实施例5
根据ASTM D-6691，测试由NuPlastiQ或ESR及PBAT的混合物所制备的膜在205天后的厌氧生物降解，其模拟海洋条件。在表7及第11图中，测试膜标记为1439及1440。在205天，样本1439及1440分别显示校准生物降解百分比数值为49.6％及53.6％。样本1439包含30％NuPlastiQ或ESR、67％PBAT、及3％增容剂。样本1440包含27％NuPlastiQ或ESR、70％PBAT、及2.5％增容剂。样本1439具有厚度为1.1密耳，样本1440具有厚度为1.0密耳。
表7
| 培养液 | 阴性 | 阳性 | 1439 | 1440 | |
| 累积气体体积(mL) | 22.0 | 25.4 | 86.7 | 61.6 | 65.2 |
| CO2百分比(％) | 91.8 | 85.4 | 88.7 | 91.7 | 91.3 |
| CO2体积(mL) | 20.2 | 21.7 | 76.9 | 56.4 | 59.5 |
| CO2量(g) | 0.040 | 0.043 | 0.151 | 0.111 | 0.117 |
| 样本量(g) | 0.080 | 0.080 | 0.080 | 0.080 | |
| 理论性样本量(g) | 0.069 | 0.034 | 0.039 | 0.039 | |
| 生物降解量(g) | 0.011 | 0.012 | 0.041 | 0.030 | 0.032 |
| 生物降解百分比(％) | 1.2 | 90.0 | 49.6 | 53.6 |
实施例6
测试额外制造的膜的生物可降解性。下表8概述了该测试的结果，其中一部分将详细描述如下。该测试显示，在不同模拟条件下(例如填埋场、堆肥、海洋环境)，横跨宽范围的基于碳水化合物的高分子材料的份量、及不同高分子材料的优异的生物可降解性结果。
表8
实施例7
对于根据本发明的不同填装量(loading level)的该基于碳水化合物的高分子材料进行额外测试，以评估生物可降解性。该测试根据ASTM D5511进行。测试样本中的基于碳水化合物的高分子材料的量为该混合物的0％(对照组)、1％、5％、10％、及20wt％。下表9概述了该测试的结果。即使只有填装1％，65天后的生物降解百分比(2.7％)高于填装量(仅1％)，表明了包含于该混合物中的聚乙烯也被降解。在95天的数据中持续观察到此倾向，而生物降解百分比持续增加(例如，95天为5％)。进一步加速的结果可见于该基于碳水化合物的高分子材料的5％、10％、及20％的更高填装量。可预期的是，在填装提供生物可降解的的基于碳水化合物的高分子材料的所有样本中，全体非生物可降解塑料成分将于这种废弃物条件下在合理时间范围内(例如，1年、2年、3年、4年、或5年)被降解。
表9
实施例8
用生物聚乙烯(购自Braskem)、NuPlastiQ或ESR、及增容剂的混合物制备膜。一旦形成，测试所得膜的落锤强度(例如根据ASTM D-1709)。以不同厚度(由0.5密耳至最高2密耳)、及基于淀粉的高分子材料(NuPlastiQ或ESR)的不同百分比(由0wt％至35wt％的NuPlastiQ或ESR)，吹制膜。结果显示于图12A及12B中。
由图12A可见，0.5密耳厚度的该生物聚乙烯单独(无NuPlastiQ或ESR)具有约120g的落锤强度、1密耳厚度的具有约155g的落锤强度、1.5密耳厚度的具有约200g的落锤强度、及2密耳厚度的具有约270g的落锤强度。大致的落锤强度显示于表10A中。表10B显示与纯生物聚乙烯膜相比的强度提升百分比。可轻易得知，在所有厚度及所有膜中的NuPlastiQ或ESR的测试百分比中，其是增加的。当膜变更厚时，该强度的提升则特别高(即，与更薄膜相比，更厚膜的百分比的增加甚至更为急剧)。
表10A
表10B
在形成及测试这种膜中，本申请人观察到，提升强度的结果大致与使用合成的石化聚乙烯者相符。如上所注明，观察到，当于混合物中使用生物聚乙烯材料时，随厚度增加则提升强度的改善则更为迅速(即，与更薄膜相比，更厚膜的百分比的增加甚至更为急剧)。
也观察到，基于淀粉的NuPlastiQ或ESR对生物聚乙烯的最适点为约15％，而非对石化来源聚乙烯的约25％。然而，当将NuPlastiQ或ESR与两种基础树脂之一混合时，观察到类似的强度提升。
最后，根据实施例8所形成的膜包含远高于40％的生物成分，其特别具有优势，因为该基础树脂(例如，如本文所述的任何“绿色”可持续性高分子材料)及该基于碳水化合物或基于淀粉的NuPlastiQ或ESR材料两者均衍生自可持续性材料。在这些膜中，唯一不视为生物成分的成分为增容剂(如果可取得，可使用可持续性增容剂)。因此，该生物成分可为该膜或其他产品的至少40％、至少45％、至少50％、至少55％、至少60％、至少65％、至少70％、至少75％、至少80％、至少85％、至少90％、或甚至至少95wt％。实施例8的膜除了增容剂外由生物成分所构成，因此它们包含超过90wt％的生物成分。
最后，实施例8的膜为实质上完全生物可降解的，以类似于上述实施例中所测试的其他各种测试聚乙烯的方式降解。因此，本发明提供非常高生物成分高分子膜及其他产物，其不仅为可持续性，也为生物可降解。
实施例9
此实施例说明吹胀比和/或模隙的作用。以落锤冲击测试强度测试各种膜，包含由聚乙烯单独形成的膜、及由NuPlastiQ或ESR、聚乙烯、及增容剂的混合物形成的膜。由包含25％可再生的基于碳水化合物的高分子材料、5％增容剂、及70％聚乙烯的混合物所形成的膜。所有的膜以吹胀比约2.5所吹制。申请人已观察到，当以增加的吹胀比用该混合物吹制膜时，可观察到强度的提升；但由聚乙烯单独吹膜时，吹胀比并未对强度有任何显著效用。换句话说，在单独使用聚乙烯时，无论吹胀比为1.5、3、或介于两者间的任何数值，该强度实质相同。下表11显示，本发明的具有不同厚度的膜与对照组相比大致的落锤冲击测试强度(以克计)，及不同混合物与对照组相比的强度提升百分比。
表11
图13显示不同膜厚度的100％聚乙烯膜与聚乙烯及25％NuPlastiQ或ESR可再生的基于碳水化合物的高分子材料的混合物所形成的膜相比，例如以约2.5的吹胀比所形成，额外的落锤冲击强度的比较性数据。第13图显示制备具有薄至0.1密耳厚度的膜的能力。如本文所述，由聚乙烯材料单独形成如此薄的膜相当困难。如图13所指出，100％聚乙烯膜的强度实质地独立于吹胀比之外(即，于吹胀比1.5、或吹胀比2.0、或2.5、或3.0的强度为实质相同)。在所有的方面，由25％NuPlastiQ或ESR可再生的基于碳水化合物的高分子材料混合物所形成的膜的强度均高于由聚乙烯单独形成的膜
实施例10
实施例10-14说明除臭剂的添加。实施例10为比较例。样本由一种基于碳水化合物的高分子材料及另一种高分子树脂(选定为聚乙烯)的混合物、及顺丁烯二酸酐修饰的PE增容剂所制备。增容剂含量为5wt％。该基于碳水化合物的高分子材料的含量在5％至最高50wt％间变化，并用聚乙烯高分子树脂平衡。这些样本不含任何除臭剂，并具有该基于碳水化合物的高分子材料的轻微气味特征，其被描述为似爆米花气味、似焦糖玉米气味、或轻微烧焦淀粉气味。当该物品的几何结构为相对开放(例如该材料的平板或膜)时，则几乎察觉不到该气味，但当该几何学为相对封闭时(例如，杯子形式、或该膜绕于卷上)，该气味变得更明显。
实施例11
制备与实施例10相同的样本，但其中包含小份量的4-羟基-3-甲氧基苯甲醛(香草精)作为除臭剂。该除臭剂以粉末提供，如冻干粉末。该粉末与用于制备该基于碳水化合物的高分子材料的液体成分(例如，水和/或甘油)混合以获得该除臭剂均匀分散于其中。接着，以与
实施例10(及实施例1)的相同方式，由水、甘油、及淀粉形成该基于碳水化合物的高分子材料，使得该最终基于碳水化合物的高分子材料包含分散其中的除臭剂，份量为以重量计20ppm(0.002％)。在各样本中，该基于碳水化合物的高分子材料对除臭剂的比率(NuPlastiQ或ESR对ORA比率)为50,000:1。
这些样本的特征如表12所示。
表12
| 样本A | 样本B | 样本C | 样本D | 样本E | 样本F | 样本G | |
| 基于碳水化合物的高分子材料 | 5％ | 10％ | 20％ | 25％ | 30％ | 40％ | 50％ |
| 聚乙烯 | 90％ | 85％ | 75％ | 70％ | 65％ | 55％ | 45％ |
| 增容剂 | 5％ | 5％ | 5％ | 5％ | 5％ | 5％ | 5％ |
| 混合物中的除臭剂 | 1ppm | 2ppm | 4ppm | 5ppm | 6ppm | 8ppm | 10ppm |
| NuPlastiQ/ESR对ORA的比率 | 50,000:1 | 50,000:1 | 50,000:1 | 50,000:1 | 50,000:1 | 50,000:1 | 50,000:1 |
与实施例10的其余成分相同的样本相反，这些样本不再具有如实施例10所述的轻微特征性的气味。这种气味上的差异在相对密闭的几何构造上尤其明显，例如当该混合物被塑形为杯子形式时。作为比较，由表12所示混合物所形成的杯子不具有可识别的气味，类似于以100％聚乙烯所制杯子。这是令人惊讶，如此少量的该除臭剂即足以抵销基于碳水化合物高分子成分相关的典型特征性的气味。
实施例12
制备与实施例10相同的样本，但其中包含小份量的冻干草莓粉末作为除臭剂。该粉末状除臭剂分散于该基于碳水化合物的高分子材料，份量为以重量计20ppm(0.002％)。
以与实施例10相同方法形成物品，但包含分散于其中的小份量除臭剂。
表13
与实施例10的其余成分相同的样本相反，这些样本不再具有如实施例10所述的轻微特征性的气味。这种气味上的差异在相对封闭的几何结构上尤其明显，例如当该混合物被塑形为杯子形式时。作为比较，由表13所示混合物所形成的杯子不具有可识别的气味，类似于以100％聚乙烯所制杯子。这是令人惊讶，如此少量的该除臭剂即足以抵销基于碳水化合物高分子成分相关的典型特征性的气味。
实施例13
制备与实施例10相同的样本，但其中包含小份量的冻干蓝莓粉末作为除臭剂。该粉末状除臭剂分散于该基于碳水化合物的高分子材料，份量为以重量计20ppm(0.002％)。
以与实施例10相同方法形成物品，但包含分散于其中的小份量除臭剂。
表14
与实施例10的其余成分相同的样本相反，这些样本不再具有如实施例10所述的轻微特征性的气味。这种气味上的差异在相对封闭的几何结构上尤其明显，例如当该混合物被塑形为杯子形式时。作为比较，由表14所示混合物所形成的杯子不具有可识别的气味，类似于以100％聚乙烯所制杯子。这是令人惊讶，如此少量的该除臭剂即足以抵销基于碳水化合物高分子成分相关的典型特征性的气味。
实施例14
以与实施例10相似方法制备样本，但其中包含不同小份量的冻干香草精粉末作为除臭剂。该粉末状除臭剂分散于该基于碳水化合物的高分子材料，份量为以重量计由5ppm(0.0005％)至100ppm(0.01％)。
以与实施例10相同方法形成物品，但包含分散于其中的小份量除臭剂。
表15、
与实施例10的其余成分相同的样本相反，这些样本不再具有如实施例10所述的轻微特征性的气味。这种气味上的差异在相对密闭的几何构造上尤其明显，例如当该混合物被塑形为杯子形式时。作为比较，由表15所示混合物所形成的杯子不具有可识别的气味，类似于以100％聚乙烯所制杯子。这是令人惊讶，如此少量的该除臭剂即足以抵销基于碳水化合物高分子成分相关的典型特征性的气味。相对高量的香草精(例如，100ppm或更高)会开始包含令人愉悦的香草气味。
IV.结语
作为结语，虽然各式实施方式会以特定词语描述结构特征和/或方法行为，但可理解在所附陈述中所限定的主题并不一定限制于该所述特定特征或行为。而是，这些特定特征及行为以实施所主张的主题的实施例的形式而被揭露。
作为结语，应理解本文所揭露的创造性特征的实施例仅用于说明该创造性特征的原则。在该创造性特征的范畴内可进行其他修改。因此举例而言，但非用以限制，根据本文教导，可使用该创造性特征的可替代配置。因此，该创造性特征并非仅限于所显示及所描述的那些。
应注意的是，本公开的范畴涵盖根据任何其他权利要求而重写的任何权利要求、以包括来自其他权利要求的任何组合的多种附属项、和/或将多个权利要求组合在一起。其也延伸至如发明内容部分所述的“待主张的示例性概念的概述”。本公开的范围还扩展到从任意权利要求插入和/或移除用于插入其他权利要求的特征的任意组合，或者扩展到撰写新的权利要求，该新的权利要求包括来自任意其他一个或多个权利要求的这些特征的任意组合。
Claims (71)
1.一种由材料的混合物制成的物品，所述材料的混合物包括：
实质上非晶的基于淀粉的高分子材料，所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料由淀粉及塑化剂所形成，所述淀粉包括马铃薯淀粉、玉米淀粉或木薯淀粉中的一种或多种，所述塑化剂包括甘油、聚乙二醇、山梨醇、多元醇塑化剂、糖醇的酸酐、脂肪酸、邻苯二甲酸酯、二甲基及二乙基丁二酯及相关酯类、甘油三乙酸酯、甘油单及二乙酸酯、甘油单、二及三丙酸酯、乳酸酯、柠檬酸酯、己二酸酯、硬酯酸酯、油酸酯中的一种或多种，其中所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料具有不超过20％的晶体，并且不回复为晶体结构，并且含水量不超过2wt％，并且所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料具有高于70℃的玻璃转化温度、热变形温度、或菲卡软化温度，并且所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料具有至少1.0GPa的杨氏模量；和
其他高分子材料，所述其他高分子材料包括聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚酯、聚苯乙烯、ABS、尼龙、聚氯乙烯、或聚碳酸酯中的一种或多种，所述其他高分子材料与所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料混合，其中所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料和所述其他高分子材料在混合在一起形成所述物品时表现出不具备海岛特征；
其中，具有至少下列一项：
(i)所述物品的拉伸断裂拉伸率的值大于不含所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料而仅由所述其他高分子材料制成的物品，并且与不含所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料而仅由所述其他高分子材料制成的物品相比，所述物品的落锤冲击强度至少提高5％；或
(ii)所述物品在模拟填埋条件下于5年内的生物降解的量高于所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料生物降解的量,并且至少10％的所述其他高分子材料根据ASTM D-5511、ASTM D-5338或ASTM D-6691在5年的时间内可生物降解，其中在单独使用所述其他高分子材料时，所述其他高分子材料的生物降解性较差或不可生物降解。
2.根据权利要求1所述的物品，其中，所述其他高分子材料包括聚烯烃。
3.根据权利要求1所述的物品，其中，所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料具有低于20％的晶体。
4.根据权利要求1所述的物品，其中，所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料具有低于15％的晶体。
5.根据权利要求1所述的物品，其中，所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料具有低于10％的晶体。
6.根据权利要求1所述的物品，其中，所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料具有高于高于75℃的玻璃转化温度、热变形温度、或菲卡软化温度。
7.根据权利要求1所述的物品，其中，所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料具有高于高于80℃的玻璃转化温度、热变形温度、或菲卡软化温度。
8.根据权利要求1所述的物品，其中，所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料具有70℃至100℃的玻璃转化温度、热变形温度、或菲卡软化温度。
9.根据权利要求1所述的物品，其中，所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料具有80℃至100℃的玻璃转化温度、热变形温度、或菲卡软化温度。
10.根据权利要求1所述的物品，其中，所述物品包括膜，所述膜由所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料及聚乙烯的混合物所形成。
11.根据权利要求1所述的物品，其中，所述其他高分子材料包括基于石化的高分子材料，所述基于石化的高分子材料本身并非生物可降解的。
12.根据权利要求1所述的物品，其中，所述其他高分子材料还包括聚丙烯或聚酯，所述聚酯包括PBAT。
13.根据权利要求1所述的物品，其中，5wt％的所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料足以使所述其他高分子材料生物可降解，使得所述物品在模拟填埋条件下于5年内的生物降解的量高于所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料的量。
14.根据权利要求1所述的物品，其中，所述材料的混合物中包含以所述材料的混合物的重量计的至少1wt％的所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料。
15.根据权利要求1所述的物品，其中，所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料与所述其他高分子材料的混合物包含1wt％至50wt％的所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料。
16.根据权利要求1所述的物品，其中，所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料与所述其他高分子材料的混合物包含10wt％至50wt％的所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料。
17.根据权利要求1所述的物品，其中，所述物品包括膜，所述膜具有低于0.005mm的厚度。
18.根据权利要求1所述的物品，其中，所述物品包括膜，所述膜具有0.002mm至0.004mm的厚度。
19.根据权利要求1所述的物品，其中，所述物品包括膜，所述膜具有0.1密耳至10密尔的厚度。
20.根据权利要求1所述的物品，其中，所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料由至少两种不同淀粉形成。
21.根据权利要求1所述的物品，其中，所述物品包括膜，所述膜具有每密耳(0.0254mm)厚度至少100克的落锤强度。
22.根据权利要求1所述的物品，其中，所述物品包括膜，所述膜具有每密耳(0.0254mm)厚度至少141克的落锤强度。
23.根据权利要求1所述的物品，其中，与不含所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料而仅由所述其他高分子材料制成的物品相比，所述物品的落锤强度至少提高10％。
24.根据权利要求1所述的物品，其中，所述其他高分子材料包括可持续性高分子材料。
25.根据权利要求24所述的物品，其中，所述其他高分子材料包括由甘蔗或玉米中的一种或多种所形成的可持续性高分子材料。
26.根据权利要求24所述的物品，其中，所述物品的高分子含量的至少90％来源自可持续性资源。
27.根据权利要求24所述的物品，其中，所述物品包括膜、板、瓶或其他容器中的至少一种。
28.根据权利要求24所述的物品，其中，所述可持续性高分子材料包括由可持续性资源所形成的聚乙烯、聚丙烯、或聚对苯二甲酸乙二酯中的一种或多种。
29.根据权利要求1所述的物品，其中，所述材料的混合物进一步包括除臭剂；其中，在缺乏所述除臭剂的情况下，所述基于淀粉的高分子材料使所述物品具有特征性的烧焦淀粉的气味。
30.根据权利要求29所述的物品，其中，所述除臭剂为有机除臭剂。
31.根据权利要求30所述的物品，其中，所述有机除臭剂包括冻干粉末。
32.根据权利要求30所述的物品，其中，所述有机除臭剂包括香草萃取物。
33.根据权利要求30所述的物品，其中，所述有机除臭剂包括香草精。
34.根据权利要求30所述的物品，其中，所述有机除臭剂具有下列化学结构：
35.根据权利要求30所述的物品，其中，所述有机除臭剂主要由4-羟基-3-甲氧基苯甲醛所组成。
36.根据权利要求30所述的物品，其中，所述有机除臭剂占所述混合物的不超过1％。
37.根据权利要求36所述的物品，其中，所述有机除臭剂占所述混合物的不超过0.1％。
38.根据权利要求36所述的物品，其中，所述有机除臭剂占所述混合物的不超过0.01％。
39.根据权利要求36所述的物品，其中，所述有机除臭剂占所述混合物的不超过1000ppm。
40.根据权利要求36所述的物品，其中，所述有机除臭剂占所述混合物的不超过100ppm。
41.根据权利要求36所述的物品，其中，所述有机除臭剂占所述混合物的不超过50ppm。
42.根据权利要求36所述的物品，其中，所述有机除臭剂占所述混合物的不超过20ppm。
43.根据权利要求30所述的物品，其中，所述有机除臭剂以相对于所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料的重量比率为1:1000至1:100,000而存在。
44.根据权利要求43所述的物品，其中，所述有机除臭剂以相对于所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料的重量比率为1:25,000至1:75,000而存在。
45.根据权利要求30所述的物品，其中，所述有机除臭剂包括水果萃取物。
46.根据权利要求45所述的物品，其中，所述有机除臭剂包括冻干有机水果萃取物，所述冻干有机水果萃取物选自香草、草莓、蓝莓、香蕉、苹果、桃、梨、奇异果、芒果、百香果、覆盆子或其组合物组合。
47.根据权利要求46所述的物品，其中，所述冻干有机水果萃取物在所述塑料材料中所占比率为，相对于所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料，不超过1:1000。
48.根据权利要求30所述的物品，其中，所述有机除臭剂被包含于所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料中。
49.根据权利要求1所述的物品，其中，所述基于淀粉的高分子材料的含量不超过所述材料的混合物的重量的50％。
50.根据权利要求1所述的物品，其中，所述基于淀粉的高分子材料的含量占所述材料的混合物的重量的1％至40％。
51.根据权利要求1所述的物品，其中，所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料的含水量不超过1.5wt％。
52.根据权利要求1所述的物品，其中，所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料的含水量不超过1wt％。
53.一种增加塑料物品的可持续性的方法，且也提供所述塑料物品的增加的强度或增加的生物可降解性的至少之一，所述方法包括：
提供高分子材料，其中所述高分子材料包括聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚酯、聚苯乙烯、ABS、尼龙、聚氯乙烯、或聚碳酸酯中的一种或多种；
将所述高分子材料与实质上非晶的基于淀粉的高分子材料混合，所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料由淀粉及塑化剂所形成，其中所述淀粉包括马铃薯淀粉、玉米淀粉或木薯淀粉中的一种或多种，所述塑化剂包括甘油、聚乙二醇、山梨醇、多元醇塑化剂、糖醇的酸酐、脂肪酸、邻苯二甲酸酯、二甲基及二乙基丁二酯及相关酯类、甘油三乙酸酯、甘油单及二乙酸酯、甘油单、二及三丙酸酯、乳酸酯、柠檬酸酯、己二酸酯、硬酯酸酯、油酸酯中的一种或多种，其中所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料具有不超过20％的晶体，并且不回复为晶体结构，并且含水量不超过2wt％，并且所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料具有高于70℃的玻璃转化温度、热变形温度、或菲卡软化温度，并且所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料具有至少1.0GPa的杨氏模量,其中所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料和其他所述高分子材料在混合在一起形成所述物品时表现出不具备海岛特征；
将所述混合物加热到95℃至205℃的温度，以将所述高分子材料与所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料熔融混合；和
由所述高分子材料及所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料的混合物形成塑料物品，其中，具有至少下列一项：
(i)所述塑料物品的拉伸断裂拉伸率的值大于不含所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料而仅由所述其他高分子材料制成的塑料物品，并且与不含所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料而仅由所述高分子材料制成的物品相比，所述物品的落锤冲击强度至少提高5％；或
所述物品在模拟填埋条件下于5年内的生物降解的量高于所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料生物降解的量，并且至少10％的所述其他高分子材料根据ASTM D-5511、ASTMD-5338或ASTM D-6691在5年的时间内可生物降解，其中在单独使用所述高分子材料时，所述高分子材料的生物降解性较差或不可生物降解。
54.根据权利要求53所述的方法，其中，所述高分子材料本身是不可生物降解的，但与所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料混合后使所述高分子材料生物可降解，使得所述物品在模拟填埋条件下于5年内的生物分解量与由于所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料的量相比的差异性是由于所述高分子材料的生物降解，所述高分子材料本身是不可生物降解的。
55.根据权利要求54所述的方法，其中，至少25％的本身不可生物降解的所述高分子材料在3年内生物降解。
56.根据权利要求53所述的方法，其中，所述物品包括膜，所述膜具有每密耳(0.0254mm)厚度至少100克的落锤强度。
57.根据权利要求56所述的方法，其中，所述物品包括膜，所述膜具有每密耳(0.0254mm)厚度至少140克的落锤强度。
58.根据权利要求53所述的方法，其中，与不含所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料而仅由所述其他高分子材料制成的物品相比，所述物品的落锤强度至少提高10％。
59.根据权利要求53所述的方法，其中，形成所述塑料物品包括以吹膜设备吹制塑料膜，所述塑料膜由所述高分子材料与所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料的混合物所吹制成，其中：
(A)当吹制所述塑料膜时，所述吹膜设备以至少2.0的高吹胀比操作，其中，所述高吹胀比使所得塑料膜具有提高的强度；和/或
(B)所述吹膜设备的模隙被选择为不超过500微米的窄模隙，其中，所述窄模隙使所吹制的塑料膜具有提高的强度。
60.根据权利要求59所述的方法，其中，所述膜具有0.1密耳至10密尔的厚度。
61.根据权利要求60所述的方法，其中，所述膜具有低于0.005mm的厚度。
62.根据权利要求61所述的方法，其中，所述膜具有0.002mm至0.004mm的厚度。
63.根据权利要求59所述的方法，其中，所述吹胀比为2.2至2.8。
64.根据权利要求59所述的方法，其中，所述吹胀比为2.5。
65.根据权利要求59所述的方法，其中，所述塑料膜的强度通过选择所述高吹胀比而提高。
66.根据权利要求59所述的方法，其中，所述吹胀比被选择为至少2.0的值，且所述模隙被选择为不超过500微米。
67.根据权利要求59所述的方法，其中，所述模隙被选择为250微米至500微米。
68.根据权利要求53所述的方法，其中，所述基于淀粉的高分子材料的含量不超过所述材料的混合物的重量的50％。
69.根据权利要求53所述的方法，其中，所述基于淀粉的高分子材料的含量占所述材料的混合物的重量的1％至40％。
70.一种由材料的混合物制成的物品，所述材料的混合物包括：
实质上非晶的基于淀粉的高分子材料，所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料由淀粉及塑化剂所形成，所述淀粉包括马铃薯淀粉、玉米淀粉或木薯淀粉中的一种或多种，所述塑化剂包括甘油、聚乙二醇、山梨醇、多元醇塑化剂、糖醇的酸酐、脂肪酸、邻苯二甲酸酯、二甲基及二乙基丁二酯及相关酯类、甘油三乙酸酯、甘油单及二乙酸酯、甘油单、二及三丙酸酯、乳酸酯、柠檬酸酯、己二酸酯、硬酯酸酯、油酸酯中的一种或多种，其中所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料具有不超过20％的晶体，并且不回复为晶体结构，并且含水量不超过2wt％,并且所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料具有高于70℃的玻璃转化温度、热变形温度、或菲卡软化温度，并且所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料具有至少1.0GPa的杨氏模量；和
其他高分子材料，所述其他高分子材料包括聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚酯、聚苯乙烯、ABS、尼龙、聚氯乙烯、或聚碳酸酯中的一种或多种，所述其他高分子材料与所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料混合，其中所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料和所述其他高分子材料在混合在一起形成所述物品时表现出不具备海岛特征；
其中，所述物品的拉伸断裂拉伸率的值大于不含所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料而仅由所述其他高分子材料制成的物品，并且与不含所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料而仅由所述其他高分子材料制成的物品相比，所述物品的落锤冲击强度至少提高5％。
71.一种由材料的混合物制成的物品，所述材料的混合物包括：
实质上非晶的基于淀粉的高分子材料，所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料由淀粉及塑化剂所形成，所述淀粉包括马铃薯淀粉、玉米淀粉或木薯淀粉中的一种或多种，所述塑化剂包括甘油、聚乙二醇、山梨醇、多元醇塑化剂、糖醇的酸酐、脂肪酸、邻苯二甲酸酯、二甲基及二乙基丁二酯及相关酯类、甘油三乙酸酯、甘油单及二乙酸酯、甘油单、二及三丙酸酯、乳酸酯、柠檬酸酯、己二酸酯、硬酯酸酯、油酸酯中的一种或多种，其中所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料具有不超过20％的晶体，并且不回复为晶体结构，并且含水量不超过2wt％,并且所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料具有高于70℃的玻璃转化温度、热变形温度、或菲卡软化温度，并且所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料具有至少1.0GPa的杨氏模量；和
其他高分子材料，所述其他高分子材料包括聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚酯、聚苯乙烯、ABS、尼龙、聚氯乙烯、或聚碳酸酯中的一种或多种，所述其他高分子材料与所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料混合，其中所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料和所述其他高分子材料在混合在一起形成所述物品时表现出不具备海岛特征；
其中，所述物品在模拟填埋条件下于5年内的生物降解的量高于所述实质上非晶的基于淀粉的高分子材料生物降解的量,并且至少10％的所述其他高分子材料根据ASTM D-5511、ASTM D-5338或ASTM D-6691在5年的时间内可生物降解，其中在单独使用所述其他高分子材料时，所述其他高分子材料的生物降解性较差或不可生物降解。
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