FI119715B - Purukumi - Google Patents

Description

Purukumi

Keksintö koskee uutta purukumikoostumusta, jolla on paremmat hajoamisominai-5 suudet.

On tunnettua, että purukumi voi aiheuttaa jonkin verran ympäristöongelmia, koska se on käytön jälkeen vaikeasti, jos ollenkaan poistettavissa. On jo esitetty, että purukumista korvattaisiin useita ainesosia, jotka joko käyttäjä nielee pureskelun 10 aikana tai jotka ovat heikommin biohajoavia kuin tavanomaisesti käytetyt ainesosat. Esimerkiksi julkaisussa EP-A-566 174 on esitetty tavanomaisen elasto-meerin käyttö yhdessä täysin tai osittain kovetetun öljyn kanssa. On totta, että käytettäessä tätä koostumusta heikosti hajoava parafiini voidaan korvata toisella ainesosalla, mutta jäljelle jäävät tavanomaisten, usein synteettisten elastomeerien 15 käyttöön liittyvät ongelmat.

Tämä keksintö perustuu yllättävään havaintoon, että on mahdollista korvata purukumin perusaineessa käytettävät tavanomaiset hajoamattomat elastomeerit bioha- ·· : ** joavilla polymeereillä. Kun niitä käytetään yhdessä muiden biologisesti hajoavien • · · *·ϊ·* 20 lisäaineiden kanssa, saadaan aikaan purukumi, jonka orgaaniset aineosat ovat käy- • · • · · ’ * * · * tön j älkeen biohajoavia.

• · · ···· • · • · # ·· j/ Näin ollen keksintö koskee lähinnä biohajoavaa purukumia, joka käsittää perusai- • · · • · · * neena ainakin yhtä biohajoavaa polymeeriä, joka on valittu polyesterien ja poly- . . 25 karbonaattien joukosta. Keksintö koskee erityisesti biohajoavaa eli ympäristössä • · · • · · !.! hajoavaa purukumia, joka käsittää yhtä tai useampaa tavanomaista purukumin • · *·* ainesosaa ja purukumin perusaineeseen sisältyneenä ainakin yhtä polymeeriä, • · • · · ’· *· jonka lasittumislämpötila on enintään 37°C, joka polymeeri sisältää polymeeriket- *. ’ jussa kemiallisesti epästabiileja sidoksia.

0: 30 • · • · · • ·· • · 2 Tällaiset kemiallisesti epästabiilit sidokset katkeavat sopivimmin valon vaikutuksesta tai hydrolyysissä tuottaen ainesosia, jotka ovat sopivimmin veteen liukenevia ja ei-toksisia.

5 Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaan biohajoava purukumi sisältää yhtä tai useampaa tavanomaista purukumin ainesosaa ja purukumin perusaineena ainakin yhtä polyesteriä, jonka lasittumislämpötila on enintään 37°C. Tällainen polyesteri perustuu erityisesti yhden tai useamman syklisen esterin, kuten laktidin, glykolidin, trimetyleenikarbonaatin, δ-valerolaktonin, β-propiolaktonin ja s-10 kaprolaktonin polymerointituotteeseen. Tällaisia polyestereitä voidaan käyttää esimerkiksi lohkokopolymeereinä (block copolymers) tai kahden tai useamman homo-ja/tai kopolymeerin seoksina.

On edullisinta käyttää purukumin perusainetta, joka perustuu laktidin ja yhden tai 15 useamman muun syklisen esterin, kuten glykolidin, trimetyleenikarbonaatin, δ-valerolaktonin, β-propiolaktonin ja ε-kaprolaktonin kopolymeeriin tai lohko- tai oksaskopolymeeriin, tai kahden tai useamman polymeerin seokseen, jossa ainakin yksi polymeereistä sisältää laktidia. Tässä edullisessa suoritusmuodossa on edul- • · : *·* lista käyttää koostumuksia, jotka sisältävät polymeerien kokonaismäärästä vähin- 20 tään 50 paino-%, sopivimmin 80 paino-%, laktidiyksikköjä.

• · • · · • · · • · • · · Tällaisten polymeerien valmistus purukumin perusaineeksi voidaan suorittaa ta- • · • · · ••j · vanomaiseen tapaan esimerkiksi renkaanavautumispolymerointina sopivien kata- • · · *·’ lysaattorien avulla. Nämä katalysaattorit voivat perustua siirtymämetalliyhdistei- . , 25 siin, joilla on sopivimmin GRAS-status (yleisesti hyväksytty turvallisina).

• · · • · · • · • # · • · • ·

Yllättäen on havaittu, että käytettäessä tällaisia biohajoavia polymeerejä voidaan • · • · · *· saada aikaan purukumi, joka vastaa rakenteeltaan ja pureskeltavuusominaisuuksil- taan tavanomaisiin hajoamattomiin elastomeereihin perustuvia purukumeja. Li- • · · V · 30 säksi on havaittu, että tällaisen purukumin tarttuvuus muihin materiaaleihin, eri- • · • · · • · · • · 3 tyisesti kiveen ja sileisiin pintoihin, on verrattain heikko. Tämä merkitsee sitä, että tällainen purukumi voidaan irrottaa kivistä ja vastaavista paljon helpommin.

Edellä kuvatun biohajoavan elastomeeriainesosan lisäksi keksinnön mukainen 5 purukumi voi myös sisältää yhtä tai useampaa muuta biohajoavaa purukumin pe-rusaineosaa, jotka muodostavat yhdessä veteen liukenemattoman pureskeltavan purukumin perusaineen. Lisäksi purukumi sisältää yleensä veteen liukenevan osan ja veteen liukenemattoman makuaineosan. Nämä kaksi viimemainittua aineosaa jäävät yleensä suuhun pureskelun aikana, jolloin purukumin perusaineesta irtoaa 10 veteen liukenematon makuaineosa sekä vesiliukoinen osa.

Sopivia purukumin perusaineen täydennysaineosia ovat esimerkiksi eurooppalaisessa patenttihakemuksessa 566 174 mainitut ainesosat, kuten täysin kovetettu steariinijae. Lisäksi purukumin perusaine voi sisältää vielä muita biolo-15 gisesti hajoavia komponentteja, kuten emulgointiaineita ja purukumin perusaineen liuottimia. Sopivia emulgointiaineita ovat esimerkiksi lesitiini ja rasvahappo-monoglyseridit, -diglyseridit ja -triglyseridit.

«· • · • 1 Purukumin perusaine voi myös sisältää täyteaineita, kuten kalsiumkarbonaattia, ♦ ♦ ♦ *···* 20 magnesiumkarbonaattia, talkkia, trikalsiumfosfaattia ja vastaavaa, sekä näiden • · · **;* seoksia. Täyteaineen määrä on yleensä 10-15 % purukumin perusaineesta. Puru- *·· **** kumin perusaine voi haluttaessa myös sisältää antioksidantteja, joiden on luonnol- • · ♦ • · · lisesti oltava elintarvikehyväksyttyiä. Sopivia antioksidantteja ovat butyylihyd- * · ♦ • · ♦ roksidianisoli ja butyylihydroksiditolueeni. Sopivat antioksidanttimäärät ovat vä-25 Iillä 0,01-0,1 paino-% purukumin perusaineesta.

• · · • · • · · • · • · ··· .· . Purukumin vesiliukoinen ainesosa, joka muodostaa edullisesti 5-95 paino-% ja • · · • ·· * * sopivimmin 10-50 % paino-% purukumista, sisältää esimerkiksi pehmitettä, ma- • · . keutusaineita ja niiden yhdistelmiä. Plastisointiaineita eli pehmitteitä lisätään pu- ··· • · · ’·' ' 30 rukumiin sen pureskeltavuuden ja suutuntuman lisäämiseksi. Pehmitteet muodos- • · • · · *· tavat yleensä 0,5-15 paino-% purukumin massasta. Niitä ovat esimerkiksi glyse- 4 riini, lesitiini ja niiden yhdistelmät. Vesiliukoinen komponentti sisältää myös esimerkiksi sorbitolia, hydrogenoituja tärkkelyshydrolysaatteja, ruokosokerisiirappia ja näiden yhdistelmiä sekä purukumissa tavanomaisesti käytettäviä sakkarideja sisältäviä ainesosia, mm. sakkaroosia, dekstroosia, maltoosia, dekstriiniä, kuivat-5 tua inverttisokeria, fruktoosia, levuloosia, galaktoosia ja vastaavaa sellaisenaan tai yhdisteenä. Sokerittomia makeutusaineita, joilla on makeutusominaisuus mutta eivät sisällä tunnettuja sokereita, ovat esimerkiksi sokerialkoholit, kuten sorbitoli, mannitoli, ksylitoli, hydrogenoidut tärkkelyshydrolysaatit, maltitoli, sekä tunnetut makeutusaineet aspartaami, sukroli, asesulfaami ja sakkariini, joko sellaisenaan 10 tai yhdisteenä.

Purukumi voi edelleen sisältää makuainetta, jonka määrä on sopivimmin 0,1-10 paino-% purukumin massasta. Sopivia makuaineita ovat yleisesti tunnetut elintar-vikehyväksytyt makuaineet, kuten kasvi- ja hedelmäöljyt, kuten sitrusöljy, hedel-15 mäuutteet, piparminttuöljy, neilikkaöljy, anisöljyjä vastaavat. On myös mahdollista lisätä keinotekoista makuainetta.

Purukumiin voidaan myös lisätä lisäaineita, kuten väriaineita ja lääkeaineita sekä • · • · • ** suunhoitoaineita.

:··;·: 20 • · • · · ***** Yleisesti keksinnön mukaista purukumia valmistetaan lisäämällä useita puruku- • · · ***j min ainesosia peräkkäin sopivaan sekoittimeen. Kun ainesosat on sekoitettu hy- • · · * 1 1 *",1 vin, seos poistetaan sekoittimesta ja saatetaan haluttuun muotoon esimerkiksi • · · • · · valssaamalla ja viipaloimalla, suulakepuristamalla tai pelletoimalla. Yleisesti ai-25 nekset sekoitetaan aluksi sulattamalla purukumin perusaine, joka viedään pyöri- • · · vään sekoittimeen. Perusaine voidaan myös sulattaa itse sekoittimessa. Väriaineet • · • · · lisätään sopivimmin tässä vaiheessa. Tämän jälkeen sekoittimeen lisätään pehmi- • · · * 1 j tettä, makeutusaineita ja osa täyteaineesta. Seuraavaksi voidaan lisätä mahdolli- . sesti vaadittavat muut ainesosat. Sekoittamisen jälkeen purukumi poistetaan se- ··· V 1 30 koittimesta ja saatetaan haluttuun muotoon.

• · • · · • · · • · 5

Keksintöä havainnollistetaan nyt seuraavissa esimerkeissä.

ESIMERKKI 1 5 Amorfista, kiteytymätöntä kopolymeeriä, jossa on 80 mooli-% L-laktidia ja 20 mooli-% D-laktidia, valmistettiin renkaanavautumispolymerointina sulassa, jolloin katalyyttinä käytettiin 0,1 paino-% tinaoktoaattia. Tähän polymeeriin lisättiin 20 paino-% ε-kaprolaktonia, minkä jälkeen typpi-ilmakehässä ja jatkuvasti mekaanisesti sekoittaen seos kuumennettiin 150°C:een. Homogeeniseen seokseen 10 lisättiin edelleen 0,1 paino-% tinaoktoaattia katalyytiksi, minkä jälkeen polyme-rointi saatettiin loppuun.

Näin saadun polymeerin lasittumislämpötila (DSC, kuumennusnopeus 10°C/min) oli 15°. Polymeerimateriaalia pureskeltaessa saatiin tavanomaista purukumia hy-15 vin paljon muistuttava purutuntuma. Tämän kopolymeerin hajoamistuotteet ovat L-maitohappo, D-maitohappo ja ω-hydroksiheksaanihappo, jotka ovat kaikki myrkyttömiä ja vesiliukoisia yhdisteitä.

• · : ’·· Tästä polymeeristä valmistettiin purukumi käyttäen tavanomaisia lisäaineita ja « 20 menetelmiä.

• « • · · • · · • · ESIMERKKI 2 • · • · · • · · ··· · • ·« • · · • · · a • Käyttäen esimerkin 1 mukaista kopolymeeriä purukumin perusaineena valmistet- . . 25 tiin useantyyppisiä purukumeja, joilla on seuraavat koostumukset: • · · • · · • · • · · • · *·’ - 64 paino-% sokereita ja makeutusaineita (sorbitolia, ksylitolia ja sakkariinia), • · · ’· 1 paino-% aromiaineita ja 35 paino-% purukumin perusainetta, sekä emul- 1 gointiainetta.

• · · : 30 • · • · · • ·· • · 6 - 40 paino-% sokeria, 2 paino-% aromiaineita ja 58 paino-% purukumin perusainetta, sekä emulgointiainetta.

- 35 paino-% sokeria, 3 paino-% aromiaineita ja 62 paino-% purukumin perus- 5 ainetta, sekä emulgointiainetta.

ESIMERKKI 3

Amorfista, kiteytymätöntä kopolymeeriä valmistettiin 25 mooli-%:sta L-laktidia, 10 25 mooli-%:sta D-laktidia ja 50 mooli-%:sta ε-kaprolaktonia renkaanavautumis- polymeroinnilla sulassa, jolloin katalyyttinä käytettiin 0,1 paino-% tinaoktoaattia.

Näin saadun polymeerin lasittumislämpötila (DSC, kuumennusnopeus 10°C/min) oli -10°C.

15

Muodostettuun polymeeriin lisättiin typpi-ilmakehässä 40 paino-% sorbitolia ja tehollinen määrä emulgointiainetta ja sekoitettiin mekaanisesti. Pureskeltaessa polymeerimateriaalia saatiin tavanomaista purukumia hyvin paljon muistuttava « · • “ purutuntuma.

• 1 · 20 • · • · · ESIMERKKI 4 • · · ···· • · * · · • · · 'I!.' Esimerkki 3 toistettiin sillä erotuksella, että sorbitolin asemesta lisättiin 20 paino- • · · % glyserolia.

• · • · · • · · • · • · · • · • · • · · • · • · · • · · • · • · * ··· • · · • · · · • · · • · · • ·

Claims (11)

1. Biohajoava purukumi, tunnettu siitä, että se sisältää yhtä tai useampaa tavanomaista purukumin ainesosaa ja purukumin perusaineena ainakin yhtä biohajoa- 5 vaa polymeeriä, joka on valittu polyesterien ja polykarbonaattien joukosta, jonka lasittumislämpötila on enintään 37 °C ja joka sisältää polymeeriketjussa kemiallisesti epästabiileja sidoksia.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen purukumi, tunnettu siitä, että mainitut epä-10 stabiilit sidokset voidaan katkaista valon vaikutuksesta.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen purukumi, tunnettu siitä, että mainitut epästabiilit sidokset voidaan katkaista hydrolyyttisesti.

4. Minkä tahansa edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen biohajoava puru kumi, tunnettu siitä, että se käsittää purukumin perusaineena ainakin yhtä polyesteriä, jonka lasittumislämpötila on enintään 37 °C. • · • 1··

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen purukumi, tunnettu siitä, että polyesteri pe- 20 rustuu yhteen tai useampaan sykliseen esteriin, kuten laktidiin, glykolidiin, • · :: TMC :hen j a ε-kaprolaktoniin.

• · · ···· • · • · · : 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen purukumi, tunnettu siitä, että polyesteri on • · · * ' laktidinjas-kaprolaktoninkopolymeeri. 25 t · · • · · l.l

7. Patenttivaatimusten 4-6 mukainen purukumi, tunnettu siitä, että polyesteri • · ** on laktidin ja ε-kaprolaktonin lohkokopolymeeri, tai laktidipolymeerin ja ε- • · · * 1 kaprolaktonipolymeerin seos. * · • t · t * 30

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen purukumi, tunnettu siitä, että se • · • · · 2 2 '· sisältää yhtä tai useampaa lisäaineosaa, jotka on valittu täyteaineiden, antioksi- danttien, pehmitteiden, makeutusaineiden, makuaineiden, väriaineiden, lääkeaineiden j a suunhoitoaineiden j oukosta.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukainen purukumi, tunnettu siitä, että pu-5 rukumin perusainetta on 5 - 95 paino-%, jolloin loput 5-95 paino-% ovat lisäaineita.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukainen purukumi, tunnettu siitä, että se sisältää lisäksi lääke-ja/tai suunhoitoaineita. 10

11. Ainakin yhden biohajoavan, polyesterien ja polykarbonaattien joukosta valitun polymeerin käyttö biohajoavan purukumin perusaineena, jolloin polymeeri sisältää kemiallisesti epästabiileja sidoksia polymeeriketjussa ja sen lasittumislämpöti-la on enintään 37 °C. 15 • · • · • · · • · · • · · • · · • · t · · • · · • · ··· ···· • · • · · • · · ··· · • · · • · · • · · • · • · · • · · • · • · · • · • · • · · • · • · · • ·· • · • · • ·· • · · • · · 1 · • · · • · · • ·