JP2010532298A - 改善された物理的特性および化学的特性を有する生分解性でありかつ堆肥にできる組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、米国仮特許出願第60/947,934号(出願日2007年7月3日)の利益を主張し、これを参照によって本願明細書に援用する。
表1は、本発明のいくつかの実施態様で有用な成分および組成の範囲を提供する。
孔があり、加熱した鋳型装置を使用して、水性の組成物から物品を生産した。多くの型のバッチミキサーおよび連続内部ミキサー(プラネタリーミキサー、双腕シグマ型ミキサー(dual arm sigma type mixers)、および押し出し機など)は、処方物を調製するために適している。いくつかの実施態様では、混合物は、相対的に低い剪断力のミキサー(プラネタリーミキサーなど)中で、常温で調製され得る。
生分解性および堆肥化能が、本願において記載された、生分解性の、デンプンをベースにした組成物を使用して生産された物品の試料について試験された。これらの試料は、いくつかの実施態様で教示されたように、PVA、VAE、EVA、エポキシ化植物油、または水素付加トリグリセリドを含まなかったが、当業者は、これらの添加物が、当該組成物の生分解性または堆肥化能に影響しないことを理解するだろう。全成分の濃度は、混合物の0.5%が表1に記載されていない一連の添加物から構成されること以外は、上記表1に記載された範囲内である(天然物質(タンパク質および他の天然ポリマー)から構成される、この添加物のセットの約90%が、それらの由来により、本質的に生分解性であると考えられる。当業者は、微量の天然物質を、表1に記載されたような組成物に添加すると、実質的にその組成物の生分解性または堆肥化能の測定結果に影響しないことを認識するだろう)。
(試料の同定)
A.9P006−U(平均値)
C.陽性のセルロース対照(平均値)
いくつかの添加物は、処方の靱性を改善し、耐湿性を改善することが見出されている。ポリ(酢酸ビニル)(PVAc)および/またはポリ(酢酸ビニル−エチレン)(VAE)乳濁液を、生分解性の、デンプンをベースにした組成物に添加すると、Cobb値(g/m2)によって判定されるように、当該処方の耐湿性を改善する。Cobb値は、サイズ処理された紙および板紙の耐湿性を定めるための、標準的な製紙業の試験法(ASTM D 3285)である。当該試験法は、一定の表面積(m2)で、特定の時間に吸収された水分量(当該試料のグラム単位の重量増加)の測定に関する。標準的な条件は、100mlの水を含みおよび水分接触時間が2分間である試料の上に固定された、内径が11.28cm(100cm2の断面積または表面積)の金属リングを使用する。接触後、水を当該金属リングから排出し、過剰な水は、当該試料から、吸い取り紙で吸い取られる。吸い取り量を制御するため、10kgの金属ローラーで、2度、当該試料の上に乗っている吸い取り紙を延ばした。当該方法について可能性のあるバリエーションは、より小さい試料に対する異なる直径のリングの使用(25または10cm2の表面積、これと対応して用いる水の量も減らす)、より短い(1分間)またはより長い(18時間)接触時間の使用、および他の試験液体の使用を含む。試料および吸い取り紙の調節(50% RH、23℃(ASTM D685))を、Cobb試験において利用した。耐湿性に加えて、PVAc添加物およびVAE添加物は、他の重要な物理的な特性(引張強さ、モジュラスおよび衝撃など)を維持し、または改善することも見出された。
いくつかの添加物は、当該組成物の耐湿性を改善することが見出された。ワックスは、耐湿性の改善のために使用でき、鋳型からの除去を補助する。使用されるワックスは、好ましくは、生分解性であり、堆肥にでき、天然のものである。例えば、カルナウバロウは、有効だが、非常に高価であり、その使用は、それが水蒸気蒸留し、鋳型孔を塞ぐため、わずか約3%に限られる。約54℃〜85℃の融点を有する硬化植物油は、カルナウバロウの代わりに使用され、Cobb値によって測定される処方の耐湿性を改善することができることが見出された。適した硬化植物油は、EvCoリサーチから入手できる(商品名EvCopel EvCorrおよびEvCopel EvCeal)。さらに、最大3%(乾燥重量ベース)レベルでは、実質的に、材料は鋳型装置の鋳型の孔で蓄積しない。硬化植物油は、当該処方中で、粉末の形態で分散され、融液(界面活性物質の有無に関わらない)または好ましくは乳濁液として取り込まれ得る。
曲げ弾性率は、DMA機器での3点曲げ試験を使用して測定された。本質的に、当該試験片は、いずれかの末端で支持され、中央において、ロードセルで圧迫される。力対変位は、当該試験片が破壊するまでモニターされた。衝撃試験とは異なり、その速度は遅い。当該方法は、ASTM基準(D 790、D 5023およびD 5934)に詳述されている。3点曲げデータは、どの位のエネルギーまたは仕事が、当該試験片を破壊するのに必要とされるかを、下記の方程式を使用して算出するために使用され得る。
Claims (61)
- 約5%〜約40%(乾燥重量ベース)の範囲の量の生分解性の繊維成分、
約40%〜約94.5%(乾燥重量ベース)の範囲の量のデンプン成分、および
0%以上〜約15%(乾燥重量ベース)の範囲の量の添加物の成分、
を含む組成物であって、前記添加物の成分はエポキシ化植物油、水素付加トリグリセリド、ポリ(酢酸ビニル)、ポリ(酢酸ビニル−エチレン)共重合体、ポリ(エチレン−酢酸ビニル)共重合体、もしくはそれらの組み合わせを含む、該組成物。 - 前記生分解性の繊維成分が天然繊維を含み、該天然繊維が木質繊維、非木質繊維、または動物性繊維を含む請求項1記載の組成物。
- 前記生分解性の繊維成分が、生分解性の合成繊維を含む請求項1記載の組成物。
- 前記デンプン成分が、約10:1〜約1:1の範囲であるフィラーに対するデンプンの割合を有する有機フィラー材料を含む請求項1記載の組成物。
- 前記フィラーに対するデンプンの割合が約3:1である請求項4記載の組成物。
- 前記添加物が、約2%〜約5%の範囲の量で存在する請求項1記載の組成物。
- 前記添加物の成分が水素付加トリグリセリドである請求項1記載の組成物。
- 前記添加物の成分がエポキシ化植物油である請求項1記載の組成物。
- 前記添加物の成分が、ポリ(酢酸ビニル)、ポリ(酢酸ビニル−エチレン)共重合体、およびポリ(エチレン−酢酸ビニル)共重合体からなる群から選択されるポリマーである請求項1記載の組成物。
- 請求項1記載の組成物を含む水性混合物であって、該混合物は、該組成物を、十分な温度かつ十分な時間で加熱した場合、生分解性であって、使い捨てであり、かつ耐水性の製品を作製する形態に成形させるのに十分な量の水を含む水性混合物。
- 約40%〜約80%の水を含む請求項10記載の水性混合物。
- 前記デンプン成分が、未変性のデンプンとアルファ化デンプンとの組み合わせを含み、アルファ化デンプンに対する繊維の割合が約1.5:1〜約3:1の範囲である請求項10記載の水性混合物。
- ステアリン酸マグネシウム、ワックス、架橋剤、またはそれらの組み合わせをさらに含む請求項11記載の水性混合物。
- 生分解性の、デンプンをベースにした、耐水性の製品を作製する方法であって、
請求項13記載の混合物を空洞を有する鋳型装置に加える工程および
前記混合物を、該鋳型装置中、該混合物が該混合物の外表面上に形成された膜を有する安定した形態となる十分な温度かつ十分な時間で加熱する工程であって、該混合物が該加熱の間該空洞の表面に接触する工程を含み、
該鋳型装置は、蒸気が、間隙を通る該混合物の実質的な損失がなく、該間隙を通って該鋳型の該空洞を出ることができるような少なくとも1つの間隙を有し、かつ、該材料は、加熱の間その場で膨張することによって該鋳型の空洞を満たす、方法。 - 前記製品が生分解性かつ耐水性である、請求項1記載の組成物を含む製品。
- 前記製品が堆肥にできる請求項15記載の製品。
- 前記製品が食品事業の生産物、パッケージ材料、またはそれらの組み合わせである請求項15記載の製品。
- 前記製品が食用の承認された食品である請求項15記載の製品。
- 前記添加物の成分が水素付加トリグリセリドである請求項15記載の製品。
- 前記添加物の成分がエポキシ化植物油である請求項15記載の製品。
- 前記添加物の成分が、ポリ(酢酸ビニル)、ポリ(酢酸ビニル−エチレン)共重合体、およびポリ(エチレン−酢酸ビニル)共重合体からなる群から選択されるポリマーである請求項15記載の製品。
- 生分解性の、デンプンをベースにした、耐水性の製品を作製する方法であって、該方法は、
生分解性の繊維成分およびデンプン成分の混合物を調製する工程であって、該生分解性の繊維成分は、約5%〜約40%(乾燥重量ベース)の範囲の量であり、該デンプン成分は、約40%〜約94.5%(乾燥重量ベース)の範囲の量である工程と、
添加物の成分を該混合物に0%以上〜約15%(乾燥重量ベース)の範囲の量で添加する工程であって、該添加物の成分はポリ(酢酸ビニル)、ポリ(酢酸ビニル−エチレン)共重合体、ポリ(エチレン−酢酸ビニル)共重合体、またはそれらの組み合わせを含む工程と、
水性成分を、水性の組成物を作製するために該混合物に添加する工程であって、該水性成分は該組成物を所望の形態に成形させるのに十分な量の水を含む工程と、
該組成物から、生分解性であって、使い捨てであり、かつ耐水性の製品を作製するのに十分な温度かつ十分な時間で、該所望の形態を加熱する工程、
とを含む方法。 - 前記製品が堆肥にできる請求項22記載の方法。
- 前記製品が、食品事業の生産物、パッケージ材料、またはそれらの組み合わせである請求項22記載の方法。
- 前記製品が食用の承認された食品である請求項22記載の方法。
- 前記生分解性の繊維成分が天然繊維を含み、該天然繊維が、木質繊維、非木質繊維、または動物性繊維を含む請求項22記載の方法。
- 前記生分解性の繊維成分が生分解性の合成繊維を含む請求項22記載の方法。
- 前記デンプン成分が、約10:1〜約1:1の範囲であるフィラーに対するデンプンの割合を有する有機フィラー材料を含む請求項22記載の方法。
- 前記フィラーに対するデンプンの割合が約3:1である請求項28記載の方法。
- 前記添加物の成分が、約2%〜約5%の範囲の量で存在している請求項22記載の方法。
- 前記デンプン成分が、未変性のデンプンとアルファ化デンプンとの組み合わせを含み、アルファ化デンプンに対する前記繊維の割合が約1.5:1〜約3:1の範囲である請求項22記載の方法。
- ステアリン酸マグネシウム、ワックス、架橋剤、またはそれらの組み合わせをさらに含む請求項22記載の方法。
- 前記添加物の成分が水素付加トリグリセリドである請求項22記載の方法。
- 前記添加物の成分がエポキシ化植物油である請求項22記載の方法。
- 前記添加物の成分が、ポリ(酢酸ビニル)、ポリ(酢酸ビニル−エチレン)共重合体、およびポリ(エチレン−酢酸ビニル)共重合体からなる群から選択されるポリマーである請求項22記載の方法。
- 改善された強度を有する生分解性の、デンプンをベースにした、耐水性の製品の作製方法であって、該方法は、
生分解性の繊維成分およびデンプン成分を含む混合物を調製する工程であって、該生分解性の繊維成分は約5%〜約40%(乾燥重量ベース)の範囲の量であり、該デンプン成分は約40%〜約94.5%(乾燥重量ベース)の範囲の量である工程と、
添加物の成分を該混合物に0%以上〜約15%(乾燥重量ベース)の範囲の量で添加する工程であって、該添加物の成分はエポキシ化植物油、ポリ(酢酸ビニル)、ポリ(酢酸ビニル−エチレン)共重合体、ポリ(エチレン−酢酸ビニル)共重合体、またはそれらの組み合わせを含む工程と、
水性成分を該混合物に水性の組成物を作製するために添加する工程であって、該水性成分は該組成物を所望の形態に成形させるのに十分な量の水を含む工程と、
該組成物から、生分解性であって、使い捨てであり、かつ耐水性の製品を作製するのに十分な温度かつ十分な時間で、該所望の形態を加熱する工程、
とを含む方法。 - 前記製品が堆肥にできる請求項36記載の方法。
- 前記製品が食品事業の生産物、パッケージ材料、またはそれらの組み合わせである請求項36記載の方法。
- 前記製品が食用の承認された食品である請求項36記載の方法。
- 前記生分解性の繊維成分が天然繊維を含み、該天然繊維が、木質繊維、非木質繊維、または動物性繊維を含む請求項36記載の方法。
- 前記生分解性の繊維成分が生分解性の合成繊維を含む請求項36記載の方法。
- 前記デンプン成分が、約10:1〜約1:1の範囲であるフィラーに対するデンプンの割合を有する有機フィラー材料を含む請求項36記載の方法。
- 前記フィラーに対するデンプンの割合が約3:1である請求項42記載の方法。
- 前記添加物の成分が約2%〜約5%の範囲の量で存在する請求項36記載の方法。
- 前記デンプン成分が、未変性のデンプンとアルファ化デンプンとの組み合わせを含み、アルファ化デンプンに対する前記繊維の割合が、約1.5:1〜約3:1の範囲である請求項36記載の方法。
- さらに、ステアリン酸マグネシウム、ワックス、架橋剤、またはそれらの組み合わせを含む請求項36記載の方法。
- 前記添加物の成分が水素付加トリグリセリドである請求項36記載の方法。
- 前記添加物の成分がエポキシ化植物油である請求項36記載の方法。
- 前記添加物の成分が、ポリ(酢酸ビニル)、ポリ(酢酸ビニル−エチレン)共重合体、およびポリ(エチレン−酢酸ビニル)共重合体からなる群から選択されるポリマーである請求項36記載の方法。
- 約5%〜約40%(乾燥重量ベース)の範囲の量の生分解性の繊維成分、および
約40%〜約94.5%(乾燥重量ベース)の範囲の量の耐水性のデンプン成分、
を含む組成物。 - 前記耐水性のデンプン成分が高アミロースデンプンを含む請求項50記載の組成物。
- 前記耐水性のデンプン成分が、アルケニルコハク酸無水物加工デンプン、無水酢酸加工デンプン、酢酸ビニル加工デンプン、アクロレイン加工デンプン、エピクロロヒドリン加工デンプン、オキシ塩化リン加工デンプン、トリメタリン酸ナトリウム加工デンプン、もしくはプロピレンオキシド加工デンプンまたはそれらの組み合わせを含む請求項50記載の組成物。
- さらに、0%以上〜約15%(乾燥重量ベース)の範囲の量の添加物の成分をさらに含み、該添加物の成分が、エポキシ化植物油、水素付加トリグリセリド、ポリ(酢酸ビニル)、ポリ(酢酸ビニル−エチレン)共重合体、ポリ(エチレン−酢酸ビニル)共重合体、またはそれらの組み合わせを含む請求項50記載の組成物。
- ステアリン酸マグネシウム、ワックス、架橋剤、またはそれらの組み合わせをさらに含む請求項50記載の組成物。
- 前記添加物の成分が水素付加トリグリセリドである請求項53記載の組成物。
- 前記添加物の成分がエポキシ化植物油である請求項53記載の組成物。
- 前記添加物の成分が、ポリ(酢酸ビニル)、ポリ(酢酸ビニル−エチレン)共重合体、およびポリ(エチレン−酢酸ビニル)共重合体からなる群から選択されるポリマーである請求項53記載の組成物。
- 前記デンプン成分の少なくとも一部に1以上の耐水性のデンプンが含まれ得る請求項1記載の組成物。
- 前記耐水性のデンプン成分が高アミロースデンプンを含む請求項58記載の組成物。
- 前記耐水性のデンプン成分が、アルケニルコハク酸無水物加工デンプン、無水酢酸加工デンプン、酢酸ビニル加工デンプン、アクロレイン加工デンプン、エピクロロヒドリン加工デンプン、オキシ塩化リン加工デンプン、トリメタリン酸ナトリウム加工デンプン、もしくはプロピレンオキシド加工デンプンまたはそれらの組み合わせを含む請求項58記載の組成物。
- 前記添加物が、約1.5%〜約7%の範囲の量で存在する請求項1記載の組成物。
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