JP2023542699A - 生分解性容器及びそのための樹脂 - Google Patents
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Abstract
生分解性プリフォーム、生分解性容器、及びプラスチック容器を作製するための方法。容器の本体が、約40~約99重量%の、下記の構造を有するランダムモノマー反復単位から誘導されるポリマー【化1】TIFF2023542699000008.tif28166(式中、R1は、CH3及びC3~C19アルキル基からなる群から選択される)を含む生分解性容器。R1がCH3であるモノマー単位は、ポリマーの約75~約99mol%である。容器の形成に適合された樹脂も開示される。
Description
本開示は、生分解性容器、特に生分解性容器を作製するための組成物及び方法に関する。
現在のプラスチックの危機に伴い、プラスチックは、環境に優しい代替物に継続的に置き換えられている。プラスチック問題の大きな一因は、ポリ(エチレンテレフタレート)(PET)水ボトルである。2017年には毎分100万本のPET水ボトルが販売されたと推定されている。PETボトルが完全に分解するのに約450年かかることを考慮すると、地球はPETボトルで過度に汚染されつつある。さらに、PETはリサイクル可能であるが、米国などの一部の先進国では、使用されたPETボトルの一部しかリサイクルされておらず、他の低開発国ではリサイクルシステムが全くない。リサイクルインフラがないこれらの国々では、PETボトルは、多くの場合、海洋に行き付き、マイクロプラスチックに分解され、これらは、海洋生物がこれらを食物と間違えて食べるため、生態系にダメージを与え始める。
他のバイオポリマーは、PETの代替物として利用可能であるが、置き換え可能なものは非常に少なく、ポリ(ブチレンスクシネート)などのように成形が困難であるか、又はボトルに成形することが可能な場合、ポリ(乳酸)から作製されたボトルなどのように不快なバリア特性を有する。さらに、許容可能な時間量で、又は高温/高圧を使用せずに分解することができるバイオポリマーはほとんどない。本明細書で「PHA」と称されるポリ(ヒドロキシアルカノエート)は、外部の手段を必要とせずに迅速に分解し、成形されるように配合することができるので、PETの優れた代替物である。
現在、PETボトルは、プリフォームの再加熱射出延伸ブロー成形によって作製されている。PETボトル成形は、1工程又は2工程プロセスのいずれで行うことができる。1工程プロセスでは、プリフォームは、所望のネック仕上げ及びプリフォーム形状を有するプリフォーム金型に射出成形される。次いで、同じ装置上で、プリフォームは加熱器を通して調整され、空気及び延伸ロッドを用いてボトル金型に吹き付けられる。2工程プロセスは同様であるが、プリフォームは別個の射出プレスで射出される。射出後、プリフォームを再加熱し、延伸ロッド及び空気を用いてボトル金型に吹き付ける。現在、ほとんどのボトルは、ブローの前にプリフォームを作製し、輸送し、保管することによって生産を最大限にすることができるので、2工程プロセスを用いて作製される。
上記を考慮して、高度に生分解性であるボトルを含むPHA容器が提供される。PHA容器は、溶融強度増強剤、鎖延長剤、及び他の加工助剤を用いてPHAを改質することによって作製される。プリフォームは、多様なデザイン及びネック仕上げを有する多くの異なるタイプのプリフォームに射出成形された。容器は、2段階再加熱延伸ブロー成形によって作製される場合があるが、証拠はPHA容器が1段階プロセス又は射出ブロー成形によって作製される場合があることを示唆している。提供される配合物では、PHAは急速に分解するはずであるが、分解速度は容器のデザインに依存し、より厚い壁の容器は、完全に分解するのに長くかかる。本開示に従って作製された容器は、容器全体が生分解性であるように、PHAラベルで標識され、PHAクロージャーで閉じられる場合がある。
いくつかの態様では、本開示は、生分解性プリフォーム、生分解性容器、及び生分解性容器を作製するための方法を提供する。生分解性容器は、本体及びそのためのクロージャ
ーを有し、容器の本体は、約40~約99重量%の、下記の構造を有するランダムモノマー反復単位から誘導されるポリマー
(式中、R1は、CH3及び/又はC3~C19アルキル基からなる群から選択される)を含む。R1がCH3であるモノマー単位は、ポリマーの約75~約99mol%である。
ーを有し、容器の本体は、約40~約99重量%の、下記の構造を有するランダムモノマー反復単位から誘導されるポリマー
容器の本体はまた、典型的には、約0.1~約10重量%の少なくとも1つの核剤及び約0.005~約3重量%の少なくとも1つの溶融強度増強剤を含む。
いくつかの態様では、生分解性容器の本体及びプリフォームは、約40~約99重量%のポリ(ヒドロキシアルカノエート)コポリマー及び約1~約60重量%の追加の添加物を含む。
いくつかの態様では、生分解性容器は、ポリ(ヒドロキシアルカノエート)としてポリヒドロキシブチレートを含む。
他の態様では、ポリ(ヒドロキシアルカノエート)コポリマーは、ポリ-3-ヒドロキシブチレート-コ-3-ヒドロキシヘキサノエート(P3HB-コ-P3HHx)を含む。
いくつかの態様では、生分解性容器の本体及びプリフォームはさらに、約25~約50モル%の、ポリ(ヒドロキシヘキサノエート)、ポリ(ヒドロキシオクエタノエート)、ポリ(ヒドロキシデカノエート)、及びそれらの混合物からなる群から選択されるポリ(ヒドロキシアルカノエート)を含む、約1.0~約15.0重量%の少なくとも1つのポリ(ヒドロキシアルカノエート)を含む。
いくつかの態様では、生分解性容器の本体及びプリフォームはさらに、約75~約99.9モル%の3-ヒドロキシブチレートのモノマー残基、約0.1~約25モル%の3-ヒドロキシヘキサノエートのモノマー残基、並びに約0.1~約25モル%の、ポリ(ヒドロキシヘキサノエート)、ポリ(ヒドロキシオクエタノエート)、ポリ(ヒドロキシデカノエート)、及びそれらの混合物からなる群から選択される第3の3-ヒドロキシアルカノエートのモノマー残基から構成されるターポリマーを含むポリ(ヒドロキシアルカノエート)を含む。
いくつかの態様では、生分解性容器及びプリフォームのポリマーは、約5万ダルトン~約250万ダルトンの範囲の重量平均分子量を有する。
他の態様では、生分解性容器及びプリフォームのポリマーはさらに、約0.1重量%~約10重量%の、エリトリトール、ペンタエリトリトール、ジペンタエリトリトール、人工甘味剤、ステアレート、ソルビトール、マンニトール、イノシトール、ポリエステルワックス、ナノ粘土、ポリヒドロキシブチレート、窒化ホウ素、及びそれらの混合物から選択される少なくとも1つの核剤を含む。
いくつかの態様では、生分解性容器及びプリフォームはさらに、約0.05重量%~約3重量%の、多官能性エポキシド;エポキシ官能性スチレンアクリルポリマー;有機過酸化物;オキサゾリン;カルボジイミド;及びそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも1つの溶融強度増強剤を含む。いくつかの態様では、溶融強度増強剤の量は、約0.05~約1重量%である。
いくつかの態様では、生分解性容器及びプリフォームはさらに、約1重量%~約60重量%の、ポリ(乳酸)、ポリ(カプロラクトン)、ポリ(エチレンセビケート(sebicate))、ポリ(ブチレンスクシネート)、及びポリ(ブチレンスクシネート-コ-アジペート)、並びにそれらのコポリマー及びブレンドからなる群から選択されるポリマーを含む。
いくつかの態様では、ポリマー及びプリフォームはさらに、約0.1重量%~約5重量%の、カーボンブラック、赤外線吸収顔料、及びそれらの混合物から選択される再加熱剤を含む。
他の態様では、ポリマー及びプリフォームはさらに、約0.1重量%~約20重量%の、炭酸カルシウム、タルク、澱粉、酸化亜鉛、中性アルミナ、及びそれらの混合物から選択される充填剤を含む。いくつかの態様では、充填剤の量は、より好ましくは約0.1~約10重量%である。
いくつかの態様では、生分解性容器及びプリフォームはさらに、約0.1重量%~約5重量%の、構造的支持のための、ステレオコンプレックスポリ(乳酸)(PLA)繊維などのポリマー繊維を含む。
いくつかの態様では、生分解性容器及びプリフォームはさらに、約0.1重量%~約3重量%の脂肪酸アミドスリップ剤を含む。
他の態様では、生分解性容器及びプリフォームはさらに、約15重量%までの、セバケート;シトレート;アジピン酸、コハク酸、及びグルカル酸の脂肪エステル;ラクテート;アルキルジエステル;アルキルメチルエステル;ジベンゾエート;プロピレンカートネート;約200~約10,000g/molの数平均分子量を有するカプロラクトンジオール;約400~約10,000g/molの数平均分子量を有するポリ(エチレン)グリコール;植物油のエステル;長鎖アルキル酸;アジペート;グリセロール;イソソルビド誘導体又はその混合物;少なくとも18モル%の、ヒドロキシブチレート以外のヒドロキシアルカノエートのモノマー残基を含むポリヒドロキシアルカノエートコポリマー;並びにそれらの混合物から選択される可塑剤を含む。
いくつかの態様では、生分解性容器は、TUV Austria Program OK 12に従って分解を受ける。他の態様では、生分解性容器は、ASTM E2454に従って決定して、少なくとも24ヶ月の保存寿命を有する。いくつかの態様では、生分解性容器は、ASTM E96で測定して、約20g/m2/日未満の水蒸気透過率を有する。
いくつかの態様では、再加熱延伸ブロー成形及び射出ブロー成形から選択される1工程又は2工程プロセスで容器を形成することによる、生分解性プリフォームから生分解性容器を作製する方法が提供される。
他の態様では、押出ブロー成形によって容器を形成することによる、生分解性プリフォームから生分解性容器を作製する方法が提供され、ここで、容器は溶融パリソンから成形
される。
される。
いくつかの態様では、生分解性プリフォームは、約5mL~約25Lの範囲の容積を有する生分解性容器に成形される。
特定の態様では、容器本体は、単一のプリフォームからブロー成形される一体構造である。
代替的に、他の態様では、容器は、熱成形、真空成形、射出成形、圧縮成形、又は回転成形によって形成される場合がある。
別の局面では、本開示はまた、上述の生分解性プリフォーム及び生分解性容器を形成するために適合された樹脂を提供する。樹脂は、ポリ(ヒドロキシアルカノエート)及び任意的に他のポリマー、並びに生分解性容器に関連して上述したような他の添加物から構成される。
本発明は、生分解性容器及びプラスチック容器に容易に加工することができる生分解性材料の必要性に答える。生分解性材料及びそれから作製される容器は、増大した生分解性及び/又は堆肥化可能性を有する使い捨て容器の必要性に答える。
本明細書で使用される場合、「ASTM」は、米国材料試験協会(American Society for Testing and Materials)を意味する。
本明細書で使用される場合、「アルキル」は、直鎖又は分枝鎖;及び(一又は多)置換又は非置換の場合がある飽和炭素含有鎖を意味する。
本明細書で使用される場合、「アルケニル」は、一不飽和(即ち、鎖中に1つの二重結合)又は多価不飽和(即ち、鎖中に2つ以上の二重結合);直鎖又は分枝鎖;及び(一又は多)置換又は非置換の場合がある炭素含有鎖を意味する。
本明細書で使用される場合、「PHA」は、下記の式のランダムモノマー反復単位を有する、本明細書に記載されるポリ(ヒドロキシアルカノエート)を意味する
(式中、R1は、CH3及びC3~C19アルキル基からなる群から選択される)。R1がCH3であるモノマー単位は、ポリマーの約75~約99mol%である。
本明細書で使用される場合、「P3HB」は、ポリ-(3-ヒドロキシブチレート)を意味する。
本明細書で使用される場合、「P3HHx」は、ポリ(3-ヒドロキシヘキサノエート)を意味する。
本明細書で使用される場合、「生分解性」は、化合物が、ASTM D5511(嫌気
性及び好気性環境)、ASTM 5988(土壌環境)、ASTM D5271(淡水環境)、又はASTM D6691(海水環境)に従って、微生物及び/又は天然環境因子によって最終的に完全にCO2及び水又はバイオマスに分解される能力を意味する。生分解性はまた、ASTM D6868及びEuropean EN 13432を用いて決定することもできる。
性及び好気性環境)、ASTM 5988(土壌環境)、ASTM D5271(淡水環境)、又はASTM D6691(海水環境)に従って、微生物及び/又は天然環境因子によって最終的に完全にCO2及び水又はバイオマスに分解される能力を意味する。生分解性はまた、ASTM D6868及びEuropean EN 13432を用いて決定することもできる。
本明細書で使用される場合、「堆肥化可能」は、以下の3つの要件を満たす材料を意味する:(1)材料は、固体廃棄物のための堆肥化施設で処理することができる;(2)そのように処理された場合、材料は最終的な堆肥となる;及び(3)堆肥が土壌中で使用される場合、材料は、工業及び家庭での堆肥化可能性についてのASTM D6400に従って、最終的に土壌中で生分解する。
本明細書に列挙される全てのコポリマー組成比は、特に詳細に示されない限りモル比を指す。
特に明記しない限り、本明細書で参照される全ての分子量は、ASTM D5296に従って決定される重量平均分子量である。
本発明の一態様では、少なくとも約50mol%であるが100%未満、より好ましくは少なくとも約60mol%;より好ましくは少なくとも約70mol%;より好ましくは少なくとも約75~98mol%のモノマー反復単位が、R1としてCH3を有する。
別の態様では、モノマー反復単位の小部分は、3~19個の炭素原子を含むアルキル基から選択されるR1を有する。従って、コポリマーは、約0~約30mol%、好ましくは約1~約25mol%、及びより特には約2~約10mol%の、R1としてC3~C19アルキル基を含むモノマー反復単位を含む場合がある。
いくつかの態様では、本開示での使用のための好ましいPHAコポリマーは、ポリ-3-ヒドロキシブチレート-コ-3-ヒドロキシヘキサノエート(P3HB-コ-P3HHx)である。特定の態様では、このPHAコポリマーは、好ましくは、約94~約98モル%の3-ヒドロキシブチレートの反復単位及び約2~約6モル%の3-ヒドロキシヘキサノエートの反復単位を含む。
生分解性PHAの合成
本発明における生分解性PHAの生物学的合成は、適切な原料(単一又は多成分)を用いて、適切な生物(天然又は遺伝子操作された)による発酵によって行われる場合がある。生物学的合成はまた、目的のコポリマーを発現するように遺伝子操作された細菌種を用いて行われる場合がある(参照により本明細書に組み込まれる米国特許第5,650,555号参照)。
本発明における生分解性PHAの生物学的合成は、適切な原料(単一又は多成分)を用いて、適切な生物(天然又は遺伝子操作された)による発酵によって行われる場合がある。生物学的合成はまた、目的のコポリマーを発現するように遺伝子操作された細菌種を用いて行われる場合がある(参照により本明細書に組み込まれる米国特許第5,650,555号参照)。
結晶化度
半結晶性ポリマー(又はコポリマー)の体積%結晶化度(Φc)は、多くの場合、ポリマーがどのタイプの最終用途特性を有するかを決定する。例えば、高度に(50%超)結晶性のポリエチレンポリマーは、強くかつ堅く、プラスチック牛乳容器などの製品に適している。一方、低結晶性ポリエチレンは、柔軟かつ強靭であり、食品ラップ及びゴミ袋などの製品に適している。結晶化度は、x線回折、示差走査熱量測定(DSC)、密度測定、及び赤外線吸収を含む多数の方法で決定することができる。最も適切な方法は、試験される材料に依存する。
半結晶性ポリマー(又はコポリマー)の体積%結晶化度(Φc)は、多くの場合、ポリマーがどのタイプの最終用途特性を有するかを決定する。例えば、高度に(50%超)結晶性のポリエチレンポリマーは、強くかつ堅く、プラスチック牛乳容器などの製品に適している。一方、低結晶性ポリエチレンは、柔軟かつ強靭であり、食品ラップ及びゴミ袋などの製品に適している。結晶化度は、x線回折、示差走査熱量測定(DSC)、密度測定、及び赤外線吸収を含む多数の方法で決定することができる。最も適切な方法は、試験される材料に依存する。
PHAコポリマーの体積%結晶化度(Φc)は、PHAコポリマー中のP3HHxのモ
ル百分率に応じて変動する場合がある。P3HHxの添加は、PHAコポリマーの体積%結晶化度、結晶化速度、及び融点を効果的に低下させるとと共に、コポリマーの柔軟性及び分解性の増加をもたらす。本明細書に記載される核剤は、PHAコポリマーの結晶化プロセスを加速させるために使用される場合がある。
ル百分率に応じて変動する場合がある。P3HHxの添加は、PHAコポリマーの体積%結晶化度、結晶化速度、及び融点を効果的に低下させるとと共に、コポリマーの柔軟性及び分解性の増加をもたらす。本明細書に記載される核剤は、PHAコポリマーの結晶化プロセスを加速させるために使用される場合がある。
一般に、本発明のPHAは、好ましくは、x線回折により測定して、約0.1%~約99%;より好ましくは約2%~約80%;尚より好ましくは約20%~約70%の結晶化度を有する。
本発明のPHAが成形品に加工される場合、そのようなPHA中の結晶化度の量は、x線回折により測定して、より好ましくは約10%~約80%;より好ましくは約20%~約70%;尚より好ましくは約30%~約60%である。
融点
好ましくは、本発明の生分解性PHAは、約30℃~約170℃、より好ましくは約90℃~約165℃、尚より好ましくは約130℃~約160℃の融点(Tm)を有する。
好ましくは、本発明の生分解性PHAは、約30℃~約170℃、より好ましくは約90℃~約165℃、尚より好ましくは約130℃~約160℃の融点(Tm)を有する。
成形品
本開示によれば、ポリマー容器は、雌型によって画定される形状に射出され、圧縮され、又は気体により吹き付けられるポリマー又はコポリマー材料(例えば、PHA)を含む樹脂から形成される。代替的に、他の態様では、容器は、熱成形、真空成形、射出成形、圧縮成形、又は回転成形によって形成される場合がある。特に、成形品は、炭酸液体及び非炭酸液体、並びに粉末、ペレット、カプセルなどを含むがこれらに限定されない乾燥材料を保持するプラスチックボトルの場合がある。
本開示によれば、ポリマー容器は、雌型によって画定される形状に射出され、圧縮され、又は気体により吹き付けられるポリマー又はコポリマー材料(例えば、PHA)を含む樹脂から形成される。代替的に、他の態様では、容器は、熱成形、真空成形、射出成形、圧縮成形、又は回転成形によって形成される場合がある。特に、成形品は、炭酸液体及び非炭酸液体、並びに粉末、ペレット、カプセルなどを含むがこれらに限定されない乾燥材料を保持するプラスチックボトルの場合がある。
熱可塑性樹脂の射出成形は、多工程プロセスであり、このプロセスにより、本発明のPHA配合物は、それが溶融するまで加熱され、次いでそれが成形される閉鎖金型内に押し込まれ、最終的に冷却により固化される。プリフォームは、開放端及び閉鎖端を有する管に似ており、開放端は、ねじ山が付けられる場合がある。
再加熱射出延伸ブロー成形は、ボトル及び他の中空物体を製造するために用いられる(EPSE-3参照)。このプロセスでは、PHAプリフォームは加熱された後、閉鎖中空金型内に配置される。次いでプリフォームを空気及び伸張ロッドによって膨張させ、PHAを金型の壁に押し付ける。続く冷却空気は、次いで成形品を金型内で固化させる。次いで金型を開放し、金型から物品を取り出す。
ブロー成形プロセスでは極めて薄い壁を作製することがより容易であるため、ブロー成形は容器にとって射出成形よりも好ましい。薄い壁は、最終製品中のPHAがより少ないことを意味し、製造サイクル時間はより短い場合が多く、材料の節約及びより高いスループットにより、より低いコストをもたらす。押出ブロー成形を用いて本開示の態様による薄壁容器を製造する場合もある。
PHA容器は、PHAを溶融強度増強剤、鎖延長剤、及び他の加工助剤で改質することにより作製された。プリフォームは、多様なデザイン及びネック仕上げを有する多くの異なるタイプのプリフォームに射出成形された。容器は、2段階再加熱延伸ブロー成形により作製されたが、PHA容器が1段階プロセス又は射出ブロー成形によっても作製できることを示唆する証拠が存在する場合がある。
本開示によるPHAは、約40~99重量%のポリ(ヒドロキシアルカノエート)コポリマー及び約1~約60重量%のポリマー改質剤を含む場合がある。いくつかの態様では
、ポリ(ヒドロキシアルカノエート)コポリマーは、ポリ-3-ヒドロキシブチレート-コ-3-ヒドロキシヘキサノエート(P3HB-コ-P3HHx)である。他の態様では、PHA組成物は、約25~約50モル%の、ポリ(ヒドロキシヘキサノエート)、ポリ(ヒドロキシオクエタノエート)、ポリ(ヒドロキシデカノエート)、及びそれらの混合物からなる群から選択されるポリ(ヒドロキシアルカノエート)を含む、約1.0~約15.0重量%の少なくとも1つのポリ(ヒドロキシアルカノエート)を含む。
、ポリ(ヒドロキシアルカノエート)コポリマーは、ポリ-3-ヒドロキシブチレート-コ-3-ヒドロキシヘキサノエート(P3HB-コ-P3HHx)である。他の態様では、PHA組成物は、約25~約50モル%の、ポリ(ヒドロキシヘキサノエート)、ポリ(ヒドロキシオクエタノエート)、ポリ(ヒドロキシデカノエート)、及びそれらの混合物からなる群から選択されるポリ(ヒドロキシアルカノエート)を含む、約1.0~約15.0重量%の少なくとも1つのポリ(ヒドロキシアルカノエート)を含む。
いくつかの態様では、生分解性容器の作製に使用されるPHA配合物は、約0.5重量%~約15重量%の、セバケート、シトレート、アジピン酸、コハク酸、及びグルカル酸の脂肪エステル、ラクテート、アルキルジエステル、シトレート、アルキルメチルエステル、ジベンゾエート、炭酸プロピレン、200~10,000g/molの数平均分子量を有するカプロラクトンジオール、400~10,000g/molの数平均分子量を有するポリエチレングリコール、植物油のエステル、長鎖アルキル酸、アジペート、グリセロール、イソソルビド誘導体又はその混合物からなる群から選択される少なくとも1つの可塑剤を含む場合がある。
他の態様では、PHA配合物はまた、好ましくは、約0.1重量%~約10重量%、又は約0.1~約20重量%の、硫黄、エリトリトール、ペンタエリトリトール、ジペンタエリトリトール、イノシトール、ステアレート、ソルビトール、マンニトール、ポリエステルワックス、2:1;2:1結晶構造化学物質を有する化合物、窒化ホウ素、及びそれらの混合物から選択される少なくとも1つの核剤を含む。
特定の好ましい態様では、PHA配合物は、約0.1~約3重量%の、窒化ホウ素又はペンタエリトリトールから選択される核剤、より好ましくは約0.3~約1.5重量%の窒化ホウ素又はペンタエリトリトールを含む場合がある。さらに、核剤として窒化ホウ素が使用される場合、PHA配合物は、ポリ(ヒドロキシアルカノエート)コポリマーに加えて、約1~約5重量%のポリ(ヒドロキシブチレート)ホモポリマーも含む場合がある。
いくつかの態様では、PHA配合物は、好ましくは、約0~約1重量%、例えば約1~約0.5重量%の溶融強度増強剤/レオロジー調整剤を含む。この溶融強度増強剤は、例えば、多官能性エポキシド;エポキシ官能性スチレンアクリルポリマー;ジ-t-ブチル過酸化物などの有機過酸化物;オキサゾリン;カルボジイミド;及びそれらの混合物からなる群から選択される場合がある。
理論に束縛されるものではないが、この添加物は、PHA配合物の溶融強度を増加させる架橋剤として作用すると考えられる。代替的に、場合によっては、溶融強度増強剤の量は、約0.05~約3重量%である。より好ましい溶融強度増強剤は、好ましくはPHA配合物の約0.05~約0.2重量%の量の、有機過酸化物、エポキシド、及びカルボジイミドを含む。
いくつかの態様では、PHA配合物は、ポリ(乳酸)、ポリ(カプロラクトン)、ポリ(エチレンセビケート(sebicate))、ポリ(ブチレンスクシネート)、及びポリ(ブチレンスクシネート-コ-アジペート)、並びにそれらのコポリマー及びブレンドから選択される1つ以上の性能向上ポリマーを含む場合がある。性能向上ポリマーは、約1~約60重量%の量で配合物中に存在する場合がある。いくつかの態様では、ポリマー配合物から作製される容器の構造的支持のために、約0.1~約l5重量%のポリ乳酸繊維がポリマー配合物に含まれる。
いくつかの態様では、ポリマー配合物は、約0.1~約5重量%の、カーボンブラック
又は別の赤外線吸収材料などの再加熱剤を含む。他の態様では、ポリマーは、約0.1~約20重量%(好ましくは約0.1~約10重量%)の、炭酸カルシウム、タルク、澱粉、酸化亜鉛、中性アルミナ、及びそれらの混合物から選択される充填剤を含む。
又は別の赤外線吸収材料などの再加熱剤を含む。他の態様では、ポリマーは、約0.1~約20重量%(好ましくは約0.1~約10重量%)の、炭酸カルシウム、タルク、澱粉、酸化亜鉛、中性アルミナ、及びそれらの混合物から選択される充填剤を含む。
いくつかの態様では、ポリマー配合物は、スリップ剤を含む。最も一般的なスリップ剤は、エルカミド及びオレアミドなどの長鎖脂肪酸アミドである。1つ以上のスリップ剤、例えばステアリン酸カルシウム又は脂肪酸アミドが、典型的には、ポリマー配合物中に含まれる。配合物中に含まれる場合、スリップ剤の量は、ポリマー配合物の総重量の約0.1~約3重量%の範囲の場合がある。
提供される配合物では、PHAは急速に分解するはずであるが、分解速度は容器のデザインに依存し、より厚い壁の容器は、完全に分解するのに長くかかる。容器は、他の発明の開示に詳述されているPHAラベル及びPHAクロージャーでラベル付けされるべきで
ある。容器は、TUV Austria Program OK 12に従って分解を受け、少なくとも24ヶ月の保存寿命を有し、ASTM E96で決定して約20g/m2/日未満の水蒸気透過率を有することが好ましい。容器は、約5mL~約25L以上の範囲の容積を有する場合がある。
ある。容器は、TUV Austria Program OK 12に従って分解を受け、少なくとも24ヶ月の保存寿命を有し、ASTM E96で決定して約20g/m2/日未満の水蒸気透過率を有することが好ましい。容器は、約5mL~約25L以上の範囲の容積を有する場合がある。
本開示はまた、以下の態様によってさらに例示される:
態様1. 本体及びそのためのクロージャーを有する生分解性容器であって、容器の本体が:約0.1~約10重量%の少なくとも1つの核剤;約0.05~約3重量%の少なくとも1つの溶融強度増強剤;及び約40~約99重量%の、下記の構造を有するランダムモノマー反復単位から誘導されるポリマー
(式中、R1は、CH3及びC3~C19アルキル基からなる群から選択される)を含み、R1=CH3のモノマー単位が、ポリマーの75~99mol%を構成する、生分解性容器。
態様2. 容器の本体が、約40~約99重量%のポリ(ヒドロキシアルカノエート)コポリマー及び約1~約60重量%の追加の添加物を含む、態様1の生分解性容器。
態様3. ポリ(ヒドロキシアルカノエート)コポリマーがポリ-3-ヒドロキシブチレート-コ-3-ヒドロキシヘキサノエート(P3HB-コ-P3HHx)を含む、態様2の生分解性容器。
態様4. 容器の本体がさらに、約25~約50モル%の、ポリ(ヒドロキシヘキサノエート)、ポリ(ヒドロキシオクエタノエート)、ポリ(ヒドロキシデカノエート)、及びそれらの混合物からなる群から選択されるポリ(ヒドロキシアルカノエート)を含む、約1.0~約15.0重量%の少なくとも1つのポリ(ヒドロキシアルカノエート)を含む、態様1の生分解性容器。
態様5. 生分解性容器の本体がさらに、約75~約99.9モル%の3-ヒドロキシブチレートのモノマー残基、約0.1~約25モル%の3-ヒドロキシヘキサノエートのモノマー残基、並びに約0.1~約25モル%の、ポリ(ヒドロキシヘキサノエート)、ポリ(ヒドロキシオクエタノエート)、ポリ(ヒドロキシデカノエート)、及びそれらの混合物からなる群から選択される第3の3-ヒドロキシアルカノエートのモノマー残基、から構成されるターポリマーを含む、ポリ(ヒドロキシアルカノエート)を含む、態様1の生分解性容器。
態様6. ポリマーが、約5万ダルトン~約250万ダルトンの重量平均分子量を有するポリ(ヒドロキシアルカノエート)を含む、態様1の生分解性容器。
態様7. ポリマーがさらに、約0.1重量%~約10重量%の、エリトリトール、ペンタエリトリトール、ジペンタエリトリトール、人工甘味剤、ステアレート、ソルビトール、マンニトール、イノシトール、ポリエステルワックス、ナノ粘土、ポリヒドロキシブチレート、窒化ホウ素、及びそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも1つの
核剤を含む、態様1の生分解性容器。
核剤を含む、態様1の生分解性容器。
態様8. 容器の本体がさらに、約0.05重量%~約3重量%の、多官能性エポキシド;エポキシ官能性スチレンアクリルポリマー;有機過酸化物;オキサゾリン;カルボジイミド;及びそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも1つの溶融強度増強剤を含む、態様1の生分解性容器。
態様9. 容器の本体がさらに、約1重量%~約60重量%の、ポリ(乳酸)、ポリ(カプロラクトン)、ポリ(エチレンセビケート(sebicate))、ポリ(ブチレンスクシネート)、及びポリ(ブチレンスクシネート-コ-アジペート)、並びにそれらのコポリマー及びブレンドからなる群から選択されるポリマーを含む、態様1の生分解性容器、。
態様10. ポリマーがさらに、約0.1重量%~約5重量%の、カーボンブラック、赤外線吸収顔料、及びそれらの混合物からなる群から選択される再加熱剤を含む、態様1の生分解性容器。
態様11. ポリマーがさらに、約0.1重量%~約20重量%の、炭酸カルシウム、タルク、澱粉、酸化亜鉛、中性アルミナ、及びそれらの混合物からなる群から選択される充填剤を含む、態様1の生分解性容器。
態様12. 容器の本体がさらに、構造的支持のための約0.1重量%~約5重量%のポリ乳酸(PLA)繊維などのポリマー繊維を含む、態様1の生分解性容器。
態様13. 容器の本体がさらに、約0.1重量%~約3重量%の脂肪酸アミドスリップ剤を含む、態様1の生分解性容器。
態様14. ポリマーがさらに、約15重量%までの、セバケート;シトレート;アジピン酸、コハク酸、及びグルカル酸の脂肪エステル;ラクテート;アルキルジエステル;アルキルメチルエステル;ジベンゾエート;プロピレンカートネート;約200~約10,000g/molの数平均分子量を有するカプロラクトンジオール;約400~約10,000g/molの数平均分子量を有するポリ(エチレン)グリコール;植物油のエステル;長鎖アルキル酸;アジペート;グリセロール;イソソルビド誘導体又はその混合物;少なくとも18モル%の、ヒドロキシブチレート以外のヒドロキシアルカノエートのモノマー残基を含むポリ(ヒドロキシアルカノエート)コポリマー;並びにそれらの混合物からなる群から選択される可塑剤を含む、態様1の生分解性容器。
態様15. 容器が、押出ブロー成形プロセスによって作製される、態様14の生分解性容器。
態様16. 生分解性容器が、ASTM D5511(嫌気性及び好気性環境)、ASTM 5988(土壌環境)、ASTM D5271(淡水環境)、ASTM D6691(海水環境)、ASTM D6868、又は工業及び家庭での堆肥化可能性(土壌中)についてのASTM D6400に従って分解を受ける、態様1の生分解性容器。
態様17. 生分解性容器が、ASTM E96で測定して、約20g/m2/日未満の水蒸気透過率を有する、態様1の生分解性容器。
態様18. 生分解性容器が、少なくとも24ヶ月の保存寿命を有する、態様1の生分解性容器。
態様19. 生分解性容器の作製における使用に適する生分解性プリフォームであって、プリフォームが:約0.1~約10重量%の少なくとも1つの核剤;約0.05~約3重量%の少なくとも1つの溶融強度増強剤;及び約40~約99重量%の、下記の構造を有するランダムモノマー反復単位から誘導されるポリマー
(式中、R1は、CH3及びC3~C19アルキル基からなる群から選択される)を含み、R1がCH3であるモノマー単位は、ポリマーの75~99mol%を構成する、生分解性プリフォーム。
態様20. 生分解性プリフォームが、約40~約99重量%のポリ(ヒドロキシアルカノエート)コポリマー及び約1~約60重量%の追加の添加物を含む、態様19の生分解性プリフォーム。
態様21. ポリ(ヒドロキシアルカノエート)コポリマーがポリ-3-ヒドロキシブチレート-コ-3-ヒドロキシヘキサノエート(P3HB-コ-P3HHx)を含む、態様20の生分解性プリフォーム。
態様22. 生分解性プリフォームが、約25~約50モル%の、ポリ(ヒドロキシヘキサノエート)、ポリ(ヒドロキシオクエタノエート)、ポリ(ヒドロキシデカノエート)、及びそれらの混合物からなる群から選択されるポリ(ヒドロキシアルカノエート)を含む、約1.0~約15.0重量%の少なくとも1つのポリ(ヒドロキシアルカノエート)を含む、態様19の生分解性プリフォーム。
態様23. 生分解性プリフォームが、約5万ダルトン~約250万ダルトンの重量平均分子量を有するポリ(ヒドロキシアルカノエート)を含む、態様19の生分解性プリフォーム。
態様24. ポリマーがさらに、約0.1重量%~約10重量%の、エリトリトール、ペンタエリトリトール、ジペンタエリトリトール、人工甘味剤、ステアレート、ソルビトール、マンニトール、イノシトール、ポリエステルワックス、ナノ粘土、ポリヒドロキシブチレート、窒化ホウ素、及びそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも1つの核剤を含む、態様19の生分解性プリフォーム。
態様25. 生分解性プリフォームが、約0.05重量%~約3重量%の、多官能性エポキシド;エポキシ官能性スチレンアクリルポリマー;有機過酸化物;オキサゾリン;カルボジイミド;及びそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも1つの溶融強度増強剤を含む、態様19の生分解性プリフォーム。
態様26. 生分解性プリフォームがさらに、加工を補助し、及び材料特性を改善するために、約1重量%~約60重量%の、ポリ(乳酸)、ポリ(カプロラクトン)、ポリ(エチレンセビケート(sebicate))、ポリ(ブチレンスクシネート)、及びポリ(ブチレンスクシネート-コ-アジペート)、並びにそれらのコポリマー及びブレンドからなる群から選択されるポリマーを含む、態様19の生分解性プリフォーム。
態様27. 生分解性プリフォームがさらに、約0.1重量%~約5重量%の、カーボンブラック、赤外線吸収顔料、及びそれらの混合物からなる群から選択される再加熱剤を含む、態様19の生分解性プリフォーム。
態様28. 生分解性プリフォームがさらに、約0.1重量%~約20重量%のカーボネート、タルク、澱粉、酸化亜鉛、中性アルミナ、及びそれらの混合物からなる群から選択される充填剤を含む、態様19の生分解性プリフォーム。
態様29. 生分解性プリフォームがさらに、約0.1重量%~約5重量%の、構造的支持のためのポリ乳酸(PLA)繊維などのポリマー繊維を含む、態様19の生分解性プリフォーム。
態様30. 生分解性プリフォームがさらに、約0.1重量%~約3重量%の脂肪酸アミドスリップ剤を含む、態様19の生分解性プリフォーム。
態様31. 態様19の生分解性プリフォームから生分解性容器を作製する方法であって、再加熱延伸ブロー成形及び射出ブロー成形からなる群から選択される1工程又は2工程プロセスで容器を形成することを含む、方法。
態様32. 生分解性プリフォームが、約5mL~約25Lの範囲の容積を有する生分解性容器に成形される、態様31の方法。
態様33. 容器本体が押出ブロー成形される、態様1の生分解性容器。
態様34. 容器本体が射出ブロー成形される、態様1の生分解性容器。
態様35. 容器本体が、単一のプリフォームからブロー成形される一体構造である、態様1の生分解性容器。
この開示のための好ましい態様の前述の説明は、例示及び説明のために提示されている。これは、網羅的であるか又は本開示を開示された正確な形態に限定することを意図するものではない。上記の教示に照らして明らかな修正又は変更が可能である。態様は、本開示の原理及びその実践的な適用の最良の例示を提供し、それにより当業者が本開示を様々な態様で、及び企図される特定の使用に適するように様々な修正を用いて使用できるようにするために選択及び説明されている。そのような修正又は変更の全ては、それらが適正に、合法的に、及び公平に権威を付与される広さに従って解釈される場合、添付の特許請求の範囲によって決定される本開示の範囲内に含まれる。
Claims (16)
- 樹脂が、約40~約99重量%のポリ(ヒドロキシアルカノエート)コポリマー及び約1~約60重量%の追加の添加物を含む、請求項1に記載の樹脂。
- ポリ(ヒドロキシアルカノエート)コポリマーがポリ-3-ヒドロキシブチレート-コ-3-ヒドロキシヘキサノエート(P3HB-コ-P3HHx)を含む、請求項2に記載の樹脂。
- 樹脂がさらに、約25~約50モル%の、ポリ(ヒドロキシヘキサノエート)、ポリ(ヒドロキシオクエタノエート)、ポリ(ヒドロキシデカノエート)、及びそれらの混合物からなる群から選択されるポリ(ヒドロキシアルカノエート)を含む、約1.0~約15.0重量%の少なくとも1つのポリ(ヒドロキシアルカノエート)を含む、請求項1に記載の樹脂。
- 樹脂がさらに、約75~約99.9モル%の3-ヒドロキシブチレートのモノマー残基、約0.1~約25モル%の3-ヒドロキシヘキサノエートのモノマー残基、並びに約0.1~約25モル%の、ポリ(ヒドロキシヘキサノエート)、ポリ(ヒドロキシオクエタノエート)、ポリ(ヒドロキシデカノエート)、及びそれらの混合物からなる群から選択される第3の3-ヒドロキシアルカノエートのモノマー残基、から構成されるポリ(ヒドロキシアルカノエート)ターポリマーを含む、請求項1に記載の樹脂。
- 樹脂が、約5万ダルトン~約250万ダルトンの重量平均分子量を有するポリ(ヒドロキシアルカノエート)を含む、請求項1に記載の樹脂。
- 樹脂がさらに、約0.1重量%~約10重量%の、エリトリトール、ペンタエリトリトール、ジペンタエリトリトール、人工甘味剤、ステアレート、ソルビトール、マンニトール、イノシトール、ポリエステルワックス、ナノ粘土、ポリヒドロキシブチレート、窒化ホウ素、及びそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも1つの核剤を含む、請求項1に記載の樹脂。
- 樹脂がさらに、約0.05重量%~約3重量%の、多官能性エポキシド;エポキシ官能性スチレンアクリルポリマー;有機過酸化物;オキサゾリン;カルボジイミド;及びそれ
らの混合物からなる群から選択される少なくとも1つの溶融強度増強剤を含む、請求項1に記載の樹脂。 - 樹脂がさらに、約1重量%~約60重量%の、ポリ(乳酸)、ポリ(カプロラクトン)、ポリ(エチレンセビケート(sebicate))、ポリ(ブチレンスクシネート)、及びポリ(ブチレンスクシネート-コ-アジペート)、並びにそれらのコポリマー及びブレンドからなる群から選択されるポリマーを含む、請求項1に記載の樹脂。
- 樹脂がさらに、約0.1重量%~約5重量%の、カーボンブラック、赤外線吸収顔料、及びそれらの混合物からなる群から選択される再加熱剤を含む、請求項1に記載の樹脂。
- 樹脂がさらに、約0.1重量%~約20重量%の、炭酸カルシウム、タルク、澱粉、酸化亜鉛、中性アルミナ、及びそれらの混合物からなる群から選択される充填剤を含む、請求項1に記載の樹脂。
- 樹脂がさらに、約0.1重量%~約5重量%の、構造的支持のためのポリマー繊維を含む、請求項1に記載の樹脂。
- 樹脂がさらに、約0.1重量%~約3重量%の脂肪酸アミドスリップ剤を含む、請求項1に記載の樹脂。
- 樹脂がさらに、約15重量%までの、セバケート;シトレート;アジピン酸、コハク酸、及びグルカル酸の脂肪エステル;ラクテート;アルキルジエステル;アルキルメチルエステル;ジベンゾエート;プロピレンカートネート;約200~約10,000g/molの数平均分子量を有するカプロラクトンジオール;約400~約10,000g/molの数平均分子量を有するポリ(エチレン)グリコール;植物油のエステル;長鎖アルキル酸;アジペート;グリセロール;イソソルビド誘導体又はその混合物;少なくとも18モル%の、ヒドロキシブチレート以外のヒドロキシアルカノエートのモノマー残基を含むポリ(ヒドロキシアルカノエート)コポリマー;並びにそれらの混合物からなる群から選択される可塑剤を含む、請求項1に記載の樹脂。
- 樹脂が、ASTM D5511(嫌気性及び好気性環境)、ASTM 5988(土壌環境)、ASTM D5271(淡水環境)、ASTM D6691(海水環境)、ASTM D6868、又は工業及び家庭での堆肥化可能性(土壌中)についてのASTM D6400に従って分解を受ける、請求項1に記載の樹脂。
- 樹脂が、ASTM E96で測定して、約20g/m2/日以下の水蒸気透過率を有する、請求項1に記載の樹脂。
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