JP2771072B2 - 使い捨て可能かつ再生利用可能なプラスチック製品および該製品製造のための成形用合成樹脂配合物 - Google Patents

使い捨て可能かつ再生利用可能なプラスチック製品および該製品製造のための成形用合成樹脂配合物

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は分解可能で再生利用可能
なプラスチック商品および樹脂配合物ならびにその製法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】ファーストフードレストラン、軽食堂お
よびコンビニエンスストアーは、通常、コーヒー、ココ
ア、ティーおよびスープを使い捨て可能なプラスチック
のコップまたは容器に入れて取り扱う。これらのコップ
は収容された液体の熱を保持し、熱い液体から消費者の
手を隔離するので、飲物またはスープをあちこちに運搬
することができ、かつ熱いにもかかわらず比較的快適に
消費することができる。
【０００３】それらはコストが非常に低いために、該コ
ップは使用後に簡単に廃棄され得、その結果、消費者は
コップを返却しなくてもよく、経営者はそれを洗浄しな
くてもよい。これらの特性のため、かかるプラスチック
のコップおよび容器ならびに同様の製品は非常にポピュ
ラーであり、消費者のアピールと要求によって容易には
追放されない。
【０００４】しかし、多くのプラスチックは分解可能で
はなく、容易にまたは経済的に再生利用できない。例え
ば、スチロフォームのコップおよび容器などは我々の社
会に対する環境危険となった。[ザ・ウォール・ストリ
ート・ジャーナル(Ｔhe ＷallＳtreet Ｊournal)、１１
／２／９０、第Ａ３頁参照］。最近の公共サービス広告
［タイム(Ｔime)、１２／１７／９０、第１０１頁］が
実情を述べたように、スチロフォームは永久であり；決
して分解せず、決して崩壊せず、決してなくならないで
あろうし；我々が解決法を見い出さない限り、それが生
じる該廃物問題もなくならないであろう。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は解決法
を提供することである。本発明の目的は、通常の使い捨
て可能なプラスチック商品のすべての長所を有し、加え
て、分解可能かつ再生利用可能である製品および該製品
製造用合成樹脂配合物およびそれらの製法を提供するこ
とにある。
【０００６】本発明の別の目的は、魅力的で、非常に経
済的であって、最も重要なことには、分解可能であって
再生利用可能な、標準的に製造装置で製造するのが簡単
で経済的な使い捨て可能なプラスチック商品を提供する
ことにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段および実施例】本発明は、
逆溶解性(inverse solubility characteristics)を有す
る水溶性熱可塑性樹脂約６５％〜約９５％および少なく
とも１つの機能的に混和し得る樹脂、すなわち、該逆溶
解性樹脂と混和し、それとでアロイを形成する樹脂約３
５％〜５％からなる樹脂配合物から製造されることを特
徴とする分解可能かつ再生利用可能な製品を提供するも
のである。所望により、該配合物に、機能的に混和し得
る充填剤および発泡を添加してもよい。
【０００８】本発明に使用するための、ベストモードと
なるべき現在知られている逆可溶性樹脂は、高分子量ポ
リ(エチレンオキシド)［以下、時々、「ＰＥＯ」と記
す］である。
【０００９】ＰＥＯは、負または逆水溶性を有する。そ
れは、水の沸点に近い温度を有する熱い液体の存在下で
溶解または溶融しないが、冷えたまたは冷たい水には迅
速に溶解するであろう。溶解の速度は、コーヒーのコッ
プの少なくとも部分的な溶解を伴わずに該コップを慣例
の時間内で消費することができないほど迅速であり、そ
の結果、液体がコップから漏出しかつ台なしになる。従
って、ＰＥＯは、今まで飲料容器として、または本明細
書で考慮される他の如何なる用途にも使用されなかっ
た、すなわち、消費者の用途は引き続いての分解のため
測定可能なサービスライフを持つものであった。
【００１０】本発明は、ＰＥＯに１以上の選択された熱
可塑性樹脂を添加して、その結果、制御されたまたは制
御可能な水への溶解速度を有する混和性の水分散性ポリ
マー樹脂配合物を生じることを見い出したことに存す
る。機能的に混和し得る樹脂の適当な選択によって、お
よびＰＥＯに対する混和し得る樹脂の比率の適当な調節
によって、溶解または分解時間は数分間〜数時間、数日
間、および数週間まで変化することができる。本発明に
おいて、混和し得る樹脂または樹脂類、ならびに所望に
より充填剤および発泡剤の割合は樹脂配合物の約５％〜
約３５％であり、残りはＰＥＯからなる。概していう
と、混和し得る樹脂の割合が高くなるほど、溶解時間は
長くなる。
【００１１】従って、今まで非分解性プラスチックから
製造された使い捨て製品は、今は、予め選択された時間
をかけて水に分散または溶解し、匹敵する非分解可能な
製品によってランドフィル(landfill)において占められ
ているであろう空間の無限小部分だけを占めている無害
粉末だけを後に残すであろう材料から成形または押出さ
れてよい。また、本発明の製品がボートから水中に落ち
た場合またはトイレの水を流す場合、水に素早く溶解
し、認知できるゴミまたは廃物を後にほとんど残さない
であろう。
【００１２】さらにまた、本発明のコップ、容器および
他の製品は、所望ならば、特に容易に再生利用され得
る。製品を溶解するためには、該製品を冷えたまたは冷
たい水(真水または塩水のいずれかでも)中に置くことだ
けを必要とし、これによって、混和し得る樹脂および充
填剤は水面に浮くか、または水中に沈降するであろう
し、これによって、それらは回収および再生利用するこ
とができる。その後、該水を沸点付近まで加熱すること
ができ、これによって、水溶性樹脂、すなわちポリ(エ
チレンオキシド)を該水から沈殿させるであろうし、こ
れによって、回収および再生利用することもでき、実質
的に透明な水が後に残る。
【００１３】かくして、本発明は、非分解性なプラスチ
ックのゴミおよび廃物問題に対して環境的に都合のよく
かつ生態学的に有益な解決法を提供する。本発明のこれ
らおよび他の目的ならびに長所は、以下の詳細な記述か
ら明らかになるであろう。
【００１４】以下に、本発明を行うために本発明者によ
って現在意図されている最良のモードについて詳述す
る。本発明に使用するための現在意図されている製品お
よびそれらの製造方法は当技術分野において古くから有
名であり、かつよく知られているために、図面は本発明
の充分な説明に必ずしも必要ではないと思われる。この
ような製品の例としては、フォーム成形およびプラスチ
ック製飲料コップおよびドリンク容器、調理済食品用の
成形されたクラムシェル容器、ピクニックプレートのよ
うなフードサービス容器、卵カートン、地面に植えるた
めの植物用容器またはポット、使捨てパーソナル衛生製
品、使捨ておしめ等が挙げられる。
【００１５】本発明において、このような製品は、加熱
および加圧下、逆溶解性を有する水溶性熱可塑性樹脂約
６５〜約９５重量％（すなわち重量に関するパーセン
ト）および該逆可溶性樹脂と機能的に混和し得る、すな
わち逆可溶性樹脂と混和し、それとでアロイを形成する
１以上の熱可塑性樹脂約３５〜約５重量％からなる合成
樹脂配合物から成形または押出される。所望により、充
填剤および発泡剤を添加してもよい。
【００１６】逆溶解性を有する水溶性樹脂は、高分子量
ポリ(エチレンオキシド)（「ＰＥＯ」）である。
【００１７】ＰＥＯと機能的に混和し得る熱可塑性樹脂
としては、ポリスチレン、アクリロニトリル−ブタジエ
ン−スチレン［ジェネラル・エレクトリック・カンパニ
ー(Ｇeneral Ｅlectric Ｃo.)からのＡＢＳ］、ポリ塩
化ビニル、ポリメチルメタクリレートおよび熱可塑性エ
ラストマーが挙げられる。食品および飲料用途につい
て、これらの樹脂の全ては、ダウ(Ｄow)、デュポン(Ｄu
Ｐont)、シェル(Ｓhell)、ジェネラル・エレクトリック
(Ｇeneral Ｅlectric)およびビーエフ・グッドリッチ
(ＢＦ Ｇoodrich)のようなカンパニーからＦＤＡ承認フ
ォームで得ることができる。
【００１８】約５重量％までの量で添加されてよい混和
し得る充填剤としては、ガラス微小球、ポリマー微小球
等が挙げられる。
【００１９】発泡容器または製品を製造するのが望まし
い場合、樹脂配合物に炭酸カルシウムまたは重炭酸ナト
リウムのような発泡剤(foaming or blowing agent)を約
０.５〜約２.５重量％の量で添加してよい。他方、押出
されるかまたは型に供給する場合、樹脂配合物中に窒素
のようなガスを直接注入してよい。
【００２０】上記に従って配合された樹脂配合物から作
られた製品は、食品接触適合性があり、生物学的に不活
性であり、かつ加熱および加圧下で容易に処理される。
該樹脂配合物は、押出可能であり、射出成型または押出
成形のいずれによっても成形可能である。従って、該配
合物は、使捨て可能な消費製品の経済的な大量生産のた
めに理想的である。
【００２１】高分子量ＰＥＯは、各々、反または逆溶解
性を有する。それは、冷たいおよび温かい水(真水また
は塩水のいずれにも)に溶解するが、沸点に達する熱水
には溶解しない。従って、ＰＥＯは、それ自体の滅菌お
よび熱い飲料および食品に関する使用に役立つ。また、
再生利用について、それは通常の冷たいまたは冷えた水
に完全に溶解するので、それは高価で危険な溶媒の必要
性を排除する。
【００２２】本発明の樹脂配合物は、この逆溶解性を充
分に利用し、同時に、樹脂自体が水ならびに水ベース液
体の存在下で非常に容易かつ迅速に溶解するという事実
によって起こる問題を排除する。大きい割合の逆可溶性
樹脂と小さい割合の機能的に混和し得る熱可塑性ポリマ
ーとを配合することによって、樹脂配合物から作られた
製品の溶解時間(solubility or dissolution time)を、
数分間〜数週間を範囲とする非常に広範囲な時間の範囲
内で制御することができる。概していうと、熱可塑性ポ
リマーの割合が高いほど、分解時間は長くなるであろ
う。
【００２３】逆可溶性樹脂に対する熱可塑性ポリマーの
比率は全く臨界的である。熱可塑性ポリマーが小さすぎ
ると、ほとんどの消費用途について溶解し過ぎる不安定
な最終製品となる。熱可塑性ポリマーが多すぎると、合
理的な時間内で分散または溶解しない製品となるであろ
う。反対に、該製品は、水を吸収し、かつ、膨潤し易
く、非分解性なプラスチックと同じまたはそれ以上の廃
物問題を生じる。
【００２４】現在までの実験的観察は、樹脂配合物中の
熱可塑性ポリマーの重量％が約３５％より大きくてはな
らず、かつ約５％より小さくてもならないということを
示している。ポリ(エチレンオキシド)およびポリスチレ
ンの６０／４０配合物から製造された発泡飲料用コップ
による実験の結果、コップは水を吸収したが溶解しなか
った。反対に、ＰＥＯおよびポリスチレンの８０／２０
配合物から製造された発泡飲料用コップは、室温で真水
中では１８時間〜２４時間以内に、太平洋の海水中では
約９時間以内に溶解する優れたコーヒー容器を生じた。
後に残る唯一の固体廃物は、ポリスチレンの薄い粒状層
であった。
【００２５】従って、再生利用の目的のために、本発明
は、使用済または廃棄された本発明の製品を回収し、水
中、好ましくは冷たい海水中に該製品のバッチを浸漬
し、該製品が溶解するまで該水およびその中の製品を撹
拌し、水面に浮いているかまたは水中に沈殿している固
体熱可塑性樹脂を回収および乾燥し、該水を沸点付近の
温度まで上昇させて逆可溶性樹脂を該水から沈殿させ、
固体沈殿物を回収および乾燥し、回収した逆可溶性樹脂
および混和し得るポリマーを再利用し、溶解されるべき
製品の次のバッチに該水を再生利用する工程からなる再
生利用方法を提供する。この方法の実施によって、本発
明の製品が１００％再生利用可能である。
【００２６】上記の可溶性飲料用コップは、ポリ(エチ
レンオキシド)約８０重量％、ポリスチレン約２０重量
％およびユニロイヤル・ケミカル・カンパニー［Ｕniro
yal Ｃhemical Ｃo.、コネチカット州ミドルバリー］に
よる商品名セロゲン−ＡＺＮＰ(Ｃelogen−ＡＺＰ)の下
に販売された化学的発泡剤(foaming or blowing agent)
約０.５〜１重量％からなる樹脂配合物から押出成形さ
れた。該樹脂および発泡剤を押出機と一緒に配合する。
該押出機は、後部で約１２０℃（２５０°Ｆ）、中央で
約１８０℃（約３５０°Ｆ）、前部または射出域で約１
８０℃〜２０５℃（３５０°〜４００°Ｆ）の温度で操
作した。射出成形圧は約７０.３ｋｇ／ｃｍ2（１,００
０ｐｓｉ）であった。成形されたコップは、滑らかで、
僅かに光沢があり、かつ美学的に魅力のある表面を有す
る以外は、スチロフォームコップと実質的に同一の物理
的外観を有する。
【００２７】本発明の実施において使用したポリ(エチ
レンオキシド)は、ユニオン・カーバイド・コーポレイ
ション［Ｕnion Ｃarbide Ｃorporation、コネチカット
州ダンバリー］から商標ＰＯＬＹＯＸの下に、メイセイ
・ケミカル・ワークス・リミテッド［Ｍeisei Ｃhemica
l Ｗorks Ｌtd.、日本］から商標ＡＬＫＯＸの下に、お
よびセイテツ・カガク・カンパニー・リミテッド［Ｓei
tetsu Ｋagaku Ｃo.Ｌtd.、日本］から頭文字ＰＥＯの
下に入手可能な高分子樹脂である。それは約６５℃の結
晶融点を有する乾燥した易流動性の白色粉末であり、該
樹脂は該結晶融点以上で熱可塑性となり、成形、押出ま
たは圧延によって成形することができる。中間高分子量
ポリ(エチレンオキシド)樹脂を基礎とする特別に配合さ
れた化合物は、押出および二次成形を含む熱可塑性用途
における使用のために、ユニオン・カーバイド・コーポ
レイション(Ｕnion Ｃarbide Ｃorporation)から入手可
能である。この化合物ＷＲＰＡ−３１５４の正確な組成
は有標であるが、熱可塑性成形操作において補助する可
塑剤および安定剤を含有することが知られている。１０
０〜融点以上の１５０℃の温度での溶融粘度は非常に高
く、したがって、実際の処理条件を達成するために樹脂
中に可塑剤を混合することが必要である。
【００２８】文献ユニオン・カーバイドＰＯＬＹＯＸに
開示されているように、本発明において使用されるＰＥ
Ｏの分子量は、約１００,０００〜約５,０００,０００
までの範囲であり；より実際的には約１５０,０００〜
３５０,０００の範囲内である。
【００２９】ユニオン・カーバイド・コーポレイション
による実験動物を用いた広範な試験および米国海軍海中
センター(Ｕ.Ｓ.Ｎaval Ｕndersea Ｃenter)による種々
の海中動物の広範な試験は、ポリ(エチレンオキシド)樹
脂が非常に低い経口毒性を有することを示す。それら
は、胃腸管からは容易に吸収されない。該樹脂は皮膚に
比較的刺激を与えず、かつ低い過敏化効力を有する。そ
れらは、ウサギの目に該樹脂の５％水溶液を多量に注い
だ場合、微量の目の刺激を生じただけであった。３〜５
０日間、２５０〜２,０００ｐｐｍの範囲の樹脂濃度に
暴露した場合、魚、クラブ、イソギンチャク、レリン・
シュリンプ(lerine shrimp)、または海藻の死亡率への
影響はあまりなかった。故に、乾燥樹脂および樹脂水溶
液は低いレベルの毒性を有し、かつ安全に取り扱うこと
ができる。
【００３０】米国食品医薬局(Ｕ.Ｓ.Ｆood and Ｄrug
Ａdministration)は、ある食品および関連用途において
ユニオン・カーバイドの樹脂の使用を認めた。
【００３１】高分子量ポリ(エチレンオキシド)樹脂は非
常に低い生分解性を有する。水溶液中の濃度の関数とし
ての生化学的酸素要求量(ＢＯＤ)のデータはこれを確証
する。ユニオン・カーバイドの樹脂は、収穫時期まで作
物に与えた殺虫剤中の不活性成分としての無制限使用に
ついて、米国環境保護局(Ｕ.Ｓ.Ｅnvironmental Ｐrote
ction Ａgency)によって証明された。
【００３２】ＰＥＯ樹脂は、約９０℃までの全ての温度
で、幅広いpＨ範囲にわたって水に完全に溶解する。水
の沸点またはその付近で、それらは溶液から沈澱する。
この逆溶解性の現象は、これらの樹脂を分散および溶解
するための好都合の技術を提供する。特に、完全な水溶
性および低い生物学的酸素要求のために、樹脂の使捨て
または回収が好都合である。それにもかかわらず、かり
に該樹脂が完全に水溶性であるとしても、それらはほと
んど最高の相対湿度で環境湿度の収着に対して比較的耐
性である。したがって、冷たいまたは温かい水中に浸漬
するまで、本発明の製品は、使用前に全体的に満足でき
る保存期間を有するであろう。
【００３３】従って、本発明の目的および長所は、好都
合、経済的、実践的かつ手軽な手段で達成されることが
判明した。
【００３４】従って、本明細書には本発明の好ましい具
体例を記載したが、特許請求の範囲によって定義された
本発明の範囲から逸脱せずに、種々の変化、再調整およ
び修飾をなしてもよいことが予想される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−20564（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−126742（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−301728（ＪＰ，Ａ) 国際公開91／3515（ＷＯ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C08L 77/02 C08L 101/00 C08J 11/04 B65D 65/46

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 高分子量ポリ（エチレンオキシド）約６
    ５％〜約９５％および該ポリ（エチレンオキシド）と機
    能的に混和し得る少なくとも１つの熱可塑性樹脂約３５
    ％〜約５％からなることを特徴とする使い捨て可能、分
    解可能かつ再生利用可能なプラスチック商品の製造のた
    めの成形用合成樹脂配合物。
  2. 【請求項２】 少なくとも１つの機能的に混和し得る樹
    脂がポリスチレン、アクリロニトリル−ブタジエン−ス
    チレン、ポリ塩化ビニル、ポリメチルメタクリレートお
    よび熱可塑性エラストマーからなる群から選択される熱
    可塑性樹脂からなる請求項１記載の樹脂配合物。
  3. 【請求項３】 少なくとも１つの機能的に混和し得る充
    填剤を約５％まで含む請求項１記載の樹脂配合物。
  4. 【請求項４】 ポリ（エチレンオキシド）約８０％およ
    びポリスチレン約２０％からなる請求項１記載の樹脂配
    合物。
  5. 【請求項５】 加熱および加圧下、請求項１〜４いずれ
    か１項記載の合成樹脂配合物の成分を処理し、これらか
    ら商品を成形する工程からなることを特徴とする使い捨
    て可能、分解可能かつ再生利用可能なプラスチック製品
    の製法。
  6. 【請求項６】 請求項１ないし４いずれか１項記載の合
    成樹脂配合物から成形された製品である使い捨て可能、
    分解可能かつ再生利用可能なプラスチック製品。
  7. 【請求項７】 製品を水溶解し、機能的に混和し得る熱
    可塑性樹脂を回収および再循環し、該水およびその中に
    溶解したポリ（エチレンオキシド）をちょうど水の沸点
    以下の温度まで加熱して、水から逆可溶性樹脂を沈殿さ
    せ、該沈殿物を回収および再生利用する工程からなるこ
    とを特徴とする請求項６記載の製品の再生利用方法。
  8. 【請求項８】 高分子量ポリ（エチレンオキシド）６５
    重量％ないし９５重量％、および該ポリ（エチレンオキ
    シド）と機能的に混和し得る１種またはそれ以上の高分
    子量熱可塑性ポリマー３５重量％ないし５重量％より実
    質的になる混和性、高分子量、水分散性の熱可塑性ポリ
    マー樹脂配合物から製造した使い捨て可能、分解可能の
    プラスチック製品。
  9. 【請求項９】 高分子量ポリ（エチレンオキシド）６５
    重量％ないし９５重量％、および該ポリ（エチレンオキ
    シド）と機能的に混和し得る１種またはそれ以上の高分
    子量熱可塑性ポリマー３５重量％ないし５重量％より実
    質的になる混和性、高分子量、水分散性の熱可塑性ポリ
    マー樹脂配合物を成形し、次いで加熱および加圧下で該
    ポリマー樹脂配合物を加工して、それから使い捨て可能
    かつ分解可能な製品を得る工程からなることを特徴とす
    る使い捨て可能、分解可能なプラスチック製品の製法。
JP10436992A 1991-04-23 1992-04-23 使い捨て可能かつ再生利用可能なプラスチック製品および該製品製造のための成形用合成樹脂配合物 Expired - Lifetime JP2771072B2 (ja)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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