JP2018521181A - 生分解性材料で形成された物品 - Google Patents
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Abstract
Description
一実施では、物品を生成するためのプロセスは、1種以上の石油化学系ポリマー材料及び1種以上の炭水化物系ポリマー材料を提供することを含み得る。1種以上の石油化学系ポリマー材料及び1種以上の炭水化物系ポリマー材料は次いで混合され、加熱され得る。得られた混合物は、射出成形機、ブロー成形機、熱成形機などのプラスチック加工設備を使用して多数のプラスチック製品に押出することができ、押出された混合物にガスを注入してフィルムを形成することができる。任意に、押出されたフィルムは次いで、袋または別の種類の物品に加工され得る。
図1は、生分解性材料を含む物品を製造する例示的なプロセス100を示している。102では、プロセス100は、1種以上の石油化学系ポリマー材料を提供することを含み得る。また、104では、プロセス100は、1種以上の炭水化物系ポリマー材料を提供することを含み得る。いくつかの場合では、1種以上の炭水化物系ポリマー材料は、1種以上のデンプン系ポリマー材料を含み得る。1種以上の炭水化物系ポリマー材料及び1種以上の石油化学系ポリマー材料は、ペレット、粉末、ナルドール(nurdle)、スラリー、及び/または液体などの特定の形態で提供され得る。特定の実施形態では、ペレットが使用され得る。
特定の実施では、フィルム224は、生分解を向上させる添加剤を実質的に含まず、かつ約22重量%〜約27重量%のデンプンの混合物を含むデンプン系ポリマー材料及び約67重量%〜約73重量%のポリエチレン含有ポリマー材料から形成され得る。これらの状況では、フィルム224は、32日後のバイオメタン潜在性試験に従って約12%〜約20%の生分解を有し得る。また、62日後では、フィルム224は、バイオメタン潜在性試験に従って約26%〜約34%の生分解を有し得る。更に、91日後では、フィルム224は、バイオメタン潜在性試験に従って約30%〜約40%の生分解を有し得る。
本開示の実施形態は、以下の条項の観点から説明され得る。
第1のデンプン及び第2のデンプンを含むデンプン系ポリマー材料と、
ポリオレフィン系ポリマー材料と、を含む、ポリマー内容物を含む物品であって、
91日後に生分解するポリマー内容物の量が、約55重量%の水及び約45重量%の有機固形物を有する接種材料を使用して約52℃の温度で行われるバイオメタン潜在性試験の結果に基づいて、第1のデンプン及び第2のデンプンの量よりも多い、物品。
約55重量%の水及び約45重量%の有機固形物を有する接種材料を使用して約52℃の温度で行われるバイオメタン潜在性試験に従って測定して、デンプン系ポリマー材料の実質的に全てが91日後に生分解する、項目1の物品。
物品が、約0.5重量%〜約2.5重量%の量で存在する生分解向上添加剤を更に含む、項目1または2の物品。
物品が、生分解向上添加剤を実質的に含まない、項目1または2の物品。
5.
物品が、約55重量%の水及び約45重量%の有機固形物を有する接種材料を使用して約52℃の温度で行われるバイオメタン潜在性試験の結果に基づいて、デンプン系ポリマー材料の量よりも約5%〜約60%多い91日後の物品の生分解の量を有する、項目4の物品。
デンプン系ポリマー材料が、1種以上の可塑剤を含む、項目1〜5のいずれか1つの物品。
第1のデンプンが、ジャガイモ、トウモロコシ、またはタピオカのうちの1種に由来し、第2のデンプンが、ジャガイモ、トウモロコシ、またはタピオカのうちの異なる1種に由来する、項目1〜6のいずれか1つの物品。
第1の量の第1のデンプンが、デンプン系ポリマー材料の約10重量%〜約25重量%を構成し、第2の量の第2のデンプンが、デンプン系ポリマー材料の約55%〜85%を構成する、項目1〜7のいずれか1つの物品。
物品の約3重量%〜約7重量%の量で存在する相溶化剤を更に含む、項目1〜8のいずれか1つの物品。
1種以上の炭水化物を含む1種以上の炭水化物系ポリマー材料と、
1種以上の石油化学系ポリマー材料と、を含む、ポリマー内容物を含む物品であって、
91日後に生分解するポリマー内容物の量が、約50重量%の水〜約60重量%の水及び約40重量%の有機固形物〜約50重量%の有機固形物を有する接種材料を使用して約40℃〜約50℃の温度で行われるバイオメタン潜在性試験の結果に基づいて、1種以上の炭水化物の量よりも多い、物品。
物品が、約20重量%〜約40重量%の1種以上の炭水化物系ポリマー材料と、約65重量%〜約85重量%の1種以上の石油化学系ポリマー材料と、を含む、項目10の物品。
91日後に生分解するポリマー内容物の量が、約55重量%の水及び約45重量%の有機固形物を有する接種材料を使用して約52℃の温度で行われるバイオメタン潜在性試験の結果に基づいて、約30%〜約50%である、項目11の物品。
62日後に生分解するポリマー内容物の量が、約55重量%の水及び約45重量%の有機固形物を有する接種材料を使用して約52℃の温度で行われるバイオメタン潜在性試験の結果に基づいて、約25%〜約35%である、項目10〜12のいずれか1つの物品。
1種以上の石油化学系ポリマー材料が、第1の石油化学系ポリマー材料及び第2の石油化学系ポリマー材料を含み、第2の石油化学系ポリマー材料が、ASTM D6400標準に従って堆肥化可能である、項目10〜13のいずれか1つの物品。
1種以上の石油化学系ポリマー材料を提供することと、
1種以上の炭水化物を含む1種以上の炭水化物系ポリマー材料を提供することと、
1種以上の石油化学系ポリマー材料と1種以上の炭水化物系ポリマー材料とを混合して、材料の混合物を生成することと、
約120℃〜約180℃の範囲に含まれる温度で材料の混合物を加熱することと、
材料の混合物を使用してフィルムを生成することと、を含み、
フィルムが、1種以上の石油化学系ポリマー材料及び1種以上の炭水化物系ポリマー材料から構成されるポリマー内容物を含み、
91日後に生分解するポリマー内容物の量は、約55重量%の水及び約45重量%の有機固形物を有する接種材料を使用して約52℃の温度で行われるバイオメタン潜在性試験の結果に基づいて、1種以上の炭水化物の量よりも多い、プロセス。
1種以上の炭水化物系ポリマー材料が、第1のデンプン及び第2のデンプンを含み、
約55重量%の水及び約45重量%の有機固形物を有する接種材料を使用して約52℃の温度で行われるバイオメタン潜在性試験の結果に基づいて、第1のデンプンの実質的に全て及び第2のデンプンの実質的に全てが91日後に生分解する、項目15のプロセス。
材料の混合物が、
約1重量%〜約9重量%の1種以上の相溶化剤と、
約10重量%〜約40重量%の1種以上の炭水化物系ポリマー材料と、
約60重量%〜約89重量%の1種以上の石油化学系ポリマー材料と、を含む、項目15または16のプロセス。
19.袋が、約0.02mm〜約0.05mmの厚さを有し、その袋が、約5L〜約20Lの容積を有するキャビティを含む、項目15〜18のいずれか1つのプロセス。
材料の混合物が、押出機の複数のチャンバ内で加熱され、
押出機の第1のチャンバが第1の温度に設定され、
押出機の第2のチャンバが第1の温度とは異なる第2の温度に設定される、項目15〜19のいずれか1つのプロセス。
27%の獣脂グリセリン(99%の純粋なグリセリン)、73%のデンプン、及び<1%の水を含有するデンプン系ポリマーを、それぞれ25重量%、70重量%、及び5重量%の割合でLLDPE及び無水変性LLDPEと混合した。11個のサンプルを調製し、吹き込んでフィルムとした。使用した押出機の温度設定を表1に示す。B1、B2、B3、B4、及びB5は、押出機のバレルの異なる位置での温度設定を指し、AD1、D1、及びD2は、押出機のダイ部位における異なる位置での温度設定を指す。
押出機のブロー設定を表2に示す。
得られたフィルムは、6.5%のグリセリン、18.5%のデンプン、70%のLLDPE、及び5%の無水変性LLDPEを含有していた。次いで、ASTM D1709に従って降下ダーツ衝撃試験を使用してフィルムを試験した。これらの試験の強度試験結果を表3に示す。
実施例2
27%の獣脂グリセリン(99%の純粋なグリセリン)、73%のデンプン、及び<1%の水を含有するデンプン系ポリマーを、それぞれ25重量%、70重量%、及び5重量%の割合でLLDPE及び無水変性LLDPEと混合した。2つのサンプルを調製し、吹き込んでフィルムとした。使用した押出機の温度設定を表4に示す。
押出機のブロー設定を表5に示す。
得られたフィルムは、6.5%のグリセリン、18.5%のデンプン、70%のLLDPE、及び5%の無水変性LLDPEを含有していた。次いで、ASTM D1709に従って降下ダーツ衝撃試験を使用してフィルムを試験した。これらの試験の強度試験結果を表6に示す。
実施例3
デンプンの様々な組み合わせの強度特性を試験するために、27%の獣脂グリセリン(99%の純粋なグリセリン)、73%のデンプン、及び<1%の水を含有する17個のデンプン系ポリマーを、それぞれ25重量%、70重量%、及び5重量%の割合でLLDPE及び無水変性LLDPEと混合した。次いで、得られた混合物を押出し、吹き込んでフィルムとした。得られたフィルムは、6.5%のグリセリン、18.5%のデンプン、70%のLLDPE、及び5%の無水変性LLDPEを含有していた。次いで、ASTM D1709に従って降下ダーツ落下衝撃試験を使用してフィルムを試験した。試験したデンプンの組み合わせ及び強度試験結果を表7に示す。表7に示される結果から分かるように、デンプンの混合物から形成されたサンプルは、単一のデンプンから形成されたサンプルのダーツ落下衝撃試験値より大きいダーツ落下衝撃試験値を有する。
実施例4
実施例3に記載されたものと同じプロトコルを使用して、11個のデンプンの組み合わせを試験した。具体的には、27%の獣脂グリセリン(99%の純粋なグリセリン)、73%のデンプン、及び<1%の水を含有する11個のデンプン系ポリマーを、それぞれ25重量%、70重量%、及び5重量%の割合でLLDPE及び無水変性LLDPEと混合した。次いで、得られた混合物を押出し、吹き込んでフィルムとした。得られたフィルムは、6.5%のグリセリン、18.5%のデンプン、70%のLLDPE、及び5%の無水変性LLDPEを含有していた。次いで、ASTM D1709に従って降下ダーツ衝撃試験を使用してフィルムを試験した。試験したデンプンの組み合わせ及び強度試験結果を表8に示す。表7に示される結果と同じように、表8の結果は、デンプンの混合物から形成されたサンプルが、単一のデンプンから形成されたサンプルのダーツ落下衝撃試験値より大きいダーツ落下衝撃試験値を有することを示している。
実施例5
27%の獣脂グリセリン(99%の純粋なグリセリン)、73%のデンプン、及び<1%の水を含有するデンプン系ポリマーを、それぞれ25重量%、70重量%、及び5重量%の割合でLLDPE及び無水変性LLDPEと混合した。そのデンプンは、90重量%のトウモロコシデンプンと10重量%のジャガイモデンプンとのブレンドであった。次いで、得られた混合物を押出し、吹き込んでフィルムとした。得られたフィルムは、6.5%のグリセリン、18.5%のデンプン、70%のLLDPE、及び5%の無水変性LLDPEを含有していた。比較のために、100%のLLDPEを含有する第2のフィルムも調製した。様々な試験方法を使用して多くの強度特性を試験した。その結果を表10に示す。表10では、横方向は(TD)と略されており、縦方向は(MD)と略されている。表10に示されている結果は、デンプン系ポリマーブレンドから形成されたサンプルが、LLDPEサンプルに関して実施された強度試験のいくつかの値よりも高い強度試験のいくつかの値を有することを示している。
実施例6
7つのサンプルを32日間試験して、バイオメタン潜在性試験を使用して生分解特性を決定し、メタン生成に基づく嫌気的生分解についての潜在性を全メタン生成潜在性の百分率として決定した。バイオメタン潜在性試験は、実物大の嫌気性消化槽(埋立地)の条件を再現することを意図していた。バイオメタン潜在性試験は、約55重量%の水及び約45重量%の有機固形物を有する接種材料を使用して約52℃の温度で行われた。陽性対照サンプルはセルロースであり、陰性対照サンプルは未処理のポリエチレンであった。4つのサンプル(957、958、959、及び960と称される)の結果を図3A及び3Bならびに表11に示す。
サンプル961、962、及び963についてのバイオメタン潜在性試験の結果を図4A及び4B、ならびに表12に示す。
試験したサンプルの内容物及び形態は表13において見つけられ得る。デンプン系ポリマー材料は、27%のグリセリン(99%の純度)、73%のデンプン、及び<1%の水を含んでいた。「Ecoflex」は、BASF製のEcoflex(登録商標)プラスチック製品を指す。
実施例7
7つのサンプルを91日間試験して、約55重量%の水及び約45重量%の有機固形物を有する接種材料を使用して約52℃の温度で行われるバイオメタン潜在性試験を使用して生分解特性を決定し、メタン生成に基づく嫌気的生分解についての潜在性を全メタン生成潜在性の百分率として決定した。陽性対照サンプルはセルロースであり、陰性対照サンプルは未処理のポリエチレンであった。サンプル番号957、958、959、及び960(表13に示す組成物)の結果を図5A及び5B、ならびに表14に示す。
サンプル番号961、962、及び963(表13に示す組成物)のバイオメタン潜在性試験の結果を図6A及び6B、ならびに表15に示す。
実施例8
フィルムを71日間試験して、約55重量%の水及び約45重量%の有機固形物を有する接種材料を使用して約52℃の温度で行われるバイオメタン潜在性試験を使用して生分解特性を決定し、メタン生成に基づく嫌気的生分解についての潜在性を全メタン生成潜在性の百分率として決定した。陽性対照サンプルはセルロースであり、陰性対照サンプルは未処理のポリエチレンであった。そのフィルムは、25%のデンプン系ポリマー材料(27%のグリセリン(99%の純度)、73%のデンプン、及び<1%の水を含有する)、1%の生物圏添加剤、5%の無水マレイン酸相溶化剤、及び69%の変性LLDPEを含有していた。サンプル983のバイオメタン潜在性試験の結果を図7A及び7B、ならびに表16に示す。
実施例9
8つのサンプル(サンプル番号957〜963及び983、実施例5及び7で示された組成物)を91日間試験して、約55重量%の水及び約45重量%の有機固形物を有する接種材料を使用して約52℃の温度で行われるバイオメタン潜在性試験を使用して生分解特性を決定し、メタン生成に基づく嫌気的生分解についての潜在性を全メタン生成潜在性の百分率として決定した。陽性対照サンプルはセルロースであり、陰性対照サンプルは未処理のポリエチレンであった。結果を表17に示す。表17に示されている結果は、デンプン系ポリマーとポリオレフィン系ポリマーとの混合物から形成されたサンプルが、そのデンプン系ポリマーの量より多い量を生分解することを示している。いくつかの場合では、存在するデンプン系ポリマーの量よりも多い量を生分解したサンプルは、生分解向上添加剤を含んでいなかった。
実施例10
本特許出願の出願時のASTM D6400標準を使用して4つのサンプル(サンプル番号100、200、300、及び400)を堆肥性について試験した。ASTM D6400標準は、植物毒性試験手順を規定しており、ASTM D5338−11試験に従って物品の生分解が測定されること、及び元素分析はC.F.R.40のパート503.13の表3を利用することを示している。サンプルの組成及び堆肥性試験の結果の生分解部分を表18に示す。デンプン系ポリマー材料は、90%のトウモロコシデンプン及び10%のジャガイモデンプンを含むデンプンのブレンドであった。第1の石油化学系ポリマー材料は、メタロセン触媒を使用して生成された線状低密度ポリエチレンであった。サンプル100及び200用の相溶化剤は、DuPont(登録商標)製のBynel(登録商標)相溶化剤であり、サンプル300及び400用の相溶化剤は、Dow(登録商標)製のAmplify(商標)相溶化剤であった。サンプル100及び200用の生分解向上添加剤は、Biosphere(登録商標)からのものであり、サンプル300用の生分解向上添加剤は、ENSOからのものであった。第2の石油化学系ポリマー材料は、ASTM D6400標準に従って堆肥化可能である化石原料系プラスチックであるBASF製のecoflex(登録商標)であった。98日の生分解性の結果は、98日後のサンプルについての二酸化炭素の理論的最大量の百分率として試験チャンバの二酸化炭素測定値を示した。180日の生分解性の結果は、180日後の二酸化炭素の理論的最大量の百分率として試験チャンバの二酸化炭素測定値を示した。
結論
最後に、構造的特徴及び/または方法論的動作に特定の言語で様々な実施を記載したが、添えられた説明で定義される主題は必ずしも説明した特定の特徴または動作に限定されないことを理解されたい。むしろ、特定の特徴及び動作は、特許請求される主題を実施する例示的な形態として開示されている。
関連出願に対する優先権主張及び相互参照 本出願は、2015年6月30日に出願された米国仮特許出願第62/187,231号、及び2015年9月14日に出願された米国特許出願第14/853,780号の利益及びそれらに対する優先権を主張するものであり、その両方の内容全体は参照によって本明細書に組み込まれる。
一実施では、物品を生成するためのプロセスは、1種以上の石油化学系ポリマー材料及び1種以上の炭水化物系ポリマー材料を提供することを含み得る。1種以上の石油化学系ポリマー材料及び1種以上の炭水化物系ポリマー材料は次いで混合され、加熱され得る。得られた混合物は、射出成形機、ブロー成形機、熱成形機などのプラスチック加工設備を使用して多数のプラスチック製品に押出することができ、押出された混合物にガスを注入してフィルムを形成することができる。任意に、押出されたフィルムは次いで、袋または別の種類の物品に加工され得る。
図1は、生分解性材料を含む物品を製造する例示的なプロセス100を示している。102では、プロセス100は、1種以上の石油化学系ポリマー材料を提供することを含み得る。また、104では、プロセス100は、1種以上の炭水化物系ポリマー材料を提供することを含み得る。いくつかの場合では、1種以上の炭水化物系ポリマー材料は、1種以上のデンプン系ポリマー材料を含み得る。1種以上の炭水化物系ポリマー材料及び1種以上の石油化学系ポリマー材料は、ペレット、粉末、ナルドール(nurdle)、スラリー、及び/または液体などの特定の形態で提供され得る。特定の実施形態では、ペレットが使用され得る。
D882)、及びエルメンドルフ引裂試験(ASTM D1922)などの試験を介して特性化される強度特性を有し得る。一実施では、物品は、少なくとも約150g、少なくとも約175g、少なくとも約200g、少なくとも約225g、少なくとも約250g、少なくとも約275g、または少なくとも約300gのダーツ落下衝撃試験値を有し得る。別の実施では、物品は、約400g以下、約375g以下、約350g以下、または約325g以下のダーツ落下衝撃試験値を有し得る。実例的な実施では、物品は、約140g〜約425gのダーツ落下衝撃試験値を有し得る。別の実例的な実施では、物品は、約200g〜約400gのダーツ落下衝撃試験値を有し得る。追加の実例的な例では、物品は、約250g〜約350gのダーツ落下衝撃試験値を有し得る。更なる実例的な例では、物品は、約265g〜約330gのダーツ落下衝撃試験値を有し得る。
特定の実施では、フィルム224は、生分解を向上させる添加剤を実質的に含まず、かつ約22重量%〜約27重量%のデンプンの混合物を含むデンプン系ポリマー材料及び約67重量%〜約73重量%のポリエチレン含有ポリマー材料から形成され得る。これらの状況では、フィルム224は、32日後のバイオメタン潜在性試験に従って約12%〜約20%の生分解を有し得る。また、62日後では、フィルム224は、バイオメタン潜在性試験に従って約26%〜約34%の生分解を有し得る。更に、91日後では、フィルム224は、バイオメタン潜在性試験に従って約30%〜約40%の生分解を有し得る。
本開示の実施形態は、以下の条項の観点から説明され得る。
第1のデンプン及び第2のデンプンを含むデンプン系ポリマー材料と、
ポリオレフィン系ポリマー材料と、を含む、ポリマー内容物を含む物品であって、
91日後に生分解するポリマー内容物の量が、約55重量%の水及び約45重量%の有機固形物を有する接種材料を使用して約52℃の温度で行われるバイオメタン潜在性試験の結果に基づいて、第1のデンプン及び第2のデンプンの量よりも多い、物品。
約55重量%の水及び約45重量%の有機固形物を有する接種材料を使用して約52℃の温度で行われるバイオメタン潜在性試験に従って測定して、デンプン系ポリマー材料の実質的に全てが91日後に生分解する、項目1の物品。
物品が、約0.5重量%〜約2.5重量%の量で存在する生分解向上添加剤を更に含む、項目1または2の物品。
物品が、生分解向上添加剤を実質的に含まない、項目1または2の物品。
5.
物品が、約55重量%の水及び約45重量%の有機固形物を有する接種材料を使用して約52℃の温度で行われるバイオメタン潜在性試験の結果に基づいて、デンプン系ポリマー材料の量よりも約5%〜約60%多い91日後の物品の生分解の量を有する、項目4の物品。
デンプン系ポリマー材料が、1種以上の可塑剤を含む、項目1〜5のいずれか1つの物品。
第1のデンプンが、ジャガイモ、トウモロコシ、またはタピオカのうちの1種に由来し、第2のデンプンが、ジャガイモ、トウモロコシ、またはタピオカのうちの異なる1種に由来する、項目1〜6のいずれか1つの物品。
第1の量の第1のデンプンが、デンプン系ポリマー材料の約10重量%〜約25重量%を構成し、第2の量の第2のデンプンが、デンプン系ポリマー材料の約55%〜85%を構成する、項目1〜7のいずれか1つの物品。
物品の約3重量%〜約7重量%の量で存在する相溶化剤を更に含む、項目1〜8のいずれか1つの物品。
1種以上の炭水化物を含む1種以上の炭水化物系ポリマー材料と、
1種以上の石油化学系ポリマー材料と、を含む、ポリマー内容物を含む物品であって、
91日後に生分解するポリマー内容物の量が、約50重量%の水〜約60重量%の水及び約40重量%の有機固形物〜約50重量%の有機固形物を有する接種材料を使用して約40℃〜約50℃の温度で行われるバイオメタン潜在性試験の結果に基づいて、1種以上の炭水化物の量よりも多い、物品。
物品が、約20重量%〜約40重量%の1種以上の炭水化物系ポリマー材料と、約65重量%〜約85重量%の1種以上の石油化学系ポリマー材料と、を含む、項目10の物品。
91日後に生分解するポリマー内容物の量が、約55重量%の水及び約45重量%の有機固形物を有する接種材料を使用して約52℃の温度で行われるバイオメタン潜在性試験の結果に基づいて、約30%〜約50%である、項目11の物品。
62日後に生分解するポリマー内容物の量が、約55重量%の水及び約45重量%の有機固形物を有する接種材料を使用して約52℃の温度で行われるバイオメタン潜在性試験の結果に基づいて、約25%〜約35%である、項目10〜12のいずれか1つの物品。
1種以上の石油化学系ポリマー材料が、第1の石油化学系ポリマー材料及び第2の石油化学系ポリマー材料を含み、第2の石油化学系ポリマー材料が、ASTM D6400標準に従って堆肥化可能である、項目10〜13のいずれか1つの物品。
1種以上の石油化学系ポリマー材料を提供することと、
1種以上の炭水化物を含む1種以上の炭水化物系ポリマー材料を提供することと、
1種以上の石油化学系ポリマー材料と1種以上の炭水化物系ポリマー材料とを混合して、材料の混合物を生成することと、
約120℃〜約180℃の範囲に含まれる温度で材料の混合物を加熱することと、
材料の混合物を使用してフィルムを生成することと、を含み、
フィルムが、1種以上の石油化学系ポリマー材料及び1種以上の炭水化物系ポリマー材料から構成されるポリマー内容物を含み、
91日後に生分解するポリマー内容物の量は、約55重量%の水及び約45重量%の有機固形物を有する接種材料を使用して約52℃の温度で行われるバイオメタン潜在性試験の結果に基づいて、1種以上の炭水化物の量よりも多い、プロセス。
1種以上の炭水化物系ポリマー材料が、第1のデンプン及び第2のデンプンを含み、
約55重量%の水及び約45重量%の有機固形物を有する接種材料を使用して約52℃の温度で行われるバイオメタン潜在性試験の結果に基づいて、第1のデンプンの実質的に全て及び第2のデンプンの実質的に全てが91日後に生分解する、項目15のプロセス。
材料の混合物が、
約1重量%〜約9重量%の1種以上の相溶化剤と、
約10重量%〜約40重量%の1種以上の炭水化物系ポリマー材料と、
約60重量%〜約89重量%の1種以上の石油化学系ポリマー材料と、を含む、項目15または16のプロセス。
19.袋が、約0.02mm〜約0.05mmの厚さを有し、その袋が、約5L〜約20Lの容積を有するキャビティを含む、項目15〜18のいずれか1つのプロセス。
材料の混合物が、押出機の複数のチャンバ内で加熱され、
押出機の第1のチャンバが第1の温度に設定され、
押出機の第2のチャンバが第1の温度とは異なる第2の温度に設定される、項目15〜19のいずれか1つのプロセス。
27%の獣脂グリセリン(99%の純粋なグリセリン)、73%のデンプン、及び<1%の水を含有するデンプン系ポリマーを、それぞれ25重量%、70重量%、及び5重量%の割合でLLDPE及び無水変性LLDPEと混合した。11個のサンプルを調製し、吹き込んでフィルムとした。使用した押出機の温度設定を表1に示す。B1、B2、B3、B4、及びB5は、押出機のバレルの異なる位置での温度設定を指し、AD1、D1、及びD2は、押出機のダイ部位における異なる位置での温度設定を指す。
押出機のブロー設定を表2に示す。
得られたフィルムは、6.5%のグリセリン、18.5%のデンプン、70%のLLDPE、及び5%の無水変性LLDPEを含有していた。次いで、ASTM D1709に従って降下ダーツ衝撃試験を使用してフィルムを試験した。これらの試験の強度試験結果を表3に示す。
実施例2
27%の獣脂グリセリン(99%の純粋なグリセリン)、73%のデンプン、及び<1%の水を含有するデンプン系ポリマーを、それぞれ25重量%、70重量%、及び5重量%の割合でLLDPE及び無水変性LLDPEと混合した。2つのサンプルを調製し、吹き込んでフィルムとした。使用した押出機の温度設定を表4に示す。
押出機のブロー設定を表5に示す。
得られたフィルムは、6.5%のグリセリン、18.5%のデンプン、70%のLLDPE、及び5%の無水変性LLDPEを含有していた。次いで、ASTM D1709に従って降下ダーツ衝撃試験を使用してフィルムを試験した。これらの試験の強度試験結果を表6に示す。
実施例3
デンプンの様々な組み合わせの強度特性を試験するために、27%の獣脂グリセリン(99%の純粋なグリセリン)、73%のデンプン、及び<1%の水を含有する17個のデンプン系ポリマーを、それぞれ25重量%、70重量%、及び5重量%の割合でLLDPE及び無水変性LLDPEと混合した。次いで、得られた混合物を押出し、吹き込んでフィルムとした。得られたフィルムは、6.5%のグリセリン、18.5%のデンプン、70%のLLDPE、及び5%の無水変性LLDPEを含有していた。次いで、ASTM D1709に従って降下ダーツ落下衝撃試験を使用してフィルムを試験した。試験したデンプンの組み合わせ及び強度試験結果を表7に示す。表7に示される結果から分かるように、デンプンの混合物から形成されたサンプルは、単一のデンプンから形成されたサンプルのダーツ落下衝撃試験値より大きいダーツ落下衝撃試験値を有する。
実施例4
実施例3に記載されたものと同じプロトコルを使用して、11個のデンプンの組み合わせを試験した。具体的には、27%の獣脂グリセリン(99%の純粋なグリセリン)、73%のデンプン、及び<1%の水を含有する11個のデンプン系ポリマーを、それぞれ25重量%、70重量%、及び5重量%の割合でLLDPE及び無水変性LLDPEと混合した。次いで、得られた混合物を押出し、吹き込んでフィルムとした。得られたフィルムは、6.5%のグリセリン、18.5%のデンプン、70%のLLDPE、及び5%の無水変性LLDPEを含有していた。次いで、ASTM D1709に従って降下ダーツ衝撃試験を使用してフィルムを試験した。試験したデンプンの組み合わせ及び強度試験結果を表8に示す。表7に示される結果と同じように、表8の結果は、デンプンの混合物から形成されたサンプルが、単一のデンプンから形成されたサンプルのダーツ落下衝撃試験値より大きいダーツ落下衝撃試験値を有することを示している。
実施例5
27%の獣脂グリセリン(99%の純粋なグリセリン)、73%のデンプン、及び<1%の水を含有するデンプン系ポリマーを、それぞれ25重量%、70重量%、及び5重量%の割合でLLDPE及び無水変性LLDPEと混合した。そのデンプンは、90重量%のトウモロコシデンプンと10重量%のジャガイモデンプンとのブレンドであった。次いで、得られた混合物を押出し、吹き込んでフィルムとした。得られたフィルムは、6.5%のグリセリン、18.5%のデンプン、70%のLLDPE、及び5%の無水変性LLDPEを含有していた。比較のために、100%のLLDPEを含有する第2のフィルムも調製した。様々な試験方法を使用して多くの強度特性を試験した。その結果を表10に示す。表10では、横方向は(TD)と略されており、縦方向は(MD)と略されている。表10に示されている結果は、デンプン系ポリマーブレンドから形成されたサンプルが、LLDPEサンプルに関して実施された強度試験のいくつかの値よりも高い強度試験のいくつかの値を有することを示している。
実施例6
7つのサンプルを32日間試験して、バイオメタン潜在性試験を使用して生分解特性を決定し、メタン生成に基づく嫌気的生分解についての潜在性を全メタン生成潜在性の百分率として決定した。バイオメタン潜在性試験は、実物大の嫌気性消化槽(埋立地)の条件を再現することを意図していた。バイオメタン潜在性試験は、約55重量%の水及び約45重量%の有機固形物を有する接種材料を使用して約52℃の温度で行われた。陽性対照サンプルはセルロースであり、陰性対照サンプルは未処理のポリエチレンであった。4つのサンプル(957、958、959、及び960と称される)の結果を図3A及び3Bならびに表11に示す。
サンプル961、962、及び963についてのバイオメタン潜在性試験の結果を図4A及び4B、ならびに表12に示す。
試験したサンプルの内容物及び形態は表13において見つけられ得る。デンプン系ポリマー材料は、27%のグリセリン(99%の純度)、73%のデンプン、及び<1%の水を含んでいた。「Ecoflex」は、BASF製のEcoflex(登録商標)プラスチック製品を指す。
実施例7
7つのサンプルを91日間試験して、約55重量%の水及び約45重量%の有機固形物を有する接種材料を使用して約52℃の温度で行われるバイオメタン潜在性試験を使用して生分解特性を決定し、メタン生成に基づく嫌気的生分解についての潜在性を全メタン生成潜在性の百分率として決定した。陽性対照サンプルはセルロースであり、陰性対照サンプルは未処理のポリエチレンであった。サンプル番号957、958、959、及び960(表13に示す組成物)の結果を図5A及び5B、ならびに表14に示す。
サンプル番号961、962、及び963(表13に示す組成物)のバイオメタン潜在性試験の結果を図6A及び6B、ならびに表15に示す。
実施例8
フィルムを71日間試験して、約55重量%の水及び約45重量%の有機固形物を有する接種材料を使用して約52℃の温度で行われるバイオメタン潜在性試験を使用して生分解特性を決定し、メタン生成に基づく嫌気的生分解についての潜在性を全メタン生成潜在性の百分率として決定した。陽性対照サンプルはセルロースであり、陰性対照サンプルは未処理のポリエチレンであった。そのフィルムは、25%のデンプン系ポリマー材料(27%のグリセリン(99%の純度)、73%のデンプン、及び<1%の水を含有する)、1%の生物圏添加剤、5%の無水マレイン酸相溶化剤、及び69%の変性LLDPEを含有していた。サンプル983のバイオメタン潜在性試験の結果を図7A及び7B、ならびに表16に示す。
実施例9
8つのサンプル(サンプル番号957〜963及び983、実施例5及び7で示された組成物)を91日間試験して、約55重量%の水及び約45重量%の有機固形物を有する接種材料を使用して約52℃の温度で行われるバイオメタン潜在性試験を使用して生分解特性を決定し、メタン生成に基づく嫌気的生分解についての潜在性を全メタン生成潜在性の百分率として決定した。陽性対照サンプルはセルロースであり、陰性対照サンプルは未処理のポリエチレンであった。結果を表17に示す。表17に示されている結果は、デンプン系ポリマーとポリオレフィン系ポリマーとの混合物から形成されたサンプルが、そのデンプン系ポリマーの量より多い量を生分解することを示している。いくつかの場合では、存在するデンプン系ポリマーの量よりも多い量を生分解したサンプルは、生分解向上添加剤を含んでいなかった。
実施例10
本特許出願の出願時のASTM D6400標準を使用して4つのサンプル(サンプル番号100、200、300、及び400)を堆肥性について試験した。ASTM D6400標準は、植物毒性試験手順を規定しており、ASTM D5338−11試験に従って物品の生分解が測定されること、及び元素分析はC.F.R.40のパート503.13の表3を利用することを示している。サンプルの組成及び堆肥性試験の結果の生分解部分を表18に示す。デンプン系ポリマー材料は、90%のトウモロコシデンプン及び10%のジャガイモデンプンを含むデンプンのブレンドであった。第1の石油化学系ポリマー材料は、メタロセン触媒を使用して生成された線状低密度ポリエチレンであった。サンプル100及び200用の相溶化剤は、DuPont(登録商標)製のBynel(登録商標)相溶化剤であり、サンプル300及び400用の相溶化剤は、Dow(登録商標)製のAmplify(商標)相溶化剤であった。サンプル100及び200用の生分解向上添加剤は、Biosphere(登録商標)からのものであり、サンプル300用の生分解向上添加剤は、ENSOからのものであった。第2の石油化学系ポリマー材料は、ASTM D6400標準に従って堆肥化可能である化石原料系プラスチックであるBASF製のecoflex(登録商標)であった。98日の生分解性の結果は、98日後のサンプルについての二酸化炭素の理論的最大量の百分率として試験チャンバの二酸化炭素測定値を示した。180日の生分解性の結果は、180日後の二酸化炭素の理論的最大量の百分率として試験チャンバの二酸化炭素測定値を示した。
D6400試験の生分解部分の結果を示している。図8Bは、サンプル200についてASTM D5338に従って実施されたASTM D6400試験の生分解部分の結果を示している。図9Aは、サンプル300についてASTM D5338に従って実施されたASTM D6400試験の生分解部分の結果を示している。9Bは、サンプル400についてASTM D5338に従って実施されたASTM D6400試験の生分解部分の結果を示している。ASTM D6400試験の生分解部分の結果は、180日後において、サンプル100、300、及び400中のある量の第1の石油化学系ポリマー材料が部分的に分解したことを示しているが、その理由は、試験チャンバにおいて測定された二酸化炭素の量が、これらのサンプルに含まれるデンプン系ポリマー材料の百分率よりも高いからである。それ故、二酸化炭素放出量の残りの少なくとも一部は、第1の石油化学系ポリマー材料の分解によるものである。この観察には、生分解向上添加剤を含まないサンプル400が含まれる。
結論
最後に、構造的特徴及び/または方法論的動作に特定の言語で様々な実施を記載したが、添えられた説明で定義される主題は必ずしも説明した特定の特徴または動作に限定されないことを理解されたい。むしろ、特定の特徴及び動作は、特許請求される主題を実施する例示的な形態として開示されている。
Claims (14)
- 第1のデンプン及び第2のデンプンを含むデンプン系ポリマー材料と、
ポリオレフィン系ポリマー材料と、を含む、ポリマー内容物を含む物品であって、
91日後に生分解する前記ポリマー内容物の量が、約55重量%の水及び約45重量%の有機固形物を有する接種材料を使用して約52℃の温度で行われるバイオメタン潜在性試験の結果に基づいて、前記第1のデンプン及び前記第2のデンプンの量よりも多い、物品。 - 約55重量%の水及び約45重量%の有機固形物を有する接種材料を使用して約52℃の温度で行われる前記バイオメタン潜在性試験に従って測定して、前記デンプン系ポリマー材料の実質的に全てが91日後に生分解する、請求項1に記載の物品。
- 前記物品が、約0.5重量%〜約2.5重量%の量で存在する生分解向上添加剤を更に含む、請求項1に記載の物品。
- 前記物品が、生分解向上添加剤を実質的に含まない、請求項1に記載の物品。
- 前記物品が、約55重量%の水及び約45重量%の有機固形物を有する接種材料を使用して約52℃の温度で行われる前記バイオメタン潜在性試験の結果に基づいて、前記デンプン系ポリマー材料の量よりも約5%〜約60%多い91日後の前記物品の生分解の量を有する、請求項4に記載の物品。
- 前記デンプン系ポリマー材料が、1種以上の可塑剤を含む、請求項1に記載の物品。
- 前記第1のデンプンが、ジャガイモ、トウモロコシ、またはタピオカのうちの1種に由来し、
前記第2のデンプンが、ジャガイモ、トウモロコシ、またはタピオカのうちの異なる1種に由来し、
前記第1のデンプンの第1の量は、前記デンプン系ポリマー材料の約10重量%〜約25重量%を構成し、
前記第2のデンプンの第2の量は、前記デンプン系ポリマー材料の約55重量%〜約85重量%を構成する、請求項1に記載の物品。 - 1種以上の炭水化物を含む1種以上の炭水化物系ポリマー材料と、
1種以上の石油化学系ポリマー材料と、を含む、ポリマー内容物を含む物品であって、
91日後に生分解する前記ポリマー内容物の量が、約50重量%の水〜約60重量%の水及び約40重量%の有機固形物〜約50重量%の有機固形物を有する接種材料を使用して約40℃〜約50℃の温度で行われるバイオメタン潜在性試験の結果に基づいて、前記1種以上の炭水化物の量よりも多い、物品。 - 前記物品が、約20重量%〜約40重量%の前記1種以上の炭水化物系ポリマー材料と、約65重量%〜約85重量%の前記1種以上の石油化学系ポリマー材料と、を含む、請求項8に記載の物品。
- 91日後に生分解する前記ポリマー内容物の前記量が、約55重量%の水及び約45重量%の有機固形物を有する接種材料を使用して約52℃の温度で行われる前記バイオメタン潜在性試験の結果に基づいて、約30%〜約50%である、請求項9に記載の物品。
- 62日後に生分解する前記ポリマー内容物の前記量が、約55重量%の水及び約45重量%の有機固形物を有する接種材料を使用して約52℃の温度で行われる前記バイオメタン潜在性試験の結果に基づいて、約25%〜約35%である、請求項8に記載の物品。
- 1種以上の石油化学系ポリマー材料を提供することと、
1種以上の炭水化物を含む1種以上の炭水化物系ポリマー材料を提供することと、
前記1種以上の石油化学系ポリマー材料と前記1種以上の炭水化物系ポリマー材料とを混合して、材料の混合物を生成することと、
約120℃〜約180℃の範囲に含まれる温度で前記材料の混合物を加熱することと、
前記材料の混合物を使用してフィルムを生成することと、を含み、
前記フィルムが、前記1種以上の石油化学系ポリマー材料及び前記1種以上の炭水化物系ポリマー材料から構成されるポリマー内容物を含み、
91日後に生分解する前記ポリマー内容物の量は、約55重量%の水及び約45重量%の有機固形物を有する接種材料を使用して約52℃の温度で行われるバイオメタン潜在性試験の結果に基づいて、前記1種以上の炭水化物の量よりも多い、プロセス。 - 前記材料の混合物が、
約1重量%〜約9重量%の1種以上の相溶化剤と、
約10重量%〜約40重量%の前記1種以上の炭水化物系ポリマー材料と、
約60重量%〜約89重量%の前記1種以上の石油化学系ポリマー材料と、を含む、請求項12に記載のプロセス。 - 前記フィルムから袋を生成することを更に含み、前記袋が、約0.02mm〜約0.05mmの厚さを有し、前記袋が、約5L〜約20Lの容積を有するキャビティを含む、請求項12に記載のプロセス。
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