JP5280368B2 - 高分子材料を生分解性にする化学添加剤 - Google Patents

Description

本出願は、２００６年１０月３１日出願のJohn A. Lakeらの「高分子材料を生分解性にする化学添加剤」という標題の米国特許仮出願第６０／８５５，４３０号の優先権を主張し、該出願の明細書は参照によって本明細書に組み込まれる。

本発明は、高分子材料と物理的にブレンドされ、該高分子材料から結果として形成された物品に生分解性を付与する新しい添加剤材料に関する。

プラスチックは工業的に大量生産され、同時に日常生活及び産業諸分野において広く用いられ、利用法は大いに増加している。自然の力に耐えるプラスチックを製造することが望ましい。多くのプラスチックは自然環境中で分解されず、そのため近年、環境投棄及び棄てられたプラスチックによる破壊が起こってきた。従って近年、自然環境中で生分解されることができるプラスチックの開発が望まれてきた。

２００６年５月２日にHuangらに交付された米国特許第７，０３７，９８３号は、機能性生分解性高分子を作る方法、及びビニル単量体中の生分解性高分子の直接化学反応を用いて生分解性高分子を修飾する方法を教示している。Huangは、添加剤材料を高分子の化学鎖の中に化学的に組み合わせている。

米国特許出願公開第２００４／００７６７７８号は、生分解性高分子を含む封止剤層、酸素バリア特性及び水蒸気バリア特性を有するバリア層、及び生分解性高分子を含むバリア層支持基材層をラミネート化することによって得ることが可能なラミネート化膜を含む生分解性の袋を教示している。前記のラミネート化膜は封止され、封止剤層が内側になっている。層の中の高分子を分解させるための接種された微生物の教示はない。

米国特許出願公開第２００４／００６８０５９号は、３つの成分、すなわち脂肪族ジオール、脂肪族ジカルボン酸、及び脂肪族ヒドロキシカルボン酸又はその無水環状化合物（ラクトン）で作られた混合物の縮重合反応を実行して５，０００以上、好ましくは１０，０００以上の重量平均分子量を有する低分子量ポリエステル共重合体を合成し、溶融状態のポリエステル共重合体に二官能性カプラーを加えることを教示する。さらに、高分子量脂肪族ポリエステル共重合体及び、成形可能な特性を有するポリ乳酸を含む高分子量脂肪族ポリエステル共重合体が開示されている。これらの共重合体は、土壌又は水の中に存在する微生物によって分解されることができる。

米国特許出願公開第２００３／０１５７２１４号明細書は、多価ヒドロキシ化合物のグラフト共重合体の組成物を教示している。この組成物は、環境友好的チューインガムを作り出す効果的な方法を提供する。

当分野では、フラノン誘導組成物がさまざまな用途を有することが知られてきた。例えば、米国特許第６，２９６，８８９号は、特定のフラノン化合物を１‐ノネン‐３‐オンとともに用いて乳製品及びコーヒーの芳香香気の増強を提供することを記載している。特定のフラノン（例えば３，‐（３，４‐ジフルオロフェニル）‐４‐（４‐（メチルスルホニル）フェニル）‐２‐（５Ｈ）‐フラノン、３‐フェニル‐４‐（４‐（メチルスルホニル）フェニル）‐２‐（５Ｈ）‐フラノン及び５，５‐ジメチル‐４‐（４‐（メチルスルホニル）フェニル）‐３‐（３‐フルオロフェニル）‐５Ｈ‐フラン‐２‐オン）が特定の炎症状態を治療する上で有用なシクロオキシゲナーゼ‐２（ＣＯＸ‐２）阻害剤であることが示された（米国特許第５，４７４，９９５号、米国特許第６，２３９，１７３号）。フラノン誘導体用途の多様性は、さらに、海洋構造物上のさまざまな海藻、無脊椎動物及び細菌の成長を妨げることができる海生防汚剤（米国特許第６，０６０，０４６号）としてオーストラリア産紅藻Delisea nulchaから単離された特定のハロゲン化フラノンの発見によって例を示される。

１９９７年２月４日にBodenらに交付された米国特許第５，５９９，９６０号は、感覚刺激特性を有する３，５‐ジメチル‐ペンテニル‐ジヒドロ‐２（３Ｈ）‐フラノン異性体混合物を教示している。この混合物は、甘い、ラクトン系、クマリン系、ジャスミンの芳香と、強い青臭さの、柑橘系の、甘い、ラクトン系のトップノートと、ベルガモット、ピール及びレモン系のアンダートーンとを有し、ヒトにとって快い香りである。この芳香は、いくつかの種類の香水組成物、香水使用物品、コロン、消臭組成物及び臭気マスク剤組成物において高度に望ましい。

本発明の一実施態様は、化学誘引化合物、グルタル酸又はその誘導体、５〜１８の炭素の鎖長を有するカルボン酸化合物、高分子、及び膨潤剤を含む、高分子材料のための生分解性添加剤を提供する。さらに、添加剤は、以下、すなわち高分子材料を消化することができる微生物、適合化添加剤、微生物を誘引する正の化学走性剤、錆びを誘起する金属、着色剤、インクのうち少なくともいずれか１つ以上、光の反射率を増加又は減少させ、強度を付加し、層の崩壊を遅らせるか又は防ぎ、又は崩壊する時間を変化させる金属粒子、又は担体樹脂、のうち少なくともいずれか１つ以上をさらに含んでよい。

好ましい実施態様では、高分子は、ポリジビニルベンゼン、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリテレタレート、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリアミド、及び前記高分子の任意の共重合体からなる群から選ばれる。

好ましい実施態様では、担体樹脂は、ポリジビニルベンゼン、エチレン酢酸ビニル共重合体、無水マレイン酸、アクリル酸及びポリオレフィンからなる群から選ばれる。

より好ましい実施態様では、微生物及びフラノンは、材料の制御された放出を容易にするために、カプセルの中に入れられる。

フラノンは、例えば、メタンを有する２（３Ｈ）‐フラノン化合物であるがそれらに限定されない。

別の実施態様によれば、少なくとも１つの高分子の層を準備すること、及び製品を高分子の周りに積層して新しい生分解性製品を作り出すことを含む、多層高分子プラスチックを作り出す方法が開示される。好ましい実施態様では、１つの層が高分子を分解するのに適する微生物を含む。好ましい実施態様では、微生物は蒸着を用いて少なくとも１つの層に塗布される。より好ましい実施態様では、積層体は二軸配向される。別の好ましい実施態様では、積層体はハニカム六角形のような形にされる。代わりの実施態様では、内部層が機械的応力に対して剛性である。さらに別の代わりの実施態様では、少なくとも１つの層が香料を含む。好ましい実施態様では、少なくとも１つの層が以下、すなわち微生物用の嗅覚誘引剤、高分子を変化させる開始剤の１つ以上であり、孔を有する。

高分子材料を生分解性にする、より良好な、より効果的な方法の必要に応えて、本発明は、どのように添加剤材料を作り、どのようにそれらの材料を効果的に用いて高分子材料を生分解性にするかを教示する。

従って、非常に多様な高分子材料を、たとえ化学的組成が何であろうとも、生分解性にすることが本発明の目的である。

高分子分子を化学的に変質させる必要なく、生物的に安全な、生分解性の高分子材料を作ることが本発明のさらに別の目的である。

高分子材料が販売用の品物に成形される前の任意の時点で高分子材料と混合するだけで大部分の高分子組成物を生分解性にすることができる添加剤材料を有することが本発明の別の目的である。

本発明の一態様は、高分子分解時の気体環境中への芳香の制御された放出のための制御された放出の技術を提供する。

本発明のこれらの目的及び他の目的は、本明細書及び添付の請求項を精査することによって当業者に明らかとなろう。

添加剤の層形成によって高分子を生分解性にする一実施態様の例を示す。 添加剤の存在下及び非存在下での高分子複合材料のサイズ排除クロマトグラフィーの例を示す。

本明細書中で用いられる「ａ」は、１つ以上を意味する。

本明細書中で用いられる「化学誘引剤」は、運動性細胞において化学走性誘導因子効果を有する無機物質又は有機物質である。

本明細書で用いられる「高分子」は、一緒に結合された単量体と呼ばれるより小さな単位で構成された合成、天然のうち少なくともいずれか１つ以上の巨大分子である。

高分子
高分子は、一緒に結合された単量体と呼ばれるより小さな単位で構成された合成及び天然の巨大分子である。熱可塑性プラスチックは、融解又は変形することができ、加熱されると融解して液体となり、十分に冷却されると凍結してもろい、非常にガラス状の状態となる種類の高分子である。大部分の熱可塑性プラスチックは、分子鎖が弱いファンデルワールス力（ポリエチレンなど）、より強い双極子‐双極子相互作用及び水素結合（ポリアミドなど）、又は芳香族環の積層（ポリスチレンなど）によって会合する高分子量重合体である。熱可塑性高分子は、熱硬化性高分子と異なり、再融解され、再成形されることができるので、熱硬化性高分子とは別のものである。多くの熱可塑性材料は、付加重合体、例えば、ポリエチレン及びポリプロピレンなどのビニル鎖成長重合体である。

熱可塑性プラスチックの主な種類は、線形低密度ポリエテレン、高密度ポリエテレン、ポリ塩化ビニル、低密度ポリエテレン、ポリプロピレン、ポリスチレン及び他の樹脂を含む。熱硬化性高分子樹脂の主な種類は、ポリエステルを含み、その１つはポリエチレンテレプタレート及びポリウレタンである。

文献によって特定の高分子が生分解性でないか又は非常に遅く生分解するだけであると教示されている。本発明の一実施態様は、望ましい物理的特性に悪影響を及ぼさないで環境影響を顕著に減らす程度に、広い範囲の高分子の生分解の加速を可能にする。

これらの高分子は、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン、又はポリカーボネートプラスチックを含む。アルデヒド、メチル、プロピル、エチル、ベンジル又はヒロキシル基などの基から作られた高分子、及び石油系高分子も生分解性でないと教示されている。本発明の一実施態様は、高分子組成物への生分解性高分子添加剤の添加によって、非生分解性高分子の生分解性を増加させることを目的とする。

生分解性ポリマー
生分解は、一般的に、酵素触媒加水分解、酸化、還元（reduction）の少なくとも一つを含むと考えられる。酵素は、微生物内で機能する内酵素、又は微生物の外側で機能する外酵素のどちらでもよい。

生分解は、材料の機能低下、例えば強度、実体、透明さ、又は良好な誘電特性の低下であり、それ自体が非常に複雑なことがある生物環境への材料の曝露によって特定可能であることが知られ、特性の低下は、込み入った連鎖的なプロセス中の最初の諸段階としての物理的又は化学的な作用によると考えてよい。

生分解性高分子は、微生物、巨視的生物の少なくともいずれかの１つ以上、あるいは酵素の作用によって低分子量化合物に分解する高分子量重合体である。天然高分子は、定義によって生物圏内のさまざまな経路によって生合成された高分子である。とりわけ、蛋白質、多糖、核酸、脂質、天然ゴム、及びリグニンはすべて生分解性高分子であるが、この生分解の速度は、官能基の性質及び複雑さの度合いに依存して時間から年まで変化し得る。生物高分子は、種々の規模で種々の様式で組織化される。天然高分子のこの階層的な構造は、比較的少ない出発分子（すなわち単量体）の使用を可能にする。出発分子は、配列ならびに分子、ナノ、マイクロ及びマクロ規模の立体配座を変えられ、真に環境的に適合可能な高分子を形成する。

他方、合成高分子の繰り返し単位は、加水分解可能、酸化可能、熱分解可能、又は他の手段によって分解可能である。自然は、これらの分解様式、例えば酸化又は加水分解も用いるので、その意味では天然高分子も合成高分子も区別はない。自然界における分解（異化）を促進する触媒は酵素であり、酵素は触媒される反応によって６つの異なる種類に分類される。これらの種類は、酸化還元反応を触媒するためのオキシドレダクターゼ、官能基の移動反応を触媒するためのトランスフェラーゼ、加水分解を触媒するためのヒドロラーゼ、二重結合への付加反応を触媒するためのリアーゼ、異性化を触媒するためのイソメラーゼ、及びＡＴＰを用いる新しい結合の形成を触媒するためのリガーゼを含む。

一般に、酸化可能な高分子の生分解は、加水分解可能な高分子の生分解より遅い。直接の生分解にはむしろ不活性なポリエチレンでさえ、初期光酸化後は生分することが示された。酸化された高分子は、酸化されていない高分子よりもろく、親水性であり、通常、その結果、やはり増加した生分解性を有する材料となる。本発明の一実施態様によれば、高分子（例えばポリオレフィン）の酸化を加速する手段が提示される。

例えば、ニッケルジチオカルバメート（光酸化防止剤）を鉄ジチカルバメート（光酸化促進剤）とを組み合わせることによって、広い範囲の脆化時間が得られることがある。

本発明の一実施態様は、生物高分子を含む添加剤によって、高分子の増加した生分解しやすさを提供する。この方法では、生分解しやすくなったポリマーブレンドが得られる。

ポリエチレンと混合された粒状デンプンを不飽和高分子、熱安定剤、及び遷移金属と一緒に組み合わせると、光酸化、熱分解及び生分解しやすくなった材料を作り出す。この特定の材料は、分解が開始される前の誘導時間も有する。しかし、例えば、ポリエチレンの中にデンプンだけを用いると、実際に生分解速度を増加させるためにむしろ大量が必要である。

一実施態様によれば、高分子に加えられる組成物に充填材が加えられ、それによって生分解性を増加させる。

純芳香族ポリエステルの微生物又は酵素による攻撃は、特定の微生物、例えばトリコスポルム、アスロバクテリア及びアスペリイルスネグスへの暴露によって増加する。

脂肪族ポリエステル分解は、二段階プロセスとして見られる。すなわち、第１段階は、解重合又は表面浸食である。第２段階は、微生物細胞によって同化されることができる水不溶性中間体を作り出す酵素加水分解である。

ポリウレタン分解は、真菌による分解、細菌による分解、及びポリウレタン酵素による分解によって起ってよい。

微生物
細菌及び真菌を含むさまざまな微生物が高分子材料を分解する上で助けとなる。米国ＥＰＡの放射線及び屋内空気局（Office of Radiation and Indoor Air）のために作成された（２００６年９月１１日）廃棄物隔離パイロットプラントにおけるセルロース材料、プラスチック材料及びゴム材料の分解、及び酸化マグネシウム安全因子計算の考え得る効果の予備調査。放線菌は土壌中で最も（主に）普通に見いだされ、低栄養源環境中で繁茂することができる種類の細菌である。放線菌は、大部分は好気性であるが、好気性条件中でも嫌気性条件中でも生存することができる。放線菌の最も重要な役割は、セルロースなどの有機栄養分の分解であり、リグノセルロースを消費することができる数少ない細菌の１つである。

普通、真菌（糸状菌）は、増殖するために酸素及び４．５から５のｐＨ範囲を必要とする。真菌は、最適成長速度は一般に３０℃から３７℃の間の温度で生じるが、最大４５℃の範囲の温度で成長する。大部分の真菌は酸素を必要とするので、閉じ込め前の比較的短い時間（堆肥環境）しか、セルロース、プラスチック及びゴム（ＣＰＲ）分解に利用可能でない。嫌気性真菌がリグノセルロース材料を分解し得る証拠がある。

生分解プロセスは、複数の方法で高分子に影響を及ぼすことができる。高分子に影響を及ぼすことができる微生物プロセスは、成長する細胞によって引き起こされる機械的損傷、高分子構造の崩壊に至る直接的な酵素による効果と、高分子に影響を直接及ぼすかあるいはｐＨ又は酸化還元条件などの環境条件を変化させることがある、酵素以外の物質の分泌によって引き起こされる二次的な生化学効果とを含み得る。一般に、細菌などの微生物は、成長のために利用される基質に関して非常に特異的であるが、多くは、時間が経てば他の基質に適応することができる。微生物は、特異的な基質又は基質の組み合わせと結び付くことによって反応を触媒する酵素を産生する。これらの酵素の立体配座は、高分子に対する酵素の触媒反応性を決定する。これらの酵素中の立体配座変化は、ｐＨ、温度の変化及び他の化学添加剤によって誘起されることがある。

微生物及びプラスチック分解
合成プラスチック高分子の酵素による分解については、多くの微生物がヒドロラーゼ（加水分解を触媒する酵素）を産生することができるので、高分子骨格の中に加水分解可能な基を含む高分子は微生物の攻撃を特に受けやすいと考えられる。一般に、脂肪族ポリエステル、ポリウレタン、ポリエーテル、及びポリイミドの方が普通に生じる微生物によって容易に分解される。一般に、高分子量重合体及び分岐重合体の方が微生物分解されにくい。ポリエチレンおよびポリ塩化ビニルは比較的微生物分解されにくいと考えられる。しかしながら、いくつかの細菌の菌株が、ポリエチレンを分解できるものとして特定されており、これらにはロドコッカス属およびブレビバチルスボルステレイシス（B.borstelensis）が含まれる。

新しい栄養分の供給源に適応する微生物の能力は、プラスチック材料の微生物分解の評価においては常に高度に注目に値する。いくつかの場合に、プラスチックの分解の場合の細菌の適応の証拠が示された。例えば、緑膿菌（Pseudomonas aeruginosa）は、ポリアミド‐６高分子と接触させられてから５６日後に増殖を開始することが見いだされた。従来処理されたことのないポリアミドにこれらの細菌を接種すると、新しい基質上での即時の成長という結果となった。細菌の個々の種は、化学的な崩壊又は生分解のいくつかの異なる段階を実行することができる。最も毒性の高い化合物が共生系（consortia）と呼ばれる群によって分解又は生分解される。群の中のそれぞれの種は、分解プロセスの特定の段階に作用し、完全な分解又は生分解又は解毒プロセスにはそれらの１つ以上が一緒に必要である。殺虫剤、金属、放射性元素、混合廃棄物及び類似物のようなものを含む汚染された容器が、汚染物質を解毒及び分解し、容器を生分解することになる微生物を含むようにされることができる。

生分解を支援することがあるその他の微生物は、低温菌、中温菌、高温菌、放線菌、腐生菌、ユミケカビ、アクレモニウム、アルテルナリア、単細胞胞子、アルスリニウム、子嚢胞子、アスペルギルス、アスペルギルスセシエラス、アスペルギルスカンジタス、アスペルギルスカルネウス、アスペルギルスクラバタス、アスペルギルスデフレクタス、アスペルギルスフラバス、アスペルギルスフミガータス、アスペルギルスグラウカス、アスペルギルスニデュランス、アスペルギルスオクラセウス、麹菌、アスペルギルスパラシティカス、アスペルギルスペニシロイデス、アスペルギルスレストリクタス、アスペルギルスシドウィ、アスペルギルステレウス、アスペルギルスウスタス、アスペルギルスベルシコロル、アスペルギルス／ペニシリウム類、黒酵母菌、担子菌、担子胞子、バイポラリス（bipolaris）、ブラストミセス、Ｂ．ボルステレンシス、ボトリチス、カンジダ、セファロスポリウム、ケタマカビ、クラドスポリウム、トマト葉カビ病原菌、クラドスポリウムヘルバレム、クラドスポリウムマクロカルプム、クラドスポリウムサファエロスペルマ、分生子（conidia）、分生子（conidium）、コニドボラス、クリプトコッカスネオフォルマンス、クリプトストローマコルティカレ（cryptostroma corticale）、クスダマカビ、クルブラリア、ドレシュレラ、エピコッカム、エピデルモフィトン、真菌、フザリウム、フザリウムソラニ、ゲオトリクム、グリオクラジウム、ヘリコマイセス、ヘルミントスポリウム、ヒストプラズマ、フミコラ、ガラス質菌糸、メムノニエラ、ミクロスポルム、糸状菌、モニリア、ケカビ、菌糸体、粘菌、ニグロスポルム、オイジウム、パエシロマイセス、パプロスポラ、ペニシリウム、ペリコニア、子嚢殻、ペロノスポラ、フェオフィホ真菌、フォーマ、ピトミセス、リゾムコール、クモノスカビ、ロドコッカス、ロドトルラ、錆び菌、サッカロミセス、スコプラリオプシス、キノコ寄生菌、ナミダタケ菌、黒穂菌、スペガジニア（spegazzinia）、胞子、スポロスキスマ（sporoschisma）、スポロトリクス、スポロトリクム、スタキボトリス、ステムフィリウム、シンセファラストラム、テルモノネスポラフスカ（Thermononespora fusca）ＤＳＭ４３７９３、トルラ、トリコクラジウム、トリコデルマ、トリコフィトン、トリコテシウム、トチチラキウム、ウロクラジウム、バーティシリウム、アズキイロカビ菌及び酵母である。

１つ以上のフラノン化合物が組み合わされて細菌のための化学誘引物質、分解する高分子の少なくともいずれか１つ以上のための香気物質として作用してよい。いくつかのフラノン、特に、特定のハロゲン化フラノンは菌体密度検出阻害剤である。菌体密度検出阻害剤は、通常、菌体密度検出微生物の顕著な減少を引き起こす低分子量分子である。言い換えると、ハロゲン化フラノンは、特定の微生物を殺す。ハロゲン化フラノンは、Ｖ．フィシェリ、ビブリオハルベイ、セラチアフィカリア及び他の細菌などの細菌における細菌コロニー形成を妨げる。ただし、天然フラノンは緑膿菌に対して効果がないが、合成フラノンは緑膿菌に対して効果的であることができる。

下記に列挙されるものを含むいくつかのフラノンは、実際に、細菌のための化学誘引剤である。適当なフラノンは、３，５−ジメチルペンタニル−ジヒドロ−２（３Ｈ）フラノン異性体混合物、エモキシフラン及びＮ‐アシルホモセリンラクトン類を含んでよいがそれらに限定されない。

上記に挙げたフラノン化合物に誘引されることが示された細菌は、Ｃ．ビオラセウム、を含むがそれに限定されない

他の化学誘引剤は、細菌によって代謝されない糖を含む。これらの化学誘引剤の例は、ガラクトース、ガラクトネート、スクシネート、マレート、アスパルテート、セリン、フマレート、リボース、ピルベート、オキサルアセテート及び他のＬ‐糖構造体及びＤ‐糖構造体を含んでよいがそれらに限定されないがそれらに限定されない。これらの糖に誘引される細菌の例は、大腸菌及びサルモネラを含むがそれらに限定されない。好ましい実施態様では、糖はエステル化されていないデンプンである。

本発明の一実施態様は、感覚刺激性有機物、すなわち培養コロイド及び天然又は人造繊維の添加剤成分を有するエチレン‐酢酸ビニル共重合体などの任意の担体樹脂とともに用いられる。少量が任意のプラスチック樹脂と組み合わされるとき、本発明は、所望の特性を維持しながら最終製品を生分解性にする。

本発明の重要な属性は、プラスチック製品の既存の製造方法を著しく変更する必要のないその使用である。結果として得られる高分子、及びそれらから作られたプラスチック製品は、添加剤のない製品と同じ所望の機械的特性を示し、事実上同様な保管期間を有するが、処分されると、地球上のほとんどすべての場所で普通に見いだされる嫌気性及び好気性微生物の集団によって少なくとも部分的に不活性なバイオマスに代謝されることができる。

この生分解プロセスは、好気的にも嫌気的にも進行することができる。それは、光が存在してもしなくても進行することができる。今や、従来の高分子は、ゴミ投棄場及び堆肥環境中で、ＥＰＡによって平均３０年から５０年と定められている妥当な時間内に生分解することができる。

本発明の一実施態様は、現在多く出回っているプラスチック樹脂配合物を置き換えようとはせず、代わりにそれらを生分解性にすることによってそれらを改良するので、現在市場に広がりつつある他の「分解性プラスチック」とは著しく異なる。本発明の一実施態様は、いくつかの理由によって現在市場にあるものより優れている。例えば、光分解可能な製品は、日光の不足によって埋め立て地では分解しない（それらは、通常、分解が起ることができないうちに別のゴミの層で覆われてしまう）。同時にこれらの光分解可能な製品は、光に対する反応性によって使用前の保管にとって困難な状況を示す。同様に、大量のコーンスターチ及び綿実充填材を用いて製造されたプラスチック製品は、製品のプラスチック成分の分子構造を崩壊させることができず、実用的な堆肥施設の中で部分的にしか崩壊せず、製造するのに非常に高価であり、多くの場合に不可欠な物理的性質を実現しない。

本発明の一実施態様は、まず化学走性によって微生物を誘引し、次に環境中の微生物がプラスチック膜の分子構造を代謝するのを可能にするプロセスを可能にする。膜は、環境に無害な不活性な腐植土状の形に分解されてよい。化学走性によって微生物を誘引する例は、香りが付けられたポリエチレンテレフタレートペレット、微生物によって代謝されないデンプンＤ‐糖、又は微生物を誘引するフラノン、あるいはそれらの任意の組み合わせなどの正の化学走性を用いることである。

好ましい実施態様では、いくつかの特許生物活性化合物が組み合わされ、プラスチック樹脂及び着色剤に容易に加えられるマスターバッチペレットとされる。生分解プロセスは、熱及び水分と組み合わされるとプラスチックの分子構造を膨張させる１つ以上の特許権膨潤剤によって始まる。

１つ以上の膨潤剤がプラスチックの分子構造内に空間を作り出した後、多大の実験室試行の後に発見された生物活性化合物の組み合わせが微生物のコロニーを誘引し、微生物が化学結合を壊し、天然の微生物プロセスによってプラスチックを代謝する。

本発明の一実施態様は、さまざまな高分子材料及び着色剤に加えられ、そのような材料の中に混合され、重合体の分子を化学的に変化させる必要なくそれらを生分解性にすることができる改善された添加剤材料の配合を提供する。これは、高分子材料が物品に成形されるという不可欠な目的のために用いられ、次に、物品が顧客による使用のために流通網の中で販売されることができるように高分子材料の成形可能性を維持することにとって重要である。製品は用いられると、棄てられ、埋め立て地に送られることができ、そこで、製品が酸素の欠乏する環境の中に埋められると、物品は妥当に短い時間内に生分解し、従って、特にプラスチックの処分に伴う重大な環境問題を取り除く。

本発明の一実施態様によれば、添加剤は、フラノン化合物、グルタル酸、ヘキサデカン酸化合物、ポリカプロラクトン高分子、添加剤材料を高分子材料の中に一様に配置して適切な生分解を確実にすることを支援する担体樹脂を含む。添加剤は、膨潤剤としての感覚刺激有機化学物質、すなわち天然繊維、培養コロイド、シクロデキストリン、ポリ乳酸等も含んでよい。

添加剤材料は、通常は生分解性でないと考えられる広い範囲の高分子材料を生分解性にする。そのような高分子材料の例は、直鎖及び分岐付加重合体、共重合体、ならびに縮重合体を含む。それは、脂肪族ならび芳香族系の高分子材料を含む。より詳しくは、添加剤は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ酢酸ビニル、ポリ乳酸、ポリカプロラクトン、ポリグリコール酸、ポリ乳酸−ｃｏ−グリコール酸、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリテレタレート、及びポリエステル、ポリアミドを、それらが単に埋め立て地に加えられ、酸素存在下又は非存在下で生分解を開始することができるように、生分解性にする上で効果的である。

本発明の一実施態様によれば、添加剤は、フラノン化合物、グルタル酸、ヘキサデカン酸化合物、ポリカプロラクトン高分子、感覚刺激性膨潤剤（天然繊維、培養コロイド、シクロデキストリ、ポリ乳酸等）及び添加剤材料を生分解性にされる高分子材料の中に一様に配置して適切な生分解を確実にすることを支援する担体樹脂の混合物を含む。好ましくは、フラノン化合物は、０〜２０重量％以上の範囲内にある。より好ましい実施態様では、フラノン化合物は、添加剤全体の２０〜４０重量％、より好ましくは４０〜６０重量％、さらに好ましくは６０〜８０重量％、又は好ましくは８０〜１００重量％である。グルタル酸は、添加剤全体の０〜２０重量％以上の範囲内にある。より好ましい実施態様では、グルタル酸は、添加剤全体の２０〜４０重量％、より好ましくは４０〜６０重量％、さらに好ましくは６０〜８０重量％、又は好ましくは８０〜１００重量％、２０〜４０重量％、４０〜６０重量％、６０〜８０重量％又は８０〜１００重量％である。ヘキサデカン酸化合物は、添加剤全体の０〜２０重量％以上の範囲内にある。より好ましい実施態様では、ヘキサデカン酸は、添加剤全体の２０〜４０重量％、より好ましくは４０〜６０重量％、さらに好ましくは６０〜８０重量％、又は好ましくは８０〜１００重量％、２０〜４０重量％、４０〜６０重量％、６０〜８０重量％又は８０〜１００重量％である。ポリカプロラクトン高分子は、添加剤全体の０〜２０重量％以上の範囲内にある。より好ましい実施態様では、ポリカプロラクトンは、添加剤全体の２０〜４０重量％、より好ましくは４０〜６０重量％、さらに好ましくは６０〜８０重量％、又は好ましくは８０〜１００重量％、２０〜４０重量％、４０〜６０重量％、６０〜８０重量％又は８０〜１００重量％である。天然又は人工の感覚刺激性膨潤剤（例えば天然繊維、培養コロイド、シクロデキストリン又はポリ乳酸）は、添加剤の０〜２０重量％以上の範囲内にある。より好ましい実施態様では、感覚刺激性膨潤剤は、添加剤全体の２０〜４０重量％、より好ましくは４０〜６０重量％、さらに好ましくは６０〜８０重量％、又は好ましくは８０〜１００重量％、２０〜４０重量％、４０〜６０重量％、６０〜８０重量％又は８０〜１００重量％である。走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真と科学的な解析とが、上記の化合物の混合物を用いると生分解が３ヶ月の時間内に起こることの証拠を提供した。ＳＥＭ写真に関するさらに別の考察については下記の実施例を参照すること。

グルタル酸化合物は、例えばプロピルグルタル酸であってよいがそれに限定されない。

ポリカプロラクトン高分子は、ポリカプロラクトン、ポリ（乳酸）、ポリ（グリコール酸）、ポリ（乳酸−ｃｏ−グリコール酸）の群から選ばれてよいがそれらに限定されない。

膨潤剤は、天然繊維、培養コロイド、感覚刺激性化合物、シクロデキストリンの群から選ばれてよいがそれらに限定されない。

担体樹脂は、エチレン酢酸ビニル、ポリ酢酸ビニル、無水マレイン酸、及びアクリル酸とポリオレフィンとの群から選ばれてよいがそれらに限定されない。

添加剤は、調合されたら、生分解性にされることが望まれる高分子材料の中への添加剤の一様な分布を可能にする形にされなければならない。これは、造粒、粉体化、乳濁液、懸濁液又は他の同様な一様な粘稠性の媒質を作ることによって実現されることができる。

好ましい実施態様では、添加剤は、所望の物品又は完成した高分子製品を作るための成形機械に高分子材料を送る直前に高分子材料の中にブレンドされる。

本発明の一実施態様では、任意の担体樹脂（ポリ酢酸ビニル、酢酸エチルビニル等などの）が用いられてよく、これらの担体樹脂が適合性であるポリオレフィン又は任意のプラスチック材料が化学的に組み合わされ、添加剤の分散を可能にすることができる。

担体樹脂のない本添加剤が、ポリ乳酸、オキシ分解可能な添加剤、又は非プラスチック製品などの任意のプラスチック製品、生分解性添加剤又は製品とさまざまな比率で用いられ、ブレンドされてよい。

さらに、本発明の添加剤は、DupontのSoranoなどの再生可能（renewable）資源（グリーン）プラスチック製品とともに機能するであろう。本発明は、最終製品を製造する目的で作り出された任意の形のプラスチック成形プロセス、すなわち射出、熱成形、ブロー、押し出し、回転、スプレイオンコーティング又は別の層の中への層のディップ形成法でも機能するであろう。

さらに別の好ましい実施態様では、本発明は、１つ以上の層を有する膜であり、各層は、改善された特性を有する新しい生分解可能な製品が製造されることを可能にする、異なる製品又は製品の組み合わせを含む。これらの特性は、ポリ乳酸製品のすべての利点（９０日間の生分解性に関するＡＳＴＭ Ｄ‐６４００‐９９標準を満たす）と、その保管期間を無期限に保持し、強度、光、酸素、水分、熱及び機械的応力からの保護を提供するポリエチレンプラスチック層の利点を含むと考えられる。これらの層に蒸着を用いて微生物が塗布されることができ、他の材料が他の層の中にあり、これらの層に微生物の２つ以上の種が選択的に塗布されることができる。例えば、各微生物は、メタン、オゾン又は酸素などの１つ以上の有用な副生物を産生するその能力を選ばれることができる。

さらに、任意の層がミクロ孔又はさまざまなサイズ及び形状の孔を有することができ、これらの孔は、本生分解性添加剤技術を用いて作られた透過性の低い、生分解性プラスチック層を通ってさまざまな量の水分、水、液体、気体等が通過することを可能にすると考えられる。気体、液体又は水分物質が外側の層（さまざまな寸法、サイズ及び形状ならびに物理的特性及び化学的特性である）を通って通過すると、内部の層は、予め設計された速度で生分解し始めることになる。例えば、外側に生分解性添加剤を有するプラスチックポリエチレンの薄層を有するビンは、液体と接触する内部層が液体をビンの外側の生分解性材料から離して保持するので、全保管期間を維持することができる。内側の材料は、機械的な応力に対する剛性も提供する。ビンが埋め立て地の中に入れられると、水分及び微生物がビンの外側の部分を攻撃し、迅速に分解することになる。最後に、膜の内側の層は微生物と接触するようになり、異なる時間速度で生分解することになる。

別の実施態様は、デンプン系材料又はグリーンなリサイクルされたポリエチレンテレプタレート材料あるいは通常のプラスチック材料との組み合わせによる材料（単数又は複数）の組み合わせの層（単数又は複数）を有する多層二軸配向膜（ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン等から作られた）であり、本発明の一実施態様による添加剤を有するプラスチックなどの新しい生分解性添加剤が複合高分子材料を被覆している。

層形成手法の任意の変化形、ハニカム六角形のいずれかの少なくとも１つ以上又は任意の他の形状のような他の設計を用いることは、本発明を用いて使用されることができる。

さらに別の好ましい実施態様では、層状体手法の場合にもそうでない場合にも、金属が添加剤の組成の一部となって錆び発生を誘起する。金属は、所定の品目に強度を加える一方、錆びて行って分解することを可能にする。すべての種類の金属粒子が混合物の中に含まれて異なる特性を有する新しい変化形を作り出すことができる。錆び粒子は空気に触れているので、新しい材料は、水分と接触すると錆び始め、分解し始める。

好ましくは、着色剤、インク及び金属粒子が添加剤に、又は添加剤の任意の組み合わせの中の任意の層の中に加えられる。着色剤、インク及び金属製品は、光（紫外線）反射率を増加又は減少させ、強度を加え、層の崩壊を遅くするか又は妨げ、あるいは崩壊する時間を変化させ、すなわち分解又は生分解を特定の時間に変化させる。

別の好ましい実施態様では、品質管理を目的とする（設計された添加重量％の本発明の添加剤が存在することを知ることが重要）マーカーの導入が添加剤の一部である。ＣＳ１３１、Ｃ‐１４、リン光材料、暗所で発光する鉱物、今日用いられている測定装置を用いて濃度が容易に測定されることができる短い半減期を有するアルファ放出粒子などの材料が、添加剤の品質及び有効性を確実にするために容易に用いられる。

本発明は、高衝撃ポリスチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレプタレート、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、及びその他を生分解させる。プラスチックに対して１％から５添加重量％の添加剤が混合されたとき、これらの材料の生分解性を試験するために走査電子顕微鏡が用いられた。

以下は、好ましい実施態様の層組成物の例である。２００層から３００層以上の２種類の高分子膜をラミネートする極度に薄い膜の技術である、超多層ポリエチレンテレフタレート（商標名テトロンＭＬＦ）などの多層膜が以下の例で改善されたが、以下の例に限定されない。すなわち、
層１（紫外線又は光阻止層）、層２（プラスチック中に懸濁された生分解する微生物の層）、層３（香気層又は着香層）、層４（微生物のための嗅覚誘引剤層）、層５（DupontのSarano（商標）などのグリーンな製品の層）、層６（高分子を変化させる開始剤層、すなわち光、熱、高エネルギー、フリーラジカル）、層７（予め設計された温度又は条件が満たされたとき分子を以前の形状に戻す記憶高分子層）、層８（水分／水あるいは気体又は液体の形の指定された誘起剤が孔を通って内部の層の中に可能にし、微生物（細菌、糸状菌、酵母、酵素等）の刺激及び生分解プロセスが始まることを可能にする添加剤を有する孔のある層又はミクロな孔のある層（単数又は複数）。

次に、図１を参照して、生分解性高分子を作り出す一実施態様の例が示される。層は、ほとんど任意の組み合わせに再編成されてよく、必要に応じて追加の層が加えられても取り除かれてもよい。微生物層（単数又は複数）（例の層２）は、二酸化炭素を食べる微生物及び自然状態で土壌中に発生し、スチレンによって生きることができるシュードモナスプティーダを含む。微生物は、水又は他の流体と相互作用して懸架及び再懸濁されてよい。微生物は、アルカニボラックスボルクメンシスなどの油を食べる微生物であってよい。

本発明の添加剤の中に混合される適当な微生物の例は、化学従属栄養原核生物と呼ばれる。これらの細菌は、死骸、死んだ植物、及び老廃産物窒素固定原核生物を崩壊させる分解者として機能する。多くの原核生物は、相利共生及び偏利共生のように共生関係を結んで他の生物とともに生きる。特定の形の微生物（糸状菌、真菌、細菌等）がプラスチックの分解／生分解において機能することを可能にするために、それらがそれを食糧とするプラスチックの中の適切な栄養分（窒素固定細菌の場合には窒素、硫黄固定細菌の場合には硫黄等と考えられる）が重要である。微生物は、プラスチック又は他の化合物の薄層マトリックスの中に懸濁されている間、休眠状態のままでいることができてよい。微生物は、使用時、水などの開始剤と接触すると活性化され、繁茂するために持たなければならない特異的な栄養分、例えば窒素を含むプラスチックを分解又は生分解し始める。栄養分がなくなると、微生物は死に、土壌に帰る。

１つの好ましい実施態様では、制御された添加剤の放出を促進するために、微生物及びフラノン材料はカプセルの中に分散される。カプセルは、微生物及びフラノンを閉じ込めるように作用し、それが融解段階の間に高分子の中に直接混合されないようにそれを高分子から分離する。

別の好ましい実施態様では、添加剤は、生分解速度を制御するために用いられる１つ以上の酸化防止剤を含む。酸化防止剤は、酵素によって生分解性単量体に結合され、これによって、結果として得られる生分解性ポリマーが酸化防止剤機能を保持するようにされることができる。酸化防止剤結合生分解性高分子は、結果として、酸化防止剤の効果的な添加速度と矛盾しない速度で分解する酸化防止剤結合高分子となるように製造されることができる。酸化防止剤は、特定の用途に応じて選ばれ、生分解性単量体は、合成物であっても天然物であってもよい。

さらに別の好ましい実施態様では、添加剤は、１つ以上の超臨界流体を用いて高分子組成物の中に分散される。超臨界流体は、原材料高分子樹脂の中に、又は完成した高分子製品の中にさえ、添加剤を拡散させるために用いられる。この超臨界相互拡散プロセスは、高分子システムを破壊したり損傷したりせずに繰り返し利用されることができる。これは、プロセスの全体的な可逆性を確立する。高分子樹脂を超臨界流体で処理するためのプロセスは、（１）１つ以上の添加剤の高分子樹脂の中への超臨界拡散、（２）超臨界流体中の同時コンパウンド化、及び（３）既知の技法による、結果として得られる注入又は相互拡散された高分子樹脂の所望の最終製品（単数又は複数）を生じるさらに別のプロセスを含む。

さらに別の好ましい実施態様では、微生物は、特定の生分解性高分子材料のために遺伝子組み換えされ、個別最適化される。生分解性プラスチック（例えば、ポリεカプロラクトン）に特異的なプロテアーゼを遺伝子組み換えされた微生物。これらの遺伝子組み換えされた微生物は、有用な気体及びエネルギー副生物を分泌するように設計される。これらの微生物は、単量体、オリゴマー及び高分子合成ならびに高分子改質への酵素利用経路を用いる。

高密度ポリエチレンへの添加のための好ましい実施態様の組成物の例が下に示される。高密度ポリエチレンを生分解性にするために、添加剤成分を以下の比率で一緒にブレンドする。
添加剤全体の約０〜２０添加重量％以上、又は約２０〜４０添加重量％以上、又は約４０〜６０添加重量％以上、又は約６０〜８０添加重量％以上、又は約８０〜１００添加重量％以上の範囲のフラノン化合物、添加剤全体の約０〜２０重量％以上、又は約２０〜４０重量％以上、約４０〜６０重量％以上、約６０〜８０重量％以上、又は約８０〜１００重量％以上の範囲のグルタル酸、添加剤全体の約０〜２０重量％以上、又は約２０〜４０重量％以上、約４０〜６０重量％以上、又は約６０〜８０重量％以上、又は約８０〜１００重量％以上の範囲のヘキサデカン酸、添加剤全体の約０〜２０重量％以上、又は約２０〜４０重量％以上、約４０〜６０重量％以上、又は約６０〜８０重量％以上、又は約８０〜１００重量％以上の範囲のポリカプロラクトン高分子、添加剤全体の約０〜２０重量％以上、又は約２０〜４０重量％以上、約４０〜６０重量％以上、又は約６０〜８０重量％以上、又は約８０〜１００重量％以上の範囲のポリカプロラクトン高分子、ポリ（乳酸）、ポリ（グリコール酸）及びポリ（乳酸−ｃｏ−グリコール酸）及び添加剤全体の約０〜２０重量％以上、又は約２０〜４０重量％以上、約４０〜６０重量％以上、又は約６０〜８０重量％以上、又は約８０〜１００重量％以上の範囲の天然又は人工の感覚刺激性膨潤剤（天然繊維、培養コロイド、シクロデキストリン、ポリ乳酸等）。

いくつかの独立の試験実験室からの試験結果が、生分解性配合を利用したプラスチック試験膜、発泡体及び他の形の生分解性を確立した。試験は、膜、発泡体及び他の形が短期及び長期の嫌気性及び好気性条件下で生分解性であると結論した。

添加剤を有するポリ塩化ビニル発泡体の試料（試料Ａ）及び添加剤のないポリ塩化ビニル発泡体の試料（試料Ｂ）が走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）下で調べられた。さらに、添加剤を有するポリ塩化ビニル発泡体の試料（試料Ｃ）及び添加剤のないポリ塩化ビニル発泡体の試料（試料Ｄ）が、付着した生物膜及び微生物コロニーを除去するために洗剤中で５分間超音波照射された。画像化に備えるために約１平方センチメートルの分割試料が大型試料から切り取られた。

ＪＥＯＬ ５８００ＬＶ ＳＥＭ上で試料の分析が行われた。ＳＥＭには、オックスフォードインスツルメンツ（Oxford Instruments）のエネルギー分散Ｘ線分光計（ＥＤＸ）及びオックスフォード（Oxford）Ｘ線アナライザー及び画像システムが備えられていた。加速電圧は１５ｋＶ、ビーム電流は約０．０１ｎＡであった。

試料Ａの表面は、付着した大量の生物膜を示すことが観測された。生物膜は、表面の窪みを占めていた。他の区域では、生物膜及びコロニーは、大きな連続する窪みの中にあった。乾燥させるときの生物膜の収縮によって露出されたポリ塩化ビニル中の亀裂も見えた。

試料Ｃの表面は、微生物コロニーの下にある浅い窪みを、微生物コロニーが除去された後に示すことが観測された。これらの窪みは、輪郭が不規則であり、微生物コロニーの不規則な輪郭を反映していた。

試料Ｂの表面は、付着した大量の生物膜を示すことが観測された。試料Ｄの表面は、生物膜もコロニーも示さないことが観測された。微生物コロニーと関連していると特定されることができると考えられるいくつかの窪みしか観測されなかった。試料Ｄの表面上に見られた窪みは、試料Ｃ上よりはるかに少なかった。

上記の実施例によれば、微生物コロニーは、処理された試料の表面の中に埋め込まれ、大部分が浅い窪みの中に生じることが明らかである。微生物は、処理された表面に強固に付着し、未処理試料と比較すると多くのコロニーが存在していた。コロニーの下の窪みは、処理された試料の中に存在する添加剤によって、コロニーが材料を未処理のポリ塩化ビニルよりはるかに速く分解していることを示す。添加剤は対照試料の中には存在せず、微生物分解ははるかに遅い。

添加剤を有するポリエチレンプタレートの試料（試料Ａ）及び添加剤のないポリエチレンプタレートの試料（試料Ｂ）がＳＥＭ下で調べられた。どちらの試料も超音波クリーナーの中で中性洗剤によって洗浄された。

試料の分析は、実施例２における試料と同じように実行され、同じ装置を用いて実行された。

試料Ａ表面は、表面直下にある気泡、表面にある壊れた気泡、平行に近い縞、引っかき傷及び他の機械的損傷を示すことが観測された。試料Ａは、生分解の顕著な証拠を示す。

試料Ｂの表面は、大部分の欠陥が機械的プロセスの結果である非常になめらかな表面を示すことが観測された。

試料Ａは、試料Ｂと顕著な差異を示す。例えば、試料Ａは、水ぶくれの皮膜に加えて、おそらくプラスチックの内部の微生物気体産生からの多数の気泡と、未知の起源の奇妙なリボン状欠陥とを示す。試料Ｂは、ほとんど効果を示さない。試料Ａはひどく分解されつつあるが、試料Ｂはわずかしか分解されていない。

添加剤を有する膨張したポリスチレン発泡体の試料（試料Ａ）及び添加剤のない膨張したポリスチレン発泡体の試料（試料Ｂ）がＳＥＭ下で調べられた。

試料の分析は、実施例２における試料と同じように実行され、同じ装置を用いて実行された。

試料Ａの表面は、大きなギザギザの穴や、穴の周りのギザギザのへり及び亀裂などのいくつかの種類の表面損傷を示すことが観測された。

試料Ｂの表面は、気泡のできるプロセスに関連している可能性が最も高い滑らかな穴を示すことが観測された。

試料Ａには表面分解が存在し、試料Ａのギザギザの穴は試料Ｂ上の滑らかな穴と異なる起源のものであると考えられる。試料Ａは、試料Ｂと顕著な差異を示す。従って、試料Ａへの変化は、添加剤からの結果である。

添加剤を有する高衝撃ポリスチレン苗ラベルの試料（試料Ａ）及び添加剤のない高衝撃ポリスチレン苗ラベルの試料（試料Ｂ）がＳＥＭ下で調べられた。

試料の分析は、実施例２における試料と同じように実行され、同じ装置を用いて実行された。

試料Ａの表面は、多数の不規則なピットと、それより小さなクレーター状の穴を有することが観測された。表面層の亀裂形成及び剥離が大きなピットを発生させた。より小さなクレーター状の穴は、浅いピットの中に見られることができた。小さな穴は、大きなピットの周りに見られる張力亀裂と明らかな関係はなかった。

試料Ｂの表面は、固有の表面粗さを示すが、分解途上の徴候をほとんど示さないことが観測された。いくつかの表面欠陥が観測されたが、それらは分解によるものではなく機械的損傷による可能性が最も高かった。

試料Ａと試料Ｂとは明らかな差異を示した。試料Ａは、試料Ｂには表れなかった多数のピット及び亀裂を示した。試料Ａの表面は、高度に変化していた。大きな変化は試料Ａ上でしか起こらなかったので、変化は、試料Ａを処理するために用いられた添加剤の結果である可能性が最も高かった。

添加剤を有する気泡包装材の試料（試料Ａ）及び添加剤のない気泡包装材の試料（試料Ｂ）がＳＥＭ下で調べられた。さらに、添加剤を有するポリ塩化ビニル発泡体の試料（試料Ｃ）及び添加剤のないポリ塩化ビニル発泡体の試料（試料Ｄ）が付着した生物膜及び微生物コロニーを除去するために洗剤中で５分間超音波照射された。

試料の分析は、実施例２における試料と同じように実行され、同じ装置を用いて実行された。

試料Ａの表面は、気泡包装材に付着した多様な繁茂する微生物集団を示すことが観測された。気泡包装材の中には、付着した細菌によるプラスチックの溶解による湾曲したピットもあった。

試料Ｃの表面は、数多い小さな円形のピットを示すことが観測された。これらのピットは、表面に付着した微生物による直接溶解による可能性がある。

試料Ｂの表面は、付着した大量の微生物があっても滑らかであることが観測された。この集団は、試料Ａ上で観察されたものとは異なる集団のようであった。

試料Ｄの表面は、滑らかであり、ほとんど凹凸がなかったが、大まかに平行な高くなったうねのパターンを示すことが観測された。いくつかのピットがあったが細菌よりはるかに小さく、ピットはおそらく細菌によって作り出されたものではないことを示した。

試料Ａ及びＣは、試料Ｂ及びＤと明らかな差異を示した。試料Ａ及びＣ上ではピット及び表面欠陥は広い範囲にわたっていたが、試料Ｂ及びＤ上でははるかに少ない程度に存在していた。試料Ａ及びＣ上ではすべてのサイズのピット及び他の表面凹凸が過剰なほど数多かったが、試料Ｂ及びＤ上では少なかった。試料Ａ及びＣ上のピットは、多くの場合に細菌と同じサイズであったので、プラスチックの微生物分解に関連している可能性が最も高かった。

靴、靴底、及び１添加重量％の添加剤を有するポリエチレン高分子材料から作られた靴モゴ（Mogo）飾り板の試料（試料Ａ）、靴底、及び５添加重量％の添加剤を有する靴モゴ飾り板の試料（試料Ｂ）、ならびに靴、靴底及び添加剤のない靴モゴ飾り板の試料（試料Ｃ）が埋め立て地に類似の嫌気性消化装置環境中に置かれた。試料は、十分に一定の速度及び温度で流れる大きな直径の排出物放出管の下に位置する容器の中に置かれた。試料は、液体廃棄物の中に完全に沈められた。試料は、液体廃棄物の中に２５３日間沈められた。

４ヶ月、６ヶ月及び８ヶ月の終わりに、試料Ａ、Ｂ及びＣが回収され、超音波クリーナー中で温水及び石鹸によって洗浄され、プラスチック生分解の調査に付された。

減衰全反射分析
実施例７中の試料のすべてについて減衰全反射（ＡＴＲ）分析が行われた。これらの試料のＡＴＲスペクトルは、パーキンエルマー（Perkin-Elmer）１６ＰＣ分光計を用いて記録された。すべての試料は、４０００から８００ｃｍ^−１の範囲で掃引された。スペクトルは、試料Ｃと比較して試料Ａ及びＢで若干の変化を示す。４ヶ月マークから８ヶ月マークのＡＴＲスペクトルを比較すると、試料Ａは、顕著な生分解の増加を示した。試料Ａの生分解は、２．７％から１５．８％に増加する。

試料Ｂの４ヶ月マークからのＡＴＲスペクトルは、７．６５％の分解速度を示した。

示差走査熱量測定（ＤＳＣ）検討
実施例７における試料の機械的性質及び熱的性質は、結晶構造、結晶化度、分子量及び分岐に著しく依存する。融解範囲及びガラス転移点の温度は、高分子の種類によって強く変化する。

これらの試料の場合、関心は、主としてガラス転移点（Ｔｇ）、融解範囲及び融解熱（結晶化度）、及び材料の分解に絞られた。

ＤＳＣの結果は、試料Ｂの場合、発熱（結晶化）ピークが試料Ｃと比べると異なる温度にシフトすることを示す。このシフトは、部分的に生分解による。

上記の分析データによると、試料Ａ及び試料Ｂは、生分解を受けている。

次に、図２を参照して、９８％テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）及び２％トリエチルアミンを移動相として用いて、添加剤を有するポリエチレン試料及び添加剤のないポリエチレン試料のサイズ排除クロマトグラフィー（ＳＥＣ）分析が実行された。付された試料は、１）靴（対照‐添加剤を含まない）、２）靴底（対照）、３）靴モゴ飾り板（対照）、４）靴（処理‐５添加重量％のバイオバッチを含む）、５）靴底（処理‐１添加重量％のバイオバッチを含む）、６）靴底（処理‐５添加重量％のバイオバッチを含む）、７）靴モゴ飾り板（処理‐１添加重量％のバイオバッチを含む）、８）靴モゴ飾り板（処理‐５添加重量％のバイオバッチを含む）であった。

試料は移動相に溶解され、分析の前にろ過された。上に示されたクロマトグラムによると、保持時間４．５分の対照試料中のピークは、５％バイオバッチ試料では消失し、１％バイオバッチ試料では減少した。この高分子量ピークの消失は、材料分解の指標である。保持時間９．４分の低分子量画分のピーク面積の増加も別の指標である。一緒にして解釈すると、上記で試験された試料は、約４％の生分解を受けたようである。

しかし、触感では、８ヶ月試験の終わりの処理された試料は、対照試料とはっきり異なる。それらは、対照試料より展性が高く、可撓性が高い。これは、対照試料と対比した処理された試料の中の化学組成物の劣化による。

ＦＴＩＲ／ＡＴＲ、ＤＳＣ及びＳＥＣ分析によれば、試料が約４％の生分解の証拠を示すことが明らかである。

添加剤で処理されたポリスチレン（試料Ａ）及び処理されなかったポリスチレン（試料Ｂ）のさらに別のＡＴＲ分析が行われた。試料Ｂ１のＡＴＲスペクトルは、２９１３．３３、２８５０．４３、２３６０及び２３３３．３３、１２３６．６６及び１０１６．６６にピークを示す。処理された試料は、２９１５．２１、２８４７．２２、２３６２．３１、２３３６．８８、１７３６．５５、１４６０．４１、１２３８．２２及び１０１７．７８にピークを示す。処理されたポリスチレンの主な吸収は、大体２９３５〜２８６０ｃｍ^−１であり、１４６０及び７２４ｃｍ^−１にも吸収があるので、この化合物は、長い直鎖脂肪族鎖である。１７３６のピークは、おそらくアミド又はカルボン酸塩である（カルボン酸塩又はケトンであり、カルボニル（Ｃ＝Ｏ）基の存在の指標である。処理された試料は、微生物分解の徴候を示す。

添加剤で処理された試料Ａ及び添加剤で処理されなかった試料Ｂの生分解の証拠を求めて、１ｃｍのポリプロピレン試料がＳＥＭによって調べられた。ＳＥＭ分析は、実施例１に記載されているように行われた。

試料Ａは、微生物コロニー及び生物膜によって作り出された数多いピットを示した。穴及びピットは、サイズが約１〜２μｍから約１０〜５０μｍ以上の範囲にある。穴は、見ることができる微生物を含む。さらに、表面は、部分的に表面下の微生物の作用によると考えられる水ぶくれ及び浮き上がりを示す。

対照的に、試料Ｂは、試料Ａにおいて観測された種類のピット及び孔のない滑らかな表面を示す。処理されなかった試料Ｂは、処理された試料上に成長した外部皮膜を示さない。

これらの好ましい実施態様を特に参照して本発明が詳しく説明されてきたが、他の実施態様が同じ結果を実現することができる。本発明の変化形及び変更形は当業者に自明であり、添付の請求項の中にそのような変更形及び均等物をすべて包含するものと意図される。上記に引用されたすべての参照物、出願、特許及び刊行物の教示全体は、参照によって本明細書に組み込まれる。
（付記）
本形態の一つの特徴は、「一または複数の生分解性でない高分子の層を準備するステップ、及び化学誘引化合物とグルタル酸とカルボン酸化合物とを含む化合物を備える少なくとも部分的に生分解性である高分子材料を、前記高分子層の上か、間か、周りに積層して新しい生分解性製品を作り出すステップを含む、多層高分子プラスチックまたは合成物を作り出す方法」である。

Claims (16)

1. フラノンと、
   グルタル酸と、
   ５から１８の炭素の鎖長を有するカルボン酸化合物と、
   ポリεカプロラクトン、ポリカプロラクトン、ポリ（乳酸）、ポリ（グリコール酸）、及び、ポリ（乳酸−ｃｏ−グリコール酸）からなる群から選択された高分子と、
   ポリジビニルベンゼン、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、メチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリオレフィン、及び、これらの共重合体からなる群から選択された担体樹脂と、
   を含む、添加されたときに高分子材料の生分解を高めるための生分解性添加剤として使用される混合物。
2. 前記高分子材料を消化することができる微生物をさらに含む、請求項１に記載の生分解性添加剤として使用される混合物。
3. 適合化添加剤をさらに含む、請求項１に記載の生分解性添加剤として使用される混合物。
4. 着色剤、インク又は金属粒子からなる群から選ばれた少なくとも１つ以上の添加剤をさらに含む、請求項１に記載の高分子材料のための生分解性添加剤として使用される混合物。
5. １または複数の生分解性でない高分子の層を準備するステップ、及び、
   フラノンと、グルタル酸と、５から１８の炭素の鎖長を有するカルボン酸化合物と、ポリεカプロラクトン、ポリカプロラクトン、ポリ（乳酸）、ポリ（グリコール酸）、及び、ポリ（乳酸−ｃｏ−グリコール酸）からなる群から選択された高分子と、ポリジビニルベンゼン、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、メチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリオレフィン、及び、これらの共重合体からなる群から選択された担体樹脂と、を含む化合物を備える少なくとも部分的に生分解性である高分子材料を、前記高分子層の上か、間か、周りに積層して新しい生分解性製品を作り出すステップを含む、多層高分子プラスチックまたは合成物を作り出す方法。
6. 前記少なくとも１つの高分子の層は、前記高分子材料を分解するのに適する微生物によって生成される酵素を含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記酵素は、蒸着を用いて前記少なくとも１つの高分子層に塗布される、請求項６に記載の方法。
8. 少なくとも１つの高分子層は、孔を有する、請求項５に記載の方法。
9. 少なくとも１つの高分子層は、二軸配向される、請求項５に記載の方法。
10. 少なくとも１つの高分子層は、ハニカム六角形の形にされる、請求項５に記載の方法。
11. 少なくとも１つの高分子層が機械的応力に対して剛性である、請求項５に記載の方法。
12. 少なくとも１つの高分子層は香料を含む、請求項５に記載の方法。
13. 少なくとも１つの高分子層は、微生物用の嗅覚誘引剤である、請求項５に記載の方法。
14. 少なくとも１つの高分子の層は、前記高分子材料を変質させるための開始剤を含む請求項５に記載の方法。
15. 前記合成物の少なくとも１つの高分子層は、紙組成物を含む、請求項５に記載の方法。
16. 前記合成物の少なくとも１つの高分子層は、金属組成物を含む、請求項５に記載の方法。