JPH06507193A - 澱粉を含む生分解性組成物 - Google Patents
澱粉を含む生分解性組成物Info
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- JPH06507193A JPH06507193A JP4509064A JP50906492A JPH06507193A JP H06507193 A JPH06507193 A JP H06507193A JP 4509064 A JP4509064 A JP 4509064A JP 50906492 A JP50906492 A JP 50906492A JP H06507193 A JPH06507193 A JP H06507193A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
澱粉を含む生分解性組成物
本発明は、熱および圧力によって実質的な寸法安定性を有する物品に成形するこ
とができる生分解性ポリマー組成物に関する。特に、本発明は、澱粉および、ア
ルケノールホモポリマーおよび/またはアルケノールコポリマーから選ばれる少
なくとも1つの成分を含む生分解性組成物に関する。そのような組成物は、とり
わけ射出成型、フィルム成形および発泡包装材の生成において使用するために適
切である。
発明の背景
植物中に見いだされる天然の澱粉は、溶融物を生成するのに高温で処理できるこ
とが知られている。
そのような溶融物は、好ましくは、澱粉物質をその成分のガラス転移および溶融
温度以上に加熱し、それによって、吸熱転位を起こさせることによって生成でき
る。
好ましくは、澱粉材料は、一定量の可塑剤(好ましくは水)を含み、溶融物生成
は、高温で密閉容積中(したがって高圧)で実施される。
実際には水の非存在下で澱粉を溶融させることは、別の適切な可塑剤(例えば澱
粉のガラス転移および溶融温度以上の沸点をもつ液体)の存在下では可能である
。
生成溶融物中の均一性の度合い(これはいろいろな方法で測定できる)は、さま
ざまである。1つの方法は、例えば澱粉溶融物中に残存する顆粒構造の量を顕微
鏡的に決定するものである。澱粉は構造変化することが好ましく、すなわち、溶
融物が実質的に均一な性質をもち、およそ500倍の倍率では光学顕微鏡によっ
て顆粒構造が実質的には認められないか、または減少していることが示され、溶
融澱粉が殆どまたは全く二屈折性を示さず、X線試験で溶融物中に澱粉の結晶化
度の減少または消失が示されることが好ましい。
組成物が比較的構造変化の種度が低い澱粉から生成できるということが、本発明
の利点である。
欧州特許出願公開公報第375831号および同376201号(ナショナル・
スターチ・アンド・ケミカルコーポレーション)は、プラスチック廃棄物の環境
的取り扱いに関連する問題を考察している。考察は、参考文献として本明細書に
含まれている。両出版物とも、とりわけ包装材としての使用に適した低密度の閉
鎖セル澱粉生成物を開示しており、この包装材では、澱粉のアミロース含有量は
、少なくとも45%、好ましくは少な(とも65%である。
さらに、欧州特許出願公開公報第376201号は、澱粉物質にその重量に対し
て2%からの濃度の塩の添加は、改良された均質なセル構造をもつ、増容閉鎖セ
ル生成物を生じることを開示している。
上記の先行技術の澱粉組成物は、生分解性包装材の製造に利用されている限り、
いくつかの理由のために、一般には、包装材がその代用となることが望まれてい
る合成素材に対抗しえる代替物にはならなかった。
本発明は、とりわけそのような代替物を提供する。
さらに、Ind、 Eng、 Chet Prod、 Res、 Dev、(1
94: 23.594−595ページ)には、澱粉展延水溶性ポリビニルアルコ
ールの押出しが記載されている。この開示によれば、押出物のメルトフローイン
デックスは、澱粉濃度の上昇にしたがい減少し、その結果、低分子量(2000
0)ポリビニルアルコールおよび低分子量(30000) トウモロコシ澱粉を
1=1の比で含む組成物は、メルトフローインデックスが0.53である。その
ような低いメルトフローインデックスをもつ組成物は、物品の射出成型(ここで
は、典型的にはおよそ7より大きいメルトフローインデックスが要求される)に
は適切ではない。したがって、比較的高濃度の澱粉を含む本発明の組成物が、容
易に射出成型できるということは驚くべきことである。組成物のメルトフローイ
ンデックスは、0.2160グラムの力を与え、2、0665mmのオリフィス
から10分で押し出される熱可塑性物質の量(ダラム)と定義される。
熱可塑性物質の成型技術分野では、その主成分は高分子量で、好ましくはそのよ
うな主成分の分子量は同じような規模であるべきであるということは当然のこと
となっている。
優れた物理的特性および寸法安定性をもつ物品が、組成物中の澱粉成分の分子量
と比べて低い分子量もつポリビニルアルコールが、比較的高濃度で存在する本発
明の組成物から生成できるということは驚くべきことである。
発明の要約
本発明によれば、澱粉、可塑剤および、アルケノールホモポリマーおよび/また
はアルケノールコポリマーから選ばれる少なくとも1つの成分を含む溶融物から
得られる生分解性組成物が提供される。これらは、均質な溶融物生成を十分に保
証することができる条件下で混合され、少なくとも前記1つの成分は、乾燥澱粉
100部に対して10から120部の濃度で、組成物に存在することを特徴とす
る。
可塑剤とは、製品の可撓性、加工性もしくは膨張性を増加させ、または溶融粘度
を減少させ、二次転移温度を下げ、もしくは弾性モジュラスを下げるために材料
に加えることができる物質を指す。可塑剤という用語には、溶媒可塑剤、非溶媒
可塑剤および分子内可塑剤が含まれる。
好ましい可塑剤は水である。
本発明は、また当該組成物から得られる溶融物とともに成型された物品、特に溶
融物から作られた発泡物、フィルム、ラミネートおよび射出成型物品も含む。
そのような均一な溶融物は一般には熱可塑性で、特に熱可塑性物質であることが
好ましい。
本組成物の1具体例では、この澱粉は高アミロース種であり、アミロース含有量
が重量でおよそ95%まで、好ましくは70から95%の間である。
しかし、澱粉は高アミロース種である必要はなく、アミロース含有量がおよそ6
5%まで、およそ45%まで、さらにおよそ35%まででもよい。澱粉のアミロ
ース含有量が25から30%の間であってもよい。澱粉のアミロース含有量の下
限は、同じ(重量で好ましくはおよそIOからおよそ15%である。
本発明の組成物は、好ましくは、乾燥澱粉100部に対して重量でおよそ10か
らおよそ100部のポリマーおよび/またはコポリマーを含み、より好ましい具
体例では、組成物は、澱粉100部に対しておよそlOからおよそ85部のポリ
マーおよび/またはコポリマーを含む。
この組成物は、また、100部の澱粉に対して10から65部、特に20から4
0部のポリマーまたはコポリマーを含むことができる。
アルケノールホモポリマーは、好ましくはポリビニルアルコールで、これは、多
価アルコール(例えばグリセロール)で予め可塑化されていてもよい。ポリビニ
ルアルコールは、好ましくはおよそ45からおよそ100%まで加水分解されて
おり、さらに好ましくはおよそ15000からおよそ250000、より好まし
くは15000から150000の数平均分子量をもつ。
組成物が溶融物の形態の前処理ポリビニルアルコールを含むことが、特に好まし
いが、これはポリビニルアルコールに十分なエネルギー与え、それを溶融し、溶
融物中の結晶化度を実質的に排除することによって予め得られる。そのような結
晶化度は実質的に完全に排除されていることが特に好ましい。そのようなポリビ
ニルアルコールの前処理は、欧州特許出願公開公報第415357号に開示され
ている。
上記に述べたアルケノールコポリマーは、好ましくは、ビニルアルコール単位の
他に、脂肪族単位を含む合成コポリマーであり、この脂肪族単位は、ビニルエス
テル好ましくは酢酸ビニルをモノマー、好ましくはエチレン、プロピレン、イソ
ブチレンおよび/またはスチレンで共重合し、続いてビニルエステル基を加水分
解することによって得られる。
そのようなコポリマーは既知であり、“ポリマーの科学と技術百科” ((En
cyclopedia of Polymer 5cienceand Tec
hnology”)、インターサイエンスパブリケーション、14巻、1971
年)に記載されている。
この組成物は、さらに、核化剤、充填剤、安定剤、着色剤および難燃剤並びにホ
ウ素含有化合物から成る群から選ばれる化合物を含むことができる。組成物は、
さらに、既知の処理補助剤(例えば潤滑剤、離型剤および可塑剤)も含むことが
できる。
組成物中の成分の濃度は、所望の場合はマスターバッチ法にしたがって得ること
ができる。
澱粉は、エーテルまたはエステル基を含むよう変性してもよい。
さらに、本発明は、以下の工程からなる組成物の製造方法を提供する:
(a)澱粉、可塑剤および、アルヶノールホモポリマーおよび/またはアルケノ
ールコポリマーから選ばれる少なくとも1つの成分(これは澱粉100部に対し
て1oから120部の濃度で組成物に存在する)を含む出発組成物を用意する:
(b)処理中または可塑化中の組成物における可塑剤の濃度を、全組成物重量に
対しておよそ0.5からおよそ40重量%に調節する:
(c)このように調節した組成物を、組成物を少なくとも均質な溶融物とするた
めに十分な時間、100から220℃の間の温度で加熱する:
(d)押出す前に一切の過剰な水分を除去し、水分含有量がおよそ5%からおよ
そ20%の間とする;(e)そのように加熱した組成物を押出す。
さらに、本発明は、当該方法によって得られる溶融物を含む。
また、本発明は、熱可塑性溶融物として、組成物を制御された可塑剤濃度、温度
、および圧力条件下で加工する方法にも関し、そのような操作は、−切の既知の
操作、例えば発泡、フィルム化、加圧成型、射出成型、吹込成型、真空成形、熱
成形、押出し、同時押出しおよびそれらの組み合わせである。
本発明は、以下の実施例および添付の請求の範囲と合わせ、下の説明でさらに明
らかとなるであろう。
具体的記載
本発明は添付の請求の範囲のように特定される。
特に、本発明は、澱粉、可塑剤および、アルヶノールホモポリマーおよび/また
はアルケノールコポリマーから選ばれる少なくとも1つの成分を含む溶融物から
得られる生分解性組成物であって、溶融物が、均一な溶融物生成を保証するに足
る条件下で混合され、その場合、前記少なくとも1つの成分は乾燥澱粉100部
に対して10がら120部の濃度で組成物に存在している生分解性組成物 。
に関する。そのような均一な溶融物は熱可塑性特性を有する。
アルケノールホモポリマーは、好ましくは、数平均分子量が少なくともおよそ1
5000のポリビニルアルコール(PVA)である(これは少なくとも340の
重合度に相当する)。
より好ましくは、PVAは数平均分子量がおよそ50000がら250000の
間で、最も好ましくは数平均分子量がおよそ80000から120000である
。組成物が発泡される場合、ポリビニルアルコールの数平均分子量は、およそ1
60000からおよそ250000の間、より好ましくは160000から20
000の間である。
ポリビニルアルコール(PVA)は、一般には酢酸ビニルの加水分解またはアル
コーリシスから生成される。本発明で使用するポリビニルアルコールを得るため
の加水分解の程度は、好ましくはおよそ75からおよそ99.9モル%、より好
ましくはおよそ80から99.9モル%である。最も好ましいものは、加水分鮮
度がおよそ87から99.9モル%である。
そのようなポリビニルアルコールは既知であり、エアープロダクツ・アンド・ケ
ミカルズ社(7201ハミルトンブルバード、アレンタウン、USA)から、商
標名エアーポル(^1rvol)540S (加水分鮮度87−89%、分子量
およそ106000−110000) :エアーポル205S(加水分鮮度87
−89%、分子量およそ110000−31000) ;エルパノール(Elv
anol)90−50(加水分鮮度99.0−99.8%、分子量およそ350
00−80000)およびエアーポル107(加水分鮮度98.0−98.8%
、分子量+1000−31000)として市販されている。
欧州特許出願公開公報第415357号(エアープロダクツ・アンド・ケミカル
ズ社)は、押出し可能なポリビニルアルコール組成物およびそれらの製造方法を
開示している。欧州特許出願公開公報第415357号の方法は、ポリビニルア
ルコールを溶融し、さらに溶融物中の結晶化度を実質的に排除するために十分な
エネルギーを加え、一方ポリビニルアルコールの分解を防ぐために十分な速度で
溶融物からエネルギーを同時に除去することを含む。
したがって、本発明は、欧州特許出願公開公報第415357号の開示にしたが
って前処理されたポリビニルアルコールの本発明組成物における使用を含む。し
たがって、本発明の組成物は、溶融物の形態の前処理ポリビニルアルコール(こ
れは、ポリビニルアルコールを溶融し、溶融物中の結晶化度を実質的に排除する
ために十分なエネルギーをポリビニルアルコールに加え、一方向時にポリビニル
アルコールの分解を避けるために十分な速度でポリビニルアルコール溶融物から
エネルギーを除去することによって、予め得られている)を含む。
前処理ポリビニルアルコールは、多価アルコール可ffi剤をポリビニルアルコ
ールの2から30重量%の量でポリビニルアルコールに添加することによって可
塑化できる。
前処理ポリビニルアルコールは、多価アルコール可塑剤をポリビニルアルコール
の2から20重量%の量で添加することが好ましい。前処理ポリビニルアルコー
ルは、さらに酢酸ナトリウムおよびリン酸をおよそ2から1のモル比で含むこと
ができる。酢酸ナトリウムは、製造方法の副産物としてポリビニルアルコールに
存在し、溶融物生成の条件下では、そのような酢酸ナトリウムは、ポリビニルア
ルコールの分解触媒として作用する。したがって、酢酸ナトリウムを中和するた
めに、前処理ポリビニルアルコール溶融物が生成されるポリビニルアルコール組
成物に、リン酸を酢酸2モルに対して酸1モルの比で添加することができる。低
灰分ポリビニルアルコール(これは実質的には酢酸ナトリウムを含まない)は、
そのようなリン酸の添加を必要としない。
ポリビニルアルコールの前処理溶融物は、最大の溶融温度をもち(示差走査カロ
リーメーターで決定)、これは、対応する未処理ポリビニルアルコールの溶融温
度より少なくともおよそ5℃低(、特に好ましくは未処理ポリビニルアルコール
のものより少なくともおよそ15℃低い。
そのようなポリビニルアルコールの前処理溶融物の生成は、ポリビニルアルコー
ルに少な(ともおよそ0.27klh/kgの比エネルギーのインプットを必要
とし、典型的には、そのようなエネルギーをおよそ0.3からおよそ0、6S4
h/ kg必要とする。
エネルギーインプットの実際的な上限は、およそ0.6k W h / k g
である。なぜならば、ポリビニルアルコールを溶融し、さらに結晶化度を除去す
るために必要なエネルギーを越える一切のエネルギーは、前処理ポリビニルアル
コールの生成を減少させる“廃エネルギー”として除去されなければならないか
らである。
最適には、ポリビニルアルコールは、それを溶融し、さらに溶融物中の結晶化度
を排除する、およそ0.35からおよそ0.45klh/ kgのインプットを
必要とする。
組成物は、好ましくは、澱粉100部に対しておよそIOからおよそ100部の
PVAを含み、特に好ましい具体例では組成物は、澱粉100部に対しておよそ
lOからおよそ85部のPVAを含む。
同様に、澱粉100部に対して10から65部、特に好ましくは20から40部
のポリマーまたはコポリマー含有量がまた非常に適切である。
好ましいアルケノールコポリマーは、ビニルアルコール単位および脂肪族鎖単位
を含むもので、これは、酢酸ビニルをエチレンおよび/またはプロピレン、好ま
しくはエチ1ノンで共重合し、続いて酢酸ビニル基を加水分解することによって
得られる。このようなコポリマーの加水分鮮度はそれぞれ異なっていてよい。
好ましいものは、エチレン/ビニルアルコールポリマー (EVOIT)および
プロピレン/ビニルアルコールポリマーである。最も好ましいものは、エチレン
/ビニルアルコールポリマーである。アルキレン単位に対するビニルアルコール
単位のモル比は、好ましくはおよそ40:60からおよそ90:10で、さらに
好ましくはおよそ45:55からおよそ70:30である。最も好ましいEVO
I’lはエチレン含有量が44%である。
本発明の組成物に存在する澱粉は、植物起源の天然の種々の澱粉から成る群から
選ばれる少なくとも1種であり、これらの澱粉は、ジャガイモ、コメ、タピオカ
、トウモロコシ、マメ、ライ麦、えん麦、小麦で、物理的に変性された澱粉、放
射澱粉、その中のリン酸基に付随する1価もしくは2価イオンが、部分的もしく
は完全に除去された澱粉、および場合によって異なる2価イオンまたは1価もし
くは多価イオンによって部分的もしくは完全に置換された澱粉;予め押出し処理
された澱粉、および酸化および熱分解に先行することを特徴とする固有の吸熱転
移を受けるように加熱された澱粉を含む。
一つの応用については、澱粉は、澱粉の重量に対する重量%としてアミロース含
有量が、およそ70%からおよそ95%、好ましくはおよそ75%からおよそ8
5%である、高アミロース澱粉であることが好ましい。
澱粉のアミロース含有量の下限は、同様に重量で好ましくはおよそ10からおよ
そ15%であるのが好ましい。
本発明の組成物の澱粉成分は、添加水の非存在下ではあるが、グリセロールのよ
うな別の可塑剤の存在下で溶融された澱粉を含む。好ましい可塑剤はしかしなが
ら水である。
澱粉は、好ましくは、本発明の組成物が生成される出発組成物に、出発組成物の
全重量を基準にしておよそ0.5からおよそ40重量%含まれる水の存在下で溶
融物にされる。
本発明の組成物は、水分含有量が、本明細書で説明されたように組成物の重量を
基にして、およそ10からおよそ20重量%、好ましくはおよそ14からおよそ
18重量%、特におよそ17重量%である。
澱粉は、ポリマーまたはコポリマーと混合され、さらに場合によっては所望の順
番で下記に述べるような他の添加物と混合してもよい。例えば、澱粉は、ポリマ
ーまたはコポリマーを含む所望の添加物をすべて混ぜて混合物を生成することが
できる。この混合物は、その後加熱して、一般には熱可塑性である均一な溶融物
を生成することができる。
しかしながら、この澱粉は、任意の添加物と混合し、ポリマーまたはコポリマー
(例えばポリビニルアルコール)を添加する前に澱粉を溶解しさらに顆粒化し、
続いてこの混合物をさらに処理することもできる。
しかしながら、好ましくは、澱粉は、ポリマーまたはコポリマー(例えばポリビ
ニルアルコール)とともに添加物と混合し、自由流動粉末を生成させる。これは
連続処理に有用で、溶融させて、顆粒化するかまたは直接押出成型して本発明の
固形組成物とする。
この組成物は、場合によって少なくとも澱粉と、予め処理されたアルケノールホ
モポリマーおよびコポリマーから選ばれる1種との組み合わせから成る。そのよ
うな前処理は、成分を均一な溶融物とするために十分な条件下で製造された顆粒
またはペレットの準備を含む。
また別に、あるいは上記に加えて、アルケノールホモポリマーおよびコポリマー
は、例えば多価アルコール(例えばグリセロール)で予め可塑化されていてもよ
い。
組成物に存在する澱粉は、その重量で15から40%の水分の存在下で、上記で
与えられた範囲内の温度および圧力で予め溶融することができる。
場合によって、組成物は、増量剤、充填剤、潤滑剤、離型剤、可塑剤、安定剤、
着色剤および難燃剤から成る群から選ばれる少な(とも1種を含む。
増量剤は水溶性および/または水膨張性のポリマーを含み、これには、既知の熱
可塑性ポリマー、例えばゼラチン、植物ゼラチン、アクリル化蛋白;水溶性多糖
類、例えばアルキルセルロース、ヒドロキシアルキルセルロースおよびヒドロキ
シアルキルアルキルセルロース、例えばメチルセルロース、ヒドロキシメチルセ
ルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒド
ロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロ
キシブチルメチルセルロース、セルロースエステルおよびヒドロキシアルキルセ
ルロースエステル、例えばセルロースアセチルフタレート(CAP)、ヒドロキ
シプロピルメチルセルロース(HPICP) ;カルボキシアルキルセルロース
アルキル−アルキルセルロース、カルボキシアルキルセルロースエステル、例え
ばカルボキシメチルセルロースおよびそれらのアルカリ金属塩、上記の全セルロ
ース誘導体について名を挙げたような澱粉の類似誘導体;水溶性合成ポリマー、
例えばポリ(アクリル酸)およびそれらの塩並びに実質的に水溶性ポリ(アクリ
ル酸)エステル、ポリ(メタクリル酸)およびそれらの塩並びに実質的に水溶性
のポリ(メタクリル酸)エステル、実質的に水溶性のポリ(酢酸ビニル)、ポリ
(ビニルアセテートフタレート)(PVAP)、ポリ(ビニルピロリドン)、ポ
リ(クロトン酸):陽イオンで変性されたアクリレートおよびメタクリレート(
これは、例えば第三級および第四級アミノ基、例えばジエチルアミノエチル基を
有し、これは所望の場合四級化できる)、およびそのようなポリマーの混合物が
含まれる。
“水溶性または水膨張性のポリマー”という用語は、室温で液体の水に浸したと
き、乾燥ポリマーの重量に対して重量で少な(とも30%の水を吸収または吸着
するポリマーを意味する。
適切な充填剤は、例えば木材由来物質、並びにマグネシウム、アルミニウム、シ
リコンおよびチタニウムの酸化物を含む。充填剤は、組成物の全重量を基にして
およそ20重量%まで、好ましくはおよそ3.0からおよそ10重量%の濃度で
組成物に存在する。
潤滑剤には、アルミニウム、カルシウム、マグネシウムおよび錫のステアリン酸
塩の他、その遊離酸、並びに珪酸マグネシウム、シリコーン、並びに本発明の目
的のために同様に機能するレシチン、モノおよびジグリセリドのような物質が含
まれる。適切な潤滑剤は、さらに、不飽和脂肪酸アミド、好ましくはClll
ca4の不飽和脂肪酸アミド(例えばシス−13−トコセン酸アミド(エルカミ
ド))およびCIl ctaカルボン酸(例えばドコサノン酸アミド(ベヘンア
ミド)を含む。特に好ましい潤滑剤はステアリン酸で、これは、組成物中に澱粉
100部に対して10部まで、好ましくは澱粉100部に対して1から3部、最
も好ましくは澱粉100部に対して1部の割合で存在する。
本発明の組成物は、また、核化剤を含み、それは特に組成物が発泡形の場合であ
る。核化剤は、粒子サイズが0、01から5ミクロンで、シリカ、チタニア、ア
ルミナ、酸化バリウム、酸化マグネシウム、塩化ナトリウム、臭化カリウム、リ
ン酸マグネシウム、硫酸バリウム、硫酸アルミニウム、硝酸ホウ素、珪酸マグネ
シウムまたはその混合物から成る群がら選ばれる。核化剤は、シリカ、チタニア
、ア)L/ ミナ、酸化バリウム、酸化マグネシウム、塩化ナトリウムおよび珪
酸マグネシウムまたはその混合物から選ばれることが好ましい。
特に好ましい核化剤は珪酸マグネシウム(微細タルカム)で、これは、澱粉10
0部に対して1部部までの割合で組成物に存在する。好ましくは、剤は澱粉10
0部に対して1から3部、最も好ましくは澱粉100部に対して2部の割合で組
成物に存在する。
可塑剤は、尿素および低分子量ポリ(アルキレンオキシド)、例えばポリ(エチ
レングリコール)、ポリ(プロピレングリコール)、ポリ(エチレンプロピレン
グリコール)、低分子質量有機可塑剤、例えばグリセロール:ペンタエリスリト
ール:グリセロールモノアセテート、ジアセテート、トリアセテート;プロピレ
ングリコール;ソルビトール:ジエチルスルホスクシン酸ナトリウム;クエン酸
トリエチルおよびクエン酸トリブチル並びに同様に機能する他の物質を含む。
そのような可塑剤は、好ましくは、その中の水を含む成分のすべての重量を基に
して、重量でおよそ0.5%からおよそ40%、より好ましくは重量でおよそ0
.5%がらおよそ5%の間の濃度で組成物中に存在する。
組成物中の可塑剤(水が可塑剤として存在する場合は水も含む)の全含有量は、
好ましくは、組成物の全重量をに基づいて、およそ25重量%を越えず、最も好
ましくはおよそ20重量%を越えない。
安定剤は、抗酸化剤、例えばチオビスフェノール、アルキリデンビスフェノール
、第二芳香族アミン;杭先分解安定剤、例えばUV吸収剤およびクエンチャ−;
ヒドロペルオキシド分解剤:遊離ラジカルスカベンジャーおよび抗菌剤を含む。
着色剤は、既知のアゾ色素、有機もしくは無機顔料、または天然着色剤を含む。
無機顔料、例えば鉄もしくはチタニウムの酸化物が好ましい。これらの酸化物は
、組成物の全重量を基にして、およそ0.01からおよそ1部重量%の濃度、好
ましくはおよそ0.05からおよそ3重量%の濃度で組成物に存在する。最も好
ましくは、着色剤は、組成物の全重量に対しておよそ0.03からおよそ0.0
7重量%の量で組成物に存在する。酸化鉄の量は、組成物のそれに対して0.0
5重量%である。
組成物はさらに難燃剤を含んでいてもよく、例えば、リン、硫黄およびハロゲン
またはその混合物を含むことができる。
適切なリン含有難燃剤は、ジエチル−N.N−ビス(2−ヒドロキシエチル)ア
ミノエチルホスホネート;ジメチルメチルホスホネート;ホスホン酸、メチルジ
メチルエステル、オキシランおよび酸化リンとのポリマー:脂肪族ホスフェート
/ホスホネートオリゴマー:トリブチルホスフェート;トリフェニルホスフェー
ト;トリクレシルホスフエート;2−エチルヘキシルジフェニルホスフェート:
およびトリブトキシエチルホスフェートを含む。
これらの難燃剤は、アクゾーケミカルズ(Akzo Che■1−cals I
nc、、 300サウスリバーサイドプラザ、シカゴ、イリノイ、USA)から
入手できる。
さらに、適切なリン含有難燃剤は、ビス(ヒドロキシプロピル) secブチル
ホスフィンオキシト(FMCコーポレーション・ケミカルプロダクツグループ(
Che■1calProducts Group of FMCCorpora
tion、2000v−ケラトストリート、フィラデルフィア、ペンシルバニア
19103、USA)から入手できる);および以下の化合物を含む:(アルブ
ライト&ウィルソン、アメリカズ社(Albright &Wilson、^―
ericas Inc、、 P、0.Box 26229. リッチモンド、バ
ージニア、23260、USA)より入手可能)、ポリプロポキシル化ジブチル
ビロリン酸;リン酸、メチル−(5−エチル−2−メチル−1,3,2−ジオキ
サホスホリナン−5−イル)メチルエチルエステル、P−オキシドおよびホスホ
ン酸、メチル−ビス[(5−エチル−2−メチル−1、3,2−ジオキサホスホ
リナン−5−イル)メチル]エステル、P、P−ジオキシド(商標名アムガード
(^−gard)V19)の混合物;アンモニウムポリホスホネート;エチレン
ジアミンポリホスフェート;メラミンホスフヱート:ジメラミンホスフエートお
よびマイクロカプセル化赤燐。
アンモニウムポリホスフェートおよびエチレンジアミンポリホスフェートが難燃
剤として用いられる場合は、それらを含む組成物の処理に用いる装置の腐食を少
なくするために、それらをオルトリン酸二ナトリウムで緩衝させることが好まし
い。
さらに適切なリン含有難燃剤はリン酸グアニジニウムで、これは、ヒエミリン゛
ン社(Chew+ie Linz GmbB、セントペーターストラッセ、25
、A−4021,リンフ、オーストリア)から入手できる。
適切なハロゲン含有難燃剤は、塩素化パラフィン(オクタデンタルケミカルコー
ポレーション(360レインポーブルバードサウス、Box728、ニアゲラフ
ォール、ニューヨーク 14302)から入手可能):無水テトラブロモフタル
酸並びにペンタ−、オクタ−およびデカブロモジフェニルオキシド(グレートレ
ークケミカル社(Great lakesChemical Corporat
ion) 、P、0.Box 2200、ウェストラフアイアット、インジアナ
、47906、USA)から入手可能);並びにプロモクロリネート化パラフィ
ン、臭素化エポキシ樹脂、臭素化ポリスチレン、トリス(2−クロロプロピル)
ホスフェート並びにテトラキスヒドロキシメチルホスホニウムクロリド(アルブ
ライト&ウィルソン(住所は上記)から入手可能)を含む。
さらに、適切なハロゲン含有化合物は、ジブロモネオペンチルグリコールおよび
トリブロモネオペンチルアルコール(アメリプロム社(As+eriBrom
Inc、 1250ブロードウエー、ニューヨーク、ニューヨーク 10001
1US^)から入手可能)を含む。
適切な硫黄含有難燃剤は、硫酸アンモニウム;スルファミン酸アンモニウム:テ
トラキス(ヒドロキシメチル)ホスホニウムスルフェートを含み、これらはすべ
て、アメリカンサイアナミツドカンパニー(American Cyanomi
dCo■pany11シアナミドプラザ、ウニイン、ニューシャーシー0747
0、USA)から入手できる。硫酸グアニジニウム(ヒエミリンツ(住所は上記
)から入手可能)は、難燃剤としてもまた用いることができる。
上記の難燃剤は、組成物の澱粉成分の重量に対して、0.1から10%、好まし
くは1から6%、最も好ましくは2から4%(すべて重量%)の量で澱粉含有組
成物に存在する。
本発明の組成物に含まれ得る他の適切な難燃剤には、アルミニウム三水和物;ア
ルミニウムアセチルアセトネート: 酢酸アルミニウム: ソディウムアルミニ
ウムヒドロキシカルボネート;マグネシウムアルミニウムヒドロキシカルボネー
ト−酸化アンチモニー;酸化モリブデン;アンモニウムオフタモリブデート;ジ
ンクモリブデート:水酸化マグネシウム:硼酸亜鉛:アンモニウムベンタポレー
ト;硼酸;ソディウムテトラボレートが含まれる。一般にこれらの難燃剤、およ
び特に硼砂化合物は、ユナイテッドステーツボラックス&ケミカルコーポレーシ
ョン(United 5tates Borax & Ches+1cal C
orporation。
3075 ウィルシャーブールバード、ロサンジェルス、カリフォルニア900
10、USA)から入手できる。
これら後者の難燃剤は、組成物の澱粉成分に対して、1から90重量%、好まし
くは20から80%、最も好ましくは40から75%の量で組成物に存在しえる
。
特に好ましい難燃剤は、リン酸グアニジニウム、ポリリン酸アンモニウムおよび
/またはエチレンジアミンポリホスフェート(オルトリン酸二ナトリウムの存在
下または非存在下で)、並びに硫酸グアニジニウムまたは硫酸アンモニウムであ
る。
さらにまた、組成物に加えることができる物質には、動物および植物脂肪、好ま
しくはそれらの水素添加形で、特に室温で固体のものが含まれる。そのような脂
肪は、好ましくは融点が少なくとも50℃で、C1,−1C14−1cps−お
よびcps−脂肪酸のトリグリセリドを含む。
脂肪は、増量剤または可塑剤を含まない熱可塑性溶融物のみを含む材料、または
モノ−もしくはジ−グリセリドまたはホスファチド(そのうちでレシチンが好ま
しい)とともに溶融物に添加される。モノ−およびジグリセリドは、好ましくは
動物もしくは植物脂肪に由来する。
脂肪、モノ−、ジ−グリセリドおよびホスファチドの濃度の合計は、組成物の全
重量を基にして、5重量%までである。
さらにまた、組成物に添加できる化合物、または含まれ得る化合物には、ホウ素
含有化合物で、特に組成物がフィルム、シートまたは繊維に成型される場合はそ
うである。組成物中にそのような化合物が存在することによリ、透明度、ヤング
係数および引き裂き強度が改良された物品を得ることができる。好ましいホウ素
含有化合物は、硼酸、メタ硼酸、アルカリ金属、アルカリ土類金属塩、硼砂およ
びその誘導体である。化合物は、組成物の重量に対して0.002から0.4重
量%、好ましくは、およそ0.01から0.3重量%の濃度で組成物に存在する
ことができる。
アルカリ金属またはアルカリ土類金属塩の無機塩、特にLi(JおよびNaC1
もさらに、組成物全体の重量に対して0.1から5重量%の量で組成物に存在す
ることができる。
組成物にそのような塩が存在することによって、組成物から製造される物品のヤ
ング係数、透明度および引き裂き強度は、さらに改善される。
組成物中のこれらの成分、特に着色剤および硼砂含有化合物の濃度は、所望の場
合は、マスターバッチ法にしたがってめることができることは理解されるところ
である。上記に述べた組成物は、温度および圧力を制御できる条件下で加熱して
熱可塑性溶融物にする。そのような溶融物が任意の慣用的な成型法によって処理
される範囲で、本発明はまた、本発明の組成物または溶融物を成型するために用
いるときのそのような方法にも関する。
したがって、そのような溶融物は、慣用的な熱可塑性材料に用いる方法、例えば
射出成型、吹込成型、押出し、同時押出し、圧縮成型、真空成形および熱成形で
処理し、成形物品を製造することができる。そのような物品には、バレル、カー
トン、トレー、コツプ(特に組成物が難燃剤を含むときのロウツク用)、皿、シ
ート、および包装材(間隙充填材を含む)が含まれるが、−育成型物品には、ま
た成型物品の製造に使用される粉末を製造するためにすりつぶすことができるペ
レットおよび顆粒も含まれる。
特に好ましい物品は発泡形、射出成型形、または押出し形である。
射出成型、フィルム化、発泡および押出成型に適した圧力および温度の範囲は下
記に開示される。
組成物の射出成型
本発明の澱粉を溶解するために、均一な溶融物を生成させるに十分な時間、十分
な温度で澱粉を加熱する。組成物は、好ましくは、未成型供給材料の密閉作用に
よってつくられる密閉容積中(例えば密閉容器)または限定容積中で加熱される
。この作用は、押出しまたは射出成型装置のスクリューおよびバレルではっきり
わかる。
したがって、スクリューおよびバレルが密閉容積として作用することが理解され
よう。そのような容積中で生じる圧力は、用いられる温度での可塑剤(通常は水
)の蒸気圧に対応する。スクリューおよびバレルで用いることが可能なことが分
かっているような圧力を適用または生成することができることは理解されるとこ
ろである。
好ましい適用および/または生成する圧力は、射出成型または押出しで生じる圧
力の範囲であり、それ自体既知で、およそ150X 151IN /■2まで、
好ましくはおよそ75X ]0’N / w”* ”C’、最モ好* シ< I
t オヨソ50x 106N / m”までである。
組成物の射出成型で用いられる温度は、好ましくは100℃から220℃、より
好ましくは160から200’C1最も好ましくは160から180℃の範囲で
、正確な温度は、用いられる澱粉のタイプおよび性質に左右される。処理の容易
さから、ジャガイモまたはトウモロコシ澱粉を使用することが好ましい。
このようにして、得られた溶融澱粉組成物は顆粒化され、選択した混合および処
理方法にしたがって、さらに別の成分と容易に混合して、スクリュウ−バレルに
供給される溶融澱粉出発材料の顆粒混合物を得ることができる。
組成物のフィルム化
組成物は上記のように可塑化されるが、ただし、好ましくはそれは、組成物の射
出成型および押出しで通常用いられる温度より典型的にはおよそ1oから20℃
高い温度まで加熱される。
組成物の発泡
本発明の組成物を発泡物質とする方法は以下の工程からなる
a)澱粉、可塑剤、並びにアルケノールホモポリマーおよび/またはアルケノー
ルコポリマーから選ばれる少なくとも1つの成分(これは澱粉100部に対して
1oがら120部の濃度で組成物に存在する)を含む出発組成物を用意する:
b)組成物の可塑剤の含有量を、処理または可塑化中、全組成物のおよそ15か
らおよそ40重量%に調節する;C)そのように調節した組成物を、100がら
220℃の間の温度で、組成物の均一溶融物を生成するために少な(とも十分な
時間加熱する:
d)押出し操作前に一切の過剰な水分を除去し、水分含有量をおよそ10からお
よそ20%の間にする;e)そのように加熱した組成物を、押出し物が押出しダ
イの出口オリフィスの断面より大きな断面となるような条件下で押出す。
可塑剤は水で、押出し前に組成物の水分含有量は、組成物全体の重量の14から
20%、より好ましくは16から18%、最も好ましくは17%に調節されてい
ること、さらに、組成物はおよそ160℃からおよそ200’C1最も好ましく
はおよそ180℃からおよそ2oo℃で、さらに、温度の水分蒸気圧に少な(と
も対応する圧力で、少なくとも30秒間加熱されることが望ましい。
続いて、組成物は、既知の熱成型方法を用いて押し出し成型することができる。
本発明は、以下の実施例を考察することによって一層明白となるであろう。
及寒男ユ
10kgのジャガイモ澱粉、2.8kgのポリビニルアルコール(数平均分子量
およそ106000がら1toooo、加水分解度87から89%、(エアーポ
ル(^1rvoll) 540S) 、200gの珪酸マグネシウムおよび10
0gのステアリン酸を混合する。
混合成分の水分含有量を、その後、湿潤澱粉混合物のおよそ28重量%に調整す
る。混合成分の水分含有量をおよそ25から30重量%に調整して、下記で得ら
れたものと同様な結果を得ることができる。
このように調整した澱粉を、二軸スクリュー押出機(ライストリッツ(16i5
tritz)モデルLSIl34)の入り口に供給する。この押出機は、水平円
筒バレル中に同時に回転するスクリューおよび押出様の排出端(入り口の反対側
)に装着された出口ダイをもつ。
澱粉組成物を、続いて155℃でおよそ70秒、この温度で水蒸気が形成される
のを避けるために必要な適正圧力で加熱する。
このように溶融させた澱粉を、押出機の出口ダイから押出し、押出物を冷却しペ
レット化する。
ペレット化溶融澱粉混合物の水分含有量をおよそ17%に調整し、続いてスクリ
ューの長さと直径の比が25の範囲にある、−軸スクリユー押出機の入り口に供
給する。
比が10から30の押出機もまた、本発明の方法に有用である。
このようにして生成された混合物を、20から60秒190℃で加熱し、続いて
押出す。押出機ダイの出口から出てくろさいに、押出し物は、出口の断面より大
きい断面をもち、包装材としての使用に適切な発泡材を生成すると考えられる。
開放または閉鎖小胞(セル)発泡体は、このように生成され、これは、密度、弾
性および圧縮性について優れた特性を有する。
押出物を冷却させ、その際、押出物の嵩密度をフヮアン&ハヤカワ(Hvang
& Hayakawa、 J、 Food、 Sci、、 45巻、1400
−1407ページ、本明細書に参考文献として含まれる)の記載した方法にした
がってめる。押出物の弾性および圧縮性は、当業者に既知のテクスチャーアナラ
イザーを用いて、欧州特許出願第89111295.5号(公告第375831
号)(同様に本出願に参考文献として含まれる)に開示された方法にしたがい決
定される。
発泡体の嵩密度、弾性および圧縮性は表1に示す。
実施例2−5
実施例1を繰り返すが、ポリビニルアルコールの量は異なる。したがって実施例
2−5の組成物は、澱粉成分の乾燥重量に対して20.25.30、および35
%のポリビニルアルコールを含む。このように生成された組成物の嵩密度、弾性
および圧縮性は、表1に挙げられている。
実施例6−9
実施例1が繰り返されたが、ジャガイモ澱粉はトウモロコシ澱粉に置き換えられ
、ポリビニルアルコールの濃度は、乾燥澱粉のそれに対して10.20.25ま
たは30重量%である。
このようにして製造された発泡体の弾性、圧縮性および嵩密度は、表1で示され
たようにジャガイモ澱粉のそれと同じで、20%のポリビニルアルコールを含む
発泡体の特性を持ち、特に良好である。
3 25 15.4 45 16
1 28 8.5 61 14
4 30 13.7 54 9
5 35 24.6 73 5
実施例10
10kgの澱粉、4.5kgのポリビニルアルコール(平均分子量はおよそ10
6000からおよそ110000で、加水分鮮度は87から89%の間である。
(エアーポル540S)、200gの珪酸マグネシウムおよび100gのステア
リン酸を混合する。
該混合成分の水分含有量を、続いて湿潤澱粉混合物の重量で22%に調整する。
このように調整した澱粉を、二軸スクリュー押出機の入り口に供給する。この押
出機は、水平円筒容器内で回転するスクリューと押出機の放出端(入り口の反対
側)に装着された出口ダイをもつ。続いて澱粉組成物を155℃でおよそ1分、
該温度での水蒸気発生を避けるために必要な最小圧力で加熱する。
このようにして溶解した澱粉を、押出機の出口ダイから押出し、押出物を冷却し
ペレット化する。
このベレット化澱粉混合物の水分含有量をおよそ17%に調整し、続いて一軸ス
クリユー押出機(スクリューの長さと直径の比が25)の入り口に供給する。
澱粉混合物を、その後180から200T:で0.3から1分加熱し、続いてシ
ート形に押出す。このシートは、その後既知の技術にしたがって、物品(例えば
トレー、カップおよび皿)に熱成型される。
実施例11
この実施例は、ペレット化溶融物の形状とするために前処理したポリビニルアル
コールと澱粉の押出し混合物の引張り試験の射出成型について述べる。
重合度がおよそ2200で、灰分含有量がおよそ0.19%である、高分子量の
、部分的に加水分解された(87〜89モル%)ポリビニルアルコール(エアー
ポル540) 50部を高強度リトルフォード180Lミキサーに導入し、ミキ
サーを9QQRPilで開始する。
ポリビニルアルコールの温度が65℃に達したとき、グリセロール12.5部を
ゆっくりと一定の速度で該混合物に添加する。グリセロール添加後、85%リン
酸0.17部およびグリセロールモノオレート0.25部を、加工補助剤として
混合物に添加する。
冷却水をミキサーのジャケットに加え、生成物の温度を常に100℃より低く維
持するように制御する。このモノオレートの添加が終了したら、自由流動ポリビ
ニルアルコール混合物が得られるまで、低速で混合を続ける。
続いて混合物をリトルフォード400L冷却ミキサーに注ぎ入れ、さらに生成物
温度を40℃に下げる。そのように製造された混合物は自由流動性であり、凝集
塊または分解物質を含まない。
このようにして生成されたポリビニルアルコール材料を容量供給装置に載せ、当
業者に既知の46m5の往復回転押出機に供給する。このスクリューは、生成物
の分解を生じることなく、高度の機械的エネルギーインプットを達成できるよう
に設計されている。該押出機は脱蔵押出機で、真空度254トル(lh■fig
)が直径7で設けられた排出口に適用され、ポリマー中の一切の水分および酢酸
ナトリウムからリン酸−水素二ナトリウムへの変換により生成される酢酸を除去
する。押出機の作動ゾーンのポリマーの溶融温度は、示差走査カロリーメーター
(DSC)で示されるポリマー融解カーブの上端で維持される。
融解温度は183℃、197℃および199℃で測定される。
代表的な作動条件は以下の通りであるニスクリユー速度 300RPM
スクリュ一温度 140℃
バレル温度
第一ゾーン 150℃
第二ゾーン 150℃
製造速度 21.7kg/時間
最高溶融温度 201℃
スクリューパワー 6.5KW
比エネルギーインプツト 0.30KW/時間生成物は押出機から放出されると
、直ちにそのガラス転移温度以下に冷却され、生成物の分解およびポリマーの結
晶化(これはその後の熱成型操作中のゲル形成につながる)を防ぐ。このストラ
ンドを慣用的な方法で切断してペレットにし、採集する。
生成ペレットは実質的に結晶性がなく、ゲル化せず平滑で、麦藁色である。
(a) 15.1%の水分を含むジャガイモ澱粉9500 gを高速ミキサーに
入れ、さらに、上記のように製造した2875 g(澱粉成分の重量に対して3
0%)のポリビニルアルコールペレット、80.75 gの水素添加脂肪(潤滑
離型剤)(ベーリンガーインゲルハイム社からベーソン(Boeson)V P
(!:して市販) 、40.37gの溶融流れ促進剤(レシチン)(ルカスメ
イヤー社からメタリンPとして市販)を撹拌下で添加する。最終混合物の水分含
有量は14.43%である。
(b) (a)で製造した混合物10.000 gをワーナー&フレイダラ−(
ferner & Pfleiderer)同時回転二輪スクリュー押出機(モ
デル コンチニスア37)にホッパーで供給する。
バレルの4区分の温度プロフィルは、それぞれ20℃/180℃/180℃/8
0℃である。混合物の押出しは、8 kg/時間の混合物量で実施する(スクリ
ュー速度2QOrpm)。
注入口に水を流速2 kg/時間で添加し、材料の水分含有量を押出し中31.
5%にする。押出機の最後の区分では、80ミリバールの減少圧力を用い、一部
の水を水蒸気として除去する。
顆粒物の水分含有量は、17.5%である(室温で平衡後測定)。
(c) (b)で得られた、予め混ぜ合わせた混合物の顆粒物(水分含有量:1
7.5%)を、引張り試験片を作成するために、射出成型機(Arburg 3
29−210−750)にホッパーで供給する。バレルの温度プロフィルは、9
0℃/165℃/165℃である。
射出重量は8g、滞留時間は450秒、射出圧力は、2082バール、背圧は8
0バール、スクリュー速度は180rpmである。
このように調製した引張り試験片(標準設計(DIN No。
53455))は、耐候試験機で50%R,H,,5日間任意の標準条件で条件
付する。
この条件付けした引張り試験片を、続いて応力/歪挙動についてズイック(Zm
ick)引張り試験装置で調べる。
サンプルは、室温で伸長率10I/分で測定する。このようにして得られた試験
片は、前処理しないポリビニルアルコールで製造した同様な試験片と比べたとき
、改良された寸法安定性および物理特性示す。
実施例12
(a) 15%の水分を含む8000 gのジャガイモ澱粉を高速ミキサーに入
れ、さらに、3200g (澱粉成分に対して40重量%)の前処理ポリビニル
アルコールペレット、68gの水素添加脂肪(潤滑分離剤)(ベーリンガーイン
ゲルハイムからベーソン(Boeson) VPとして市販)、34gの溶融流
れ促進剤(レシチン)(ルカスメイヤー社からメタリンPとして市販)を撹拌下
で添加する。最終混合物の水分含有量は15.6%である。
(b) (a)で製造した混合物10.000 gをワーナー&フレイダラー(
Verner & Pfleiderer)同時回転二軸スクリュー押出機(モ
デル:コンチニスア37)のホッパーに供給する。
バレルの4区分の温度プロフィルは、それぞれ20℃150℃/100℃150
℃であった。押出しは、8 kg/時間の混合物量で実施した(スクリュー速度
200rp■)。注入口に水を流速1kg/時間で添加し、材料の水分含有量を
押出し中25%にする。押出機の最後の区分では、22ミリバールの低い圧力を
用い、一部の水を水蒸気として除去した。
顆粒物の水分含有量は、14.8%である(室温で平衡後測定)。顆粒物の水分
含有量は通常のミキサーで撹拌しながら水を噴射して17%に調整する。
(c) (b)で得られた、予め混ぜ合わせた混合物の顆粒物(水分含有量=1
7%)を、引張り試験片を作成するために、射出成型機(Arburg 32L
210−750)にホッパーで供給する。バレルの温度プロフィルは、90℃/
185℃/185℃/185℃である。
射出重量は7.9g、滞留時間は450秒、射出圧力は2200バール、背圧は
80バール、スクリュー速度は1gOrpmであこのように調製した引張り試験
片(DIN No、53455)は、耐候試験機で50%R,H,,5日間、任
意の標準条件で条件づけして水分含有量をおよそ14%にする。
(d)この条件づけした引張り試験片を、続いて応カ/歪挙動についてズイック
(Zvick)引張り試験装置で、実施例7で述べたように調べる。このように
して得られた試験片は、前処理しないポリビニルアルコールで製造した同様な試
験片と比べたとき、改良された寸法安定性および物理特性を示す。
実施例13
この実施例は、ポリビニルアルコールおよび澱粉の押出し混合物からのロウツク
カップの射出成型について述べる。
トウモロコシ澱粉または高アミロース澱粉(ナショナルスターチ&ケミカルコー
ポレーション(Finderne^venue P、O,Box 6500、ブ
リッジウォーター、ニューシャーシー08807 USA)からバイロン(Hy
lon)■とじて市販)、ベーソンVP(ベーリンガーインゲルハイム社から市
販)およびレシチン(ルカスメイヤー社からメタリンPとして市販)の混合物(
それぞれ100 : 2 : 1の比で存在)を調製する。
この混合物13.6kgを二輪スクリュー押出機(ライストリッツモデルLSM
34)の入口に供給する。この押出機は、水平円筒バレル内に同時回転するスク
リューと、押出機の排出端(入り口の反対側)に装着された出口ダイを有する。
この混合物に440グラムのグリセロール、5.2kgの予め可塑化したポリビ
ニルアルコール(数平均分子量およそ15000から45000、加水分鮮度8
8から99%)および合わせた混合物を適切に混ぜ合わせることができるように
十分な水を加える。添加する水の量は、澱粉の性質によって大方決まり、当業者
によって容易に決定される。
澱粉組成物は、その後およそ175℃で、およそ3oから120秒、当該温度で
の水蒸気の生成を防ぐために十分な適性圧で加熱される。
硫酸アンモニウムを水に溶解し、押出機の出口ダイから該組成物が押出される前
に、加熱加圧澱粉組成物に加える。
硫酸アンモニウムは、冷却押出物中のその最終濃度が、澱粉成分の重量に対して
3.5%となるように加える。
このように溶融された澱粉は、押出機の出口ダイから押出され、押出物は冷却さ
れペレット化される。
上記のように得られた、予め混ぜ合わせた混合物のペレット(水分含有量は好ま
しくはおよそ11%)を、ロウツクカップの製造に適した鋳型を備えた射出成型
機(アーバーグ320)にホッパーで供給する。
トウモロコシ澱粉の場合は、溶融温度は165℃、射出重量は9g、滞留時間は
240秒、射出圧は1100バール、スクリュー速度は190rp曹で、鋳型の
温度は17℃である。
そのように製造したロウツクカップは、優れた物理特性、実質的な寸法安定性を
もち、さらにDIN75200の難燃性基準を十分に満たす難燃性を有する組成
物から製造さ実施例13を繰り返すが、ロウツクカップを製造した組成物は変更
される。適切な組成物を下の表2に示す。射出成型圧、滞留時間などは、実施例
13と実質的に同じであるが、ポリビニルアルコールが予め可塑化されていない
場合は、射出成型圧はわずかに増加させる(およそ1200バール)。
実施例17
実施例13を繰り返すが、ただし使用する難燃剤はエチレンジアミンポリホスフ
ェートで、これは、澱粉成分の・ 重量に対して4重量%の量で組成物に存在す
る。
実施例13から17では、難燃剤は、組成物混合の後の段階で射出成型前に添加
され、押出機に組成物(難燃剤がこのときには含まれている)が滞留する時間は
最小にされる。
さらに、難燃澱粉組成物と接触する押出機の部分は、特に押出機に対する遅延剤
の腐食作用を減少させるように適用される。
実施例13から17にしたがって製造されるロウツクカップは、優れた物理特性
、実質的な寸法安定性を有し、さらに、DIN75200難燃基準を十分に満た
す難燃性をもつ組成物から製造される。
%で分子内で可 −ト
型化されている
15 1凹部 48部 12部 3.5部 2部Boesonトウモロコシ I
lowiol 10−98 硫酸アンモニ 1部しソチンボリビニルアルコール
、グリセリン、トウモロコシ澱粉、ベーソン、レシチンおよび水を含む(96:
24 : 100:1:0.5:12の比で存在)組成物を調製する。ポリビ
ニルアルコールは数平均分子量がおよそ106000がら110000で、加水
分鮮度がおよそ88%(Airvoll 540S)である。
この組成物を二輪スクリュー押出機(LeistritzモデルLSM34)の
入り口に供給する。この押出機は、水平円筒バレル内に同時回転スクリューをも
ち、さらに押出機の排出端(その入り口の反対側)に装着された出口ダイを有す
る。
続いて、澱粉組成物を171から185℃の間でおよそ60から120秒、この
温度での水蒸気の生成を防ぐために必要な適性圧で、強力なスクリュー構造(当
業者にとり既知)によって得られる機械的エネルギーを用いて加熱する。
均一な溶融物の生成が達成されるまで、該組成物を押出機内で可塑化し、その後
、組成物の水分含有量を、押出機のバレルから組成物を排出する前に、およそ1
0%に減少させる。
溶融物を、慣用的なダウンストリーム式装着で種々の厚さく0.2から0.5鵬
■)のフィルムに成型する。得られたフィルムは、それ自体、例えば包装材とし
ての使用に適しているが、当該フィルムおよび金属(好ましくはアルミニウム)
ホイルを含むラミネートの製造に用いることができる。フィルムの厚さは、Q、
4mmが特に好ましい。
実施例19
ペレットは上記実施例にしたがい、トウモロコシ澱粉、澱粉に対して1重量%の
ステアリン酸、同様にして2重量%のケマタルク(Chematalc) 5
Mおよび場合によって同様に0.05重量%の酸化鉄を含む組成物から製造され
る。
この組成物は、さらに澱粉の重量に対して20重量%の以下のポリビニルアルコ
ールを含む:
a)加水分解度87〜89%のエアーポル(Airvol) 540 ;b)加
水分解度98.4%のモウイオール(Mowiol) 56−98;
C)加水分解度99〜7%のモウイオール66−100 ;d)加水分解度99
.3%のエアーポル165゜種々のポリビニルアルコールを含むペレットを、各
々脱イオン水で30℃、72時間撹拌し、続いてサンプルを濾過し、さらにペレ
ットの分解の結果による重量損失をめる。
下記の表3は、高い加水分解度をもつポリビニルアルコールを含む澱粉組成物は
、実質的に溶解に対して抵抗性を有し、一方比較的低い加水分解度をもつポリビ
ニルアルコールを含むサンプルは、非常に溶解性が高くなることを示している。
比較的水に抵抗性を有する実施例19の組成物は、例えば徐放性肥料系の製造に
非常に適している。
8 27.1 強い溶解性
b 0.9 変化なし
c 1.3 変化なし
d 2.2 変化なし
上記の実施例にのみ本発明を制限しようとするものではないこと、さらに添付の
請求項によって特定される本発明の範囲を逸脱することなく、多(の変更および
変形が当業者には可能であることは、理解されるところであろう。
国際調査報告
+1’−−−10:″ 270!、9?国際調査報告
国際調査報告
フロントページの続き
(81)指定国 EP(AT、BE、CH,DE。
DK、ES、FR,GB、GR,IT、LU、MC,NL、 SE)、 AU、
BR,CA、 C3,FI、 HU、JP、KR,No、PL、RU
(72)発明者 ズドラーハラ、リチャードアメリカ合衆国ニスーシャーシー州
07045、セントビル。コブルストーンテラス35
(72)発明者 ドライプラト、アーダムアメリカ合衆国ニスーシャーシー州
07869、ランドルフ、ミューシバーアベニュー78
(72)発明者 ラードマー、ベータードイツ連邦共和国デー−7850ロラハ
ー7、ロラハーシュトラーセ69
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.澱粉、可塑剤、およびアルケノールホモポリマーおよび/またはアルケノー ルコポリマーから選ばれる少なくとも1つの成分からなり、それらが、均一な溶 融物生成を十分に保証する条件下で混合されている溶融物から得られる生分解性 組成物であって、上記の少なくとも1つの成分が、乾燥澱粉100部に対して1 0から12部の濃度で該組成物中に存在することを特徴とする上記生分解性組成 物。 2.澱粉がおよそ95%までのアミロース含有量を有する、請求項1に記載の組 成物。 3.澱粉のアミロース含有量がおよそ70からおよそ95%である、先の請求項 に記載の組成物。 4.澱粉がおよそ65%までのアミロース含有量をもつ、請求項1の組成物。 5.澱粉がおよそ45%までのアミロース含有量をもつ、先の請求項に記載の組 成物。 6.澱粉がおよそ35%までのアミロース含有量をもつ、請求項4に記載の組成 物。 7.澱粉のアミロース含有量が少なくともおよそ15からおよそ25%である、 請求項4に記載の組成物。 8.組成物が、澱粉100部につきおよそ10からおよそ100部のポリマーを 含む、請求項1に記載の組成物。 9.組成物が、澱粉100部につきおよそ10からおよそ85部のポリマーを含 む、請求項1に記載の組成物。 10.組成物が、澱粉100部につきおよそ20からおよそ40部のポリマーを 含む、請求項1に記載の組成物。 11.アルケノールホモポリマーがポリビニルアルコールである、請求項1に記 載の組成物。 12.ポリビニルアルコールが実質的に完全に加水分解されている、請求項11 に記載の組成物。 13.ポリビニルアルコールが、およそ75からおよそ100%の範囲まで加水 分解されている、請求項11に記載の組成物。 14.ポリビニルアルコールが、およそ85からおよそ99%の範囲まで加水分 解されている、請求項11に記載の組成物。 15.ポリビニルアルコールが、およそ87からおよそ99.9%の範囲まで加 水分解されている、請求項11に記載の組成物。 16.ポリビニルアルコールが、15000から250000の数平均分子量を 有する、請求項11に記載の組成物。 17.ポリビニルアルコールが、15000から150000の数平均分子量を 有する、請求項16に記載の組成物。 18.ポリビニルアルコールが、160000から250000の数平均分子量 を有する、請求項16に記載の組成物。 19.ポリビニルアルコールが、少なくともおよそ97%の加水分解度をもち、 およそ15000からおよそ150000の数平均分子量をもつ、請求項1に記 載の組成物。 20.ポリビニルアルコールが少なくともおよそ97%の加水分解度をもち、さ らに、およそ50000からおよそ150000の数平均分子量をもつ、請求項 19に記載の組成物。 21.ポリビニルアルコールが少なくともおよそ97%の加水分解度をもち、さ らに、およそ70000からおよそ150000の数平均分子量をもつ、請求項 19に記載の組成物。 22.ポリビニルアルコールが少なくともおよそ97%の加水分解度をもち、さ らに、およそ100000からおよそ150000の数平均分子量をもつ、請求 項19に記載の組成物。 23.アルケノールホモポリマーまたはコポリマーがポリビニルアルコールの溶 融物から得られる前処理ポリビニルアルコールであって、ポリビニルアルコール 溶融物が、ポリビニルアルコールを溶融させ、さらに溶融物中の結晶化度を実質 的に排除するに足る十分なエネルギーを添加すると同時に、ポリビニルアルコー ル溶融物から、その分解を避けるために十分な速度でエネルギーを除去すること によって生成される、請求項1に記載の組成物。 24.酢酸ビニルをエチレンおよび/またはプロピレンで共重合し、続いて酢酸 ビニル基を加水分解することによって得られる、ビニルアルコール単位および脂 肪族鎖単位を含有するアルケノールコポリマーをさらに含む、請求項1に記載の 組成物。 25.コポリマーがエチレン/ビニルアルコールを含む、先行する請求項に記載 の組成物。 26.ビニルアルコール単位のアルケノール単位に対するモル比がおよそ40: 60からおよそ90:10である、請求項24に記載の組成物。 27.モル比がおよそ45:55からおよそ70:30である、先行する請求項 に記載の組成物。 28.エチレンビニルアルコールのエチレン含有量が44%である、請求項27 に記載の組成物。 29.前処理ポリビニルアルコールが、示差走査カロリーメーター測定法で求め たとき、対応する未処理ポリビニルアルコールの最大溶融温度より少なくともお よそ5℃低い最大溶融温度をもつ、請求項23に記載の組成物。 30.最大溶融温度が、未処理ポリビニルアルコールの最大溶融温度より少なく ともおよそ10℃低い、請求項29に記載の組成物。 31.組成物が、さらに、増量剤、充填剤、潤滑剤、離型剤、可塑剤、安定剤、 着色剤、難燃剤、アルカリ金属もしくはアルカリ土金属塩、およびホウ素含有化 合物から成る群から選ばれる少なくとも1種を含む、請求項1に記載の組成物。 32.充填剤が、組成物の重量を基にして、重量でおよそ0.02%からおよそ 20%の濃度で組成物中に存在する、請求項31に記載の組成物。 33.充填剤が、組成物の重量を基にして、重量でおよそ3%からおよそ10% の濃度で組成物中に存在する、請求項32に記載の組成物。 34.可塑剤が、組成物の重量を基にして、重量でおよそ0.5%からおよそ1 5%の濃度で組成物中に存在する、請求項31に記載の組成物。 35.可塑剤が、組成物の重量を基にして、重量でおよそ0.5%からおよそ5 %の濃度で組成物中に存在する、請求項34に記載の組成物。 36.組成物の可塑剤および水分含有量の合計が、組成物の重量を基にして、重 量でおよそ25%を越えない、請求項35に記載の組成物。 37.組成物の可塑剤および水分含有量の合計が、組成物の重量を基にして、重 量でおよそ20%を越えない、先行する請求項に記載の組成物。 38.着色剤が、該組成物の重量を基にして、重量でおよそ0.01%からおよ そ10%の濃度で組成物中に存在する、請求項31に記載の組成物。 39.潤滑剤が、モノもしくはジグリセリド、レシチンおよびステアリン酸から 成る群から選ばれる、請求項31に記載の組成物。 40.潤滑剤がステアリン酸である、請求項39に記載の組成物。 41.潤滑剤が、澱粉100部につき10部までの濃度で組成物中に存在する、 先行する請求項に記載の組成物。 42.潤滑剤が、澱粉100部につき1から3部の間の濃度で組成物中に存在す る、先行する請求項に記載の組成物。 43.潤滑剤が、澱粉100部につき1部の濃度で組成物中に存在する、請求項 39に記載の組成物。 44.組成物が、シリカ、チタニア、アルミナ、酸化バリウム、酸化マグネシウ ム、塩化ナトリウム、臭化カリウム、リン酸マグネシウム、硫酸バリウム、硫酸 アルミニウム、硝酸ホウ素および珪酸マグネシウムまたはその混合物から成る群 から選はれ、およそ0.01からおよそ5ミクロンの粒子サイズをもつ核化剤を 含む、請求項1に記載の組成物。 45.核化剤が珪酸マグネシウム(ミクロタルカム)である、先行する請求項に 記載の組成物。 46.組成物が、澱粉100部につき10部までの剤を含む、請求項44に記載 の組成物。 47.組成物が、澱粉100部につき1から3部の剤を含む、請求項46に記載 の組成物。 48.組成物が、澱粉100部につき2部の剤を含む、請求項47に記載の組成 物。 49.難燃剤が、リン酸グアニジニウム:ジエチル−N,N−ビス(2−ヒドロ キシエチル)アミノメチルホスホネート;ジメチルメチルホスホネート;リン酸 、メチル−、ジメチルエステル、オキシランおよび酸化リンとのポリマー;脂肪 族リン酸塩/ホスホネートオリゴマー;リン酸トリブチル;リン酸トリフェニル ;リン酸トリクレシル;2−エチルヘキシルジフェニルホスフェート;およびト リブトキシエチルホスフェート;ビス(ヒドロキシプロピル)sek.ブチルホ スフィンオキシド;ポリプロボキシル化ジブチルピロリン酸;リン酸、メチル− ,(5−エチル−2−メチル−1,3,2−ジオキサホスホリナン−5−イル) メチルエチルエステル、P−オキシドおよびホスホン酸の混合物、メチルビス〔 (5−エチル−2−メチル−1,3,2−ジオキサホスホリナン−5−イル)メ チル〕エステル、P,P−ジオキシド(商標名アムガードV19として市販); アンモニウムポリホスフェート;エチレンジアミンポリホスフェート;メラミン ホスフェート;ジメラミンホスフェート;およびマイクロカプセル化赤リンから 成る群から選ばれる、請求項39に記載の組成物。 50.難燃剤が、アンモニウムポリホスフェートまたはエチレンジアミンポリホ スフェートまたはその混合物である、請求項49に記載の組成物。 51.アンモニウムポリホスフェートまたはエチレンジアミンポリホスフェート がオルトリン酸二ナトリウムで緩衝されている、請求項50に記載の組成物。 52.難燃剤が、硫酸グアニジニウム;硫酸アンモニウム:スルファミン酸アン モニウム;およびテトラキス(ヒドロキシメチル)ホスホニウムスルフェートか ら成る群から選ばれる、請求項39に記載の組成物。 53.難燃剤が、組成物の澱粉成分の重量に対しておよそ0.1からおよそ10 重量%の量で組成物中に存在する、請求項39に記載の組成物。 54.難燃剤が、組成物の澱粉成分の重量に対しておよそ1からおよそ6重量% の量で組成物中に存在する、請求項52に記載の組成物。 55.難燃剤が、組成物の澱粉成分の重量に対しておよそ2からおよそ4重量% の量で組成物中に存在する、請求項54に記載の組成物。 56.ホウ素含有化合物が、硼酸、メタ硼酸、アルカリ金属およびアルカリ土類 金属塩、ボラックスおよびその誘導体から成る群から選ばれる、請求項31に記 載の組成物。 57.化合物が、組成物の重量に対して0.002から0.4重量%の量で組成 物中に存在する、請求項56に記載の組成物。 58.化合物が、組成物の重量に対して0.01から0.3重量%の量で組成物 中に存在する、請求項57に記載の組成物。 59.アルカリ金属またはアルカリ土類金属の無機塩が、組成物の重量に対して 0.1から5重量%の量で該組成物中に存在し、さらにそれらがLiClおよび NaClから成ろ群から選ばれる、請求項31に記載の組成物。 60.澱粉が、植物由来の天然の澱粉であって、ジャガイモ、コメ、タピオカ、 トウモロコシ、エンドウマメ、ライムギ、エンバク、コムギに由来し、物理的に 変性された澱粉、照射澱粉、澱粉中のホスフェート基に付随する一価および二値 イオンが部分的もしくは完全に除去された澱粉、並びにそれらが場合によって種 々の二価イオンまたは一価もしくは多価イオンで部分的もしくは完全に置換され た澱粉をも含む澱粉;予め押出し処理された澱粉および、酸化および熱分解の前 に特定の吸熱転移を受けるように加熱された澱粉から成る群から選ばれる少なく とも1種である、請求項1に記載の組成物。 61.組成物が、溶融物、発泡体、フィルム、顆粒、ペレットおよび粉末から成 る群から選ばれるいずれかの形態である、先行するいずれかの請求項に記載され た組成物。 62.発泡体の形態である、請求項61に記載の組成物。 63.組成物の嵩密度がおよそ8.5からおよそ30kg/m3の範囲にある、 請求項62に記載の組成物。 64.組成物の弾性がおよそ46から63%の範囲にある、請求項62に記載の 組成物。 65.組成物の圧縮度がおよそ6から15%の範囲にある、請求項62に記載の 組成物。 66.溶融物の形態の請求項第61項に記載の組成物。 67.ビン、フィルム、パイプ、棒、ラミネートフィルム、袋、バッグ、顆粒、 粉末、ペレット、発泡体、バレル、カートン、トレー、コップ、皿、シート、包 装材、および間隙充填材を含む発泡包装材を含む成形物品の製造に用いる場合の 、請求項61に記載の組成物。 68.発泡、フィルム化、加圧成型、射出成型、吹込成型、真空成形、熱成形、 押出し、同時押出し、およびその組み合わせから成る群から選ばれる方法によっ て成型される場合の、請求項1に記載の組成物。 69.発泡法によって成形される場合の、請求項1に記載の組成物。 70.フィルム化法によって成形される場合の、請求項1に記載の組成物。 71.射出成型される場合の、請求項1に記載の組成物。 72.押出しまたは同時押出しされる場合の、請求項1に記載の組成物。 73.加圧成型、吹込成型、真空成形、熱成形およびその組み合わせから成る群 から選ばれる方法によって成形される場合の、請求項1に記載の組成物。 74.次の工程a)〜e)からなることを特徴とする請求項1の組成物の製造方 法: a)澱粉、可塑剤および、アルケノールホモポリマーおよび/またはアルケノー ルコポリマーから選ばれる少なくとも1つの成分を含み、その少なくとも1つの 成分が澱粉100部につき10から120部の濃度で組成物に存在する、出発組 成物を用意する; b)処理中または可塑化中の組成物の可塑剤の含有量を、全組成物の重量のおよ そ0.5からおよそ40重量%に調節する; c)このように調整された組成物を、密閉容積中で100から220℃で、少な くともこの温度での水蒸気圧に相当する圧力で、少なくとも組成物の溶融物を生 成するために十分な時間加熱する; d)押出機ダイの前に一切の過剰な水分を除去し、およそ5%からおよそ20% の水分含有量を得る;e)そのように加熱された組成物を押出す。 75.可塑剤が水である、先行する請求項の方法。 76.工程b)の可塑剤の含有量が、全組成物の重量のおよそ15からおよそ4 0%に調整され、その場合、工程d)で得られる水分含有量がおよそ10%から およそ20%で、さらに、加熱組成物が、場合によって押出し物の断面が押出機 ダイの出口の断面より大きくなる条件下で押出される、先行する請求項に記載の 方法。 77.前記の少なくとも1つの成分がポリビニルアルコールを含む、請求項82 に記載の方法。 78.アルケノールホモポリマーおよび/またはコポリマーが、ポリビニルアル コールを溶融し、さらに溶融物中の結晶化度を実質的に排除するために十分なエ ネルギーを加え、同時にその分解を避けるために十分な速度でポリビニルアルコ ール溶融物からエネルギーを除去することによって生成された溶融物から得られ た前処理ポリビニルアルコールである、先行する請求項に記載の方法。 79.組成物が、さらに酢酸ナトリウムおよびリン酸をおよそ1から2のモル比 で含む、先行する請求項に記載の方法。 80.前処理ポリビニルアルコールが、示差走査カロリーメーター法で求めたと き、対応する未処理ポリビニルアルコールの最大溶融温度より少なくともおよそ 5℃低い最大溶融温度を有する、請求項78に記載の方法。 81.少なくともおよそ0.27kwh/kgの比エネルギーが、ポリビニルア ルコールを溶融し、溶融物中の結晶化度を実質的に排除するために前処理中にポ リビニルアルコールに加えられる、請求項78に記載の方法。 82.比エネルギーの量がおよそ0.3から0.6kwh/kgである、先行す る請求項に記載の方法。 83.押出し前に、組成物の水分含有量が全組成物の10から20重量%に調整 され、さらに、ここで組成物が100から200℃で、少なくともその温度での 水蒸気圧に相当する圧力で、0.5から2分間加熱される、請求項75に記載の 方法。 84.押出し前に、組成物の水分含有量が全組成物の15から18重量%に調整 され、さらに、ここで組成物が150から200℃で、少なくともその温度での 水蒸気圧に相当する圧力で、0.5から1分間加熱される、請求項75に記載の 方法。 85.押出し前に、組成物の水分含有量が全組成物の17重量%に調整され、さ らに、ここで組成物が180から200℃で、少なくともその温度での水蒸気圧 に相当する圧力で、0.5から1分間加熱される、請求項76に記載の方法。 86.組成物が、澱粉材料の融点およびガラス転移温度より高い温度まで加熱さ れる、請求項82に記載の方法。 87.出発組成物が、場合によって、澱粉および、溶融物を生成するために十分 な条件下で予め混合されたアルケノールホモポリマーおよびコポリマーから選ば れる1つの成分との少なくとも組み合わせから成る、請求項75に記載の方法。 88.出発組成物が、組成物の重量で15から40%の水分の存在下で溶融され ている、先行する請求項に記載の方法。 89.出発組成物が100から200℃の温度で溶融されている、先行する請求 項に記載の方法。 90.発泡、フィルム化、加圧成型、射出成型、吹込成型、真空成形、熱成形、 押出し、同時押出しおよびその組み合わせから成る群から選ばれる、請求項1の 組成物の成形方法。 91.発泡、フィルム化、加圧成型、射出成型、吹込成型、真空成形、熱成形、 押出し、同時押出しおよびその組み合わせから成る群から選ばれる、請求項66 の組成物の成形方法。
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