JP2021191881A - 生分解性材料で形成された物品 - Google Patents
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Abstract
【課題】生分解性材料で形成された物品を与える。【解決手段】1種以上の石油化学系ポリマー及び1種以上の炭水化物系ポリマーを使用して生成された物品の強度特性及び生分解が本明細書に記載されている。相溶化剤が任意に物品に含まれ得る。いくつかの場合では、物品はフィルムまたは袋を含み得る。【選択図】図1
Description
本発明は生分解性材料で形成された物品に関する。
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。
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。
伝統的な石油化学系プラスチックは、強く、軽量で耐久性があるように編成される。しかしながら、これらのプラスチックは、典型的には生分解性ではなく、その結果、何億トンものプラスチックが海洋の埋立地またはフロートに存在する。プラスチック廃棄物の量を削減する試みにおいて、石油化学系プラスチックを使用して典型的に生成されたいくつかの物品は、生分解性材料を使用して生成されている。
本開示は、生分解性材料で形成される物品を対象とする。特に、本開示は、生分解性材料で形成される物品の強度特性及び生分解性を記載する。生分解性材料を有する物品を生成するプロセスも記載されている。いくつかの場合では、物品は、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の混合物から生成され得る。特定の例では、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。任意に、相溶化剤も物品を形成するために使用され得る。
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。
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。
詳細な説明は、添付の図面を参照して説明される。図面において、参照番号の最も左の桁(複数可)は、その参照番号が最初に現れる図面を特定している。異なる図面における同じ参照番号は、一般に、類似または同一の項目を示す。
本開示は、とりわけ、生分解性材料から形成される物品、ならびにそのような物品を生成するためのシステム及びプロセスを対象とする。一般に、本開示の物品は、1種以上の炭水化物系ポリマー材料を含む。物品はまた、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の混合物を使用して生成され得る。一実施では、物品は、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混合し、混合物を加熱し、混合物を押出することによって形成され得る。様々な実施形態では、炭水化物系ポリマー材料は、デンプン系ポリマー材料を含み得る。
本明細書に記載の物品は、射出成形、ブロー成形、熱成形、及び他のプラスチック製造プロセスを使用して生成される他の物品と共に、ブローフィルム設備を使用して作製されるフィルム、袋などの形態で生成され得る。本明細書で使用される場合、「フィルム」は、領域または容積を分離するために、品物を保持するために、障壁として及び/または印刷可能な表面として作用するために使用され得る1種以上のポリマー材料を含む薄い連続した物品を指す。本明細書で使用される場合、「袋」は、品物を収容及び/または輸送するために使用され得る、比較的薄く、柔軟なフィルムで作製された容器(container)を指す。
本明細書に記載の技術及びプロセスは、多数の手法で実施され得る。以下の図を参照して、例示的実施を以下に提供する。
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。
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。
また、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押出機に供給することを含み得る。例えば、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、押出機の1つ以上のホッパーに供給され得る。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及び1種以上の石油化学系ポリマー材料は、おおよそ同時に押出機に供給され得る。他の状況では、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、異なる時間に押出機に供給され得る。更に、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、押出機のチャンバに供給され得る。一実施では、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、押出機の同一のチャンバに供給され得る。別の実施では、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、押出機の異なるチャンバに供給され得る。
いくつかの場合では、石油化学系ポリマー材料はポリオレフィンを含み得る。例えば、石油化学系ポリマー材料には、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(PS)、耐衝撃性ポリスチレン(HIPS)、ナイロン、ポリメチルペンテン、ポリブテン、またはそれらの組み合わせが含まれ得る。様々な実施形態では、石油化学系ポリマー材料には、超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)、超低分子量ポリエチレン(ULMWPE)、高分子量ポリエチレン(HMWPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)、高密度架橋ポリエチレン(HDXLPE)、架橋ポリエチレン(PEXまたはXLPE)、中密度ポリエチレン(MDPE)、線状低密度ポリエチレン(LLDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、または超低密度ポリエチレン(VLDPE)が含まれ得る。特定の場合では、石油化学系ポリマー材料はLLDPEを含み得る。いくつかの場合では、LLDPEはメタロセン触媒を使用して形成され得る。
1種以上の炭水化物系ポリマー材料は、1種以上のデンプンを含み得る。例えば、1種以上のデンプンは、トウモロコシデンプン、タピオカデンプン、キャッサバデンプン、コムギデンプン、ジャガイモデンプン、コメデンプン、ソルガムデンプンなどの1種以上の植物から生成され得る。様々な実施形態では、デンプン系ポリマーは、2種以上の植物、3種以上の植物、または4種以上の植物に由来するデンプンの混合物を含み得る。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、可塑剤も含み得る。また、ある量の水が1種以上の炭水化物系ポリマー材料に存在し得る。
一実施では、1種以上の炭水化物系ポリマー材料は、少なくとも約65重量%の1種以上のデンプン、少なくとも約70重量%の1種以上のデンプン、少なくとも約75重量%の1種以上のデンプン、または少なくとも約80重量%の1種以上のデンプンを含み得る。また、1種以上の炭水化物系ポリマー材料は、約99重量%以下の1種以上のデンプン、約95重量%以下の1種以上のデンプン、約90重量%以下の1種以上のデンプン、または約85重量%以下の1種以上のデンプンを含み得る。実例的な例では、1種以上の炭水化物系ポリマー材料は、約60重量%〜約99重量%の1種以上のデンプンを含み得る。別の実例的な例では、1種以上の炭水化物系ポリマー材料は、約65重量%〜約80重量%の1種以上のデンプンを含み得る。
いくつかの実施形態では、デンプンは、デンプンの混合物に、少なくとも約5重量%、少なくとも約10重量%、少なくとも約15重量%、少なくとも約20重量%、少なくとも約25重量%、少なくとも約30重量%、少なくとも約35重量%、または少なくとも約40重量%の量で存在し得る。また、デンプンは、デンプンの混合物に、約95重量%以下、約90重量%以下、約85重量%以下、約80重量%以下、約75重量%以下、約70重量%以下、約65重量%以下、約60重量%以下、約55重量%以下、または約50重量%以下の量で存在し得る。いくつかの実施形態では、デンプンは、デンプンの混合物に、約20重量%〜約25重量%、約30重量%〜約35重量%、約45重量%〜約55重量%、または約70重量%〜約80重量%の量で存在し得る。
一実施では、1種以上の炭水化物系ポリマー材料は、第1のデンプンと第2のデンプンとの混合物を含み得る。これらの場合、炭水化物系ポリマー材料は、少なくとも約50重量%の第1のデンプン、少なくとも約55重量%の第1のデンプン、少なくとも約60重量%の第1のデンプン、少なくとも約65重量%の第1のデンプン、または少なくとも約70重量%の第1のデンプンを含み得る。また、炭水化物系ポリマー材料は、約95重量%以下の第1のデンプン、約90重量%以下の第1のデンプン、約85重量%以下の第1のデンプン、約80重量%以下の第1のデンプン、または約75重量%以下の第1のデンプンを含み得る。実例的な例では、炭水化物系ポリマー材料は、約50重量%〜約98重量%の第1のデンプンを含み得る。別の実例的な例では、炭水化物系ポリマー材料は、約55重量%〜約85重量%の第1のデンプンを含み得る。追加の実例的な例では、炭水化物系ポリマー材料は、約55重量%〜約70重量%の第1のデンプンを含み得る。更なる実例的な例では、炭水化物系ポリマー材料は、約75重量%〜約90重量%の第1のデンプンを含み得る。また、炭水化物系ポリマー材料は、約65重量%〜約75重量%の第1のデンプンを含み得る。
第1のデンプンと第2のデンプンとの混合物を有する炭水化物系材料に含まれる第2のデンプンに関して、炭水化物系ポリマー材料は、少なくとも約5重量%の第2のデンプン、少なくとも約10重量%の第2のデンプン、少なくとも約15重量%の第2のデンプン、少なくとも約20重量%の第2のデンプン、または少なくとも約25重量%の第2のデンプンを含み得る。また、炭水化物系ポリマー材料は、約50重量%以下の第2のデンプン、約45重量%以下の第2のデンプン、約40重量%以下の第2のデンプン、約35重量%以下の第2のデンプン、または約30重量%以下の第2のデンプンを含み得る。実例的な例では、炭水化物系ポリマー材料は、約2重量%〜約50重量%の第2のデンプンを含み得る。別の実例的な例では、炭水化物系ポリマー材料は、約10重量%〜約45重量%の第2のデンプンを含み得る。追加の実例的な例では、炭水化物系ポリマー材料は、約15重量%〜約25重量%の第2のデンプンを含み得る。更なる実例的な例では、炭水化物系ポリマー材料は、約35重量%〜約45重量%の第2のデンプンを含み得る。また、炭水化物系ポリマー材料は、約25重量%〜約35重量%の第2のデンプンを含み得る。
いくつかの実施では、1種以上の炭水化物系ポリマー材料は、第1のデンプンと、第2のデンプンと、第3のデンプンとの混合物を含み得る。例えば、炭水化物系ポリマー材料は、少なくとも約30重量%の第1のデンプン、少なくとも約35重量%の第1のデンプン、少なくとも約45重量%の第1のデンプン、少なくとも約50重量%の第1のデンプン、または少なくとも約55重量%の第1のデンプンを含み得る。また、炭水化物系ポリマー材料は、約80重量%以下の第1のデンプン、約75重量%以下の第1のデンプン、約70重量%以下の第1のデンプン、約65重量%以下の第1のデンプン、または約60重量%以下の第1のデンプンを含み得る。実例的な例では、炭水化物系材料は、約30重量%〜約80重量%の第1のデンプンを含み得る。別の実例的な例では、炭水化物系材料は、約30重量%〜約40重量%の第1のデンプンを含み得る。追加の実例的な例では、炭水化物系材料は、約45重量%〜約55重量%の第1のデンプンを含み得る。更なる実例的な例では、炭水化物系材料は、約55重量%〜約65重量%の第1のデンプンを含み得る。
また、第1のデンプンと、第2のデンプンと、第3のデンプンとの混合物を含む炭水化物系ポリマー材料において、炭水化物系ポリマー材料は、少なくとも約5重量%の第2のデンプン、少なくとも約10重量%の第2のデンプン、少なくとも約15重量%の第2のデンプン、または少なくとも約20重量%の第2のデンプンを含み得る。一実施では、炭水化物系ポリマー材料は、約40重量%以下の第2のデンプン、約35重量%以下の第2のデンプン、約30重量%以下の第2のデンプン、または約25重量%以下の第2のデンプンを含み得る。実例的な例では、炭水化物系ポリマー材料は、約5重量%〜約40重量%の第2のデンプンを含み得る。別の実例的な例では、炭水化物系ポリマー材料は、約15重量%〜約25重量%の第2のデンプンを含み得る。追加の実例的な例では、炭水化物系ポリマー材料は、約27重量%〜約38重量%の第2のデンプンを含み得る。
更に、炭水化物系ポリマー材料が、第1のデンプンと、第2のデンプンと、第3のデンプンとの混合物を含む場合、炭水化物系ポリマー材料は、少なくとも約5重量%の第3のデンプン、少なくとも約10重量%の第3のデンプン、少なくとも約15重量%の第3のデンプン、または少なくとも約20重量%の第3のデンプンを含み得る。一実施では、炭水化物系ポリマー材料は、約40重量%以下の第3のデンプン、約35重量%以下の第3のデンプン、約30重量%以下の第3のデンプン、または約25重量%以下の第3のデンプンを含み得る。実例的な例では、炭水化物系ポリマー材料は、約5重量%〜約40重量%の第3のデンプンを含み得る。別の実例的な例では、炭水化物系ポリマー材料は、約15重量%〜約25重量%の第3のデンプンを含み得る。追加の実例的な例では、炭水化物系ポリマー材料は、約27重量%〜約38重量%の第3のデンプンを含み得る。
1種以上の炭水化物系ポリマー材料に含まれる可塑剤には、ポリエチレングリコール、ソルビトール、グリセリン、多価アルコール可塑剤、ヒドロキシル基を有しない水素結合形成有機化合物、糖アルコールの無水物、動物性タンパク質、植物性タンパク質、脂肪族酸、フタル酸エステル、ジメチル及びジエチルスクシネート及び関連するエステル、グリセロールトリアセテート、グリセロールモノ及びジアセテート、グリセロールモノ、ジ、及びトリプロピオネート、ブタノエート、ステアレート、乳酸エステル、クエン酸エステル、アジピン酸エステル、ステアリン酸エステル、オレイン酸エステル、他の酸エステル、またはそれらの組み合わせが含まれ得る。特定の実施では、1種以上の炭水化物系ポリマー材料は、グリセリンを含み得る。
一実施では、1種以上の炭水化物系ポリマー材料は、少なくとも約12重量%の可塑剤、少なくとも約15重量%の可塑剤、少なくとも約18重量%の可塑剤、少なくとも約20重量%の可塑剤、または少なくとも約22重量%の可塑剤を含む。また、1種以上の炭水化物系ポリマー材料は、約35重量%以下の可塑剤、約32重量%以下の可塑剤、約30重量%以下の可塑剤、約28重量%以下の可塑剤、または約25重量%以下の可塑剤を含み得る。実例的な例では、1種以上の炭水化物系ポリマー材料は、約12重量%〜約35重量%の可塑剤を含み得る。別の実例的な例では、1種以上の炭水化物系ポリマー材料は、約15重量%〜約30重量%の可塑剤を含み得る。追加の実例的な例では、1種以上の炭水化物系ポリマー材料は、約18重量%〜約28重量%の可塑剤を含み得る。
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、約5重量%以下の水、約4重量%以下の水、約3重量%以下の水、約2重量%以下の水、または約1重量%以下の水を含む。また、1種以上の炭水化物系ポリマー材料は、少なくとも約0.1重量%の水、少なくとも約0.3重量%の水、少なくとも約0.6重量%の水、または少なくとも約0.8重量%の水を含み得る。実例的な例では、1種以上の炭水化物系ポリマー材料は、約0.1重量%〜約5重量%の水を含む。別の実例的な例では、1種以上の炭水化物系ポリマー材料は、約0.4重量%〜約2重量%の水を含む。追加の実例的な例では、1種以上の炭水化物系ポリマー材料は、約0.5重量%〜約1.5重量%の水を含み得る。
106では、プロセス100は、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を含む。いくつかの場合では、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材料との混合は、1つ以上の混合装置を使用して実施され得る。特定の実施では、機械的混合装置は、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するために使用され得る。一実施では、材料の混合物の構成要素の少なくとも一部は、押出機などの機器内で組み合わされ得る。他の実施では、材料の混合物の構成要素の少なくとも一部は、押出機に供給される前に組み合わされ得る。
様々な実施では、1種以上の炭水化物系ポリマー材料は、材料の混合物の少なくとも約5重量%、材料の混合物の少なくとも約10重量%、材料の混合物の少なくとも約15重量%、材料の混合物の少なくとも約20重量%、材料の混合物の少なくとも約25重量%、材料の混合物の少なくとも約30重量%、材料の混合物の少なくとも約35重量%、材料の混合物の少なくとも約40重量%、または材料の混合物の少なくとも約45重量%の量で材料の混合物に存在し得る。他の実施では、1種以上の炭水化物系ポリマー材料は、材料の混合物の約99重量%以下、材料の混合物の約95重量%以下、材料の混合物の約90重量%以下、材料の混合物の約80重量%以下、材料の混合物の約70重量%以下、材料の混合物の約60重量%以下、または材料の混合物の約50重量%以下の量で材料の混合物に存在し得る。また、1種以上の炭水化物系ポリマー材料は、材料の混合物の約20重量%〜約40重量%の量で材料の混合物に存在し得る。実例的な例では、材料の混合物は、約2重量%〜約98重量%の1種以上の炭水化物系ポリマー材料を含み得る。他の実例的な例では、材料の混合物は、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を含み得る。追加の実例的な例では、材料の混合物は、約20重量%〜約30重量%の1種以上の炭水化物系ポリマー材料を含み得る。更に実例的な例では、材料の混合物は、約50重量%〜約80重量%の1種以上の炭水化物系ポリマー材料を含み得る。また別の実例的な例では、材料の混合物は、約40重量%〜約60重量%の1種以上の炭水化物系ポリマー材料を含み得る。
いくつかの実施では、材料の混合物は、少なくとも約10重量%の1種以上の石油化学系ポリマー材料、少なくとも約15重量%の1種以上の石油化学系ポリマー材料、少なくとも約20重量%の1種以上の石油化学系ポリマー材料、少なくとも約25重量%の1種以上の石油化学系ポリマー材料、少なくとも約30重量%の1種以上の石油化学系ポリマー材料、少なくとも約35重量%の1種以上の石油化学系ポリマー材料、少なくとも約40重量%の1種以上の石油化学系ポリマー材料、少なくとも約45重量%の1種以上の石油化学系ポリマー材料、または少なくとも約50重量%の1種以上の石油化学系ポリマー材料を含み得る。また、材料の混合物は、約99重量%以下の1種以上の石油化学系ポリマー材料、約95重量%以下の1種以上の石油化学系ポリマー材料、約90重量%以下の1種以上の石油化学系ポリマー材料、約85重量%以下の1種以上の石油化学系ポリマー材料、約80重量%以下の1種以上の石油化学系ポリマー材料、約75重量%以下の1種以上の石油化学系ポリマー材料、約70重量%以下の1種以上の石油化学系ポリマー材料、約65重量%以下の1種以上の石油化学系ポリマー材料、または約60重量%以下の1種以上の石油化学系ポリマー材料を含み得る。実例的な例では、材料の混合物は、約2重量%〜約98重量%の1種以上の石油化学系ポリマー材料を含み得る。別の実例的な例では、材料の混合物は、約50重量%〜約90重量%の1種以上の石油化学系ポリマー材料を含み得る。追加の実例的な例では、材料の混合物は、約65重量%〜約75重量%の1種以上の石油化学系ポリマー材料を含み得る。更に実例的な例では、材料の混合物は、約20重量%〜約50重量%の1種以上の石油化学系ポリマー材料を含み得る。また別の実例的な例では、材料の混合物は、約40重量%〜約60重量%の1種以上の石油化学系ポリマー材料を含み得る。
いくつかの場合では、材料の混合物は、第1の石油化学系ポリマー材料と第2の石油化学系ポリマー材料とのブレンドを含み得、第2の石油化学系ポリマー材料は堆肥化可能である。すなわち、いくつかの場合では、第2の石油化学系ポリマー材料は、本特許出願の出願時のASTM D6400標準に従って堆肥化可能であり得る。
一実施では、材料の混合物が第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む場合、材料の混合物は、少なくとも約10重量%の第1の石油化学系ポリマー材料、約15重量%の第1の石油化学系ポリマー材料、少なくとも約20重量%の第1の石油化学系ポリマー材料、または少なくとも約25重量%の第1の石油化学系ポリマー材料を含み得る。また、材料の混合物が第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む場合、材料の混合物は、約50重量%以下の第1の石油化学系ポリマー材料、約45重量%以下の第1の石油化学系ポリマー材料、約40重量%以下の第1の石油化学系ポリマー材料、約35重量%以下の第1の石油化学系ポリマー材料、または約30重量%以下の第1の石油化学系ポリマー材料を含み得る。実例的な例では、材料の混合物が第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む場合、材料の混合物は、約5重量%〜約55重量%の第1の石油化学系ポリマー材料を含み得る。別の実例的な例では、材料の混合物が第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む場合、材料の混合物は、約10重量%〜約30重量%の第1の石油化学系ポリマー材料を含み得る。追加の実例的な例では、材料の混合物が第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む場合、材料の混合物は、約12重量%〜約20重量%の第1の石油化学系ポリマー材料を含み得る。いくつかの例では、第1の石油化学系ポリマー材料はポリエチレンを含み得る。例示すると、第1の石油化学系ポリマー材料は、線状低密度ポリエチレンを含み得る。いくつかの場合では、第1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はない場合がある。
更に、材料の混合物が第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む場合、材料の混合物は、少なくとも約25重量%の第2の石油化学系ポリマー材料、少なくとも約30重量%の第2の石油化学系ポリマー材料、少なくとも約35重量%の第2の石油化学系ポリマー材料、少なくとも約40重量%の第2の石油化学系ポリマー材料、または少なくとも約45重量%の第2の石油化学系ポリマー材料を含み得る。また、材料の混合物が第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む場合、材料の混合物は、約75重量%以下の第2の石油化学系ポリマー材料、約70重量%以下の第2の石油化学系ポリマー材料、約65重量%以下の第2の石油化学系ポリマー材料、約60重量%以下の第2の石油化学系ポリマー材料、約55重量%以下の第2の石油化学系ポリマー材料、または約50重量%以下の第2の石油化学系ポリマー材料を含み得る。実例的な例では、材料の混合物が第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む場合、材料の混合物は、約20重量%〜約80重量%の第2の石油化学系ポリマー材料を含み得る。別の実例的な例では、材料の混合物が第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む場合、材料の混合物は、約35重量%〜約60重量%の第2の石油化学系ポリマー材料を含み得る。追加の実例的な例では、材料の混合物が第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む場合、材料の混合物は、約45重量%〜約55重量%の第2の石油化学系ポリマー材料を含み得る。
特定の実施では、材料の混合物が第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む場合、材料の混合物は、約5重量%〜約25重量%の第1の石油化学系ポリマー材料及び約40重量%〜約60重量%の第2の石油化学系ポリマー材料を含み得る。他の実施では、材料の混合物が第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む場合、材料の混合物は、約10重量%〜約20重量%の第1の石油化学系ポリマー材料及び約45重量%〜約55重量%の第2の石油化学系ポリマー材料を含み得る。
いくつかの実施形態では、相溶化剤も材料の混合物に存在し得る。特定の実施では、相溶化剤は、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と混合され得、材料の混合物に含まれ得る。相溶化剤は、無水マレイン酸グラフト化ポリプロピレン、無水マレイン酸グラフト化ポリエチレン、無水マレイン酸グラフト化ポリブテン、またはそれらの組み合わせなどの変性ポリオレフィンであり得る。相溶化剤はまた、アクリレート系コポリマーを含み得る。例えば、相溶化剤は、エチレンメチルアクリレートコポリマー、エチレンブチルアクリレートコポリマー、またはエチレンエチルアクリレートコポリマーを含み得る。また、相溶化剤は、ポリ(ビニルアセテート)系相溶化剤を含み得る。
一実施では、材料の混合物は、少なくとも約0.5重量%の相溶化剤、少なくとも約1重量%の相溶化剤、少なくとも約2重量%の相溶化剤、少なくとも約3重量%の相溶化剤、少なくとも約4重量%の相溶化剤、または少なくとも約5重量%の相溶化剤を含み得る。また、材料の混合物は、約10重量%以下の相溶化剤、約9重量%以下の相溶化剤、約8重量%以下の相溶化剤、約7重量%以下の相溶化剤、または約6重量%以下の相溶化剤を含み得る。実例的な例では、材料の混合物は、約0.5重量%〜約12重量%の相溶化剤を含み得る。別の実例的な例では、材料の混合物は、約2重量%〜約7重量%の相溶化剤を含み得る。追加の実例的な例では、材料の混合物は、約4重量%〜約6重量%の相溶化剤を含み得る。
他の実施では、材料の混合物は、少なくとも約0.5重量%の相溶化剤、少なくとも約3重量%の相溶化剤、少なくとも約10重量%の相溶化剤、少なくとも約15重量%の相溶化剤、少なくとも約20重量%の相溶化剤、または少なくとも約25重量%の相溶化剤を含み得る。また、材料の混合物は、約50重量%以下の相溶化剤、約45重量%以下の相溶化剤、約40重量%以下の相溶化剤、約35重量%以下の相溶化剤、または約30重量%以下の相溶化剤を含み得る。実例的な例では、材料の混合物は、約0.1重量%〜約50重量%の相溶化剤を含み得る。別の実例的な例では、材料の混合物は、約1重量%〜約35重量%の相溶化剤を含み得る。追加の実例的な例では、材料の混合物は、約2重量%〜約15重量%の相溶化剤を含み得る。更に実例的な例では、材料の混合物は、約3重量%〜約7重量%の相溶化剤を含み得る。
更に、他の添加剤が材料の混合物に含まれ得る。例えば、EnsoによるRestore(登録商標)、Bio−Tec EnvironmentalによるEcoPure(登録商標)、ECM BiofilmsによるECM Masterbatch Pellets(商標)、またはBiodegradable201及び/もしくはBiodegradable302 BioSphere(登録商標)などの、物品の生分解性を助ける添加剤が材料の混合物に含まれ得る。また、物品の強度特性を改善する他の添加剤が材料の混合物に添加され得る。DupontからのBiomax(登録商標)Strongなどの添加剤が使用され得る。様々な実施形態では、1種以上の添加剤は、少なくとも約0.5重量%、少なくとも約1重量%、少なくとも約1.5重量%、少なくとも約2重量%、少なくとも約2.5重量%、少なくとも約3重量%、または少なくとも約4重量%の量で材料の混合物に含まれ得る。更なる実施形態では、1種以上の添加剤は、約10重量%以下、約9重量%以下、約9重量%以下、約9重量%以下、約9重量%以下、または約5重量%以下の量で材料の混合物に存在し得る。実例的な例では、1種以上の添加剤は、約0.2重量%〜約12重量%の量で材料の混合物に存在し得る。別の実例的な例では、1種以上の添加剤は、約1重量%〜約10重量%の量で材料の混合物に存在し得る。追加の例では、1種以上の添加剤は、約0.5重量%〜約4重量%の量で材料の混合物に存在し得る。更なる実例的な例では、1種以上の添加剤は、約2重量%〜約6重量%の量で材料の混合物に存在し得る。
108では、プロセス100は、材料の混合物を加熱することを含む。一実施では、材料の混合物は、少なくとも約100℃、少なくとも約110℃、少なくとも約115℃、少なくとも約120℃、少なくとも約125℃、少なくとも約130℃、少なくとも約135℃、少なくとも約140℃、または少なくとも約145℃の温度で加熱され得る。別の実施では、材料の混合物は、約200℃以下、約190℃以下、約180℃以下、約175℃以下、約170℃以下、約165℃以下、約160℃以下、約155℃以下、または約150℃以下の温度で加熱され得る。実例的な例では、材料の混合物は、約95℃〜約205℃の温度で加熱され得る。別の実例的な例では、材料の混合物は、約120℃〜約180℃の温度で加熱され得る。追加の実例的な例では、材料の混合物は、約125℃〜約165℃の温度で加熱され得る。
材料の混合物は、押出機の1つ以上のチャンバ内で加熱され得る。いくつかの場合では、押出機の1つ以上のチャンバは、異なる温度で加熱され得る。他の場合では、押出機の1つ以上のチャンバは、実質的に同じ温度で加熱され得る。様々な実施形態では、押出機は、少なくとも1個のチャンバ、少なくとも2個のチャンバ、少なくとも3個のチャンバ、少なくとも4個のチャンバ、少なくとも5個のチャンバ、少なくとも6個のチャンバ、少なくとも7個のチャンバ、少なくとも8個のチャンバ、少なくとも9個のチャンバ、または少なくとも10個のチャンバを有し得る。他の実施形態では、押出機は、1個のチャンバ、2個のチャンバ、3個のチャンバ、4個のチャンバ、5個のチャンバ、6個のチャンバ、7個のチャンバ、8個のチャンバ、9個のチャンバ、または10個のチャンバを有し得る。更なる実施形態では、押出機は、3個未満のチャンバ、4個未満のチャンバ、5個未満のチャンバ、6個未満のチャンバ、7個未満のチャンバ、8個未満のチャンバ、9個未満のチャンバ、または10個未満のチャンバを有し得る。
押出機の1つ以上のスクリューの速度は、少なくとも約10回転/分(rpm)、少なくとも約12rpm、少なくとも約14rpm、少なくとも約16rpm、または少なくとも約18rpmであり得る。また、押出機の1つ以上のスクリューの速度は、約30rpm以下、約28rpm以下、約26rpm以下、約24rpm以下、約22rpm以下、または約20rpm以下であり得る。実例的な例では、押出機の1つ以上のスクリューの速度は、約8rpm〜約35rpmであり得る。別の実例的な例では、押出機の1つ以上のスクリューの速度は、約12rpm〜約25rpmであり得る。追加の実例的な例では、押出機の1つ以上のスクリューの速度は、約14rpm〜約21rpmであり得る。
110では、材料の混合物を使用して物品が生成される。いくつかの場合では、物品はフィルムを含み得る。他の場合では、物品はフィルムから形成され得る。更に追加の状況では、物品は、モールドなどの設計に基づく形状を有し得る。いくつかの場合では、物品がフィルムである場合、染料を使用して、加熱された材料の混合物にガスを注入してフィルムを形成することでフィルムが形成され得る。次いで、フィルムは、袋または他の物品の形態に成形及び/または変化され得る。
一実施では、物品は、約10重量%〜約95重量%の1種以上の石油化学系ポリマー材料、約20重量%〜約80重量%の1種以上の石油化学系ポリマー材料、約30重量%〜約70重量%の1種以上の石油化学系ポリマー材料、または約40重量%〜約60重量%の1種以上の石油化学系ポリマー材料を有し得る。実例的な例では、物品は、約60重量%〜約80重量%の1種以上の石油化学系ポリマー材料を有し得る。いくつかの場合では、物品は、第1の石油化学系ポリマー材料と第2の石油化学系ポリマー材料とのブレンドを含み得、第2の石油化学系ポリマー材料は堆肥化可能である。これらの状況では、物品は、約5重量%〜約30重量%の第1の石油化学系ポリマー材料及び約35重量%〜約60重量%の第2の石油化学系ポリマー材料を含み得る。別の実施では、物品は、約10重量%〜約20重量%の第1の石油化学系ポリマー材料及び約45重量%〜約55重量%の第2の石油化学系ポリマー材料を含み得る。
また、物品は、約10重量%〜約98重量%の1種以上の炭水化物系ポリマー材料、約20重量%〜約80重量%の1種以上の炭水化物系ポリマー材料、約30重量%〜約70重量%の1種以上の炭水化物系ポリマー材料、または約40重量%〜約60重量%の1種以上の炭水化物系ポリマー材料を有し得る。実例的な例では、物品は、約15重量%〜約30重量%の1種以上の炭水化物系ポリマー材料を含み得る。別の実例的な例では、物品は、約10重量%〜約25重量%の1種以上の炭水化物系ポリマー材料を含み得る。特定の実施では、物品は、少なくとも約95重量の1種以上の炭水化物系ポリマー材料または少なくとも約99重量%の1種以上の炭水化物系ポリマー材料を含み得る。
物品がフィルムである実施形態では、フィルムは、いくつかの場合では、単一層から構成され得、他の場合では、複数層から構成され得る。フィルムの1つ以上の層は、少なくとも約0.01mm、少なくとも約0.02mm、少なくとも約0.03mm、少なくとも約0.05mm、少なくとも約0.07mm、少なくとも約0.10mm、少なくとも約0.2mm、少なくとも約0.5mm、少なくとも約0.7mm、少なくとも約1mm、少なくとも約2mm、または少なくとも約5mmの厚さを有し得る。また、物品がフィルムである場合、フィルムの1つ以上の層は、約2cm以下、約1.5cm以下、約1cm以下、約0.5cm以下、約100mm以下、約80mm以下、約60mm以下、約40mm以下、約30mm以下、約20mm以下、または約10mm以下の厚さを有し得る。実例的な例では、物品がフィルムである場合、フィルムの1つ以上の層は、約0.005mm〜約3cmの厚さを有し得る。別の実例的な例では、物品がフィルムである場合、フィルムの1つ以上の層は、約0.01mm〜約1mmの厚さを有し得る。追加の実例的な例では、物品がフィルムである場合、フィルムの1つ以上の層は、約0.05mm〜約0.5mmの厚さを有し得る。更なる実例的な例では、物品がフィルムである場合、フィルムの1つ以上の層は、約0.02mm〜約0.05mmの厚さを有し得る。
物品は、ダーツ落下衝撃試験(ASTM D1709)、破断点引張強さ試験(ASTM D882)、破断点引張伸び試験(ASTM D882)、割線係数試験(ASTM
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。
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。
一実施では、物品は、少なくとも約3.5kpsi、少なくとも約3.7kpsi、少なくとも約3.9kpsi、少なくとも約4.1kpsi、少なくとも約4.3kpsi、または少なくとも約4.5kpsiの縦方向の破断点引張強さ試験値を有し得る。別の実施では、物品は、約5.5kpsi以下、約5.3kpsi以下、約5.1kpsi以下、約4.9kpsi以下、または約4.7kpsi以下の縦方向の破断点引張強さ試験値を有し得る。実例的な例では、物品は、約3.5kpsi〜約5.5kpsiの縦方向の破断点引張強さ試験値を有し得る。別の実例的な例では、物品は、約4.1kpsi〜約4.9kpsiの縦方向の破断点引張強さ試験値を有し得る。
一実施では、物品は、少なくとも約3.2kpsi、少なくとも約3.4kpsi、少なくとも約3.6kpsi、少なくとも約3.8kpsi、少なくとも約4.0kpsi、または少なくとも約4.2kpsiの横方向の破断点引張強さ試験値を有し得る。別の実施では、物品は、約5.7kpsi以下、約5.5kpsi以下、約5.3kpsi以下、約5.1kpsi以下、約4.9kpsi以下、約4.7kpsi、または約4.5kpsiの横方向の破断点引張強さ試験値を有し得る。実例的な例では、物品は、約3.2kpsi〜約5.7kpsiの横方向の破断点引張強さ試験値を有し得る。別の実例的な例では、物品は、約3.6kpsi〜約5.0kpsiの横方向の破断点引張強さ試験値を有し得る。
一実施では、物品は、少なくとも約550%、少なくとも約560%、少なくとも約570%、少なくとも約580%、少なくとも約590%、少なくとも約600%、少なくとも約610%、または少なくとも約620%の縦方向の破断点引張伸び試験値を有し得る。別の実施では、物品は、約725%以下、約710%以下、約700%以下、約680%以下、約665%以下、約650%以下、または約635%以下の縦方向の破断点引張伸び試験値を有し得る。実例的な例では、物品は、約550%〜約750%の縦方向の破断点引張伸び試験値を有し得る。別の実例的な例では、物品は、約600%〜約660%の縦方向の破断点引張伸び試験値を有し得る。
一実施では、物品は、少なくとも約575%、少なくとも約590%、少なくとも約600%、少なくとも約615%、少なくとも約630%、または少なくとも約645%の横方向の破断点引張伸び試験値を有し得る。別の実施では、物品は、約770%以下、約755%以下、約740%以下、約725%以下、約710%以下、約695%以下、または約680%以下の横方向の破断点引張伸び試験値を有し得る。実例的な例では、物品は、約575%〜約775%の横方向の破断点引張伸び試験値を有し得る。別の実例的な例では、物品は、約625%〜約700%の横方向の破断点引張伸び試験値を有し得る。
一実施では、物品は、少なくとも約280g/ミル、少なくとも約300g/ミル、少なくとも約320g/ミル、少なくとも約340g/ミル、または少なくとも約360g/ミルの縦方向のエルメンドルフ引裂力試験値を有し得る。別の実施では、物品は、約450g/ミル以下、約430g/ミル以下、約410g/ミル以下、約390g/ミル以下、または約370g/ミル以下の縦方向のエルメンドルフ引裂力試験値を有し得る。実例的な例では、物品は、約275g/ミル〜約475g/ミルの縦方向のエルメンドルフ引裂力試験値を有し得る。別の実例的な例では、物品は、約325g/ミル〜約410g/ミルの縦方向のエルメンドルフ引裂力試験値を有し得る。
一実施では、物品は、少なくとも約475g/ミル、少なくとも約490g/ミル、少なくとも約500g/ミル、少なくとも約525g/ミル、少なくとも約540g/ミル、または少なくとも約550g/ミルの横方向のエルメンドルフ引裂力試験値を有し得る。別の実施では、物品は、約700g/ミル以下、約680g/ミル以下、約650g/ミル以下、約625g/ミル以下、約600g/ミル以下、約580g/ミル以下、または約570g/ミル以下の横方向のエルメンドルフ引裂力試験値を有し得る。実例的な例では、物品は、約475g/ミル〜約725g/ミルの横方向のエルメンドルフ引裂力試験値を有し得る。別の実例的な例では、物品は、約490g/ミル〜約640g/ミルの横方向のエルメンドルフ引裂力試験値を有し得る。
一実施では、物品は、少なくとも約20kpsi、少なくとも約22kpsi、少なくとも約24kpsi、少なくとも約26kpsi、少なくとも約28kpsi、または少なくとも約30kpsiの縦方向の割線弾性係数試験値を有し得る。別の実施では、物品は、約40kpsi以下、約38kpsi以下、約36kpsi以下、約34kpsi以下、または約32kpsi以下の縦方向の割線弾性係数試験値を有し得る。実例的な例では、物品は、約20kpsi〜約40kpsiの縦方向の割線弾性係数試験値を有し得る。別の実例的な例では、物品は、約25kpsi〜約35kpsiの縦方向の割線弾性係数試験値を有し得る。
一実施では、物品は、少なくとも約20kpsi、少なくとも約22kpsi、少なくとも約24kpsi、少なくとも約26kpsi、少なくとも約28kpsi、または少なくとも約30kpsiの横方向の割線弾性係数試験値を有し得る。別の実施では、物品は、約40kpsi以下、約38kpsi以下、約36kpsi以下、約34kpsi以下、または約32kpsi以下の横方向の割線弾性係数試験値を有し得る。実例的な例では、物品は、約20kpsi〜約40kpsiの横方向の割線弾性係数試験値を有し得る。別の実例的な例では、物品は、約25kpsi〜約35kpsiの横方向の割線弾性係数試験値を有し得る。
いくつかの場合では、2種以上のデンプンの混合物から形成された物品は、単一のデンプンから形成された物品よりも高い強度特性の値を有する。例えば、2種以上のデンプンの混合物を含む物品は、単一のデンプンを含む物品よりも少なくとも約110%高い、単一のデンプンを含む物品よりも少なくとも約125%高い、単一のデンプンを含む物品よりも少なくとも約150%高い、単一のデンプンを含む物品よりも少なくとも約175%高い、または単一のデンプンを含む物品よりも少なくとも約190%高いダーツ落下衝撃試験値を有し得る。別の例では、2種以上のデンプンの混合物を含む物品は、単一のデンプンを含む物品よりも少なくとも約250%高い値以下、単一のデンプンを含む物品よりも少なくとも約240%高い値以下、単一のデンプンを含む物品よりも少なくとも約230%高い値以下、単一のデンプンを含む物品よりも少なくとも約230%高い値以下、単一のデンプンを含む物品よりも少なくとも約220%高い値以下、または単一のデンプンを含む物品よりも少なくとも約210%高い値以下のダーツ落下衝撃試験値を有し得る。実例的な例では、2種以上のデンプンの混合物を含む物品は、単一のデンプンを含む物品よりも少なくとも約110%〜約250%高いダーツ落下衝撃試験値を有し得る。別の実例的な例では、2種以上のデンプンの混合物を含む物品は、単一のデンプンを含む物品よりも少なくとも約160%〜約220%高いダーツ落下衝撃試験値を有し得る。
様々な実施形態では、第1のデンプンと第2のデンプンとの混合物を含む炭水化物系ポリマー材料を含む物品は、第1のデンプンから構成される単一のデンプンを含む第1のデンプン系ポリマー材料を含む第1の物品の強度試験値及び第2のデンプンを含む単一のデンプンを含む第2のデンプン系ポリマー材料を含む第2の物品の第2の強度試験値よりも高い強度試験値を有し得る。例えば、第1のデンプンと第2のデンプンとの混合物を有する炭水化物系ポリマー材料を含む物品は、第1のデンプンから構成される単一のデンプンを含む第1のデンプン-系ポリマー材料を含む第1の物品の第1のダーツ落下衝撃試験値及び第2のデンプンから構成される単一のデンプンを含む第2のデンプン系ポリマー材料を含む第2の物品の第2のダーツ落下衝撃試験値よりも高いダーツ落下衝撃試験値を有し得る。
更なる実施では、第1のデンプンと第2のデンプンとの混合物を有する炭水化物系ポリマー材料を含む物品は、炭水化物系ポリマー材料を用いずに石油化学系ポリマー材料から形成された物品の強度試験値よりも高い強度試験値を有し得る。例えば、第1のデンプンと第2のデンプンとの混合物を含む炭水化物系ポリマー材料を含む物品は、炭水化物系ポリマー材料を用いずに石油化学系ポリマー材料から形成された物品の縦方向の破断点引張伸び試験値よりも高い縦方向の破断点引張伸び試験値を有し得る。
一実施では、生分解試験に供された場合、生分解向上添加剤を実質的に含まず、かつ約20重量%〜約40重量%の1種以上の炭水化物系ポリマー材料及び約65重量%〜約85重量%の1種以上の石油化学系ポリマー材料を有する物品は、約10%〜約22%のバイオメタン潜在性試験下での32日間の試験後の生分解の量を有し得る。別の実施では、生分解試験に供された場合、生分解向上添加剤を実質的に含まず、かつ約20重量%〜約40重量%の1種以上の炭水化物系ポリマー材料及び約65重量%〜約85重量%の1種以上の石油化学系ポリマー材料を有する物品は、約25%〜約35%のバイオメタン潜在性試験下での62日間の試験後の生分解の量を有し得る。追加の実施では、生分解試験に供された場合、生分解向上添加剤を実質的に含まず、かつ約20重量%〜約40重量%の1種以上の炭水化物系ポリマー材料及び約65重量%〜約85重量%の1種以上の石油化学系ポリマー材料を有する物品は、約30%〜約40%のバイオメタン潜在性試験下での91日間の試験後の生分解の量を有し得る。
バイオメタン潜在性試験は、メタン生成に基づく嫌気性生分解の潜在性を、全メタン生成潜在性の百分率として決定することができる。いくつかの場合では、バイオメタン潜在性試験は、ASTM 5511標準に従って試験されたサンプルの生分解性を予測するために使用することができ、バイオメタン潜在性試験は、ASTM 5511標準からの1つ以上の条件を使用して行うことができる。例えば、バイオメタン潜在性試験は約52℃の温度で行われ得る。また、バイオメタン潜在性試験は、ASTM5511のものとは異なるいくつかの条件を有し得る。一実施では、バイオメタン潜在性試験は、約50重量%の水〜約60重量%の水と、約40重量%の有機固形物〜約50重量%の有機固形物とを有する接種材料を利用し得る。特定の実例的な例では、バイオメタン潜在性試験に使用される接種材料は、約55重量%の水及び約45重量%の有機固形物を有し得る。バイオメタン潜在性試験は、約35℃〜約55℃または約40℃〜約50℃などの他の温度でも行われ得る。
様々な実施では、生分解向上添加剤を実質的に含まず、かつ約20重量%〜約40重量%の1種以上の炭水化物系ポリマー材料及び約65重量%〜約85重量%の1種以上の石油化学系ポリマー材料を有する物品は、物品に存在する1種以上の炭水化物系ポリマー材料の量よりも多い、バイオメタン潜在性試験下での91日間の試験後の生分解の量を有し得る。例えば、生分解向上添加剤を実質的に含まず、かつ約20重量%〜約40重量%の1種以上の炭水化物系ポリマー材料及び約65重量%〜約85重量%の1種以上の石油化学系ポリマー材料を有する物品の生分解の量は、物品に存在する1種以上の炭水化物系ポリマー材料の量よりも約5%〜約60%、約10%〜約50%、または約15%〜約40%多いバイオメタン潜在性試験下での91日間の試験後の生分解の量を有し得る。
他の実施では、生分解向上添加剤を実質的に含まず、かつ約95重量%〜実質的に全ての1種以上の炭水化物系ポリマー材料を有する物品は、約30%〜約45%のバイオメタン潜在性試験下での32日間の試験後の生分解の量を有し得る。更に、生分解向上添加剤を実質的に含まず、かつ約95重量%〜実質的に全ての1種以上の炭水化物系ポリマー材料を有する物品は、約40%〜約55%のバイオメタン潜在性試験下での62日間の試験後の生分解の量を有し得る。追加の実施では、生分解向上添加剤を実質的に含まず、かつ約95重量%〜実質的に全ての1種以上の炭水化物系ポリマー材料を有する物品は、約48%〜約62%のバイオメタン潜在性試験下での91日間の試験後の生分解の量を有し得る。
また、生分解試験に供された場合、約2重量%以下の生分解向上添加剤を有し、かつ約20重量%〜約40重量%の1種以上の炭水化物系ポリマー材料及び約65重量%〜約85重量%の1種以上の石油化学系ポリマー材料を有する物品は、約9%〜約20%のバイオメタン潜在性試験下での32日間の試験後の生分解の量を有し得る。別の実施では、生分解試験に供された場合、約2重量%以下の生分解向上添加剤を有し、かつ約20重量%〜約40重量%の1種以上の炭水化物系ポリマー材料及び約65重量%〜約85重量%の1種以上の石油化学系ポリマー材料を有する物品は、約20%〜約32%のバイオメタン潜在性試験下での62日間の試験後の生分解の量を有し得る。追加の実施では、生分解試験に供された場合、約2重量%以下の生分解向上添加剤を有し、かつ約20重量%〜約40重量%の1種以上の炭水化物系ポリマー材料及び約65重量%〜約85重量%の1種以上の石油化学系ポリマー材料を有する物品は、約37%〜約50%のバイオメタン潜在性試験下での91日間の試験後の生分解の量を有し得る。様々な状況では、生分解試験値はまた、ASTM D6400、ASTM D5338、ASTM 5988、ASTM 5511、ASTM D7475、またはASTM 5526などのASTM標準を使用して決定され得る。
また、物品は堆肥性試験に供され得る。物品の堆肥性は、この特許出願の出願時のASTM D6400試験に従って実施され得る。いくつかの場合では、物品の生分解に対応する植物毒性が測定され得、物品の生分解が測定され得、物品に関する元素/金属分析が実施され得、それらの組み合わせが行われ得る。
プロセス100を使用して生成された物品は、ASTM D6400試験の植物毒性構成要素を合格し得る。例えば、物品が少なくとも部分的に分解されたバイオマスは、キュウリ種子及び/またはダイズ種子などの植物種子を発芽させるために使用され得る。発芽した植物種子の長さを測定し、閾値長と比較することで、物品がASTM D6400試験の植物毒性部分を合格したかどうかを決定することができる。特定の実施では、プロセス100に従って生成された物品のバイオマスにおいて発芽するキュウリ種子の長さは、約58mm〜約75mmであり得る。また、プロセス100に従って生成された物品のバイオマスにおいて発芽したダイズ種子の長さは、約135mm〜約175mmであり得る。
ASTM D6400試験の元素分析構成要素の一部として、プロセス100を使用して生成された物品のバイオマスに含まれる元素の分析が実施され得る。例えば、少なくとも次の元素、ヒ素、カドミウム、銅、鉛、水銀、ニッケル、セレン、及び亜鉛の量が測定され得る。元素の各々について測定された量を閾値と比較して、各元素についてサンプルがASTM D6400試験の元素分析部分を合格したかどうかを決定し得る。
また、プロセス100に従って生成された物品がASTM D6400標準下で堆肥性試験に供された場合、98日後に試験チャンバ内に放出されるCO2の量が測定され得、それは、理論的最大CO2放出量の少なくとも約10%、理論的最大CO2放出量の少なくとも約12%、理論的最大CO2放出量の少なくとも約14%、理論的最大CO2放出量の少なくとも約16%、理論的最大CO2放出量の少なくとも約18%、理論的最大CO2放出量の少なくとも約20%、理論的最大CO2放出量の少なくとも約22%、理論的最大CO2放出量の少なくとも約24%、または理論的最大CO2放出量の少なくとも約26%であり得る。また、プロセス100に従って生成された物品がASTM D6400標準下で堆肥性試験に供された場合、98日後に試験チャンバ内に放出されるCO2の量は、理論的最大CO2放出量の約50%以下、理論的最大CO2放出量の約48%以下、理論的最大CO2放出量の約45%以下、理論的最大CO2放出量の約42%以下、理論的最大CO2放出量の約40%以下、理論的最大CO2放出量の約38%以下、理論的最大CO2放出量の約35%以下、理論的最大CO2放出量の約32%以下、または理論的最大CO2放出量の約30%以下であり得る。実例的な例では、プロセス100に従って生成された物品がASTM D6400標準下で堆肥性試験に供された場合、98日後に試験チャンバ内に放出されるCO2の量は、理論的最大CO2放出量の約8%〜理論的最大CO2放出量の約55%であり得る。別の実例的な例では、プロセス100に従って生成された物品がASTM D6400標準下で堆肥性試験に供された場合、98日後に試験チャンバ内に放出されるCO2の量は、理論的最大CO2放出量の約15%〜理論的最大CO2放出量の約35%であり得る。追加の実例的な例では、プロセス100に従って生成された物品がASTM D6400標準下で堆肥性試験に供された場合、98日後に試験チャンバ内に放出されるCO2の量は、理論的最大CO2放出量の約18%〜理論的最大CO2放出量の約30%であり得る。
また、ASTM D6400標準下で堆肥性試験に供された場合、180日後に試験チャンバ内に放出されるCO2の量は、理論的最大CO2放出量の少なくとも約35%、理論的最大CO2放出量の少なくとも約40%、理論的最大CO2放出量の少なくとも約45%、理論的最大CO2放出量の少なくとも約50%、または理論的最大CO2放出量の少なくとも約55%であり得る。更に、ASTM D6400標準下で堆肥性試験に供された場合、180日後に試験チャンバ内に放出されるCO2の量は、理論的最大CO2放出量の約85%以下、理論的最大CO2放出量の約80%以下、理論的最大CO2放出量の約75%以下、理論的最大CO2放出量の約70%以下、理論的最大CO2放出量の約65%以下、または理論的最大CO2放出量の約60%以下であり得る。実例的な例では、プロセス100に従って生成された物品がASTM D6400標準下で堆肥性試験に供された場合、180日後に試験チャンバ内に放出されるCO2の量は、理論的最大CO2放出量の約38%〜理論的最大CO2放出量の約87%であり得る。別の実例的な例では、プロセス100に従って生成された物品がASTM D6400標準下で堆肥性試験に供された場合、180日後に試験チャンバ内に放出されるCO2の量は、理論的最大CO2放出量の約40%〜理論的最大CO2放出量の約60%であり得る。追加の実例的な例では、プロセス100に従って生成された物品がASTM D6400標準下で堆肥性試験に供された場合、180日後に試験チャンバ内に放出されるCO2の量は、理論的最大CO2放出量の約42%〜理論的最大CO2放出量の約57%であり得る。更なる実例的な例では、プロセス100に従って生成された物品がASTM D6400標準下で堆肥性試験に供された場合、180日後に試験チャンバ内に放出されるCO2の量は、理論的最大CO2放出量の約70%〜理論的最大CO2放出量の約80%であり得る。いくつかの例では、プロセス100に従って生成された物品がASTM D6400標準下で堆肥性試験に供された場合、理論的最大CO2放出量に関して180日後に試験チャンバ内に放出されるCO2の量は、物品に含まれるデンプン系ポリマー材料の量に起因し得るCO2の理論的最大量の部分よりも高い場合がある。それ故、180日後にチャンバ内に放出されるCO2の量は、ASTM D6400標準下での非堆肥性石油化学系ポリマー材料の量に起因し得る。
図1は、本明細書に開示された物品を生成するために使用可能なプロセスの所定の工程の1つの実例的な例を例示しているが、図1に示される所定の工程の構成及び包含はほんの1例であることを理解されたい。プロセス100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材料の両方を提供することに関して記載されているが、いくつかの例では、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せずに実施され得る。それ故、物品は、1種以上の炭水化物系ポリマー材料から形成され得る。これらの状況では、物品の実質的に全てが、1種以上の炭水化物系ポリマー材料を含み得る。
図2は、生分解性材料を含む物品を生成するための例示的な製造システム200の構成要素を図示している。いくつかの場合では、製造システム200は、図1のプロセス100において使用され得る。実例的な例では、製造システム200は、一軸スクリュー押出機または二軸スクリュー押出機などの押出機である。
一実施では、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は、第1のホッパー202及び第2のホッパー204を介して提供される。1種以上の石油化学系ポリマー材料は、1種以上のポリオレフィン系ポリマー材料を含み得る。例えば、1種以上の石油化学系ポリマー材料はポリエチレンを含み得る。また、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。様々な実施では、1種以上の炭水化物系ポリマー材料は、1種以上の炭水化物を含み得る。特定の例では、1種以上の炭水化物は、デンプンの混合物を含み得る。例示すると、1種以上の炭水化物系材料は、ある量の第1のデンプン及びある量の第2のデンプンを含み得る。第1のデンプンは、ジャガイモ、トウモロコシ、またはタピオカのうちの1種に由来し得、第2のデンプンは、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種に由来し得る。更に、1種以上の炭水化物系ポリマー材料は、第1のデンプン及び第2のデンプンとは異なる、ある量の第3のデンプンを含み得る。いくつかの実施では、1種以上の炭水化物系ポリマー材料は、1種以上の可塑剤を含み得る。
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を第1チャンバ206内で混合して材料の混合物を生成し得る。いくつかの場合では、材料の混合物は、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、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、及び約1重量%〜約9重量%の1種以上の相溶化剤を含み得る。
図2に示される例示的な実施では、材料の混合物は、第1のチャンバ206、第2のチャンバ208、第3のチャンバ210、第4のチャンバ212、第5のチャンバ214、及び任意の第6のチャンバ216などの多数のチャンバを通過し得る。材料の混合物は、チャンバ206、208、210、212、214、216内で加熱され得る。いくつかの場合では、チャンバの1つの温度は、チャンバの別の1つの温度とは異なり得る。実例的な例では、第1のチャンバ206は、約120℃〜約140℃の温度で加熱され、第2のチャンバ208は、約130℃〜約160℃の温度で加熱され、第3のチャンバ210は、約135℃〜約165℃の温度で加熱され、第4のチャンバ212は、約140℃〜約170℃の温度で加熱され、第5のチャンバ214は、約145℃〜約180℃の温度で加熱され、任意の第6のチャンバ216は、約145℃〜約180℃の温度で加熱される。
次いで、加熱された混合物を、ダイ218を使用して押出して、フィルムなどの押出物を形成することができる。ガスを押出物内に注入して約105bar〜約140barの圧力でそれを膨張させることができる。得られたチューブ220をローラー222を介して引き上げて約0.02mm〜0.05mmの厚さを有するフィルム224を作り出すことができる。いくつかの場合では、フィルム224は単一層から構成され得る。他の場合では、フィルム224は複数層から構成され得る。例えば、フィルム224は、少なくとも2つの層、少なくとも4つの層、または少なくとも6つの層から構成され得る。また、フィルム224は、約12層以下、約10層以下、または約8層以下で構成され得る。
任意に、フィルム224は、1つ以上の袋に形成され得る。フィルム224から形成される袋は、約0.02mm〜約0.05mmの厚さを有し得る。袋はまた、品物を保持するためのキャビティを含み得る。特定の実施では、フィルム224から形成される袋のキャビティは、少なくとも約0.1L、少なくとも約0.5L、少なくとも約1L、少なくとも約2L、または少なくとも約5Lの容積を有し得る。また、フィルム224から形成される袋のキャビティは、約100L以下、約75L以下、約50L以下の容積を有し得る。実例的な例では、フィルム224から形成される袋のキャビティは、約1L〜約100Lの容積を有し得る。別の実例的な例では、フィルム224から形成される袋のキャビティは、約5L〜約20Lの容積を有し得る。
一実施では、フィルム224は、デンプン系ポリマー材料から形成され得る。いくつかの場合では、デンプン系ポリマー材料は単一のデンプンを含み得る。他の場合では、デンプン系ポリマー材料はデンプンの混合物を含み得る。いくつかの場合では、デンプン系ポリマー材料は、約70重量%〜約90重量%の単一のデンプンまたはデンプンの混合物を含み得る。また、デンプン系ポリマー材料は、約10重量%〜約30重量%のグリセリンなどの可塑剤を含み得る。デンプン系ポリマー材料はまた、約0.4重量%〜約1.5重量%の水を含み得る。
一例では、フィルム224は、約15重量%〜約25重量%の第1のデンプン、約15重量%〜約25重量%の第2のデンプン、及び約55重量%〜約65重量%の第3のデンプンを有するデンプン系ポリマー材料から形成され得る。実例的な例では、第1のデンプンはジャガイモデンプンを含み得、第2のデンプンはトウモロコシデンプンを含み得、第3のデンプンはタピオカデンプンを含み得る。別の実例的な例では、第1のデンプンはタピオカデンプンを含み得、第2のデンプンはトウモロコシデンプンを含み得、第3のデンプンはジャガイモデンプンを含み得る。追加の実例的な例では、第1のデンプンはタピオカデンプンを含み得、第2のデンプンはジャガイモデンプンを含み得、第3のデンプンはトウモロコシデンプンを含み得る。
他の実施では、フィルム224は、約27重量%〜約36重量%の第1のデンプン、約27重量%〜約36重量%の第2のデンプン、及び約27重量%〜約36重量%の第3のデンプンを有するデンプン系ポリマー材料から形成され得る。実例的な例では、第1のデンプンはトウモロコシデンプンを含み得、第2のデンプンはジャガイモデンプンを含み得、第3のデンプンはタピオカデンプンを含み得る。
様々な実施では、フィルム224は、約15重量%〜約25重量%の第1のデンプン及び約75重量%〜約85重量%の第2のデンプンを有するデンプン系ポリマー材料から形成され得る。実例的な例では、第1のデンプンはトウモロコシデンプンを含み得、第2のデンプンはジャガイモまたはタピオカデンプンを含み得る。別の実例的な例では、第1のデンプンはジャガイモデンプンを含み得、第2のデンプンはトウモロコシデンプンまたはタピオカデンプンを含み得る。追加の実例的な例では、第1のデンプンはタピオカデンプンを含み得、第2のデンプンはトウモロコシデンプンまたはジャガイモデンプンを含み得る。
デンプン系ポリマー材料に加えて、フィルム224は、ポリエチレン含有ポリマー材料から形成され得る。一実施では、フィルム224は、約20重量%〜約35重量%のデンプン系ポリマー材料及び約60重量%〜約75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。更に、フィルム224は、約3重量%〜約7重量%の無水マレイン酸系相溶化剤などの相溶化剤から形成され得る。
フィルム224がある量のポリエチレン含有ポリマー材料及び単一のデンプンを含むデンプン系ポリマー材料から形成される実施では、フィルム224は、約140g〜約420gのダーツ落下衝撃試験値を有し得る。また、フィルム224がポリエチレン含有ポリマー材料及びデンプンの混合物を含むデンプン系ポリマー材料から形成される実施では、フィルム224は、約250g〜約350gまたは約265g〜約335gのダーツ落下衝撃試験値を有し得る。
いくつかの場合では、フィルム224がデンプンの混合物を含むデンプン系ポリマー材料を含む場合、フィルム224は、デンプンの混合物におけるデンプのうちの単一の1種から構成されるデンプン系ポリマー材料を含むフィルムのダーツ落下衝撃試験値よりも高いダーツ落下衝撃試験値を有し得る。例えば、ある量の石油化学系ポリマー材料、例えばポリオレフィン系ポリマー材料を含むことに加えて、フィルム224はまた、ある量の炭水化物系ポリマー材料、例えば、ある量の、第1のデンプンと第2のデンプンとの混合物を有するデンプン系ポリマー材料を含み得る。これらの場合、フィルム224は、その量の石油化学系ポリマー材料及び第1のデンプンから構成される単一のデンプンを含む第1のデンプン系ポリマー材料を含む第1の物品のダーツ落下衝撃試験値よりも高いダーツ落下衝撃試験値を有し得る。フィルム224はまた、その量の石油化学系ポリマー材料及び第2のデンプンから構成される単一のデンプンを含む第2のデンプン系ポリマー材料を含む第2の物品のダーツ落下衝撃試験値よりも高いダーツ落下衝撃試験値を有し得る。フィルム224が、第1のデンプン、第2のデンプン、及び第3のデンプンの混合物を含むデンプン系ポリマー材料を含む場合、フィルム224は、その量の石油化学系ポリマー材料及び第3のデンプンから構成される単一のデンプンを含む第3のデンプン系ポリマー材料を含む第3の物品のダーツ落下衝撃試験値よりも高いダーツ落下衝撃試験値を有し得る。
第1の物品に含まれる第1のデンプンの量、第2の物品に含まれる第2のデンプンの量、及び/または第3の物品に含まれる第3のデンプンの量は、フィルム224に含まれるデンプンの混合物を含むデンプン系ポリマー材料の量とおおよそ同じであり得る。例示すると、フィルム224が、デンプンの混合物を含む約25重量%のデンプン系ポリマー内容物を含む場合、第1の物品、第2の物品、及び/または第3の物品は、約25重量%の単一のデンプンを含み得る。それ故、フィルム224ならびに第1の物品、第2の物品、及び第3の物品に含まれる石油化学系ポリマー内容物の量はおおよそ同じであり、フィルム224ならびに第1の物品、第2の物品、及び第3の物品に含まれるデンプン系ポリマー内容物の全量はおおよそ同じである。また、フィルム224、第1の物品、第2の物品、及び第3の物品の他の構成要素、例えば相溶化剤は、おおよそ同じであり得る。これらの状況において、フィルム224は、第1の物品、第2の物品、及び第3の物品とは異なるが、その理由は、フィルム224のデンプン系ポリマー内容物が複数のデンプンから構成される一方で、第1の物品、第2の物品、及び第3の物品は単一のデンプンから構成されるからである。
また、フィルム224は、約600%〜約670%の縦方向の破断点引張伸び及び約625%〜約700%の横方向の破断点引張伸びを有し得る。特に、フィルム224は、1種以上のポリオレフィン系ポリマー材料から形成され、かつデンプン系ポリマー材料を含まない物品の縦方向の破断点引張伸びよりも大きい縦方向の破断点引張伸びを有し得る。更に、フィルム224がポリエチレン含有ポリマー材料及びデンプンの混合物を含むデンプン系ポリマー材料から形成される実施では、フィルム224は、約325g/ミル〜約410g/ミルの縦方向のエルメンドルフ引裂力値及び約490g/ミル〜約650g/ミルの横方向のエルメンドルフ引裂力値を有し得る。
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。
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。
一実施では、フィルム224は、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及び1種以上の石油化学系ポリマー材料を含むポリマー内容物を含み得、その場合、バイオメタン潜在性試験に従って測定される91日後に生分解するポリマー内容物の量は、その1種以上の炭水化物の量よりも多い。特定の実施では、フィルム224は、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及びポリオレフィン系ポリマー材料を含み得、その場合、バイオメタン潜在性試験に従って測定される91日後に生分解するポリマー内容物の量は、第1のデンプン及び第2のデンプンの量よりも多い。いくつかの場合では、デンプン系ポリマー材料の実質的に全てが、バイオメタン潜在性試験に従って測定して91日後に生分解する。更に、バイオメタン潜在性試験に従って測定される91日後のフィルム224の生分解の量は、デンプン系ポリマー材料の量よりも約5%〜約60%多い場合がある。また、バイオメタン潜在性試験に従って測定される91日後に生分解するポリマー内容物の量は、約30重量%〜約50重量%であり得る。また、バイオメタン潜在性試験に従って測定される62日後に生分解するポリマー内容物の量は、約25重量%〜約35重量%であり得る。様々な実施では、フィルム224は、生分解向上添加剤を実質的に含まない場合がある一方で、他の実施では、フィルム224は、約0.5重量%〜約2.5重量%の生分解向上添加剤を含み得る。
また、フィルム224は、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、または約10重量%〜約50重量%の1種以上の炭水化物系ポリマー材料を含み得る。また、フィルム224は、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、または約60重量%〜約90重量%の1種以上の石油化学系ポリマー材料を含み得る。いくつかの場合では、フィルム224は、約1重量%〜約9重量%の相溶化剤、または約3重量%〜約7重量%の相溶化剤を含み得る。
特定の実施では、フィルム224は、約20重量%〜約40重量%の1種以上のデンプン系ポリマー材料、及び約60重量%〜約80重量%の1種以上のポリオレフィン系ポリマー材料を含み得る。実例的な実施では、フィルム224は、約20重量%〜約30重量%の1種以上のデンプン系ポリマー材料、及び約65重量%〜約75重量%の1種以上のポリオレフィン系ポリマー材料を含み得る。いくつかの場合では、1種以上のデンプン系ポリマー材料は、第1のデンプン及び第2のデンプンを含み得、1種以上のデンプン系ポリマー材料は、約10重量%〜約25重量%の第1のデンプン及び約55重量%〜約85重量%の第2のデンプンを含み得る。他の実施では、1種以上のデンプン系ポリマー材料は、約10重量%〜約25重量%の第1のデンプン及び約55重量%〜約85重量%の第2のデンプンを含み得る。様々な実施では、1種以上のデンプン系ポリマー材料は第3のデンプンを含み得、第3のデンプンは、1種以上のデンプン系ポリマー材料の約10重量%〜約25重量%を構成し得る。
更に、フィルム224は、本特許許出願の出願時のASTM D6400下で堆肥性試験に供され得る。一実施では、フィルム224は、約0.035mm〜約0.050mmの厚さを有し得、約22重量%〜約32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、約65重量%〜約75重量%の量のポリエチレン系ポリマー材料、約3重量%〜約6重量%の量の相溶化剤を含む組成物を有し得、生分解を向上させるための添加剤を実質的に含まない場合があり、フィルム224がASTM D6400下で堆肥性試験に供された場合、98日後に試験チャンバ内に放出されるCO2の量は、理論的最大CO2放出量の約18%〜理論的最大CO2放出量の約26%であり得る。別の実施では、フィルム224は、約0.03mm〜約0.04mmの厚さを有し得、約25重量%〜約35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、約60重量%〜約70重量%の量のポリエチレン系ポリマー材料、約3重量%〜約6重量%の量の相溶化剤、及び約0.5重量%〜約2重量%の量の生分解を向上させるための添加剤を含む組成物を有し得、フィルム224がASTM D6400下で堆肥性試験に供された場合、98日後に試験チャンバ内に放出されるCO2の量は、理論的最大CO2放出量の約29%〜理論的最大CO2放出量の約37%であり得る。
追加の実施では、フィルム224は、約0.035mm〜約0.050mmの厚さを有し得、約22重量%〜約32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、約65重量%〜約75重量%の量のポリエチレン系ポリマー材料、約3重量%〜約6重量%の量の相溶化剤を含む組成物を有し得、生分解を向上させるための添加剤を実質的に含まない場合があり、フィルム224がASTM D6400下で堆肥性試験に供された場合、180日後に試験チャンバ内に放出されるCO2の量は、理論的最大CO2放出量の約44%〜理論的最大CO2放出量の約52%であり得る。更なる実施では、フィルム224は、約0.03mm〜約0.04mmの厚さを有し得、約25重量%〜約35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、約60重量%〜約70重量%の量のポリエチレン系ポリマー材料、約3重量%〜約6重量%の量の相溶化剤、及び約0.5重量%〜約2重量%の量の生分解を向上させるための添加剤を含む組成物を有し得、フィルム224がASTM D6400下で堆肥性試験に供された場合、180日後に試験チャンバ内に放出されるCO2の量は、理論的最大CO2放出量の約50%〜理論的最大CO2放出量の約60%であり得る。
他の実施では、フィルム224は、約0.03mm〜約0.04mmの厚さを有し得、約25重量%〜約35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、約10重量%〜約20重量%の量のポリエチレン系ポリマー材料、約45重量%〜約55重量%の量の堆肥化可能な石油化学系ポリマー材料、約3重量%〜約5重量%の量の相溶化剤を含む組成物を有し得、約0.5重量%〜約2重量%の量の生分解を向上させるための添加剤を含み得、フィルム224がASTM D6400下で堆肥性試験に供された場合、98日後に試験チャンバ内に放出されるCO2の量は、理論的最大CO2放出量の約25%〜理論的最大CO2放出量の約35%であり得る。更なる実施では、フィルム224は、約0.03mm〜約0.04mmの厚さを有し得、約25重量%〜約35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、約10重量%〜約20重量%の量のポリエチレン系ポリマー材料、約45重量%〜約55重量%の量の堆肥化可能な石油化学系ポリマー材料、約3重量%〜約5重量%の量の相溶化剤を含む組成物を有し得、約0.5重量%〜約2重量%の量の生分解を向上させるための添加剤を含み得、フィルム224がASTM D6400下で堆肥性試験に供された場合、180日後に試験チャンバ内に放出されるCO2の量は、理論的最大CO2放出量の約70%〜理論的最大CO2放出量の約80%であり得る。
他の構成は、説明した機能を実施するために使用することができ、本開示の範囲内であることが意図される。更に、特定の責任の分担が議論の目的のために上記で定義されたが、様々な機能及び責任は、状況に応じて異なる方法で分配及び分割される場合がある。
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。
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。
1.
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。
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。
2.
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。
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。
3.
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、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。
4.
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。
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。
6.
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。
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。
7.
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。
8.
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。
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。
9.
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。
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。
10.
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。
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。
11.
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。
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。
12.
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。
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。
13.
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。
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。
14.
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。
15.
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。
16.
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。
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。
17.
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。
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。
18.フィルムから袋を生成することを更に含む、請求項15〜17のいずれか1つのプロセス。
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。
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。
20.
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。
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。
本明細書に記載の概念を以下の例において以下の図面を参照して更に説明するが、これは特許請求の範囲に記載の開示の範囲を限定するものではない。
実施例1
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。
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。
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。
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。
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。
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。
図8Aは、サンプル100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。
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。
図10は、サンプル100についてASTM D6400試験の植物毒性部分の結果を示している。図11は、サンプル200についてASTM D6400試験の植物毒性部分の結果を示している。図12は、サンプル300についてASTM D6400試験の植物毒性部分の結果を示している。図13は、サンプル400についてASTM D6400試験の植物毒性部分の結果を示している。ASTM D6400試験の植物毒性部分に合格は、サンプルに含まれる線状低密度ポリエチレンが有害な副産物の生成なしに分解されていたことを示している。
図14Aは、サンプル100についてC.F.R.40のパート503.13の表3に基づくASTM D6400試験の元素分析部分の結果を示している。図14Bは、サンプル200についてC.F.R.40のパート503.13の表3に基づくASTM D6400試験の元素分析部分の結果を示している。図15Aは、サンプル300についてC.F.R.40のパート503.13の表3に基づくASTM D6400試験の元素分析部分の結果を示している。図15Bは、サンプル400についてASTM D6400試験の元素分析部分の結果を示している。C.F.R.40のパート503.13の表3に基づくASTM D6400試験の元素分析部分の結果はまた、分解したサンプルとしての有害な副生成物の非存在を示している。
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。
本発明の広い範囲を明記する数値範囲及びパラメータは近似値であるが、特定の実施例において明記される数値は可能な限り正確に報告されている。しかしながら、いずれの数値も、それらのそれぞれの試験測定値に見られる標準偏差から必然的に生じる所定の誤差を本質的に含有する。
本発明の特徴を説明する文脈において(特に、以下の特許請求の範囲の文脈において)使用される用語「a」、「an」、「the」、及び同様の指示物は、本明細書において他に示されていない限りまたは文脈によって明らかに矛盾がない限り、単数形及び複数形の両方を対象とするものと解釈されたい。本明細書における値の範囲の記述は、その範囲内に入る各々の別個の値を個々に参照する略式の方法として機能することを単に意図するものである。本明細書で他に示されない限り、各々の個々の値は、それが本明細書に個々に記述されているかのように明細書に組み込まれる。本明細書に他に示されない限り、または文脈によって明らかに矛盾しない限り、本明細書に記載の全ての方法は、任意の好適な順序で実施され得る。本明細書で提供される任意の及び全ての例、または例示的な言葉(例えば、「など」)の使用は、本発明の特徴をより良好に明らかにすることを意図しているにすぎず、他に特許請求された本発明の特徴の範囲に対する限定をもたらすものではない。本明細書における言葉は、本発明の特徴の実施に不可欠な任意の特許請求されていない要素を示すものとして解釈されるべきではない。
本明細書に示される詳細は、例としてであり、本発明の特徴の好ましい実施形態の実例的議論を目的とするものであり、本発明の特徴の様々な実施形態の原理及び概念的側面の最も有用で容易に理解される記述であると考えられるものを提供するために提示される。これに関して、本発明の特徴の基本的な理解に必要であるものよりも詳細に本発明の特徴の構造的詳細を示す試みはなされておらず、図面及び/または実施例を用いて得られる記述が、本発明の特徴のいくつかの形態がどのように実際に具現化され得るのかを当業者に明らかにする。
本開示において使用される定義及び説明は、実施例において明白かつ明確に変更されない限り、またはその意味の適用が任意の構成を意味のないまたは本質的に意味のないものとする場合、任意の将来の構成において制御されることを意味し、意図している。用語の構成がそれを意味のないまたは本質的に意味のないものとする場合、その定義は、Webster’s Dictionary、第3版または当業者に知られている辞書から得るべきである。
最後に、本明細書で開示される本発明の特徴の実施形態は、本発明の特徴の原理を例示するものであることを理解されたい。使用され得る他の変更は、本発明の特徴の範囲内である。それ故、限定ではなく、例として、本発明の特徴の代替的構成を本明細書の教示に従って利用してもよい。したがって、本発明の特徴は、示され、記載されたものに厳密に限定されない。
Claims (18)
- 複数の材料の混合物から製造される物品において、前記物品は
1種以上のデンプンと、可塑剤とからなり、0.1〜5重量%の水を含有する、デンプン系ポリマー材料であって、前記可塑剤はポリエチレングリコール、ソルビトール、グリセリン、多価アルコール可塑剤、糖アルコールの無水物、脂肪族酸、フタル酸エステル、ジメチル及びジエチルスクシネート及び、これらのエステル、グリセロールトリアセテート、グリセロールモノ及びジアセテート、グリセロールモノ、ジ、及びトリプロピオネート、ブタノエート、ステアレート、乳酸エステル、クエン酸エステル、アジピン酸エステル、ステアリン酸エステル、オレイン酸エステル、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される、デンプン系ポリマー材料と、
ポリオレフィン、ポリスチレン、耐衝撃性ポリスチレン及びそれらの組み合わせからなる群から選択され、前記混合物の99%以下の分量で存在するポリマー材料と、を含む、ポリマー内容物を含んでなり、
91日後に生分解する前記混合物における、前記デンプン系ポリマー材料と前記ポリオレフィン、ポリスチレン、又は耐衝撃性ポリスチレンとの合計の総量が、55重量%の水及び45重量%の有機固形物を有する接種材料を使用してASTM D5511に従って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、前記混合物中の前記デンプン系ポリマー材料の量よりも多い、物品。 - ここから
前記バイオメタン潜在性試験による測定に基づき、前記ポリマー内容物の30〜50%が91日後に生分解している、請求項1に記載の物品。 - 前記物品が、55重量%の水及び45重量%の有機固形物を有する接種材料を使用してASTM D5511に従って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5%〜60%多い91日後の前記物品の生分解の量を有する、請求項1に記載の物品。
- 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10重量%〜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55重量%〜85重量%を構成する、請求項1に記載の物品。 - ポリオレフィン、ポリスチレン、耐衝撃性ポリスチレン及びそれらの組み合わせからなる群から選択される1種以上のポリマー材料を設ける工程と、
1種以上のデンプンと、可塑剤とからなり、0.1〜5重量%の水を含有する、1種以上のデンプン系ポリマー材料であって、前記可塑剤はポリエチレングリコール、ソルビトール、グリセリン、多価アルコール可塑剤、糖アルコールの無水物、脂肪族酸、フタル酸エステル、ジメチル及びジエチルスクシネート及びこれらのエステル、グリセロールトリアセテート、グリセロールモノ及びジアセテート、グリセロールモノ、ジ、及びトリプロピオネート、ブタノエート、ステアレート、乳酸エステル、クエン酸エステル、アジピン酸エステル、ステアリン酸エステル、オレイン酸エステル、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される、前記1種以上のデンプン系ポリマー材料を設ける工程と、
前記1種以上のポリマー材料と前記1種以上のデンプン系ポリマー材料とを混合して、材料の混合物を生成する工程であって、前記1種以上のポリマー材料は前記混合物の99%以下の分量で存在する、混合物を生成する工程と、
120℃〜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工程と、
前記材料の混合物を使用してフィルムを生成する工程とを備え、
前記フィルムが、前記1種以上のポリマー材料及び前記1種以上のデンプン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混合物における、前記1種以上のデンプン系ポリマー材料と前記ポリオレフィン、ポリスチレン、又は耐衝撃性ポリスチレンとの合計の総量は、55重量%の水及び45重量%の有機固形物を有する接種材料を使用して52℃の温度でASTM D5511に従って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種以上のデンプン系ポリマー材料の量よりも多い、プロセス。 - 前記材料の混合物が、
1重量%〜9重量%の1種以上の相溶化剤と、
10重量%〜40重量%の、前記1種以上のデンプン系ポリマー材料と、
60重量%〜89重量%の前記1種以上のポリマー材料と、を含む、請求項5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、0.02mm〜0.05mmの厚さを有し、前記袋が、5L〜20Lの容積を有するキャビティを含む、請求項5に記載のプロセス。
- 前記デンプン系ポリマー材料は2重量%以下の水を含有する、請求項1に記載の物品。
- 前記ポリマー内容物は前記デンプン系ポリマー材料と、前記ポリオレフィンを含む前記1種以上のポリマー材料とから構成される、請求項1に記載の物品。
- 1種以上の相溶化剤をさらに含有する、請求項1に記載の物品。
- 前記相溶化剤は、無水マレイン酸グラフト化ポリエチレン、無水マレイン酸グラフト化ポリプロピレン、無水マレイン酸グラフト化ポリブテン、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項10に記載の物品。
- 前記デンプン系ポリマー材料は前記材料の混合物の少なくとも5重量%の量で存在する、請求項1に記載の物品。
- 前記デンプン系ポリマー材料は前記材料の混合物の少なくとも10重量%の量で存在する、請求項1に記載の物品。
- 前記デンプン系ポリマー材料は前記材料の混合物の10重量%〜40重量%の量で存在する、請求項1に記載の物品。
- 前記ポリマー材料は前記材料の混合物の少なくとも50重量%の量で存在する、請求項1に記載の物品。
- 前記ポリマー材料は前記材料の混合物の50重量%〜90重量%の量で存在する、請求項1に記載の物品。
- 前記デンプン系ポリマー材料は1%以下の水を含有する、請求項1に記載の物品。
- 前記相溶化剤は前記複数の材料の混合物の7重量%以下の分量にて存在する、請求項10に記載の物品。
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