JP2013518976A - 生分解性ポリマーおよびその調製方法 - Google Patents
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Abstract
Description
a)ポリアクリル酸および/もしくはポリアスパラギン酸、ナトリウムイオン、1以上のオリゴ糖、またはその誘導体、および水の酸性混合物を調製すること(この際、得られる混合物のpHは5以下である)、
b)前記酸性混合物の温度を、均質な懸濁液が得られるまで80℃〜130℃の範囲内に維持すること、
c)ポリビニルアルコール(PVA)および1以上のポリカルボン酸、またはその誘導体を、該生分解性ポリマーが形成されるまで、温度を80℃〜130℃の範囲に維持しながら、ステップ(b)の前記混合物に添加すること
を含む、生分解性ポリマーを調製する方法によって達成される。
5%〜60%のポリアクリル酸および/またはポリアスパラギン酸、
3%以下のナトリウムイオン、および
2%〜30%の1以上のオリゴ糖、またはその誘導体
を含む。
0.1〜20%のポリビニルアルコール、および
0.1〜3%のポリカルボン酸、またはその誘導体
が添加される。
本発明の生分解性ポリマーのサンプルを5つ調製した。これらのポリマーの構成成分を表1に示す。生分解性ポリマーは、通常の石油系ポリマーが使用されるあらゆる用途において、食品産業から医薬まで、プラスチック工具の製造のため、金属製装置、例えばステンレス鋼、チタン、アルミニウム製の器具などのコーティングのため、ならびにパッケージング産業において、例えば保護フィルムまたは食品用(または非食品用)パッケージングなどで好適に使用することができる。
上記生分解性ポリマーA〜Eの安定性を、分解および融点に関して熱的挙動を通じて調査した。本発明の生分解性ポリマーの一般的傾向を示す、代表的な熱重量分析(TGA)曲線および示差走査熱量測定(DSC)曲線を、図1および2に示す。
酸化誘導時間(OIT)を、DSCで実施し、材料の安定化のレベルを測定させた。OITは、本発明に従う生分解性ポリマーで行った。試験したすべての生分解性ポリマー(A〜E)は、増加した酸素雰囲気中で150℃まで加熱され、改善された安定性を示した。
図3は、細菌増殖に使用した本発明に従う生分解性ポリマー、すなわちAの代表的な図を示す。この生分解性ポリマーは、抗菌性添加剤を含まなかった。細菌による生分解は容易に観察することができる。ポリマーB〜Eに関して同様の結果が得られた。
弾性特性および耐破損性を、5つの生分解性ポリマーバッチ、すなわちA〜Eに関して、引張試験によって決定した。ヤング率Eおよび生分解性ポリマーサンプルの力に対する抵抗性は、市販のポリマーに匹敵するか、またはそれよりも良好である。
Claims (26)
- a)ポリアクリル酸および/もしくはポリアスパラギン酸、ナトリウムイオン、1以上のオリゴ糖、またはその誘導体、および水の酸性混合物を調製するステップであって、得られる混合物のpHが5以下であるステップと、
b)前記酸性混合物の温度を、均質な懸濁液が得られるまで80℃〜130℃の範囲に維持するステップと、
c)ポリビニルアルコール(PVA)および1以上のポリカルボン酸、またはその誘導体を、該生分解性ポリマーが形成されるまで、温度を80℃〜130℃の範囲に維持しながら、ステップ(b)の前記混合物に添加するステップと
を含む生分解性ポリマーを調製する方法。 - ステップ(a)の前記酸性混合物が、前記生分解性ポリマーの総重量の重量百分率で:
5%〜60%のポリアクリル酸および/またはポリアスパラギン酸と、
3%以下のナトリウムイオンと、
2%〜30%の1以上のオリゴ糖、またはその誘導体と
を含む請求項1に記載の生分解性ポリマーを調製する方法。 - ステップ(d)において、前記生分解性ポリマーの総重量の重量百分率で:
0.1〜20%のポリビニルアルコールと、
0.1〜3%のポリカルボン酸、またはその誘導体と
が添加される請求項1または2に記載の生分解性ポリマーを調製する方法。 - ステップ(a)の前記混合物のpHが、1〜4.5、より好ましくは3.5〜4の範囲内である請求項1〜3のいずれか一項に記載の生分解性ポリマーを調製する方法。
- ステップ(a)の前記酸性混合物が、前記生分解性ポリマーの総重量の重量百分率で:5%〜60%、好ましくは5〜55%のポリアクリル酸および/またはポリアスパラギン酸を含む請求項1〜4のいずれか一項に記載の生分解性ポリマーを調製する方法。
- 前記ナトリウムイオンが、水酸化ナトリウムをステップ(a)の前記酸性混合物に添加することにより提供される請求項1〜5のいずれか一項に記載の生分解性ポリマーを調製する方法。
- ステップ(a)の前記酸性混合物が、前記生分解性ポリマーの総重量の重量百分率で、0.05%〜2%のナトリウムイオンを含む請求項1〜6のいずれか一項に記載の生分解性ポリマーを調製する方法。
- ステップ(a)の前記酸性混合物が、前記生分解性ポリマーの総重量の重量百分率で、2%〜25%、好ましくは2%〜20%の1以上のオリゴ糖、またはその誘導体を含む請求項1〜7のいずれか一項に記載の生分解性ポリマーを調製する方法。
- 前記1以上のオリゴ糖が二糖および/または三糖である請求項1〜9のいずれか一項に記載の生分解性ポリマーを調製する方法。
- 前記1以上のオリゴ糖、またはその誘導体が、スクロース、マルトース、ラクトース、ニゲロトリオース、マルトトリオース(maltrotriose)、メレジトース、糖アルコール、マンニトール、ソルビトール、キシリトール、マルチトールおよびラクチトールからなる群から選択される請求項1〜9のいずれか一項に記載の生分解性ポリマーを調製する方法。
- 前記ポリカルボン酸が、クエン酸、イソクエン酸、アコニット酸、トリカルバリル酸、コハク酸、マレイン酸、シトロフォールa1およびシトロフォールb1、好ましくはクエン酸および/またはシトロフォールb1からなる群から選択されるジもしくはトリカルボン酸である請求項1〜10のいずれか一項に記載の生分解性ポリマーを調製する方法。
- ステップ(d)において、前記生分解性ポリマーの総重量の重量百分率で、0.1%〜2.5%、好ましくは0.2%〜2%、より好ましくは0.3%〜1%、最も好ましくは0.5%のポリカルボン酸、またはその誘導体が添加される請求項1〜11のいずれか一項に記載の生分解性ポリマーを調製する方法。
- ステップ(d)において、前記生分解性ポリマーの総重量の重量百分率で、0.1%〜20%、好ましくは0.5%〜15%、より好ましくは1%〜10%、最も好ましくは1%〜5%のポリビニルアルコールが添加される請求項1〜13のいずれか一項に記載の生分解性ポリマーを調製する方法。
- ステップ(b)の該温度が、85℃〜120℃、より好ましくは90℃〜115℃、最も好ましくは100℃〜110℃の範囲で維持される請求項1〜13のいずれか一項に記載の生分解性ポリマーを調製する方法。
- ステップ(c)の該温度が、85℃〜120℃、より好ましくは90℃〜115℃、最も好ましくは100℃〜110℃の範囲で維持される請求項1〜14のいずれか一項に記載の生分解性ポリマーを調製する方法。
- ステップ(a)の前記混合物が、菜種油、オリーブ油、キャラウェー油、大豆油、クルミ油、ヘーゼルナッツ油、ピーナッツ油またはピーナッツバター、ココナッツバター、レモン油、ヒツジ脂、牛脂、および魚油からなる群から選択される1以上の植物油および/または動物油ならびに/あるいは植物性脂肪および/または動物性脂肪をさらに含む請求項1〜15のいずれか一項に記載の生分解性ポリマーを調製する方法。
- ステップ(a)の前記酸性混合物が、前記生分解性ポリマーの総重量の重量百分率で、0.1%〜5%、好ましくは0.1%〜4%の1以上の植物油および/または脂肪を含む請求項16に記載の生分解性ポリマーを調製する方法。
- ステップ(d)において、前記生分解性ポリマーの総重量の重量百分率で、0.5%〜20%の単糖および/または二糖がさらに添加される請求項1〜17のいずれか一項に記載の生分解性ポリマーを調製する方法。
- ステップ(d)において、前記生分解性ポリマーの総重量の重量百分率で、0.01%〜5%、好ましくは0.02%〜3%、より好ましくは0.05%〜1%の1以上の疎水性シリカおよび/またはケイ酸塩がさらに添加される請求項1〜18のいずれか一項に記載の生分解性ポリマーを調製する方法。
- 前記1以上の疎水性シリカが、アエロジルR972である請求項19に記載の生分解性ポリマーを調製する方法。
- 1以上の疎水性ケイ酸塩が、ケイ酸ナトリウムである請求項19に記載の生分解性ポリマーを調製する方法。
- ステップ(a)および/またはステップ(d)が、前記生分解性ポリマーの総重量の重量百分率で、0.05%〜5%、好ましくは0.1%〜4%、より好ましくは0.2%〜3%の1以上の添加剤、好ましくはグリセロール、グルコン酸、ジ−アセタール、硫酸ナトリウム、および殺生物剤からなる群から選択される添加剤を添加することをさらに含む請求項1〜21のいずれか一項に記載の生分解性ポリマーを調製する方法。
- ステップ(c)において得られる前記生分解性ポリマーを、押出、熱成形、射出成形、吹込成形、コーティング、スピニング、ローリング、圧縮成形、およびトランスファー成形からなる群から選択されるプロセスによって成形することを含むステップ(d)をさらに含む請求項1〜22のいずれか一項に記載の生分解性ポリマーを調製する方法。
- 前記生分解性ポリマーが、ステップ(d)の前に、別のポリマー、好ましくは生分解性ポリマーと混合される請求項23に記載の生分解性ポリマーを調製する方法。
- 請求項1〜24のいずれかに記載の方法によって得られる生分解性ポリマー。
- 請求項25に記載の生分解性ポリマーの使用であって、該使用が、保護層としての表面コーティングのため、断熱のため、酸化防止のための遮蔽のため、包装材料の製造、食品容器の製造、および食品保護フィルムの製造のためからなる群から選択される使用。
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